电力系统短路故障快速检测方法

电力系统短路故障快速检测方法的探析[摘要]：随着社会经济的迅速发展，电力系统作为我国社会主义建设中的重要组成部分，直接关系着各个行业生产活动的顺利进行及人民的日常生活，有着极其重要的作用。

在电力系统的正常运行中，受多种因素的影响，经常发生短路故障，针对出现的短路故障，需要维修人员通过快速检测方法来确定短路的原因、部位，以此来制定正确的维修方案，避免事故的进一步扩大。

在此，本文针对电力系统短路故障快速检测方法中的相关问题，做以下论述。

[关键词]：电力系统短路故障快速检测方法
中图分类号：tm7 文献标识码：tm 文章编号：1009-914x（2012）26- 0326 -01
电力系统在日常运行中，其短路故障是指整个系统中不同部位之间出现的不正常连接，导致故障点的抗阻性变小，电流在经过这一障碍点时，由于缺乏正常抗阻性，会高出正常电流很多，直接影响着电力系统的稳定运行；甚至在严重的情况下，还会导致整个电力系统处于瘫痪状态。

在整个电力系统运行中，除了中性点外，相与相或者相与地之间的呈现出绝缘状态。

而在整个三相系统中，其短路故障主要由三相短路、两相短路、单相短路接地以及两相短路接地等几个方面组成，针对这些不同类型的短路，都需要工作人员引以重视。

针对这些短路现象，工作人员在维修时，其基本前提在于确定短路类型、短路位置，以此来制定维修方案。

快速检测方法的使用，在节省工作人员检测时间的同时，还能保证维修效率，为
电力系统的顺利运行奠定坚实的基础。

在此，本文从店里系统短路故障以及电力系统短路故障快速检测方法等两个方面出发，对其做以下简要分析：
一.电力系统短路故障
电力系统在日常运行中，其短路故障既包括外在的环境因素，又包括内在因素，如零件损害；这些都在一定程度上影响着电力系统的运行秩序，同时也影响着生产活动的顺利进行及人民的日常生活。

针对电力系统短路故障中存在的相关问题，主要包括以下几个方面：
（一）短路分类
针对电力系统中存在的短路现象，按短路出现的位置及其造成的影响，将其分为以下几类：首先，单相接地短路。

顾名思义，单相接地短路是指三相交流供电系统中一根相线与大地呈现出同等
电位状态，即该相线的电位与大地电位都处于“零”状态，也就是人们日常生活中a相、b相、c相中的任何一相与大地相连接。

其次，两相短路。

这一短路现象主要是指在整个电力系统中，任意两相导线，直接金属性连接或经过小组抗性连接在一起，即日常生活中两相直接短接在一起。

再次，两相短路接地。

这一短路现象是指三相交流供电系统中两根相线与大地成等电位状态。

通俗讲就是a、b、c三相中的任意两相同时与大地的无电阻的直接连接。

最后，三相短路，就是电力系统内a、b、c三相在某一点的零电阻、零电抗的直接连接。

这时会产生很大的短路电流，破坏程度很大。

三相短路分三种：单相接地短路、两相之间短路、三相全部短路。

（二）短路原因
电力工作人员在维修短路故障时，其基本前提在于明确短路原因，确保维修工作的顺利进行，避免问题的进一步扩大。

在这些短路原因中，既包括客观原因，也存在一定的主管原因，都对电力系统的正常运行造成了影响。

在这些存在的短路原因中，总结起来可主要表现在以下几个方面：第一，在系统设计、制造、安装、维护的过程中，由于没有采取正确的方式，导致电力系统本身存在一定的缺陷，再加上长时间的运行，导致电缆出线超负荷运行，使其逐渐呈现出绝缘老化或绝缘完全失效的状况。

第二，在电器设备的购置中，采购人员没有对设备的质量进行仔细检查，导致假冒、伪劣电器的绝缘不符合国家相关法律的规定，造成短路现象的发生。

第三，多数电力系统都是在露天运行的，受气候环境的影响，经常出现架空倒杆，由此引起短路。

与此同时，外部环境过高也会对电缆造成一定的损坏，引起短路。

第四，操作失误引起的短路故障。

电力工作人员在日常工作中，没有按照相应的操作流程进行操作引起的短路故障，一些维修人员在维修一些低压带电开关设备时，没有采取必要的安全措施，导致短路故障的发生。

第五，随着人们生活水平的提高，对电力资源的需求也越来越高。

一些电力设备因此长期处于超负荷运行，系统中的电缆、变压器、发电机等设备中的绝缘材料受到了极大的损坏。

（三）短路特点
电力系统在日常运行中，一旦发生短路故障，其电流量将会在原有的基础上剧烈增加，甚至比正常状态下的高出几十倍、几百倍，在影响电力系统正常运行秩序的同时，还会引起安全事故。

在电力系统短路特点的分析中，主要包括两个方面：一方面，短路点若距离电源距离较近，其线路的抗阻性就会越小，短路电流就会越来越大。

另一方面，在发生短路故障后，维修人员若没有及时采取措施进行维修，将会加剧电气设备的损害程度，即短路时间越长，设备损坏就会越严重。

二.电力系统短路故障快速检测方法
面对电力系统中出现的异常状况，维修人员在开展维修活动时，都需要采取相应的措施来检测故障点及故障性质，以此来采取与之相反的维修方式，在提高维修效率的同时，还能节省维修时间，将设备的损坏程度降到最低。

