繼電保護(hù)隱藏故障監(jiān)測(cè)方法

摘要 繼電保護(hù)系統(tǒng)的安全可靠是電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要保證。隨著電力系統(tǒng)朝著大規(guī)模化和復(fù)雜化方向不斷發(fā)展，繼電保護(hù)裝置迎來了挑戰(zhàn)。繼電保護(hù)系統(tǒng)的隱藏故障是造成大規(guī)模連鎖停電的主要原因之一，隱藏故障的診斷以及繼電保護(hù)的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視受到了廣泛的關(guān)注。

關(guān)鍵詞 繼電保護(hù)；隱藏故障；監(jiān)測(cè)

中圖分類號(hào) TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-(2012)051-0180-01

所謂繼電保護(hù)是指對(duì)電力系統(tǒng)中發(fā)生的故障或異常情況進(jìn)行檢測(cè)，針對(duì)相應(yīng)的檢測(cè)情況來發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)，或者直接將系統(tǒng)中的故障部分進(jìn)行相關(guān)隔離和切除的一種重要措施。當(dāng)電力系統(tǒng)中由于自然的、人為的或設(shè)備故障等因素發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置必須能夠及時(shí)快速的把系統(tǒng)故障進(jìn)行有效切除，從而來保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行穩(wěn)定，最大限度的降低故障引起的人生傷害和財(cái)產(chǎn)損失。

繼電保護(hù)系統(tǒng)的隱藏故障是指繼電保護(hù)裝置中存在的一種永久缺陷，這種缺陷只有在系統(tǒng)發(fā)生故障等不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)才會(huì)表現(xiàn)出來，其直接后果是導(dǎo)致被保護(hù)元件的錯(cuò)誤斷開。多次大停電事故的分析結(jié)論表明，這種由于繼電保護(hù)裝置的隱藏故障引起的大停電事故發(fā)生概率雖然很小，但危害極大，這類事故一旦發(fā)生將會(huì)引起電網(wǎng)的連鎖反應(yīng)，事故并會(huì)迅速蔓延導(dǎo)致電網(wǎng)崩潰，給電網(wǎng)帶來災(zāi)難性的后果。

隨著電網(wǎng)發(fā)展規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)的安全運(yùn)行顯得尤為重要，隱藏故障依然是威脅電網(wǎng)安全的主要隱患之一。因此開展對(duì)繼電保護(hù)隱藏故障的研究具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

1 繼電保護(hù)隱藏故障

目前關(guān)于隱藏故障的研究主要側(cè)重于兩個(gè)方面：一是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，研究分析保護(hù)系統(tǒng)存在的隱藏故障對(duì)大規(guī)模連鎖停電的影響，并找出系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)；二是研究開發(fā)繼電保護(hù)隱藏故障的監(jiān)視與控制系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)可以直觀的辨識(shí)出隱藏故障，從而使保護(hù)做出正確的

動(dòng)作。

1.1 基于隱藏故障的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

繼電保護(hù)隱藏故障對(duì)電力系統(tǒng)的危害程度取決于隱藏故障的發(fā)生位置，不同位置的隱藏故障對(duì)電力系統(tǒng)的危害程度是不一樣的。為了評(píng)估隱藏故障對(duì)電網(wǎng)的危害程度，有學(xué)者提出將風(fēng)險(xiǎn)理論應(yīng)用于評(píng)估由于隱藏故障造成的電力系統(tǒng)連鎖故障，通過建立隱藏故障的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系，對(duì)所有可能存在的隱藏故障進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，從而找出電力系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)，據(jù)此提出由于隱藏故障造成連鎖故障的預(yù)防措施。

隱藏故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的基本思想是利用繼電保護(hù)隱藏故障的概率，根據(jù)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)連鎖故障模型進(jìn)行仿真計(jì)算。最后為了能夠定量地分析風(fēng)險(xiǎn)大小，采用兩個(gè)因素來參與評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)：事故的可能性和嚴(yán)重性，將風(fēng)險(xiǎn)定義為事故的概率與事故后果的乘積。由于隱藏故障易造成連鎖停電事故，故隱藏故障的風(fēng)險(xiǎn)可用連鎖停電事故的風(fēng)險(xiǎn)來等同考慮。

