電力系統(tǒng)繼電保護(hù)隱性故障的研究

李夢天

（河北大唐國際張家口熱電有限責(zé)任公司，河北 張家口 075000）

繼電保護(hù)系統(tǒng)能夠及時有效地發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)中的異常情況，并針對其異常情況提出有效的解決措施，繼電保護(hù)是一項(xiàng)能夠確保電力系統(tǒng)安全平穩(wěn)的運(yùn)行的技術(shù)手段，當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)安全隱患時，繼電保護(hù)系統(tǒng)會及時響應(yīng)并且采取最有效的方法對其進(jìn)行隔離。繼電保護(hù)系統(tǒng)能及時清除電力系統(tǒng)的安全隱患，還能進(jìn)一步避免故障擴(kuò)大，是一種有效的隱性故障防護(hù)手段。

1.簡述繼電保護(hù)系統(tǒng)隱性故障

繼電保護(hù)隱性故障指的是保護(hù)電路系統(tǒng)本身具有隱蔽性缺陷，這種永久性的繼電缺陷不僅會直接造成系統(tǒng)繼電保護(hù)不能正常工作，還可能會對保護(hù)電路中的元件信號進(jìn)行屏蔽，甚至有可能直接導(dǎo)致其繼電保護(hù)裝置陸續(xù)中斷（如圖1），使電路保護(hù)系統(tǒng)發(fā)生故障報警，最終將可能導(dǎo)致發(fā)生大面積線路因停電而引發(fā)安全事故。隱性網(wǎng)絡(luò)故障診斷和一般的網(wǎng)絡(luò)故障診斷有很大的差別，它是為了診斷網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中極易發(fā)生的安全隱患的區(qū)域漏電問題，我國用電系統(tǒng)存在的隱性故障不易被相關(guān)人員發(fā)現(xiàn)，如果在一些電網(wǎng)重要的區(qū)域存在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)隱性故障可能會將給我國電力系統(tǒng)安全和網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性發(fā)展帶來的巨大危害。

圖1 繼電保護(hù)裝置

2.繼電保護(hù)隱性故障的具體表現(xiàn)

繼電保護(hù)故障具有一定的隱蔽性，隱性電力故障的經(jīng)濟(jì)危害性主要表現(xiàn)在以下幾個方面例如：每當(dāng)故障信號產(chǎn)生時間其電壓將會發(fā)生瞬時幅度下降或迅速升高，超出規(guī)定用電系統(tǒng)負(fù)荷量，隱形電力故障將完全顯露無疑，也將給整個電力系統(tǒng)自身帶來極其嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)危害。另外，雖然每一個隱性系統(tǒng)故障可能都會在一定的影響范圍之內(nèi)發(fā)生，但是隱性功能故障的具體危害性又不相同，研究發(fā)現(xiàn)可能產(chǎn)生隱性技術(shù)故障的區(qū)域位置與隱性技術(shù)故障可能造成的技術(shù)危害風(fēng)險等級之間具有直接因果關(guān)系，所以電力系統(tǒng)維修人員應(yīng)該特別注意隱性故障可能發(fā)生的危險區(qū)域。

圖2 電力故障危險區(qū)域

3.繼電保護(hù)隱性故障產(chǎn)生原因

3.1 錯誤的整定導(dǎo)致隱性故障

軟件錯誤會導(dǎo)致保護(hù)參數(shù)值不穩(wěn)定，而且由于操作管理人員的自身專業(yè)技術(shù)水平培養(yǎng)不到位，操作過程中人員責(zé)任心意識不強(qiáng)都可能導(dǎo)致大量錯誤問題的產(chǎn)生。例如參數(shù)調(diào)試錯誤、保護(hù)管理不到位和其他錯誤保護(hù)設(shè)置等，這些基本錯誤就可能會直接造成錯誤保護(hù)的設(shè)定值不當(dāng)。除此之外，一旦當(dāng)前電網(wǎng)使用潮流條件發(fā)生較大的溫度變化時，保護(hù)的額定值就可能會隨之發(fā)生調(diào)整，不能與當(dāng)前電網(wǎng)整體構(gòu)造、運(yùn)轉(zhuǎn)處理方式相適應(yīng)，造成各類電力系統(tǒng)安全事故的頻發(fā)，最終出現(xiàn)電網(wǎng)繼電保護(hù)隱性漏電的故障問題。

3.2 設(shè)備故障導(dǎo)致隱性故障的出現(xiàn)

