電力系統(tǒng)繼電保護(hù)隱性故障的研究

楊曉東 王 壇 時(shí)文波

（1.國網(wǎng)河南省電力公司直流運(yùn)檢分公司，河南 鄭州 450000；2.國網(wǎng)河南省電力公司檢修公司，河南 鄭州 450000；3.河南送變電建設(shè)有限公司，河南 鄭州 450000）

社會(huì)在不斷發(fā)展，科技也在不斷進(jìn)步，隨著我們對于生活質(zhì)量和水平要求的不斷提升，對于能源的需求也在隨之增加，電力資源作為當(dāng)前需求量最高的資源，這也使得電力系統(tǒng)面臨著巨大運(yùn)行壓力。對于電力系統(tǒng)而言，繼電保護(hù)裝置作為保證其高負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，只有確保繼電保護(hù)裝置保持正常狀態(tài)才可以使其更好地為電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)提供保障。但是繼電保護(hù)隱性故障會(huì)使得繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)問題，從而引發(fā)一系列故障，所以做好電力系統(tǒng)繼電保護(hù)隱性故障排查工作非常有必要。

1 繼電保護(hù)中的隱性故障

在電力系統(tǒng)中，繼電保護(hù)隱性故障可以說是繼電保護(hù)系統(tǒng)中一個(gè)無法消除的缺陷，并且隱性故障很難被察覺[1]。電力系統(tǒng)在保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，繼電保護(hù)隱性故障并不會(huì)影響電力系統(tǒng)，但如果電力系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)中出現(xiàn)問題就會(huì)導(dǎo)致隱性故障的發(fā)生，并造成嚴(yán)重影響。繼電保護(hù)隱性故障會(huì)在一定條件下被觸發(fā)，并且具有一定隨時(shí)性特征，通常情況下，維護(hù)人員在對電力系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)時(shí)很難發(fā)現(xiàn)隱性故障，并且隱性故障可能存在繼電保護(hù)系統(tǒng)的多個(gè)部位。

2 繼電保護(hù)隱性故障的主要表現(xiàn)

繼電保護(hù)隱性故障主要表現(xiàn)為操作失敗或是意外跳閘。其中操作失敗通常是電力系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)故障后，繼電保護(hù)裝置無法有效解決故障，進(jìn)而會(huì)出現(xiàn)操作失敗，而意外跳閘則是電力系統(tǒng)并沒有出現(xiàn)運(yùn)行故障，或是保護(hù)區(qū)以外故障而引發(fā)的誤跳閘。所以，將繼電保護(hù)操作失敗這種隱性故障劃分為保護(hù)舉動(dòng)，這種故障會(huì)使得電力系統(tǒng)中最少一條母線被分離，而保護(hù)區(qū)以外跳閘的隱性故障因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)并沒有出現(xiàn)故障，只是其自發(fā)性有害跳閘或是誤跳閘，所以劃分為保護(hù)勿動(dòng)。對于意外跳閘可以立即進(jìn)行補(bǔ)救，通過自動(dòng)重合閘的措施，而電力系統(tǒng)也會(huì)依照“N-1”的運(yùn)行原則，意外跳閘這種故障的發(fā)生通常不會(huì)影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，但是如果是因?yàn)楸Ｗo(hù)區(qū)以外故障而引發(fā)的誤跳閘就會(huì)嚴(yán)重影響到系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

在繼電保護(hù)裝置隱性故障開始時(shí)，此時(shí)繼電保護(hù)系統(tǒng)可能會(huì)出現(xiàn)操作失敗的提示，而后備保護(hù)會(huì)將存在故障的線路進(jìn)行切除。繼電保護(hù)出現(xiàn)操作失敗故障可以說不完全屬于隱性故障，這主要是因?yàn)楣收习l(fā)生后，其他后備保護(hù)會(huì)對其進(jìn)行切除，這種單一的操作失敗故障雖然可以得到后備保護(hù)的處理，但是如果系統(tǒng)出現(xiàn)了連續(xù)多次的操作失敗，這種故障的范圍更加嚴(yán)重，影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，還會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰，所以連續(xù)多次的操作失敗需劃分到隱性故障當(dāng)中。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，如果有其他雜散信號(hào)感染，就會(huì)導(dǎo)致意外跳閘的出現(xiàn)，使得斷路器出現(xiàn)錯(cuò)誤才工作，進(jìn)而引發(fā)隱性故障。由于自發(fā)性有害跳閘在發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)并沒有出現(xiàn)任何故障，也不會(huì)改變電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，所以這種跳閘可以不劃分至隱性故障當(dāng)中，而保護(hù)區(qū)外故障所引發(fā)的誤跳閘，會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的停電問題，這種停電問題作為隱性故障的典型表現(xiàn)方式，與系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境、系統(tǒng)故障有著密切關(guān)系。此外，繼電保護(hù)操作失敗與意外跳閘故障還可能同時(shí)發(fā)生。

