電力系統(tǒng)繼電保護(hù)隱性故障的研究

陳名寶

摘要：隨著我國(guó)電力工業(yè)的改革發(fā)展，我國(guó)電力工業(yè)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，繼電保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性有了顯著的提高。但是，在實(shí)際應(yīng)用過程中，因?yàn)槔^電保護(hù)裝置保護(hù)自身運(yùn)行的特點(diǎn)，導(dǎo)致其存在很多隱性的故障。我們結(jié)合繼電保護(hù)裝置實(shí)際工作中的運(yùn)行情況，運(yùn)用電力知識(shí)，對(duì)其隱性故障問題進(jìn)行有效的分析。我們結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，從繼電保護(hù)裝置隱性故障的定義，隱性故障產(chǎn)生的原因，隱性故障的評(píng)價(jià)以及對(duì)隱性故障的檢測(cè)談一談自己的認(rèn)識(shí)，廣大施工技術(shù)人員參考借鑒。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù);隱性故障;硬件故障;措施

繼電保護(hù)裝置保護(hù)在電網(wǎng)運(yùn)行過程中具有重要的作用，它能夠?qū)﹄娋W(wǎng)系統(tǒng)的故障問題進(jìn)行有效的識(shí)別，并且采取一定的保護(hù)措施。但是，繼電保護(hù)裝置保護(hù)作為一種運(yùn)行系統(tǒng)，其自生也存在一定的故障概率，所以，在電網(wǎng)系統(tǒng)故障發(fā)生后可能發(fā)生一些誤動(dòng)作或者拒動(dòng)作，這樣一來，就無法發(fā)揮他的保護(hù)功能，也會(huì)給電網(wǎng)運(yùn)行埋下巨大的安全隱患和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。縱觀電力工業(yè)發(fā)展歷史，幾乎大規(guī)模的停電故障都與繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行問題密切相關(guān)，同時(shí)也引起了電力工業(yè)的重視。本文以實(shí)際工作為背景，詳細(xì)地對(duì)繼電保護(hù)裝置中存在的隱性故障進(jìn)行分析。

一、隱性故障簡(jiǎn)介

所謂的隱性故障就是指在正常運(yùn)行過程中對(duì)系統(tǒng)沒有任何影響的故障，但是，如果系統(tǒng)中某個(gè)部位發(fā)生變化時(shí)，這種隱性故障就會(huì)被激發(fā)，進(jìn)而導(dǎo)致大面積的故障，甚至導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。一般而言，隱性故障在系統(tǒng)正常運(yùn)行是無法被發(fā)現(xiàn)的，但是，一旦發(fā)生故障，繼電保護(hù)裝置開展保護(hù)功能，采取了正確的切除措施后，電力系統(tǒng)會(huì)重新進(jìn)行分配，這樣一來，在重新分配電流的過程中，就有可能含有隱性故障保護(hù)系統(tǒng)誤動(dòng)作。在電力工業(yè)中，繼電保護(hù)裝置與二次回路元件都有可能存在隱性故障。比如，在PT、CT 接線片、連接器、各種繼電保護(hù)裝置，通信渠道等。隱性故障的存在并不代表繼電保護(hù)裝置本身設(shè)計(jì)出現(xiàn)了問題，或者是保護(hù)裝置應(yīng)用方式不正確，更不代表其在調(diào)試過程中出現(xiàn)了問題。隱性故障與一般故障的差別就在于這種問題不會(huì)導(dǎo)致保護(hù)裝置立即停止正常的工作，而是當(dāng)其他系統(tǒng)原件出現(xiàn)故障之后，隱性故障才可能被激發(fā)出來或者被檢測(cè)出來。隱性故障的最大危險(xiǎn)在于它潛伏于電力系統(tǒng)中的某一個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中，當(dāng)電力系統(tǒng)中其他器件出現(xiàn)故障之后，隱性故障被激發(fā)出來，進(jìn)而對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行巨大的破壞，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)問題。

