繼電保護與安全穩定控制系統隱性故障研究綜述及展望

李文學

（黃河鑫業有限公司，青海 西寧 810000）

引言

繼電保護以及安全穩控系統的隱性故障問題直接關系著本體裝置的安全可靠運行，其具有一定的隱蔽性，常規運轉過程中潛藏的該種類型故障問題并未顯現出來。在隱性故障縮減以及網絡穩定性保護過程中，可選擇多種路徑。其中，隱性故障與人為干擾以及各種自然因素有關，需通過多層面的考慮，才能采取有效的調控措施。

1 繼電保護中的隱性故障問題概述

1.1 隱性故障保護類型

自繼電保護隱性故障這一概念提出以來，其造成的相關影響和對其進行的分析研究備受關注。對于繼電保護隱性故障而言，其作為保護系統與生俱來的缺陷與不足，在系統運行過程中一般對系統不會產生太大的影響。然而，系統在非正常壓力狀態運行時，很可能會造成繼電保護喪失功能，裝置拒動或不正確斷開電路元件，以致于產生連鎖效應，導致大面積停電。隱性故障保護過程中，需從多個視角進行綜合考慮，具體分類如下[1]：

以造成故障的主要原因為標準進行分類，主要有硬件故障型隱性故障，常見的有設備元件損壞、缺陷等；因保護軟件系統出現錯誤而導致的隱性故障，多見于保護邏輯或者軟件版本等出現錯誤等；因保護定值而造成的隱性故障問題，比如定值不合理或者人為因素造成的設置錯誤等；因外界自然條件和因素造成的故障，比如暴風雨或者其他惡劣氣候條件等；人為操作有誤或者維護不良等，導致繼電保護隱性故障。以保護元件自身的功能缺陷為標準，主要包括硬件故障型隱性故障、人為失誤以及保護設施型隱性故障問題。以繼電保護設備的動靜態特性為依據，可以將故障分成兩種，一種是動態的隱性故障問題，另一種是靜態的隱性故障問題。其中，設施的靜態特性主要是在保護裝置沒有滿足啟動要求時僅測量和計算電氣量，或者只是采集數據信息以及作為啟動判斷，與后續邏輯比較、跳閘出口等相關環節無關聯。其中，硬件設備主要有互感器測量回路、端子、連接電纜、前置電路以及采樣與計算等，這屬于靜態的隱性故障問題。繼電保護滿足啟動要求時，對故障量測量并邏輯比較，其中涉及測量計算以及閉鎖信號檢驗，即動態隱性故障。

雖然上述幾種類型的隱性故障問題分類角度不同，但是均從硬、軟件兩個層面對故障分類，并在此基礎上又分成了裝置與人為性隱性故障問題。

1.2 隱性故障影響及其研究

繼電保護是電力系統的第一道放線，安全可靠性非常重要。繼電保護設備的隱性故障問題存在，導致繼電保護設備誤動（拒動）對繼電保護的可靠性與穩定性會造成影響。在電網非正常狀態下，隱性故障被觸發，進而引發系統事故，甚而引發連鎖性的故障。這不利于系統的安全穩定性，導致系統負荷和電源孤立，甚至造成整個系統失穩。近年來對繼電保護隱性故障問題進行的研究除了可靠性建模以及保護設備對系統可靠性影響，還對故障監控方法進行了深入的研究，目的在于防范隱性故障，以免電力系統發生連鎖故障。早在1995年就提出了繼電保護隱性故障監控技術及其實施方案，但因技術不成熟而在工業領域未得以廣泛的應用；2004年又提出利用廣域保護技術對隱性故障進行監控，同時還開發了監測系統。對隱性故障進行檢測，主要看系統運行情況，現階段應用最為廣泛的是離線檢測法。從應用效果來看，該種方法也難以有效滿足系統的高安全可靠性要求與在線檢測，對隱性故障問題無法做到全面檢測。值得一提的是，離線整定值是整定值隱性故障問題的主要成因之一，離線整定值的改動需要靠人工方式來實現，容易引發安全隱患和問題。尤其是一些定值長期不修，導致定值性能受到不利影響，甚至出現離線整定值與電網運行不協調[2]。