3 隱性故障特點(diǎn)及觸發(fā)因素分析

電力系統(tǒng)事關(guān)電力資源供應(yīng)，因此要求繼電保護(hù)裝置保持良好運(yùn)行狀態(tài)[2]。但隨著繼電保護(hù)裝置的長時(shí)間、高強(qiáng)度運(yùn)轉(zhuǎn)，很容易增加其故障發(fā)生概率，無法為電力系統(tǒng)提供有效保護(hù)。在電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，如果相關(guān)人員沒有做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)繼電保護(hù)中所潛藏的隱性故障，就使得繼電保護(hù)難以有效對電力系統(tǒng)運(yùn)行存在的問題進(jìn)行判斷，從而導(dǎo)致電力系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)行事故，并造成嚴(yán)重后果。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)隱性故障具有潛藏性、破壞性的特點(diǎn)，主要是因?yàn)殡[性故障在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)或是正常條件下很難被發(fā)現(xiàn)，需要借助一些驗(yàn)證、實(shí)驗(yàn)或是在設(shè)備發(fā)生故障后才可以被檢測出來，這就是為什么將這種故障稱為隱性故障的主要原因，而如果沒有及時(shí)被檢測出來，所帶來的損失是無法預(yù)估的。觸發(fā)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)隱性故障的因素是多方面的，具體內(nèi)容如下：

第一，因自然因素而觸發(fā)的隱性故障。因自然因素而觸發(fā)的繼電保護(hù)隱性故障通常是指惡劣天氣、自然災(zāi)害而引發(fā)的故障問題，例如：雷電、暴雪、暴雨、臺(tái)風(fēng)、地震等等，這些惡劣天氣和自然災(zāi)害對電力系統(tǒng)所帶來的影響非常嚴(yán)重，會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)出現(xiàn)大面積連鎖故障，影響電力系統(tǒng)的供電穩(wěn)定性，很容易出現(xiàn)大面積停電，并且電力系統(tǒng)的搶修維護(hù)也非常困難。

第二，電力系統(tǒng)相關(guān)工作人員專業(yè)性不足。對于電力行業(yè)而言，其具有很強(qiáng)的專業(yè)性和復(fù)雜性，所以電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中，對于有關(guān)工作人員的專業(yè)水平和素質(zhì)也有著很高的要求。但是就目前來看，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)相關(guān)檢測人員中，高專業(yè)素質(zhì)的人才稀少，現(xiàn)有的工作人員專業(yè)素養(yǎng)參差不齊，一些電力系統(tǒng)工作人員現(xiàn)有的專業(yè)水平難以有效滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，所以在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，難以做到及時(shí)察覺，尤其是對于隱性故障，更是很難在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致隱性故障無法得到及時(shí)處理，進(jìn)而導(dǎo)致故障規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，造成一系列連鎖故障，對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)帶來嚴(yán)重影響。此外，還有一些工作人員在工作當(dāng)中缺乏責(zé)任意識(shí)，對待工作敷衍了事，不依照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范操作，進(jìn)而增加隱性故障發(fā)生概率。

第三，繼電保護(hù)設(shè)備原因。除了外部因素外，繼電保護(hù)設(shè)備自身因素同樣會(huì)引發(fā)隱性故障。如果繼電保護(hù)硬件或是軟件存在故障或是抖動(dòng)，就會(huì)很容易在運(yùn)行過程中引發(fā)隱性故障。而造成這種原因主要是因?yàn)樵谠O(shè)備使用前沒有依照標(biāo)準(zhǔn)對這些硬件和軟件設(shè)備進(jìn)行規(guī)范化測試，或是在硬件設(shè)備安裝時(shí)線路連接錯(cuò)誤。此外，繼電保護(hù)裝置中的元件或是線路在長期使用下出現(xiàn)磨損或是老化也會(huì)引發(fā)隱性故障。

第四，繼電保護(hù)工作沒有得到應(yīng)有重視。繼電保護(hù)在運(yùn)行過程中，可以斷開存在故障的部分，避免故障元件或是線路影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，雖然對一些元件或是線路進(jìn)行了切斷，但是并不影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此，需要加強(qiáng)對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作的重視。但是一些電力企業(yè)并沒有對其給予高度重視，而且繼電保護(hù)中很多隱性故障并不容易被發(fā)現(xiàn)，如果不重視就無法準(zhǔn)確排查隱性故障，難以將故障所帶來的損失控制到最小，存在故障的部分會(huì)不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致電力系統(tǒng)出現(xiàn)連鎖故障，影響電力系統(tǒng)的運(yùn)行，為電力企業(yè)帶來巨大損失。