二、繼電保護(hù)隱性故障產(chǎn)生原因

（一）由于不正確的整定值引起的隱性故障

如果出現(xiàn)保護(hù)定值整定不合理情況時(shí)候，大多是因?yàn)槿藶橐蛩卦斐傻谋Ｗo(hù)定值無法適應(yīng)電網(wǎng)運(yùn)行而導(dǎo)致的。這種問題主要是因?yàn)閷?shí)際的操作人員專業(yè)技術(shù)水平不過硬，或者在工作中馬虎大意造成的，導(dǎo)致了保護(hù)定值換算不合理、保護(hù)操作人員誤操作等情況發(fā)生，造成了保護(hù)定值無法適應(yīng)的情況。除此之外，如果發(fā)現(xiàn)保護(hù)定值與電網(wǎng)中的其他器件運(yùn)行方式發(fā)生了不適應(yīng)的情況，如果再發(fā)生電網(wǎng)的潮流巨大變化時(shí)，保護(hù)定值無法及時(shí)進(jìn)行有效的適應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致事故的發(fā)生，激發(fā)繼電保護(hù)裝置隱性故障。

（二）由于設(shè)備故障引起的隱性故障

一般而言，在電網(wǎng)系統(tǒng)中，出現(xiàn)設(shè)備故障問題主要集中在兩個(gè)方面，一方面是硬件故障，另一方面是軟件故障。軟件系統(tǒng)在開發(fā)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)測(cè)試、系統(tǒng)的日常維護(hù)與使用過程中都有可能激發(fā)隱性故障，這些隱性故障的存在不僅與生產(chǎn)廠商有密切的關(guān)系，還與使用用戶關(guān)系密切。基于此，生產(chǎn)廠商一定要嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，另外，使用用戶也需要對(duì)軟件系統(tǒng)給予高度的關(guān)注，在軟件系統(tǒng)施工的過程中，一定要定期對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行必要的維護(hù)和保養(yǎng)工作，只有這樣，才能有效避免隱性故障的發(fā)生。而硬件故障則可能是在系統(tǒng)運(yùn)行過程中受到外部環(huán)境因素的影響導(dǎo)致的，通過對(duì)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，硬件故障主要有器件磨損嚴(yán)重、器件老化或者因?yàn)椴僮鞑划?dāng)而導(dǎo)致硬件損壞，進(jìn)而發(fā)生硬件系統(tǒng)故障，導(dǎo)致了隱性故障的發(fā)生。

（三）隱性故障重要性的評(píng)價(jià)

一般而言，繼電保護(hù)裝置保護(hù)隱性故障具有較強(qiáng)的隱藏性，一旦發(fā)生故障，有可能對(duì)系統(tǒng)造成嚴(yán)重的破壞。隱性故障在正常運(yùn)行時(shí)是不會(huì)暴露出來的，只有在系統(tǒng)中一些部件發(fā)生故障時(shí)候，電網(wǎng)潮流發(fā)生巨大的變化，才能可能激發(fā)隱性故障，進(jìn)而對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重的破壞。但是，并不是所有的隱性故障都會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重的破壞，不同的隱性故障發(fā)生的部位也不相同，所造成的影響也不盡相同。一般情況下，只有在其范圍內(nèi)容的故障才能有可能激發(fā)隱性故障，所以，隱性故障的危害程度并沒有想象中的那么大，破壞程度也有所不同。一般而言，我們?cè)诤饬侩[性故障危害性過程中，主要采用脆弱區(qū)域和隱性故障區(qū)域的形式進(jìn)行劃分描述。

（四）隱性故障監(jiān)測(cè)