2 總結與展望

基于以上對現階段繼電保護以及安全控制系統的隱性故障問題分析研究，筆者認為隨著科技水平的不斷提高，隱性故障問題的研究可從如下方面著手[3]。

2.1 建模

故障建模發生的可能性研究過程中，建模主要以過流、距離保護等作為對象。安全控制系統隱性故障分析與研究，仍然處于剛剛起步階段，建立隱性故障問題的發生概率模型是研究的重點所在。較之于繼電保護，電網系統的安全控制系統原理顯得更加復雜，既要考慮設備拒動以及誤動對元件產生的不利影響，又要注意建模時系統中的隱性缺陷對其負責區造成的影響，而且建模過程也會因此而變得非常的復雜。不同的隱性故障問題和缺陷下，故障后果發生的可能性以及危害程度大相徑庭，實踐中應當根據后果情況對其客觀的評估，而且評估所得的結果應當用于二次設備建模。

2.2 評估風險

繼電保護以及安全控制裝置是二次設備系統中的主要風險來源。目前國內繼電保護隱性故障對電力系統以及電網產生的影響程度評估是基于風險視角進行的，實踐中可參照雷擊故障等風險評估的基本流程，將二次設備故障作為風險評估的新因子輸入系統，使其參與電力計算與安全分析，同時這也是未來繼電保護隱性故障問題的研究主流方向。從實踐來看，在對繼電保護以及安全控制系統中的隱性故障進行建模分析過程中，大量數據作為支撐是避免不了的；然而，現有的數據信息以及種類不齊全，加之專家知識模糊以及不確定性，因此既要對二次系統進行統一監控和記錄，又要注重事故樣本的累積，積極探索數據信息缺乏時的隱性故障問題風險評估方式和措施。

2.3 配合隱患與故障研究應用

實踐中可以看到，雖然保護協調配合已被廣泛的關注，但是研究深度不夠，研究成果欠缺。從廠網分開至今，繼電保護、安全控制系統以及涉網參數之間的配合問題日漸凸現出來，并成為我國電網事業建設與發展的一大桎梏。同時，還要注意隱性故障的深入研究與應用，研究成果應當能夠充實預想事故以及預決策系統，有利于預防管控和及時發現與定位電網系統中的配合隱患問題，對于系統中存在的各種薄弱環節，也應當及時采取有效的措施予以防控，從而提高電網系統的運行安全可靠性。

2.4 管控二次設備

繼電保護以及安全控制系統的隱性故障成因很多，其中人為因素無法避免。實踐中因測試人員的技能以及素養等參差不齊、局限性較大，以致于對繼電裝置中的缺陷嚴重忽視，進而引發隱性故障問題。針對這一問題，筆者認為應當嚴格遵循規程，根據電網系統發展以及更新規程，不斷加強設備調試以及運行維護和管理，對定值整定進行有效管控，以避免出現安全隱患問題。事實上，雖然基于電網的特點以及運行特性等對繼電保護設備及其安控系統的動作判據進行了制定，但是判斷依據無法有效適應電網系統的運行要求，必須對其進行及時的更新。基于裝置自身而言，惡劣的環境條件以及設施因長期的運行而要面臨著很多器件老化、需要更新換代等問題，隱患無法根除。對于上述問題，需與二次設備狀態檢修所得的數據信息結合起來，對其采取嚴格的監管以及預警措施，這樣才能最大限度地降低設備隱性故障問題發生的可能性。

3 結語

繼電保護以及安全控制系統的隱性故障問題研究至關重要，是電網系統運行過程中的風險主要來源，實踐中需對故障風險進行全面評估，通過建模等方法來確定風險隱患，加強維護管理，以期電力系統能夠安全運行。

[1]趙棟.分區域廣域繼電保護的系統結構與故障識別[J].電子測試，2016（22）：43-44.

[3]孫紅蕾.廣域繼電保護及其故障元件判別[J].電子技術與軟件工程，2017（1）：98.

[4]張飛，吳蕾.廣域繼電保護與傳統繼電保護的探究[J].自動化與儀器儀表，2017（1）：102-104.