當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)行故障后，此時(shí)繼電保護(hù)裝置無法保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)處理狀態(tài)，進(jìn)而無法為電力系統(tǒng)的運(yùn)行提供保障，很容易出現(xiàn)安全事故，對電力企業(yè)造成巨大影響。所以，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)隱性故障一直以來都是電力企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)，需要在日常工作中做好隱性故障排查和研究工作，并做好充分應(yīng)對措施，這樣才可以使繼電保護(hù)裝置保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，為社會(huì)提供穩(wěn)定的電力資源。

4 繼電保護(hù)隱性故障所帶來的后果

對于電力系統(tǒng)而言，一旦發(fā)生繼電保護(hù)隱性故障，就會(huì)觸發(fā)一系列故障的發(fā)生，使得整個(gè)電網(wǎng)出現(xiàn)癱瘓。這主要是因?yàn)樵陔娏ο到y(tǒng)中，其他保護(hù)裝置也會(huì)有隱性故障，所以當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，繼電保護(hù)系統(tǒng)發(fā)出錯(cuò)誤運(yùn)行指令，就很容易觸發(fā)其他保護(hù)裝置的隱性故障，導(dǎo)致引發(fā)電網(wǎng)出現(xiàn)大范圍故障。繼電保護(hù)隱性故障并不是突然被觸發(fā)的，在故障發(fā)生之前通常已經(jīng)有了一段時(shí)間的發(fā)展過程，這個(gè)過程會(huì)對系統(tǒng)運(yùn)行帶來一定影響，使得系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定。如果沒有做好電力系統(tǒng)監(jiān)控工作，就很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)運(yùn)行異常的情況。在隱性故障發(fā)生后，一系列連鎖反應(yīng)被觸發(fā)，進(jìn)而在電網(wǎng)中出現(xiàn)兩個(gè)區(qū)域，一個(gè)是過負(fù)荷區(qū)，另一個(gè)是發(fā)電區(qū)。如果過負(fù)荷區(qū)崩潰，就會(huì)導(dǎo)致發(fā)電設(shè)備受到損壞。繼電保護(hù)隱性故障所帶來的后果不止這些，如果繼電保護(hù)隱性故障沒有得到及時(shí)發(fā)現(xiàn)和有效處理，還會(huì)對電力工作人員的生命安全造成威脅。繼電保護(hù)裝置的作用是監(jiān)測電力系統(tǒng)運(yùn)行中的電氣量是否處于正常值，而隱性故障的出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測診斷有誤，使得電力相關(guān)人員處于危險(xiǎn)當(dāng)中[3]。

5 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)隱性故障處理措施

5.1 做好隱性故障監(jiān)測工作

電力系統(tǒng)不僅非常復(fù)雜，且其規(guī)模還非常龐大，電網(wǎng)的覆蓋面積非常廣泛，所以說電力系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境非常復(fù)雜。正因如此，引發(fā)電力系統(tǒng)運(yùn)行故障的因素有許多種，應(yīng)對這些故障的手段也是多樣化的。繼電保護(hù)裝置作為電力系統(tǒng)的重要一部分，當(dāng)繼電保護(hù)出現(xiàn)故障后，其所產(chǎn)生的影響也會(huì)存在一定不同，而電力企業(yè)要想保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運(yùn)轉(zhuǎn)，就要做好繼電保護(hù)隱性故障監(jiān)測工作，將繼電保護(hù)隱性故障所帶來的影響降到最低。為此，電力企業(yè)需要對繼電保護(hù)隱性故障有著全面、充分的認(rèn)識(shí)，掌握引發(fā)繼電保護(hù)隱性故障的原因，并了解隱性故障所帶來的不良影響和后果，這樣才可以做到站在整體角度上對繼電保護(hù)隱性故障進(jìn)行分析。在繼電保護(hù)隱性故障監(jiān)測工作時(shí)，可以結(jié)合繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境來分析和處理隱性故障，確保繼電保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，電力企業(yè)需要充分掌握繼電保護(hù)裝置可能出現(xiàn)隱性故障的區(qū)域，對繼電保護(hù)不同位置隱性故障發(fā)生概率進(jìn)行分析，通過對其隱性故障發(fā)生可能性進(jìn)行全面預(yù)測，從而更好地采取有效措施來應(yīng)對。

