電力系統繼電保護隱性故障的研究

陳名寶

摘要：隨著我國電力工業的改革發展，我國電力工業取得了長足的發展，繼電保護系統的運行安全性和穩定性有了顯著的提高。但是，在實際應用過程中，因為繼電保護裝置保護自身運行的特點，導致其存在很多隱性的故障。我們結合繼電保護裝置實際工作中的運行情況，運用電力知識，對其隱性故障問題進行有效的分析。我們結合實際工作經驗，從繼電保護裝置隱性故障的定義，隱性故障產生的原因，隱性故障的評價以及對隱性故障的檢測談一談自己的認識，廣大施工技術人員參考借鑒。

關鍵詞：繼電保護;隱性故障;硬件故障;措施

繼電保護裝置保護在電網運行過程中具有重要的作用，它能夠對電網系統的故障問題進行有效的識別，并且采取一定的保護措施。但是，繼電保護裝置保護作為一種運行系統，其自生也存在一定的故障概率，所以，在電網系統故障發生后可能發生一些誤動作或者拒動作，這樣一來，就無法發揮他的保護功能，也會給電網運行埋下巨大的安全隱患和巨大的經濟損失。縱觀電力工業發展歷史，幾乎大規模的停電故障都與繼電保護裝置的運行問題密切相關，同時也引起了電力工業的重視。本文以實際工作為背景，詳細地對繼電保護裝置中存在的隱性故障進行分析。

一、隱性故障簡介

所謂的隱性故障就是指在正常運行過程中對系統沒有任何影響的故障，但是，如果系統中某個部位發生變化時，這種隱性故障就會被激發，進而導致大面積的故障，甚至導致整個系統癱瘓。一般而言，隱性故障在系統正常運行是無法被發現的，但是，一旦發生故障，繼電保護裝置開展保護功能，采取了正確的切除措施后，電力系統會重新進行分配，這樣一來，在重新分配電流的過程中，就有可能含有隱性故障保護系統誤動作。在電力工業中，繼電保護裝置與二次回路元件都有可能存在隱性故障。比如，在PT、CT 接線片、連接器、各種繼電保護裝置，通信渠道等。隱性故障的存在并不代表繼電保護裝置本身設計出現了問題，或者是保護裝置應用方式不正確，更不代表其在調試過程中出現了問題。隱性故障與一般故障的差別就在于這種問題不會導致保護裝置立即停止正常的工作，而是當其他系統原件出現故障之后，隱性故障才可能被激發出來或者被檢測出來。隱性故障的最大危險在于它潛伏于電力系統中的某一個環節當中，當電力系統中其他器件出現故障之后，隱性故障被激發出來，進而對電力系統進行巨大的破壞，造成巨大的經濟損失和社會問題。

二、繼電保護隱性故障產生原因

（一）由于不正確的整定值引起的隱性故障

如果出現保護定值整定不合理情況時候，大多是因為人為因素造成的保護定值無法適應電網運行而導致的。這種問題主要是因為實際的操作人員專業技術水平不過硬，或者在工作中馬虎大意造成的，導致了保護定值換算不合理、保護操作人員誤操作等情況發生，造成了保護定值無法適應的情況。除此之外，如果發現保護定值與電網中的其他器件運行方式發生了不適應的情況，如果再發生電網的潮流巨大變化時，保護定值無法及時進行有效的適應，進而導致事故的發生，激發繼電保護裝置隱性故障。

（二）由于設備故障引起的隱性故障

一般而言，在電網系統中，出現設備故障問題主要集中在兩個方面，一方面是硬件故障，另一方面是軟件故障。軟件系統在開發設計、系統測試、系統的日常維護與使用過程中都有可能激發隱性故障，這些隱性故障的存在不僅與生產廠商有密切的關系，還與使用用戶關系密切。基于此，生產廠商一定要嚴把質量關，另外，使用用戶也需要對軟件系統給予高度的關注，在軟件系統施工的過程中，一定要定期對軟件系統進行必要的維護和保養工作，只有這樣，才能有效避免隱性故障的發生。而硬件故障則可能是在系統運行過程中受到外部環境因素的影響導致的，通過對實際工作經驗的總結，硬件故障主要有器件磨損嚴重、器件老化或者因為操作不當而導致硬件損壞，進而發生硬件系統故障，導致了隱性故障的發生。

（三）隱性故障重要性的評價

一般而言，繼電保護裝置保護隱性故障具有較強的隱藏性，一旦發生故障，有可能對系統造成嚴重的破壞。隱性故障在正常運行時是不會暴露出來的，只有在系統中一些部件發生故障時候，電網潮流發生巨大的變化，才能可能激發隱性故障，進而對電網造成嚴重的破壞。但是，并不是所有的隱性故障都會對電網造成嚴重的破壞，不同的隱性故障發生的部位也不相同，所造成的影響也不盡相同。一般情況下，只有在其范圍內容的故障才能有可能激發隱性故障，所以，隱性故障的危害程度并沒有想象中的那么大，破壞程度也有所不同。一般而言，我們在衡量隱性故障危害性過程中，主要采用脆弱區域和隱性故障區域的形式進行劃分描述。

（四）隱性故障監測

目前而言，在對系統隱性故障的檢測過程中，我們主要采用微電機保護中一些比較簡單的系統自檢后者定期巡檢的方式來進行。但是，無論是系統的自檢還是日常的巡檢都屬于離線式的檢測。而繼電保護裝置隱性故障只有在系統出現壓力變化的情況下才會數顯，所以，無論是系統的自檢還是系統定期的巡檢檢測隱性故障的概率很小。所以，這些傳統的離線式自檢或者巡檢沒有考慮到系統運行情況下電網潮流出現的變化，無法有效檢測出繼電保護裝置的隱性故障。通過對繼電保護裝置隱性故障的分析，完善系統的檢測方法，充分考慮到系統在運行是可能出現的變化，只有這樣，才能有效檢測出繼電保護裝置的隱性故障，以便于電力技術工作人員進行及時的補救措施，避免發生嚴重的事故。