設(shè)備經(jīng)常發(fā)生的主機(jī)故障主要指的是主機(jī)軟件以及主機(jī)硬件發(fā)生的故障，在企業(yè)軟件安全系統(tǒng)設(shè)計過程和研發(fā)過程中電力主機(jī)在設(shè)計、測試和實(shí)際使用時容易產(chǎn)生隱性安全故障，這不僅與軟件生產(chǎn)者和廠商有關(guān)，還與軟件使用者和用戶密不可分。所以為了能避免這些隱形硬件的故障，相關(guān)硬件廠商需要最大限度地提高應(yīng)用設(shè)備的硬件產(chǎn)品質(zhì)量，使電力系統(tǒng)的用戶能十分放心地使用硬件廠商的產(chǎn)品，此外軟件安裝人員應(yīng)確保應(yīng)用系統(tǒng)的正確安裝，并對軟件的應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行積極的安裝維護(hù)和日常管理工作。

4.繼電保護(hù)隱性故障帶來的危害

4.1 導(dǎo)致大范圍故障事故

隱性停機(jī)故障一般在一個電力系統(tǒng)再次出現(xiàn)故障時被觸動，當(dāng)隱性故障出現(xiàn)時電力系統(tǒng)的輸出電流將自動進(jìn)行再次重新分配，這也可能會造成一些電網(wǎng)系統(tǒng)隱性停機(jī)故障或電力繼電器發(fā)生系統(tǒng)的死機(jī)故障等問題，同時其他故障保護(hù)電力系統(tǒng)也可能會同時產(chǎn)生一些隱性停機(jī)故障，如果所有的隱性故障都在同一時間被觸發(fā)，電力系統(tǒng)的故障問題最終將嚴(yán)重影響整個中國電力系統(tǒng)的用電全網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，將給電網(wǎng)帶來較大區(qū)域范圍的用電系統(tǒng)故障，更嚴(yán)重地將直接導(dǎo)致整個中國電力系統(tǒng)全面出現(xiàn)癱瘓。

4.2 發(fā)電設(shè)備遭到損毀

隱性電力故障可以導(dǎo)致各種電力系統(tǒng)大規(guī)模范圍故障出現(xiàn)停電，電網(wǎng)的隱性故障的危害非常嚴(yán)重卻通常需要很長時間才能被解決，一般通常情況下在隱性電機(jī)故障沒有發(fā)生前，電力系統(tǒng)電機(jī)都會同時發(fā)生一些類似偶然性的隱形故障，從而造成整個電力系統(tǒng)電機(jī)無法正常地繼續(xù)運(yùn)行，甚至使電力系統(tǒng)中大量電力設(shè)備的運(yùn)行操作狀態(tài)直接崩潰。目前我國電網(wǎng)對電力系統(tǒng)隱性故障的實(shí)時進(jìn)行監(jiān)測的電力設(shè)備的功能欠完備，對于異常的設(shè)備運(yùn)行操作狀態(tài)很難保持有足夠敏銳地視覺感知，所以如果一個電網(wǎng)中出現(xiàn)隱性電網(wǎng)故障，整個電力系統(tǒng)本身都會直接面臨電網(wǎng)癱瘓，電力系統(tǒng)也將被直接劃分成幾個單獨(dú)的過電壓發(fā)電負(fù)荷區(qū)域和幾個超負(fù)荷發(fā)電區(qū)域，如果一個超負(fù)荷發(fā)電區(qū)域發(fā)生電網(wǎng)故障，大部分范圍內(nèi)就會出現(xiàn)線路停電停水事故，一些線路的電子元器件甚至發(fā)生短路或燒毀等問題，電網(wǎng)其他區(qū)域的發(fā)電設(shè)備元器件也將嚴(yán)重破損，對電力設(shè)備造成巨大的破壞，甚至產(chǎn)生不堪設(shè)想的后果。

5.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)隱性故障的具體預(yù)防措施

由于每一種隱性繼電保護(hù)隱性繼電故障對整個電力系統(tǒng)本身造成的直接危害嚴(yán)重程度參差不等，所以為了及時研究制定和提出更有效的故障預(yù)防措施和應(yīng)急管理制度，電力事業(yè)管理行政部門首先應(yīng)該針對隱性繼電故障的主要處理方式和其造成危害的嚴(yán)重程度分別進(jìn)行及時科學(xué)化的分類，從而有效完成對隱性繼電故障的及時科學(xué)化預(yù)防管理。隨著現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國絕大多數(shù)的隱性電網(wǎng)故障管理都能夠針對大量的隱性電網(wǎng)故障及其帶來的嚴(yán)重性，同時廣泛運(yùn)用了隱性電網(wǎng)故障的系統(tǒng)風(fēng)險評估以及仿真分析算法，通過大量應(yīng)用實(shí)踐證明，在現(xiàn)在這個工業(yè)大數(shù)據(jù)發(fā)展時代，隱性電網(wǎng)故障風(fēng)險評估系統(tǒng)是一個可以有效預(yù)防一次繼電保護(hù)和二次繼電回路的隱性漏電故障。合理地預(yù)防能有效減少繼電保護(hù)的隱性技術(shù)故障，所以相關(guān)技術(shù)人員務(wù)必按照以下的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行日常操作。