1.2 隱藏故障的監(jiān)測(cè)和控制

繼電保護(hù)系統(tǒng)的隱藏故障是造成電網(wǎng)連鎖故障的重要原因之一，因此，很有必要對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)的隱藏故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)。1996年，A.G.Phdake和J.S.Thorp學(xué)者提出了針對(duì)保護(hù)系統(tǒng)的隱藏故障監(jiān)測(cè)和控制方案如圖1所示。由圖1可知，該系統(tǒng)用來監(jiān)測(cè)和控制電網(wǎng)中那些具有高脆弱性指數(shù)的保護(hù)裝置，隱藏故障監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)通過對(duì)輸入繼電器的信號(hào)進(jìn)行分析診斷，事實(shí)上也就是復(fù)制該保護(hù)的算法和功能，最后將監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)的輸出結(jié)果與運(yùn)行中的繼電保護(hù)裝置的輸出結(jié)果進(jìn)行邏輯關(guān)系的比較，若二者輸出結(jié)果相同，保護(hù)跳閘命令被允許；反之，跳閘指令被禁止，此時(shí)，該系統(tǒng)相當(dāng)于起到閉鎖的作用。

2 繼電保護(hù)隱藏故障監(jiān)測(cè)方法

由繼電保護(hù)隱藏故障的定義可知，繼電保護(hù)裝置的隱藏故障在正常運(yùn)行時(shí)并不表現(xiàn)出來，而在系統(tǒng)出現(xiàn)壓力的情況下才顯現(xiàn)，也就是說隱藏故障只會(huì)在系統(tǒng)運(yùn)行中暴露出來，因此，傳統(tǒng)的離線式檢測(cè)方法并不適合用來監(jiān)測(cè)隱藏故障，必須研究針對(duì)繼電保護(hù)裝置隱藏故障的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。目前尚無專門的監(jiān)控系統(tǒng)用以檢測(cè)運(yùn)行中的繼電保護(hù)系統(tǒng)是否存在隱藏故障，而是僅依靠微機(jī)保護(hù)中一些簡(jiǎn)單的自檢功能來保障保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行。不管是保護(hù)系統(tǒng)的定期計(jì)劃?rùn)z修還是保護(hù)裝置自檢功能，都屬于離線式的檢測(cè)方法，均沒有考慮裝置現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行中的情況，因此，這些目

前廣泛采用的離線檢測(cè)方式都不是可以信賴的檢測(cè)方案，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)于繼電保護(hù)隱藏故障的檢測(cè)。

目前廣泛采用的常規(guī)檢測(cè)方法往往是在保護(hù)裝置離線情況下進(jìn)行的，由于隱藏故障是在運(yùn)行過程中才爆發(fā)，因此傳統(tǒng)的檢測(cè)方法并不能對(duì)隱藏故障進(jìn)行全面的檢測(cè)?？紤]到隱藏故障存在的特點(diǎn)，完善的檢測(cè)方法應(yīng)做到對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，這樣才能夠在系統(tǒng)暴露出隱藏故障時(shí)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中的錯(cuò)誤動(dòng)作傾向，對(duì)存在隱藏故障的保護(hù)裝置進(jìn)行動(dòng)作閉鎖或者使其退出運(yùn)行，阻止由于保護(hù)裝置的隱藏故障而造成保護(hù)誤動(dòng)作的行為。

對(duì)隱藏故障而言，當(dāng)系統(tǒng)在正常運(yùn)行的時(shí)候，該故障一般不會(huì)表現(xiàn)出來；但是，當(dāng)系統(tǒng)工作不正常時(shí)，往往暗示存在其中的隱藏故障已經(jīng)達(dá)到了承受極限。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行狀況超過這個(gè)極限，保護(hù)裝置就會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)或拒動(dòng)的錯(cuò)誤行為，因此，保護(hù)裝置的狀態(tài)經(jīng)歷了一個(gè)從正常到故障的動(dòng)態(tài)過程，具體如圖2所示。

3 結(jié)束語

在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，雖然因?yàn)檫B鎖故障造成的大規(guī)模的用戶造成失電的現(xiàn)象很少出現(xiàn)，但是，我們還應(yīng)該堅(jiān)持防患于未然的理念，爭(zhēng)取將這一災(zāi)難性的事故造成的損傷降低到最低，因?yàn)橐坏┌l(fā)生相應(yīng)的故障事故，那么將會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，影響日常的生產(chǎn)和生活。為了保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)繼電保護(hù)隱藏故障進(jìn)行相應(yīng)的評(píng)價(jià)和分析，對(duì)于保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有一定的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。

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