三、預防電力系統繼電保護隱性故障的方法

（一）實時監控繼電保護的隱性故障區

對于繼電保護裝置隱性故障的監控方法，我們可以將其隱性故障監控系統設置在變電站當中，對一些可能發生隱性故障的繼電保護裝置進行有效的監控。隱性故障監控系統能夠收到故障信號，該信號與可能存在隱性故障的變電器的信號一致。然后將隱性故障發生的信號與傳統的繼電保護裝置信號聯系在一起，以此來實現對續電器監控的目的。一般而言，繼電保護裝置保護隱性故障和故障檢測所判定出現的信號能夠保持一致，能夠與電力傳感器以及電壓傳感器進行有效的聯系。隨著這種方式有一定的效果，但是，我們仍需要對變電站中的所有繼電保護裝置保護進行檢測，以此來降低其保護隱性故障所帶來的損失，如果能夠提前發現問題，就可以體現采取措施進行補救或者整改。

（二）繼電保護的隱性故障具體的預防措施

對于不同繼電保護裝置保護隱性故障所造成的危害各不相同的情況，同時也為了更有效地制定一套針對繼電保護裝置保護隱性故障預案措施，我們需要對不同繼電保護裝置保護隱性故障進行有效的分析和整理，根據其危害的程度進行劃分等級，進行分類整理，并且采取科學有效的措施來處理這些隱性的故障。電力工業的相關負責人要積極參與到故障的防治措施當中來。我們可以從以下幾個方面入手。第一，在繼電保護裝置保護隱性故障整改過程中，采用國內最先進的技術措施，針對繼電保護裝置進行有效的分析，并且根據他的裝置不同的特性，進行系統的檢測，需要采取在線監測的方式，也就是說，需要對他的運行狀態進行有效的檢測，只有這樣，才能有效檢測出他的保護的隱性故障。第二，對于檢測繼電保護裝置保護隱性故障的核心是加強對設備的管理，電力工作人員必須嚴格按照相關的規范進行操作，另外，電力企業也需要制定一套符合自身情況的操作規范。第三，我們還需要定期對系統和設備進行維護和檢修，相關的技術工作人員必須要將工作落實到位，通過詳細記錄相關的數據，對比分析設備在運行過程中出現的變化，從數據的變化當中找出隱性問題，并采取正確的處理辦法進行處理，避免隱性故障造成嚴重的經濟損失。

四、電網發展對隱性故障的影響

（一）數字變電站對隱性故障的影響

目前而言，隨著我國電力工作的發展，變電站正逐步向著智能化、自動化方向發展。能夠實現變電站設備信息共享和互相操作的智能化變電站。隨著變電站向著數值化、智能化方向發展，隱性故障也發生了一些變化，比如，在數字化變電站中，必須要設置相關的電子裝置和網絡裝置，這些裝置都存在一些隱性的故障。但是，數字化、智能化變電站能夠采用大量的數據信息技術傳遞，同時也能夠對數據進行有效的監控，及時發現異常情況，有效減少了隱性故障所造成的危害。我們還可以針對數字化、智能化變電站的特點制定相關的檢測維修制度，以此來降低隱性故障發生的概率。

（二）分布式發電對隱性故障的影響

隨著我國電網工作的發展，分布式發電的形式也會有所增長，這就會導致電網系統的運行方式和潮流發生巨大的變化。基于此，繼電保護裝置保護定值有可能無法適應這種變化，這就容易導致繼電保護裝置引起隱性故障概率增加。但是，我們可以采用定值預警的方式來在線對隱性故障進行有效的檢測。

（三）建立電力系統繼電保護隱性故障模型

①OPA模型搭建，在直流潮流方程故障模型建立時，實際工作內容對系統運行效率要求較高，建立模型需注意滿足功率，平衡和負荷節點不注入功率需求，保障發電機輸出功率和輸電線路潮流比極限值。根據一定條件，系統模型為提高線性負荷能夠超過極限值，在科學概率下，對連鎖故障系統分析研究。

②CASCADE模型，主要思想假設電力線路相同，并其具有隨機初始負荷內容，初始設備擾動會使得系統或者其他系統出現明顯故障，故障元件根據一定符合比例進行系統轉移，從而構建連鎖故障內容。

③對隱性故障連鎖故障模型進行考慮，此模型使用直流潮流發，對傳統模型而言，通過科學系統方式優化改進，繼電器保護裝置在第一次不受干擾之后，誤動概率相對較低，不啟動重合閘，就可以在短時間內找到系統最薄弱環節。模型對連鎖故障模擬從初始線路跳閘開始，假設初始線路連接末端線路潮流比限定值高，導致新線路跳閘。

五、總結

總而言之，隨著我們科技水平的不斷發展，電力系統也在不斷發展進步。對電力系統中繼電保護裝置保護隱性故障也能夠有理想的控制方法，進而保護整個電力系統安全、平穩地運行。目前，克服繼電保護裝置保護隱性故障時不我待，刻不容緩。目前而言，我國在針對繼電保護隱性故障中主要采取在線檢測的方式，提高預警的效率，然后再配合線下的技術工作人員的檢修排查，以此來最大限度地避免電力系統中發生隱性故障發生的概率，消除隱性故障所造成的危害，減少經濟損失。

參考文獻：

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