第一，在系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置工作系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測過程中，相關(guān)技術(shù)人員可恰當(dāng)?shù)剡x擇運(yùn)用當(dāng)今國內(nèi)最為技術(shù)領(lǐng)先的一種具有繼電自診診斷功能的繼電保護(hù)監(jiān)測設(shè)備，在線跟蹤監(jiān)測系統(tǒng)安裝保護(hù)設(shè)置運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的一些不正常工作現(xiàn)象，要實(shí)時跟蹤并監(jiān)測電力系統(tǒng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行情況，并根據(jù)其具體的運(yùn)行工作狀態(tài)判斷系統(tǒng)繼電元件是否正常工作，切實(shí)做好繼電預(yù)防保護(hù)工作，以備在繼電故障可能發(fā)生時及時采取有效應(yīng)對保護(hù)措施。

第二，繼電保護(hù)管理工作的一個關(guān)鍵任務(wù)就是對應(yīng)地加強(qiáng)繼電設(shè)備保護(hù)管理，工作人員不僅需要一絲不茍地嚴(yán)格執(zhí)行國家有關(guān)規(guī)章制度，還要在現(xiàn)有電力企業(yè)的設(shè)備管理系統(tǒng)中設(shè)計一些安全的程序，并建立實(shí)施一套完整的繼電設(shè)備保護(hù)基礎(chǔ)管理體系。

第三，檢查工作人員必須按時進(jìn)行維護(hù)和定期檢修極易發(fā)生隱性故障的設(shè)備，并對極其設(shè)備的一些微小性能變化情況進(jìn)行詳實(shí)檢查記錄，仔細(xì)檢查對比綜合分析這些微小變化，探究出其中可能存在的隱性設(shè)備問題，運(yùn)用恰當(dāng)?shù)墓芾矸椒右钥茖W(xué)進(jìn)行處理，防止隱性設(shè)備故障不斷加劇發(fā)展并通過輻射波及到企業(yè)全網(wǎng)，能有效地將設(shè)備損害程度控制在最小損害范圍內(nèi)。

第四，繼電保護(hù)措施工作人員需要最大盡量限度地降低電力設(shè)備的隱性連鎖故障對其造成的直接危害，因此在整個電力系統(tǒng)連續(xù)發(fā)生隱性故障的關(guān)鍵時候，相關(guān)維護(hù)人員一定應(yīng)及時組織運(yùn)用規(guī)范的繼電檢修保護(hù)措施，實(shí)時主動監(jiān)控隱性連鎖故障極易連續(xù)發(fā)生的重點(diǎn)區(qū)域，防止整個電力系統(tǒng)連續(xù)發(fā)生再次大規(guī)模的隱性連鎖斷電事故。此外加強(qiáng)對隱形裝置故障的重點(diǎn)檢測也將會大大降低隱形故障的異常發(fā)生率，所以找到那些需要重點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測的故障裝置就因此顯得尤為重要，電力系統(tǒng)的保護(hù)工作人員常常需要精確計算這些繼電保護(hù)隱性設(shè)備故障的主要脆弱性范圍區(qū)域和脆弱性區(qū)域數(shù)值，從而準(zhǔn)確找到那些危害性相對大的繼電保護(hù)裝置等并進(jìn)行重點(diǎn)保護(hù)監(jiān)測。

6.結(jié)語

近幾年，我國電力系統(tǒng)的儀器設(shè)備更加復(fù)雜，在使用的過程中常常出現(xiàn)故障問題，為了保障整個電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置也應(yīng)存于在電力系統(tǒng)中，相關(guān)部門要全力以赴地處理繼電保護(hù)隱性故障問題，最大程度上減少電力系統(tǒng)的隱性故障問題的發(fā)生。現(xiàn)階段我國重點(diǎn)運(yùn)用實(shí)時監(jiān)測隱性故障的電力系統(tǒng)，一些電力企業(yè)著重提升維修和檢測人員的專業(yè)素質(zhì)和工作效率，希望能最大程度地減少甚至避免電力系統(tǒng)繼電保護(hù)隱性故障的發(fā)生，從而有效減輕隱形故障對整個電力系統(tǒng)帶來的危害。