電力系統繼電保護隱性故障探討

王凡

（國網重慶開縣供電有限責任公司，重慶 405499）

電力系統繼電保護隱性故障探討

王凡

（國網重慶開縣供電有限責任公司，重慶 405499）

就繼電保護隱性故障的定義、產生進行探討，并與保護裝置也許擁有隱性故障相互結合，其隱性故障主要表現在硬件、軟件故障和保護整定值不合理等方面。最后指出，在解決繼電保護隱性故障時應該注意技術手段和管理手段相結合。

繼電保護；隱性故障；智能電網

引言

繼電保護是電網安全運行的第一道防線，其自身的異常或者故障可能會導致電網一次系統錯誤運行，從而致使保護誤動或是拒動，對電力系統產生了一定影響。甚至造成大區域連鎖停電事故。例如，1994年12月和7月美國西部WSCC電網相繼發生大面積停電事故，2003年8月美、加大停電事故是有史以來最大的停電事故，2005年美國洛杉磯的“9.12”特大停電事故以及2007年紐約大停電事故等都給電網造成了巨大的損失，而這些事故都是繼電保護系統隱性故障造成的。

直至2020年，我國將全部實現互聯電網，主要地區分布在北部、中部、南部等。為了防范和減少因繼電保護隱性故障造成的損失，很有必要對其進行深入的研究。

1　繼電保護系統隱性故障的定義

繼電保護隱性故障是保護系統的缺陷，而這種缺陷的期限是永恒存在的，它會引起繼電保護出現問題，不可正確和適當地去掉電路元件，也許會導致保護裝置陸續的錯誤動作，從而引起連續停電事故。用一種思維方式去想，隱性故障是保護系統也許擁有的缺陷，但此類的缺陷不會讓保護系統去直接動作，對于如何去發現它何時對電力系統安全和穩定性產生的影響，事實表明，它顯示的時間只在系統故障發生時。電網正常運行時，電網不受隱性故障的干擾，一旦電網某些部分發生變化，電網出現故障或者負荷等情況，此時，隱性故障一觸即發，引起了系統保護誤動或是拒動，這樣便會出現連鎖故障［1］。

2　繼電保護隱性故障的產生

隱性故障可能由很多原因引起的，但通常有兩種情況產生：

1）由于不正確地整定引起的隱性故障。目前使用的繼電保護皆屬于“事先整定、實時動作”。定值整定不當將導致保護誤動或者拒動。保護定值整定不當的原因主要有：誤整定、誤管理和誤設置等人為因素造成的保護定值不當；保護定值沒有自適應能力，對于電網結構與運行方式的變化不能夠接受。如果電網潮流是因為故障或其他原因發生大的轉變，保護定值不會很快地調整，特別是后備保護，這樣就會使事故惡化，成為隱性故障。

2）設備故障觸所發生的隱性故障，一是軟件故障，二是硬件故障。比如PT、CT、各種繼電器等。軟件系統潛在的故障成為軟件故障，例如程序邏輯錯誤、軟件版本錯誤等方面，它與生產廠商和使用用戶單位之間都存在著關系，涉及軟件的開發、測試、維護和使用等。這既需要廠商嚴把質量關，也需要用戶單位提高重視、做好日常維護和管理工作。硬件故障是指因為環境因素，如水解、氧化、熱解等原因使設備持續不斷地受到損壞致使硬件磨損、材料老化，或是由于外部因素突然發生變化所導致，如果操作人員操作不當、惡劣氣候或環境等造成的硬件故障。

3　隱性故障重要性的評價

繼電保護隱性故障具有兩方面：一是具有隱蔽性，二是危害性，。所以一般在其運作時不會被輕易地被知道，只有在系統發生其他事件才呈現。但是，故障并不都具有相同的危害性，其對電力系統的重要性也不同。每個隱性故障都有其范圍，一般只有在其范圍內的故障發生時才會觸發隱性故障，一般用兩方面來講隱性故障危害的嚴重與否，第一是脆弱性區域，第二是隱性故障嚴重性。隱性故障與電力系統之間存在著一定的聯系，比如其危害與出現的地方。只有當電力系統在某個范圍內發生故障，才會觸發繼電保護隱性故障，導致保護裝置誤動。而隱性故障的脆弱性區域就是出現在故障中的區域。

