马义清
国网山西省电力公司忻州供电公司,山西省 忻州市 034000
摘要：文章先分析了电力系统继电保护和故障检测功能，随后介绍了小电流接地系统为基础的故障检测，包括结合空间电磁场分析单相接地故障、故障接地相和故障支路识别方法，最后介绍了分析系统相关继电保护和故障检测，希望能给相关人士提供有效参考。
关键词：智能变电站；继电保护；监测装置；规范安装
引言
继电保护是保障设备安全的重要技术手段，是保障电网安全运行的第一道防线，所以其安全稳定运行显得极为重要。继电保护装置在被保护元件正常运行时处于实时监测状态，当监测到异常时通过采集的电压、电流及开入量信息，依照整定值和出口矩阵，判断故障类型并跳开相关断路器，隔离故障元件，尽量减少故障对电网和设备的影响。
1、继电保护状态常见隐患问题
1.1、隐蔽故障问题的检测与诊断
静止状态的隐蔽问题检测。通过对电力网络系统分析可知，与继电保护系统相关的数据均有参考价值，这些数据是检测与诊断继电保护装置，系统了解是否存在安全威胁的重要支撑。比如对变压器或其它电力线路系统信息采集，能诊断电力设备是否存在隐藏问题。在检测与诊断中，尽量选择同步与实时的数据信息，进一步提高数据的精确性。
1.2、开关出现故障
开关装置是保证电路正常运行的重要装置，也是最基本装置，在供电系统中，开关分为负荷开关以及负荷和熔断器开关。而开关出现故障的主要原因是开关质量不达标或是开关安装有问题，开关质量不达标意味着开关质量太差，不适用于供电系统。如果工作人员选用了低质量的开关，在长时间的供电系统运行时，开关很容易出现问题，甚至诱发更加严重的线路问题。而在另一种情况中，即工作人员由于某些原因将开关装置错误地安装到了供电系统中，同样很容易造成电路损害的问题。
1.3、电力系统继电保护设备因素
数据采集、分析、处理模块元件及断路器等设备在电力系统继电保护装置中都属于硬件设备。继保装置硬件设备影响电力系统继电保护稳定性的因素有很多，主要有数据采集元件在进行模数或数模转换时的准确性、计算机处理数据时计算机各元件是否都正常运行、通信接口连接是否牢固和通信电缆是否有断点、电源系统是否正常稳定供电等。
2、继电保护远程运维系统智能应用
2.1、保护装置间采样校验
当一次设备采用常规互感器时，同一电流互感器上不同绕组所接保护装置采样具备相互比对条件。例如，线路保护、主变保护、母联保护等与母差保护和故障录波器往往分别采用不同绕组，远程运维系统可横向比对这些保护上送实时采样数据的一致性，从而判断采样值是否正确。还可通过长期记录各装置采样差值，判断保护装置 ＡＤ采样插件的老化趋势。
2.2、建立运行检修分离制度
根据以往的运行检修管理经验，通常是同一处同一类型的缺陷，重复出现，重复处理，检修工作缺乏监督，检修质量难以保证。实行运行、检修分离制度，有利于监督检修、运行工作质量，减少事故的发生。建立可靠性月度分析预测制度。由可靠性专责负责召开每月可靠性月度分析会，对上月影响配电网供电可靠性的因素进行归类分析，结合本月工作安排，对本月可靠率的完成情况制定目标。
2.3、结合空间电磁场分析单相接地故障
在小电流接地系统产生单相接地故障问题后，接地点非故障支路、后向支路、前向支路相关零序电压以及电流会呈现出不同特征，而对应线路周围磁场和电场分布也会产生不同变化，所以可以借助磁场和零序电场对接地故障点进行合理探测[1]。
2.4、二次安全措施方面
智能变电站用抽象的网络数据流取代了传统二次电缆，二次回路是“看不见、摸不着”的虚回路，这给二次安全措施的执行和确认带来了较大的困难，若检修作业中安全措施执行不到位或执行顺序错误，就极易引发较为严重的电网事故。借助远程运维中心的全景展示及二次安全措施知识库，可自动生成某保护设备检修的安全措施票。在执行安全措施票过程中，运维中心还可实时监视相关保护功能的实时状态，给出相应预警，大幅提高二次安全措施可靠性。
