电力系统继电保护典型故障分析

电力系统继电保护典型故障分析

李士海

山东电力建设第三工程公司山东青岛266100

摘要：继电保护装置是现代电力系统安全的基础，是预防供电过程中大规模停电的重要技术方式。随着现代城市改建、扩建脚步的不断加快，我国电力系统也进行了大面积的改造。通过技术改造实现了城市供电的稳定与安全。作为电力系统中的重要组成部分，继电保护装置故障的发生将影响电力设备的安全、影响电力系统供电的稳定性与安全性。如何有效避免电力系统故障、及时发现电力系统故障并采取合理措施是电力维修面临的首要问题。本文就电力系统中继电保护常见的故障及解决对策做了详细探讨。

关键词：电力系统；继电保护；开关保护；替代法；继电器Pick to:the relay protection device is the foundation of modern power system security,prevention is an important technology of the power supply in the process of large-scale blackout.With the accelerating of the modern city rebuilding and expansion of pace,power system also has carried on the massive transformation of our country.Through the technical reform to realize the stability and security of urban power supply.As an important part of power system relay protection device failure will affect the safety of electric power equipment,influence the stability and security of the power system power supply.How to effectively avoid power system failure,timely find power system fault and take reasonable measures is the top issue facing the electric power maintenance. In this paper,the common fault in the power system relay protection and make a detailed discussion on countermeasures.

Key words:power system;Relay protection;Switch protection;Alternative method;relay

中图分类号：F407.61文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

一、电力系统继电保护概述

最早的继电保护装置是熔断器。以后出现了以断路器为核心的电磁式继电保护装置、电子式静态继电保护装置，最近发展迅速的以远动技术、信息技术和计算机技术为基础的微机型继电保护装置。

（一）继电保护的作用

在电力系统被保护元件发生故障的时候，继电保护装置能自动、有选择性地将发生故障元件从电力系统中切除掉来保证无故障部分恢复正常运行状态，使故障元件避免继续遭到损害，以减少停电的范围；如果被保护元件出现异常运行状态时，继电保护装置能及时反应，根据维护条件，发出信号、减少负荷或跳闸动作指令。此时，一般不要求保护迅速动作，而是根据对电力系统及其元件危害程度规定一定的延时，以避免不必要的动作。同时，继电保护装置也是电力系统的监控装置，可以及时测量系统电流电压，从而反映系统设备运行状态。

（二）继电保护的组成及要求

1、组成

继电保护一般由输入部分、测量部分、逻辑判断部分和输出执行部分组成。现场信号输入部分一般是要进行必要的前置处理，如隔离、电平转换、低通滤波等，使继电器能有效地检查各现场物理量。测量信号要转换为逻辑信号，根据测量部分各输出量的大小、性质、逻辑状态、输出顺序等信息，按照一定的逻辑关系组合运算最后确定执行动作，由输出执行部分完成最终任务。

2、要求

继电保护的基本要求应当满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性的要求。选择性指保护装置动作时，仅将故障器件从电力系统中当独切除，使停电的范围尽量地缩小，保证系统中无故障的部分正常运行；速动性是指保护装置应尽快切除短路故障，它的目的就是提高系统的稳定性，从而减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小受故障所影响范围，提高自动重合闸和备用设备自动投入的效果。灵敏性是指对于保护的范围内，发生故障或不正常运行状态的反应能力。可靠性是指继电保护装置在保护范围内发生动作时的可靠程度。

二、电力系统继电保护装置故障的检测方法

（一）利用空间电磁场探测单相接地故障支路方法

当小电流接地系统出现单相接地故障时，接地点的前向支路、后向支路及非故障支路的零序电压和电流会呈现出不同特点，相应线路的周围电场与磁场分布也会随之发生变化。因此，可利用零序电场和磁场探测接地故障点。

（二）识别故障支路和故障接地相的方法

当小电流接地系统出现单相接地故障时，会有一个包含较多故障特征的明显暂态过程。通过建立小电流接地系统数学模型，可仿真获得故障发生时前几个周波的暂态信号波形，由此检测到系统各条支路的负荷电流产生的波形瞬时畸变，再通过对接地故障发生时刻电流的暂态信号进行小波分解，可得到故障支路与健全支路的三相电流能量时谱，进而得到故障后一周波内能量积分的小波能量接地选线选相判

据。通过直接从负荷电流提取瞬时特征和分析故障频带特征量，即可在系统正常运行未受到明显影响的情况下，识别判断出故障支路和故障接地相。

此外，将小波变换与神经网络、模糊识别和专家系统等人工智能方法结合应用于分散性大，工况复杂的配电网系统故障检测，会有效提高小电流接地选线及故障定位的准确度。

三、电力系统继电保护常见的故障

（一）电流互感饱和产生的故障

在电力系统的继电保护中，电流互感饱和是一种常见的现象，会给电力系统的继电保护带来不同程度的影响，尤其是在配电系统设备终端负荷容量不断增加的情况下，一旦发生短路现象，就会形成一股巨大的电流，特别是在系统靠近终端设备区的时候发生短路，电流就会到达一定的程度，并且会在高于电流互感器单次额定电流的100倍之上，形成一种强有力的冲击力，造成设备的烧毁等不良现象。

此外，在在线短路的同时，由于受到互感器电流的饱和影响，再次出现感应的二次电流很小的情况下，也会形成定时限过流保护装置的工作受阻，不能正常的运转，在配电系统的出口线过流保护拒绝的情况下，就会造成整个配电系统出现断电的现象，不利于系统的正常运行。

（二）分散性漏电的故障

在电力系统的继电保护中，还会出现分散性的漏电现象，尤其是在一些相对密度高、工程量大的电力系统中，就会造成整个电力系统