5.2 提升電力系統(tǒng)檢修人員綜合素質(zhì)

提升電力系統(tǒng)檢修人員綜合素質(zhì)可以有效應(yīng)對和預(yù)防繼電保護(hù)隱性故障，通過提升電力系統(tǒng)維修人員綜合素質(zhì)，可以在繼電保護(hù)隱性故障發(fā)生后的第一時(shí)間確定故障發(fā)生位置、故障發(fā)生原因，并采取有效故障處理措施來解決故障問題。為此，電力企業(yè)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)電力系統(tǒng)檢修人員的培訓(xùn)工作，定期組織電力系統(tǒng)檢修人員學(xué)習(xí)繼電保護(hù)隱性故障有關(guān)知識(shí)，在培訓(xùn)中增加一些真實(shí)故障案例，以提升電力系統(tǒng)檢修人員應(yīng)對繼電保護(hù)隱性故障的經(jīng)驗(yàn)和能力。此外，還要注重電力系統(tǒng)檢修人員的操作能力的提升，通過模擬隱性故障讓檢修人員來自己判斷和解決，這樣不僅可以讓檢修人員將自己掌握的繼電保護(hù)隱性故障知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐當(dāng)中，還可以提升其技術(shù)和操作水平，在繼電保護(hù)隱性故障發(fā)生后也可以有效應(yīng)對和解決。

5.3 做好電力系統(tǒng)繼電保護(hù)系統(tǒng)檢修工作

為避免電力系統(tǒng)繼電保護(hù)隱性故障的出現(xiàn)，電力企業(yè)還需要做好繼電保護(hù)系統(tǒng)檢修工作，將隱性故障發(fā)生概率控制到最低。為此，電力企業(yè)應(yīng)當(dāng)要求繼電保護(hù)裝置維護(hù)檢修人員進(jìn)行定期檢修，并將檢修情況詳細(xì)記錄在案，在發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行異常后要第一時(shí)間找出原因并采取有效措施。此外，還應(yīng)當(dāng)明確繼電保護(hù)裝置維護(hù)檢修責(zé)任，提升維護(hù)檢修人員的責(zé)任意識(shí)，這樣才可以使其在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)系統(tǒng)檢修工作中更加認(rèn)真，進(jìn)而有效降低電力系統(tǒng)繼電保護(hù)隱性故障發(fā)生概率，避免電力企業(yè)承受較大損失，保障相關(guān)工作人員的生命安全。

5.4 引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備

雖然我國電力事業(yè)發(fā)展迅猛，電力系統(tǒng)所運(yùn)用的繼電保護(hù)裝置相對而言在功能上和性能上都比較先進(jìn)，但是繼電保護(hù)裝置還是有著一些不完善的地方。提升電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置本身功能和性質(zhì)可以更好地避免隱性故障的發(fā)生。為此，電力企業(yè)可以主動(dòng)學(xué)習(xí)發(fā)達(dá)國家的一些電力技術(shù)，并引進(jìn)先進(jìn)的設(shè)備，結(jié)合電力企業(yè)實(shí)際需求來對這些技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，豐富電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置功能，增強(qiáng)繼電保護(hù)裝置性能，這樣才可以使繼電保護(hù)裝置更好地保護(hù)電力系統(tǒng)的運(yùn)行。

6 結(jié)語

在電力系統(tǒng)當(dāng)中，繼電保護(hù)裝置作為保障其安全、穩(wěn)定運(yùn)行的重要設(shè)備，是電力系統(tǒng)的重要構(gòu)成部分。隨著社會(huì)對于電力資源需求和要求的不斷提升，使得電力系統(tǒng)運(yùn)行壓力與負(fù)荷不斷增加，因此繼電保護(hù)所發(fā)揮的作用也越來越重要。繼電保護(hù)裝置可以及時(shí)識(shí)別電力系統(tǒng)中的危險(xiǎn)隱患，并及時(shí)采取有效措施避免故障發(fā)生，控制故障所造成的影響。但隱性故障作為繼電保護(hù)無法消除的故障，不僅很難被發(fā)現(xiàn)，其破壞力還非常強(qiáng)。因此，電力企業(yè)應(yīng)當(dāng)給予繼電保護(hù)隱性故障充分的重視，全面認(rèn)識(shí)隱性故障觸發(fā)因素，重視其造成的危害，并采取有效措施進(jìn)行防范，使繼電保護(hù)裝置可以更好地保障電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，進(jìn)而為社會(huì)提供穩(wěn)定電力資源。