綜合脆弱性區域和脆弱性指數可以分析得出隱性故障對電力系統的重要性以及引起大范圍嚴重事故的可能性，進而分析其對系統產生的問題。并且可以依據這些列出隱性故障的重要性，劃分級別，對最嚴重的隱性故障實施單獨的監測和控制。

4　隱性故障的監測

在得到繼電保護隱性故障的脆弱性區域和脆弱性指數后，能夠明確危害性相對大的保護裝置，進而利用裝置施行監測，減少故障發生次數。

當下的監控系統重點是微機保護中的基礎自檢系統與定期檢修，無論裝置自檢功能或是系統定期檢修，它們皆是離線式檢測。對于繼電保護隱性故障的問題，它存在系統發生壓力時。由此可知，傳統離線式檢測方法未顧慮運作的實際情況，與監測隱性故障并不相稱。為了考量到其他因素，需要健全檢測方法，使其可以讓保護裝置在線監測，只有這樣，方可在系統出現隱性故障的一瞬，知曉其動作傾向，能夠很好的防止誤動作或拒動［2］。

5　電網發展對隱性故障的影響

數字化變電站有三層：一是智能化開關，二是智能化一次設備，三是網絡化二次設備。它是現代化變電站，有兩方面的意義，第一是可以進行變電站的內部電氣設備信息共享，第二是可以相互操作。數字化變電站中隱性故障會出現一些新的特點，如數字化保護系統中必然會增加電子裝置和網絡化設備。減少隱性故障出現的次數，只有在數字化變電站中會收到很多數據信息，可以對其不正常的情況進行監測。數字化變電站能夠從兩方面降低隱性故障發生率，一是增強其可靠性，二是增加其檢修狀態。

智能電網在不斷的發展，相應地也將增加系統分布式發電的接入，從而讓系統運作形式與潮流不停地變化。由于繼電保護在定值方面少了些自適應能力，會直接導致隱性故障的增多。對于系統增加方向元件的電流保護、距離保護等，這些方面會導致其復雜化，使其隱性故障類型與出現的次數會相應增多。

以后電力系統將如何發展，主要表現在其廣域保護方面，隱性故障類型與出現的次數會出現變化，是因為其軟件、硬件以及定值保護等都出現改變。一旦擴大廣域保護功能，相應的軟硬件的范圍也將增大，隱性故障導致的結果也將加重。廣域保護實現的保護和控制功能強大而復雜，遇上的難題通過軟件解決的瞬間，會給軟件開發等帶來巨大的困難和挑戰，伴隨著隱性故障出現的概率將提高。廣域保護能通過廣域信息，減少保護裝置主保護與后備保護兩個的適應時長，降低了后備保護的整定計算壓力，在某個程度里可以降低定值隱性故障出現的頻率。

6　結語

對隱性故障的研究不僅僅是技術研究，還包括管理系統。要形成一種組織良好、管理嚴密、各個部門分工協調的組織，才能共同完成繼電保護相關的工作，減少事故發生。

［1］李再華，白曉民，丁劍，等.西歐大停電事故分析［J］.電力系統自動化，2007（1）：31-32.

［2］李莉華，高凱，遲峰.美國紐約7·17停電事故調查與分析［J］.中國電力，2007（5）：78-79.

（編輯：苗運平）

Hidden Failures of Power System Protection

Wang Fan
（State Grid Power Supply Co.，Ltd.of Kai County，Chongqing 405499）

This paper analyzes the definition of relay hidden failures， resulting， and bonds to each other with the protective device may have hidden faults， its hidden failures mainly in hardware， software and fault protection setting value of unreasonable， etc.， Finally， in addressing the hidden fault relay it should be noted that the technical means and management tools combined.

protection； hidden fault； smart grid

TM771

A

2095-0748（2016）15-0037-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.15.15

2016-06-16

王凡（1971—），男，重慶開縣人，大學專科，電氣工程師，主要研究方向：電力企業運檢管理。