電力系統繼電保護隱性故障分析

北京吉北電力工程咨詢有限公司 程建峰

當前，電力企業在電力系統運維管理工作中，需要重點管控繼電裝置運行效率，在此期間相關技術人員需要結合精細化、精益化的管控手段、管控措施，從多個層面提高系統運行穩定性，并且相關技術人員在配置繼電保護裝置的過程中，也需要完成對相關設備型號的合理選用，并且借助人工智能技術、大數據技術，實現對繼電保護隱性故障實時高效地分析評估，提高運維管理效率[1]。

1 電力系統繼電保護隱性故障的概念分析

在電力系統中涉及較多的設備，而設備之間能夠實現相互協調運作需要依托相應的繼電保護裝置，其作為連接樞紐以及溝通橋梁能夠實現對設備精細化地控制。然而，在系統以及設備運行期間，出現繼電保護隱性故障問題也相對較為常見，同時對相關隱性故障的處理也具備較大的工作難度[2]，而所謂隱性故障是指在整個系統中所產生的隱性缺陷，不會直接作用于電力系統的運作，但是隨著時間的不斷推移，相應的隱性故障進一步增多會導致電網運行的穩定性受到影響，其作為一類動態化的影響因素會對電力系統運行的安全性、穩定性造成嚴重影響，比如出現電網負荷波動情況[3]。

除此之外，在特定的工況下，部分隱性故障也會轉變為顯性故障，從而進一步給電力系統的運行帶來嚴重的干擾，若繼電器在運行過程中出現相應的故障問題，相關工作管理人員需要在第一時間鎖定故障源，并且對故障具體區域位置進行分析識別，制定出行之有效的電路故障處理管控計劃、管控方案及時處理故障模塊，避免故障影響范圍進一步擴大給其他設備帶來相應的損害[4]。一般情況下，技術人員通過常規技術很難發現在電力系統運行過程中潛在的隱性故障問題，而繼電器保護的隱性故障一般在整個系統運行峰值時顯現出來，從而給電路安全穩定地運行造成較大的隱患。

2 繼電保護隱性故障的成因以及分類

2.1 繼電保護隱性故障的原因

在電力系統中涉及較多的機電設備，同時目前電氣工程自動化領域結合繼電保護裝置的使用相對較為常見，而繼電保護裝置作為一類硬件系統，要想發揮出繼電保護裝置的實際價值和作用，工程人員也需要設定相應的軟件系統，來驅動硬件部分更加高效地運轉，如果在設定軟件的過程中存在定制錯誤的情況，則會導致保護原理以及保護邏輯出現異常，比如出現繼電保護裝置拒動、誤動的情況，從而導致保護機制徹底喪失相應的作用。除此之外，繼電保護裝置的部分集成電路存在短路缺陷的問題，雖然不影響繼電保護裝置在正常工況下的運作，但是也會引發一系列的隱性故障問題，工程人員需要從軟件以及硬件層面出發對繼電保護裝置對隱性故障進行識別分析[5]。

2.2 隱性故障分類

2.2.1 硬件的隱性故障

電力系統繼電保護器的硬件隱性故障相對較為常見，而繼電保護裝置的硬件類隱性故障與硬件設備，以及各元件的運行工況存在相應的關聯，而出現此類故障的原因多數是在于相關工作人員未嚴格參照繼電保護裝置運維管理的需求，來開展對設備的質檢以及全面核查管控，由于繼電保護具備較多保護裝置，在設備運行期間若相關裝置存在質量問題，則會導致隱性故障進一步顯現出，如出現設備老化、運行不良，會給繼電保護裝置的運作帶來相應的影響。

另外，繼電保護器也需要合理借用通信模塊、通信系統來發揮出應有的作用，實現信息高效傳遞。但在當前電力系統、電力線路的空間布局方面，通常采用縱聯的方式，其中還存在嚴重的通信線路干擾問題，從而導致繼電裝置的運作受到相應的影響；并且在隱性故障問題中還包含直流回路故障，其中潛在接線不良、斷線的問題會導致系統的運行受到嚴重的影響；同時繼電器的故障也會導致元件燒毀，出現直流電流異常的情況。而在測量回路故障中，由于其中涉及不同形式的測量回路，如果其中存在接觸不良或接線錯誤以及設計缺陷，均會導致硬件的隱性故障出現。