目前而言，在對(duì)系統(tǒng)隱性故障的檢測(cè)過程中，我們主要采用微電機(jī)保護(hù)中一些比較簡(jiǎn)單的系統(tǒng)自檢后者定期巡檢的方式來進(jìn)行。但是，無論是系統(tǒng)的自檢還是日常的巡檢都屬于離線式的檢測(cè)。而繼電保護(hù)裝置隱性故障只有在系統(tǒng)出現(xiàn)壓力變化的情況下才會(huì)數(shù)顯，所以，無論是系統(tǒng)的自檢還是系統(tǒng)定期的巡檢檢測(cè)隱性故障的概率很小。所以，這些傳統(tǒng)的離線式自檢或者巡檢沒有考慮到系統(tǒng)運(yùn)行情況下電網(wǎng)潮流出現(xiàn)的變化，無法有效檢測(cè)出繼電保護(hù)裝置的隱性故障。通過對(duì)繼電保護(hù)裝置隱性故障的分析，完善系統(tǒng)的檢測(cè)方法，充分考慮到系統(tǒng)在運(yùn)行是可能出現(xiàn)的變化，只有這樣，才能有效檢測(cè)出繼電保護(hù)裝置的隱性故障，以便于電力技術(shù)工作人員進(jìn)行及時(shí)的補(bǔ)救措施，避免發(fā)生嚴(yán)重的事故。

三、預(yù)防電力系統(tǒng)繼電保護(hù)隱性故障的方法

（一）實(shí)時(shí)監(jiān)控繼電保護(hù)的隱性故障區(qū)

對(duì)于繼電保護(hù)裝置隱性故障的監(jiān)控方法，我們可以將其隱性故障監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置在變電站當(dāng)中，對(duì)一些可能發(fā)生隱性故障的繼電保護(hù)裝置進(jìn)行有效的監(jiān)控。隱性故障監(jiān)控系統(tǒng)能夠收到故障信號(hào)，該信號(hào)與可能存在隱性故障的變電器的信號(hào)一致。然后將隱性故障發(fā)生的信號(hào)與傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置信號(hào)聯(lián)系在一起，以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)續(xù)電器監(jiān)控的目的。一般而言，繼電保護(hù)裝置保護(hù)隱性故障和故障檢測(cè)所判定出現(xiàn)的信號(hào)能夠保持一致，能夠與電力傳感器以及電壓傳感器進(jìn)行有效的聯(lián)系。隨著這種方式有一定的效果，但是，我們?nèi)孕枰獙?duì)變電站中的所有繼電保護(hù)裝置保護(hù)進(jìn)行檢測(cè)，以此來降低其保護(hù)隱性故障所帶來的損失，如果能夠提前發(fā)現(xiàn)問題，就可以體現(xiàn)采取措施進(jìn)行補(bǔ)救或者整改。

（二）繼電保護(hù)的隱性故障具體的預(yù)防措施

對(duì)于不同繼電保護(hù)裝置保護(hù)隱性故障所造成的危害各不相同的情況，同時(shí)也為了更有效地制定一套針對(duì)繼電保護(hù)裝置保護(hù)隱性故障預(yù)案措施，我們需要對(duì)不同繼電保護(hù)裝置保護(hù)隱性故障進(jìn)行有效的分析和整理，根據(jù)其危害的程度進(jìn)行劃分等級(jí)，進(jìn)行分類整理，并且采取科學(xué)有效的措施來處理這些隱性的故障。電力工業(yè)的相關(guān)負(fù)責(zé)人要積極參與到故障的防治措施當(dāng)中來。我們可以從以下幾個(gè)方面入手。第一，在繼電保護(hù)裝置保護(hù)隱性故障整改過程中，采用國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的技術(shù)措施，針對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行有效的分析，并且根據(jù)他的裝置不同的特性，進(jìn)行系統(tǒng)的檢測(cè)，需要采取在線監(jiān)測(cè)的方式，也就是說，需要對(duì)他的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效的檢測(cè)，只有這樣，才能有效檢測(cè)出他的保護(hù)的隱性故障。第二，對(duì)于檢測(cè)繼電保護(hù)裝置保護(hù)隱性故障的核心是加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的管理，電力工作人員必須嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)范進(jìn)行操作，另外，電力企業(yè)也需要制定一套符合自身情況的操作規(guī)范。第三，我們還需要定期對(duì)系統(tǒng)和設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和檢修，相關(guān)的技術(shù)工作人員必須要將工作落實(shí)到位，通過詳細(xì)記錄相關(guān)的數(shù)據(jù)，對(duì)比分析設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的變化，從數(shù)據(jù)的變化當(dāng)中找出隱性問題，并采取正確的處理辦法進(jìn)行處理，避免隱性故障造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

