繼電保護(hù)隱性故障的電力風(fēng)險(xiǎn)評估研究

趙博

【摘要】 當(dāng)前許多電力企業(yè)在對電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估時(shí)沒有將繼電保護(hù)系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障納入考慮，為了確保風(fēng)險(xiǎn)評估的全面性，引入概率分析模型來對電網(wǎng)整體運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)性進(jìn)行評估，可以對電網(wǎng)停電風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行全面并準(zhǔn)確的控制與評估。

【關(guān)鍵詞】 隱性故障 繼電保護(hù) 風(fēng)險(xiǎn)評估 變電站

將繼電保護(hù)能夠在電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)正確響應(yīng)記為N-1。繼電保護(hù)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中所存在的隱性故障進(jìn)行深入的分析，依照繼電保護(hù)系統(tǒng)所具有的各項(xiàng)特點(diǎn)，制定繼電保護(hù)隱性故障的診斷方案以及辨識方案。根據(jù)所制定的各項(xiàng)方案，通過風(fēng)險(xiǎn)評估模型來對繼電保護(hù)隱性故障的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)進(jìn)行量化評估，再利用仿真計(jì)算的方法來對風(fēng)險(xiǎn)評估模型的可靠性以及實(shí)用性進(jìn)行驗(yàn)證，相關(guān)的決策依據(jù)能夠有效支持電網(wǎng)荷載限額制定以及檢修計(jì)劃等方面的安排工作，提高電網(wǎng)整體運(yùn)行的可靠性。

一、繼電保護(hù)隱性故障的電力風(fēng)險(xiǎn)評估的必要性

變電站電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行離不開繼電保護(hù)系統(tǒng)的防護(hù)，然而經(jīng)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，我國所發(fā)生的停電事故多數(shù)是由于繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行不力所造成的。為了提高變電站的運(yùn)行穩(wěn)定性，降低停電事故的發(fā)生率，挖掘繼電保護(hù)系統(tǒng)出現(xiàn)問題的原因并且對運(yùn)行過程中的隱性故障風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評估研究有著十分重要的意義。繼電保護(hù)防隱性故障通常被看作是一項(xiàng)系統(tǒng)性故障或永久性擔(dān)缺陷，這種缺陷在運(yùn)行狀態(tài)和電力系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)故障時(shí)才能充分體現(xiàn)出現(xiàn)，而所造成的后果往往是錯(cuò)誤操作被保護(hù)元件，導(dǎo)致出現(xiàn)N-2事件。

根據(jù)以上分析可以發(fā)現(xiàn)，電網(wǎng)系統(tǒng)在故障發(fā)生的當(dāng)下，一旦繼電保護(hù)存在隱性故障，通常會(huì)擴(kuò)大電網(wǎng)系統(tǒng)所出現(xiàn)的故障，隱性故障所造成的N-2事件往往是不可預(yù)計(jì)的，所造成的故障反應(yīng)也往往是連鎖性的，斷電保護(hù)隱性故障的隨機(jī)性較高，故障發(fā)生概率的計(jì)算以及故障預(yù)防的困難也更高。因此，針對斷電隱性故障進(jìn)行深層次的總結(jié)與歸納，完整電網(wǎng)整體的風(fēng)險(xiǎn)評估，是降低電網(wǎng)停電率的根本方法。

電網(wǎng)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評估的內(nèi)容主要包含電網(wǎng)運(yùn)行過程中擾動(dòng)程度的評估、輸電通道安全評估、穩(wěn)定控制風(fēng)險(xiǎn)評估、以及連鎖跳閘概率的評估等方面，各項(xiàng)評估的主要方式為統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析。以N-1假設(shè)為依據(jù)對電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行的管理工作，其管理工作的主要目的是當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)N-1故障時(shí)，不使其出現(xiàn)出力以及損失負(fù)荷現(xiàn)象。而N-1假設(shè)的前提是繼電保護(hù)能夠在電網(wǎng)故障出現(xiàn)的同時(shí)采取預(yù)先設(shè)定的響應(yīng)措施，而當(dāng)前許多電力企業(yè)在對電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估時(shí)沒有將繼電保護(hù)系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障納入考慮。實(shí)現(xiàn)狀況下，許多電網(wǎng)系統(tǒng)確實(shí)存在一定程度的隱性故障風(fēng)險(xiǎn)，造成電網(wǎng)系統(tǒng)在出現(xiàn)故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置的反應(yīng)不但不能夠有效控制故障，其所造成的裝置誤動(dòng)反而加劇了電網(wǎng)系統(tǒng)故障的嚴(yán)重性。