2.5、装置的运行信息
具体包括软硬件自检信息、采样数值、开关量信息。其中装置的运行温度、通道光强与电源电压等是软硬件自检信息。而每条支路的电流、差动电流与开入量等代表了采样值与开关量信息。长时间监测、整理上述信息，有利于提高状态检修的水平[2]。继电保护和故障检测综合故障分析系统的故障检测和继电保护主要可以分为以下几点内容：第一是网络化故障检测和继电保护，微机保护装置实现网络化发展，能够支持电力系统针对继电保护中关键设备各环节保护装置实施纵联串联和差动保护，主站负责进行统一管理，提供数据传输、处理等通信服务。
2.6、继电保护装置的监测技术
继电保护装置对于供电系统的稳定性有很强的保护作用，除了具有差动保护和纵联保护方法以外，继电保护系统还能依靠检测安装处的电器量来对电路系统进行保护，进而加强对电路系统的进一步保护。以同一设备过往正常的运行状态下的数据为依据，将现在的运行状态与其进行比较，进而判断供电系统是否存在异常。通常情况下，二者的运行状态应是基本一样的，但如果出现了差异较大情况，那么该设备很容易被认为是存在故障。此种情况下，继电保护系统就会对两者的状态进行对比分析[3]。
2.7、特征选择
继电保护设备状态监测与故障诊断系统所采集的数据通过传输协议 TCP/IP 进行传输。选择通道号、误码时长、数据包用时长、严重误码时长、信息缺失时长、误码总数、误码率、帧失步时长、告警时长和对端告警时长等 10 个特征作为继电保护设备状态故障诊断的特征向量。能够联系继电保护装置相关电气量，针对故障位置进行快速判断和检测，掌握故障参数、形成原因、性质以及具体位置等信息，朝相关保护装置传输命令，将其中故障元件进行快速切除，降低故障覆盖范围。
2.8、故障接地相和故障支路识别方法
在小电流接地系统产生单相接地故障后，便会形成涵盖多样故障特征突出暂态过程。通过针对小电流接地系统创建数学模型，能够对故障形成的前数个周波暂态信号波形进行合理仿真，从而对系统不同支路负荷电流所形成瞬时波形畸变进行准确检测，随后针对接地故障出现时电流暂态信号实施小波分解，能够获得健全支路和故障支路三相电流能量时谱，最终获得故障出现后，一周之内的波内能量积分小波能量接地选线判断依据。在负荷电流内对故障频带特征进行直接分析，对瞬时特征进行直接提取，便能够在不影响系统稳定运行下，对故障接地相和故障支路进行准确识别判断[4]。
2.9、故障接地相和故障支路识别方法
在小电流接地系统产生单相接地故障后，便会形成涵盖多样故障特征突出暂态过程。通过针对小电流接地系统创建数学模型，能够对故障形成的前数个周波暂态信号波形进行合理仿真，从而对系统不同支路负荷电流所形成瞬时波形畸变进行准确检测，随后针对接地故障出现时电流暂态信号实施小波分解，能够获得健全支路和故障支路三相电流能量时谱，最终获得故障出现后，一周之内的波内能量积分小波能量接地选线判断依据。
结束语
综上所述，电力系统的稳定安全运行关系到整个城市的正常生活。为此电力企业需要不断强化机电波保护，合理进行故障检测。为了进一步优化故障检测质量，应该促进故障检测方法的全面创新，促进继电保护和电力系统朝着网络化、智能化和自动化方向发展，保证电力系统的运行可靠性和稳定性。
参考文献：
[1]薛升.电力系统继电保护装置不稳定原因及对策[J].山西科技,2020,35(06):133-134.
[2]何占义.水电厂继电保护检修分析[J].电气时代,2020(11):42-44.
[3]周希伦.继电保护故障应对策略及新型继电保护技术的研究分析[J].电子测试,2020(20):106-107+103.
[4]刘磊,刘思聪,韩觐伊.基于解析模型的继电保护装置故障定位方法[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2020(10):184-187.