試析繼電保護(hù)的隱藏故障

李哲光

摘 要：繼電保護(hù)系統(tǒng)是否安全可靠是電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的一個(gè)指標(biāo)。伴著電力系統(tǒng)日益規(guī)模化以及復(fù)雜化的更新發(fā)展，繼電保護(hù)裝置也有了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。繼電保護(hù)的隱藏故障可以帶來(lái)規(guī)模連鎖停電，因而該文對(duì)隱藏故障的研究具有很重要的現(xiàn)實(shí)與實(shí)踐意義。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù) 隱藏故障 危害性 監(jiān)測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）09（b）-0089-01

1 繼電保護(hù)隱藏故障的概述

作為電網(wǎng)安全運(yùn)行的三道防線(xiàn)之一的繼電保護(hù)在保障電力系統(tǒng)安全中具有不可替代的地位。伴著電力系統(tǒng)日益規(guī)模化以及復(fù)雜化的更新發(fā)展，繼電保護(hù)裝置也有了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。但隨著系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模提升及電壓等級(jí)的增強(qiáng)，電網(wǎng)的安全問(wèn)題日益提上日程。繼電保護(hù)的隱藏故障可以帶來(lái)規(guī)模連鎖停電，近年來(lái)，世界范圍內(nèi)連續(xù)發(fā)生很多大規(guī)模停電事故，且隨著近年電網(wǎng)規(guī)模的不斷提升，呈現(xiàn)愈來(lái)愈多的趨勢(shì)，如2007 年的紐約大停電及西歐大停電事故等都給電網(wǎng)造成了不可估量的損失。

而它們?cè)诖笠?guī)模停電事故發(fā)生之前，都有一個(gè)通性，即電網(wǎng)中某一元件由于故障而停止運(yùn)轉(zhuǎn)，隨著該元件的罷工，事故進(jìn)而向著更壞的方向發(fā)展，從而引起連鎖反應(yīng)：其他元件也陸續(xù)退出運(yùn)行，使得原本局部地區(qū)的小范圍事故擴(kuò)展到大范圍地區(qū)的停電事故，并最終引發(fā)大面積停電。這類(lèi)事故顯要的特性是由某一原件的故障發(fā)展成大范圍連鎖停電事故。而這一問(wèn)題的產(chǎn)生的經(jīng)專(zhuān)家研究表明，造成這些大規(guī)模停電事故的元兇就是繼電保護(hù)系統(tǒng)的隱藏故障。

繼電保護(hù)裝置中存在一種永久性的缺陷，被人們稱(chēng)之為繼電保護(hù)系統(tǒng)的隱藏故障，這種故障平時(shí)不會(huì)出現(xiàn)，只有當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生不正常運(yùn)行狀態(tài)的故障是才會(huì)表現(xiàn)出來(lái)，這將直接導(dǎo)致被保護(hù)的元件錯(cuò)誤的斷開(kāi)。即使由于這種隱藏故障引起的大規(guī)模停電故障出現(xiàn)的幾率不多，但影響和危害不容小覷，甚至?xí)斐呻娋W(wǎng)的連鎖反應(yīng)，最終導(dǎo)致整個(gè)電網(wǎng)崩潰，給人們帶來(lái)毀滅性的惡果。基于此，我們應(yīng)該對(duì)繼電保護(hù)隱藏故障有足夠的重視，并做到實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以此來(lái)保證電網(wǎng)的可靠、安全、健康和持續(xù)運(yùn)行。