二、繼電保護(hù)隱性故障辨識技術(shù)

對繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)信息進(jìn)行收集，具體包含 MMS告警信息、輸入壓板狀態(tài)、輸出壓板狀態(tài)以及綜合保護(hù)整定值等因數(shù)，對電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性進(jìn)行分析，評估繼電系統(tǒng)的保護(hù)能力，針對斷電保護(hù)系統(tǒng)采取隱性故障辨識以及故障概率評估等方面的工作。繼電保護(hù)隱性故障辨識主要包含三個(gè)方面的內(nèi)容：

1、裝置在線監(jiān)測。裝置在線監(jiān)測計(jì)利用各項(xiàng)通信技術(shù)對斷電裝置各項(xiàng)運(yùn)行狀態(tài)信息進(jìn)行采集與分析，在無潛在故障的情況下，進(jìn)行確定性隱性故障測量，如配置錯(cuò)誤或硬件障礙等方面的監(jiān)測，在有潛在故障的情況下，進(jìn)行不確定性隱性故障測量，如電源電壓下降以及光強(qiáng)下降等方面的監(jiān)測。

2、SCD全模型建模。利用SCD全模型建模型來實(shí)現(xiàn)二次虛回路模型與GOOSE報(bào)文進(jìn)行匹配，通過邏輯鏈路與物理聯(lián)接的映射以及功能回路與邏輯鏈路的映射，對二次系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行描述與評估。

3、錄波與定值數(shù)據(jù)。錄波與保護(hù)定值通常用于對定值的隱患以及合理性進(jìn)行判別。另外，由于PF特性信號在電網(wǎng)運(yùn)過程中不斷發(fā)生變化，在某一概率條件下需要對造成保護(hù)功能失效或使能的因素進(jìn)行明確。

三、隱性故障的風(fēng)險(xiǎn)評估

3.1風(fēng)險(xiǎn)評估

風(fēng)險(xiǎn)評估技術(shù)本質(zhì)上是一項(xiàng)統(tǒng)計(jì)分析工作，不同場景下，決策者需求、可獲取數(shù)據(jù)、危害的特征以及危害的種類各有不同，對各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)所進(jìn)行的量化處理，即是事件所發(fā)生后果與事件概率之間的乘積。風(fēng)險(xiǎn)評估工作的內(nèi)容主要包含兩個(gè)方面，分別是性能和頻率，性能指的是某一事件的嚴(yán)重性，頻率即事件發(fā)生的或然性。利用這兩方面的數(shù)據(jù)能夠計(jì)算出特定事件嚴(yán)重性期望值和概率期望值，這兩個(gè)值的乘積也是“風(fēng)險(xiǎn)”的量化表示。電力系統(tǒng)可靠性即滿足電量以及電力兩方面基本要求的前提下，系統(tǒng)元件應(yīng)該滿足的性能要求，充裕性和安全性是用于描述電力系統(tǒng)可靠性的常用術(shù)語。安全性指的是電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中擾動(dòng)方面的承受能力，充裕性指的是在額定要求下電力系統(tǒng)的承載能力。

結(jié)束語：鑒于繼電保護(hù)隱性故障在電力系統(tǒng)連鎖故障的發(fā)展過程中往往起到推波助瀾的惡化作用，本文從隱性故障本質(zhì)上可能造成破壞電網(wǎng)安全運(yùn)行N-1準(zhǔn)則的視角，提出隱性故障辨識方法，與風(fēng)險(xiǎn)評估相結(jié)合將有助于減緩因隱性故障可能引起的電力系統(tǒng)連鎖故障發(fā)生的幾率。