2.2.2 軟件的隱性故障

軟件類隱性故障也涉及多個層面，首先在對軟件進行檢測管理過程中如果未進行高質量、高效率的自檢管控，則會導致系統出現連鎖故障，如在其中出現差動保護、電壓溢出的狀況均是由于軟件處理不到位而導致設備出現拒動、誤動。同時，在拆動保護裝置中存在插件平衡系統設置不合理也會出現繼電保護器誤動的情況。此外，在繼電保護中軟件的隱性故障還涉及繼電保護裝置靈敏度，以及定值整定等相關問題，一般情況下，繼電保護器定值設定需參照電網運行的需求來進行，當系統運行期間相應的定值無法得到及時更新會導致保護動作出現相應的差異。

在繼電保護裝置靈敏度問題中也涉及兩個層面，如靈敏度過高會出現誤動，靈敏度過低會出現拒動，在此期間相應的電壓元件靈敏度會影響整個繼電保護裝置的工作狀況。除此之外，在繼電保護裝置運行過程中相關技術人員也需要設定一系列的保護機制，配合設備運行，確保設備和線路之間能夠安全穩定地運行，避免出現保護拒動的現象。

3 繼電保護隱性故障的處理措施

3.1 完善繼電保護裝置的可靠性和功能

電力系統在運行過程中會出現各種各樣問題，因此相關繼電保護裝置在運行過程中需要具備較高的可靠性和穩定性，工程師以及相關設計人員需要對繼電保護裝置的功能進行革新、優化、完善，相關運維人員需要落實高質量、高效率的系統維護分工，對繼電保護裝置存在的問題進行有效管控。隨著繼電保護裝置功能得到不斷優化完善，相關運營人員也需要落實高效率的系統運維作業，分析在當前繼電保護裝置中存在的問題點，并且采取繼電保護裝置保護技術，同時借助優秀的管理技術、管理知識對現有的運維管理技術進行創新、優化、調整，以此來減少故障發生的概率。除此之外，工程師以及相關技術人員也需要借助先進的檢測技術、檢測手段，對繼電保護裝置以及相關管理系統進行監督管控，及時減少其中潛在的問題點，確保繼電保護裝置能夠正常穩定地運行。

3.2 對隱性故障進行科學高效地檢測

由于繼電保護裝置的隱性故障存在相應的不確定性，運維人員在電力系統運行過程中，需要重點管控在峰值階段的隱性故障問題，在此環節，各類隱性故障問題便會進一步顯現，相關管理人員需要采取有針對性的管控措施，結合離線式檢測技術，對現有的故障進行實時監測分析，同時管理人員也需要參考繼電故障的特征，選取有效的保護措施，提高對整個系統的監督管控力度，降低故障發生概率。除此之外，在對繼電保護隱性故障進行監測管理的過程中，工程師以及相關技術人員也需要參照實際工況以及常見的隱性故障問題，對故障隱患區域進行監督管理，以此來減少故障出現的次數。而為了實現對隱性故障的識別管控，運維人員還需要對現有的監控設備，以及信號接收裝備進行合理調整，增強繼電器接收信號的能力。

3.3 對繼電保護隱性故障進行科學分類實施風險評估

由于電力系統具備較大的規模，要想高效地管控電力系統中的故障還具備較大的工作難度，隨著當前電力系統的覆蓋范圍進一步拓寬，系統的運行環境也得到了進一步優化完善，但是外部環境的復雜度也在進一步提高，在此情況下繼電保護系統出現隱性故障的概率則會進一步加大，同時隱性故障的類型也會進一步增多，當繼電保護裝置出現相應的故障隱患問題時，整個系統運行的穩定性和可靠性會受到嚴重的影響，在此過程中，企業需要采取科學合理的管控方式，加大對繼電保護體系監督管控力度，同時結合行之有效的管控措施，做好控制以及監測管理工作，以此來將相應的隱性故障所帶來的損失有效降低。

首先，相關技術人員需要對繼電保護隱性故障的成因進行分析整理，制定相應的故障檢修日志，快速鎖定隱性故障源，同時評估隱性故障潛在的危害和不良影響，并且技術人員還需要從全局出發，對隱性故障問題進行考量和評估，加大對隱性故障風險的評估管控力度，確保繼電保護工作能夠正常高效地開展。除此之外，相關技術人員還需要對繼電保護裝置常見的故障問題進行總結，快速鎖定受損位置，并且借助風險評估模型，對相關位置的受損概率進行分析，并且及時采取相同的管控措施，以此來減少故障帶來的不良影響。工作人員還需要加大研究分析力度，加強對繼電保護裝置的維護管理工作，確保相關設備能夠正常穩定地運行。