2 繼電保護(hù)隱藏故障的危害性

隱藏故障并非統(tǒng)統(tǒng)具有一樣的危害性，其對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生的危害輕重程度取決于隱藏故障爆發(fā)的位置。各個(gè)隱藏故障都有一定的隱患范圍，只有在隱患范圍內(nèi)故障產(chǎn)生了隱藏故障才有爆發(fā)的條件。隱藏故障的危害程度往往以脆弱性區(qū)域和隱藏故障嚴(yán)重性來(lái)形容。如在一個(gè)電網(wǎng)中，沿著保護(hù)裝置正方向的屬于脆弱性區(qū)域，保護(hù)裝置具有隱藏性質(zhì)故障，若正好在此脆弱性區(qū)域內(nèi)故障產(chǎn)生，那么保護(hù)裝置的隱藏故障即將被激發(fā)，從而使得保護(hù)裝置誤動(dòng)。此時(shí)一切牽涉到此區(qū)域的故障都為隱藏故障的脆弱性區(qū)域。此區(qū)域只是對(duì)隱藏故障產(chǎn)生的概率大小進(jìn)行了估量，但沒(méi)有考慮到隱藏故障影響的嚴(yán)重性，因此今后的研討中亟需對(duì)各個(gè)脆弱性區(qū)域進(jìn)行級(jí)別分類(lèi)。通過(guò)對(duì)脆弱性的區(qū)域以及其級(jí)別的考量，來(lái)對(duì)可能產(chǎn)生大規(guī)模嚴(yán)重事故的概率進(jìn)行估計(jì)，并預(yù)測(cè)其產(chǎn)生后對(duì)系統(tǒng)可能引起的損害以及危害性進(jìn)行級(jí)別劃分，從而對(duì)可能帶來(lái)大范圍的隱藏故障以及高脆弱的重點(diǎn)監(jiān)測(cè)。進(jìn)一步分析各種可能性對(duì)系統(tǒng)的影響，對(duì)隱藏故障的危害性進(jìn)行排序，就可以按對(duì)系統(tǒng)的嚴(yán)重影響程度來(lái)劃分隱藏故障的級(jí)別。對(duì)于影響范圍大、脆弱性指數(shù)高的隱藏故障實(shí)施重點(diǎn)監(jiān)測(cè)。從而更加快速有效地做好預(yù)防監(jiān)測(cè)工作。

3 繼電保護(hù)隱藏故障的監(jiān)測(cè)

對(duì)繼電保護(hù)的隱藏故障進(jìn)行區(qū)域脆弱性程度及爆發(fā)范圍進(jìn)行認(rèn)定后，我們就能夠比較準(zhǔn)確的認(rèn)定何為危害性比較大的隱藏故障，從而對(duì)此隱藏故障重點(diǎn)監(jiān)測(cè)來(lái)減少故障的產(chǎn)生幾率。實(shí)踐中可以發(fā)現(xiàn)，繼電保護(hù)的隱藏故障在平時(shí)運(yùn)行中根本不會(huì)有所表現(xiàn)，只有在系統(tǒng)出現(xiàn)負(fù)擔(dān)的狀態(tài)下才會(huì)表現(xiàn)出，即隱藏故障僅僅會(huì)暴露于系統(tǒng)的運(yùn)行中，因此，很多方法如離線(xiàn)式檢測(cè)在監(jiān)測(cè)隱藏故障方面根本不適用，當(dāng)前還沒(méi)有專(zhuān)門(mén)用來(lái)監(jiān)測(cè)繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行中有沒(méi)有隱藏故障的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，仍?xún)H憑借計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的簡(jiǎn)單的自檢功能來(lái)保障保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行。它們都沒(méi)有涉及到繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行中是否有故障的問(wèn)題，它們都不是十分可靠的監(jiān)測(cè)方法，因此我們必須針對(duì)性的研發(fā)對(duì)繼電保護(hù)隱藏故障有效的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。這樣可以對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以比較及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，可以在系統(tǒng)運(yùn)行中暴露出隱藏故障的第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)其中的故障動(dòng)作傾向，然后人們可以針對(duì)性的對(duì)存在隱藏故障的保護(hù)裝置實(shí)施動(dòng)作閉鎖或者使運(yùn)行提前終止，從而避免由于保護(hù)裝置的隱藏故障而引起的保護(hù)誤動(dòng)作的行為。

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