四、電網(wǎng)發(fā)展對(duì)隱性故障的影響

（一）數(shù)字變電站對(duì)隱性故障的影響

目前而言，隨著我國(guó)電力工作的發(fā)展，變電站正逐步向著智能化、自動(dòng)化方向發(fā)展。能夠?qū)崿F(xiàn)變電站設(shè)備信息共享和互相操作的智能化變電站。隨著變電站向著數(shù)值化、智能化方向發(fā)展，隱性故障也發(fā)生了一些變化，比如，在數(shù)字化變電站中，必須要設(shè)置相關(guān)的電子裝置和網(wǎng)絡(luò)裝置，這些裝置都存在一些隱性的故障。但是，數(shù)字化、智能化變電站能夠采用大量的數(shù)據(jù)信息技術(shù)傳遞，同時(shí)也能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行有效的監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，有效減少了隱性故障所造成的危害。我們還可以針對(duì)數(shù)字化、智能化變電站的特點(diǎn)制定相關(guān)的檢測(cè)維修制度，以此來降低隱性故障發(fā)生的概率。

（二）分布式發(fā)電對(duì)隱性故障的影響

隨著我國(guó)電網(wǎng)工作的發(fā)展，分布式發(fā)電的形式也會(huì)有所增長(zhǎng)，這就會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行方式和潮流發(fā)生巨大的變化?；诖耍^電保護(hù)裝置保護(hù)定值有可能無法適應(yīng)這種變化，這就容易導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置引起隱性故障概率增加。但是，我們可以采用定值預(yù)警的方式來在線對(duì)隱性故障進(jìn)行有效的檢測(cè)。

（三）建立電力系統(tǒng)繼電保護(hù)隱性故障模型

①OPA模型搭建，在直流潮流方程故障模型建立時(shí)，實(shí)際工作內(nèi)容對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行效率要求較高，建立模型需注意滿足功率，平衡和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)不注入功率需求，保障發(fā)電機(jī)輸出功率和輸電線路潮流比極限值。根據(jù)一定條件，系統(tǒng)模型為提高線性負(fù)荷能夠超過極限值，在科學(xué)概率下，對(duì)連鎖故障系統(tǒng)分析研究。

②CASCADE模型，主要思想假設(shè)電力線路相同，并其具有隨機(jī)初始負(fù)荷內(nèi)容，初始設(shè)備擾動(dòng)會(huì)使得系統(tǒng)或者其他系統(tǒng)出現(xiàn)明顯故障，故障元件根據(jù)一定符合比例進(jìn)行系統(tǒng)轉(zhuǎn)移，從而構(gòu)建連鎖故障內(nèi)容。

③對(duì)隱性故障連鎖故障模型進(jìn)行考慮，此模型使用直流潮流發(fā)，對(duì)傳統(tǒng)模型而言，通過科學(xué)系統(tǒng)方式優(yōu)化改進(jìn)，繼電器保護(hù)裝置在第一次不受干擾之后，誤動(dòng)概率相對(duì)較低，不啟動(dòng)重合閘，就可以在短時(shí)間內(nèi)找到系統(tǒng)最薄弱環(huán)節(jié)。模型對(duì)連鎖故障模擬從初始線路跳閘開始，假設(shè)初始線路連接末端線路潮流比限定值高，導(dǎo)致新線路跳閘。

五、總結(jié)

總而言之，隨著我們科技水平的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)也在不斷發(fā)展進(jìn)步。對(duì)電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置保護(hù)隱性故障也能夠有理想的控制方法，進(jìn)而保護(hù)整個(gè)電力系統(tǒng)安全、平穩(wěn)地運(yùn)行。目前，克服繼電保護(hù)裝置保護(hù)隱性故障時(shí)不我待，刻不容緩。目前而言，我國(guó)在針對(duì)繼電保護(hù)隱性故障中主要采取在線檢測(cè)的方式，提高預(yù)警的效率，然后再配合線下的技術(shù)工作人員的檢修排查，以此來最大限度地避免電力系統(tǒng)中發(fā)生隱性故障發(fā)生的概率，消除隱性故障所造成的危害，減少經(jīng)濟(jì)損失。

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