在整个电力系统短路故障快速检测方法中，主要包括以下几个方面：
（一）电压快速检测算法
工作人员在检测交流电压幅值的过程中，常用的检测算法主要包括周期积分法、快速fft算法、d/p算法等。

每一种算法的实施，都需要一定的前提条件，如周期积分法与快速fft算法在实施中，都必须以半周波中的有效信息为基础方可确保检测的准确性；而
d/p算法常用语三相对称系统，这些，都需要工作人员进行仔细的掌握。

在整个电压快速检测算法中，针对峰值的计算，需要工作人员结合着正弦信号，而正弦信号则需要三点连续的数字采样信号即
可对其推算，并由此推算出给信号的幅值。

这一算法在具体使用中，凭借其计算简单、适用面广等特点，受到人们的青睐。

然而在实际使用中，基于电压波中存在大量的谐波成分，导致算法本身的高频噪声会在一定程度上放大，针对这一现象，需要工作人员使用数字滤波器对其进行滤波处理，以此来确保计算结果的准确性与完整性。

（二）功率快速检测算法
从传统功率理论来看，功率是指在系统单位时间内所做的功，一般是以一个平均值的概念出现在人们日常生活中的，这就在一定程度上限制了快速fft算法的实施，fft算法的实施，需要一个周波才能推算出相应的功率信息，若缺乏这一周波，将会导致检测速度受到影响，同时还会影响整个维修进程。

在一个三相电力系统中，人们习惯将各项电压与电流从三相中的各个单相通过数学变换转
换到制定的系统。

这一检测算法在具体实施中，还需要工作人员考虑电网的实际运行状况，针对一些舰船电网及系统末端的电网，其电压经常低于正常电压，且电网规模也不大，电缆中的抗组值比较小，一旦出现金属短路故障，将对导致测量点的电压下降到0，这时若使用当前电流与电压来计算功率，所的的结果将会是0或接近0，并由此失去快速检测的意义。

一般而言，要想确保功率检测活动的顺利进行，必须从根本上保证计算所采用的电流值为当前采样值，且电压值则为上一个周波对应时刻的正常电压采样值。

通过计算得出的功率，仍不是实际运行中的功率，但与实际运行功率之间
存在的差异不大；在短路故障发生时，算法中的电压值并不会随着实际运行状况发生改变，而电流值则会发生改变，此时的虚拟功率变化情况则与短路电流的变化完全吻合，因而在实际功率检测中，可以通过功率检测来替代电流来判断电力系统中的短路故障是否发生。

（三）数字滤波算法
与之前快速检测方法不同的是，数字滤波算法在使用中，需要一定的滤波器方可进行。

在当前常见的滤波器中，主要由fir滤波器与iir滤波器两种类型。

在iir滤波器的离散形式中，经常使用两个多项式的比来逼近所需的频率特性，这一计算方式在使用中，能够通过较低的阶数来获得高的频特性。

在一般使用中，针对高采样率及阶数，iir的系统容易出现0以下的小数，若使用dsp对其进行量化，则会直接影响检测结果。

与之不同的是，fir的离散形式为采用z_1的多项式来逼近要求的频率特性。

fir滤波器在使用的过程中，除了具备结构形式简单、操作方便这一优势外，还在一定程度上具备较高的高频成分衰减速度。

在其具体使用中，fir滤波器需要较多的存储单元来实现自己的滤波功能，但从当前信号处理器的整体发展状况而言，只有在具备足够存储空间的基础上，才能使用fir滤波器对功率的电压与电流进行快速计算。

该滤波算法在实际使用中，其结构形式比较简单，没有复杂多变的小数系数，且整个计算过程仅仅通过数组求和及位移即可完成，与dsp定点方法相比，存在着极大的优势。

（四）算法仿真研究
在整个算法仿真研究中，主要是指维修人员通过数学仿真软件maltab中的相关功能，对上述中的快速检测算法的实际性能进行分析，以此来确保算法的准确性，确保维修工作的迅速进行。

在整个算法仿真研究中，主要包括以下几个方面：
1.突加10kw有功功率
通过相关研究发现，在仿真时间0.1s时突加10 kw阻性负载，快速检测算法2.5ms后已经能够准确地计算出功率的变化。

2.380v电压幅值突降30%
而在仿真时间0.1s时电压幅值突降30%，快速检测算法在3ms 后便检测出电压幅值从380v降低为266v。

3.快速检测算法适应性分析
考虑实际电网中电参数可能出现的变化情况，仿真研究了电压频率出现±5%波动、电网电压thd恶化到5%两种情况下，快速检测算法对电网品质的波动变化情况有较好的适应性。

相对于短路状态下电压和功率的巨大变化，快速算法的偏差值不会对检测判断的准确性产生较大影响。

总结：
综上所述，面对当前电力系统运行中存在的短路故障，在威胁系统正常运行秩序的同时，还对人们的正常生活造成了影响。

快速检测方法的使用，能够准确、快速的找到故障所在点，通过相应的计算分析，能够对故障的实际性质进行判断，为维修人员提供相应
的维修信息，使其选择与之相符的维修方案进行维修。

这就需要维修人员能够准确的掌握短路故障快速检测方法中的相关内容，以便在日常工作中，能够选择正确的方法进行检测计算，在节省维修时间的同时，还能为电力系统的正常运行奠定坚实的基础。

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