電力系統繼電保護裝置在運行過程中需要得到精細化的管控，運維人員應當側重提高設備運行的安全性、穩定性以及協調性，分析電網運行的風險源，并且對電網進行全面掌控提高電網運行的安全系數。在此過程中，運維人員需要對隱性故障處理的理論知識進行細致、高效地學習，并且加大運維監督管理力度，借助人工智能技術、互聯網技術、大數據技術，實現整個電力系統安全、協調、穩定的運作。

3.4 構建故障模型與風險評估

對繼電器隱性故障的管理涉及較多的內容，比如在對連鎖故障進行分析管控的過程中，工程師以及技術人員也需要借助相應的故障分析模型，有效管控在隱性故障中潛在的連鎖故障隱患問題，比如當負荷超出相應的比例之后，整個電力系統會出現崩潰的情況，此時可根據輸電線路的運行態勢，對隱性故障低頻情況進行合理調節，同時建立起相應的評估模型。

在此過程中，相關技術人員需要選取初始故障線路，對故障支路進行有效判別和管控，分析故障線路所產生的動作，將相關支路正常切除，而當線路出現拒動的情況時，相關技術人員則應當保證相鄰線路動作能夠得到有效管控，判斷相鄰支路是否存在誤動的情況，并且采取相應的管控措施，在完成對系統的修正之后，相關技術人員則需要對線路進行高質量、高效率的檢測，及時評估其中存在的不穩定狀況，結合甩負荷的方式，保證整個體系維持在穩定的狀態。

而在風險評估過程中，相關技術人員則需要對故障隱患問題所造成的嚴重性、危害性進行評估，評判故障發生的概率，參考不同的影響因素，對故障嚴重性指標進行有效掌控，通過層次分析法，對多個結果進行排序分析，以此來評估各指標可能潛在的危害程度、影響程度，以此來實現對故障隱患問題的有效防范。

3.5 明確工作流程

繼電保護工作在電力系統實際運行中要具備靈敏性、可靠性、速動性的特征，因此為了提高對繼電隱性故障的處理效率，相關技術人員需要嚴格參照電力系統的運行狀況，制定出科學合理的工作管理流程、管理機制，以此提高工作管控效率。比如在當前電力系統工作管理期間，相關技術人員需要參照整體工作開展的情況，對繼電保護工作狀態進行評估、總結，充分發揮繼電保護所具備的選擇性功能，確保將故障線路以及故障設備從當前電力體系中切除掉。其次，在整體管控過程中也需要制定一系列的警報機制，及時發現在繼電保護工作中潛在的故障隱患點，防止設備在不正當的電流電壓工況下運作，減少設備受損的概率。

除此之外，相關技術人員還需要落實相應的電力調整，并且完善電力配置，實現資源配置，從工作開展的初始階段創造良好的條件，同時需要對系統中的母線電壓、發電機以及中低電壓線路的狀態進行定期檢驗，結合當前工作開展的實際情況，進行專項化的信息交流，確保參與到運維管理的作業人員能夠了解到繼電保護的狀態，同時在檢測繼電器的過程中，相關技術人員還需要重點管控變電環節，及時對其中的電阻值進行查看分析，重點關注短路點位置，對短路類型以及相關區域的電阻情況進行評判，相關技術人員需要嘗試從不同的維度、不同的方向對系統的電阻值進行評估，及時發現潛在的隱性故障（見表1）。

表1 短路電流分析

3.6 制定電力系統事故應急管理預案

為了提高繼電保護隱性故障處理管控效率，企業需要在日常工作管理過程中制定行之有效的電力系統事故處理應急預案，嚴格參照各項管理條例、管理制度，對繼電保護裝置進行精細化管控，以此來降低故障發生的概率，同時也進一步縮小故障影響范圍。相關技術人員應當加大檢修保護力度，對常見的隱性故障區域進行全過程、全時段的監測管控，以此來減少故障發生的概率，同時電力企業還需要及時組織員工開展常態化的應急演練，確保相關運營人員在電力系統出現故障期間能夠快速鎖定故障源。

3.7 母線的繼電保護

在電力輸送過程中，母線發揮著中間橋梁的作用，其作為電力系統中的重要結構部分，若母線出現相應的故障隱患問題，則會導致整個系統運行的穩定性受到嚴重影響，從而影響到人們的用電安全。落實對母線的繼電保護需要從多個方面來進行，電力企業在該過程中需要分析母線運行的周邊環境條件，做好現場勘察記錄，之后合理分配相應的繼電保護裝置，并且嚴格參照繼電保護規章制度、管理條例，做好對設備的防護管理。除此之外，母線有別于傳統線路，在對其進行保護管理的過程中需簡化相應的管理流程降低管理成本，并且工程師還需要將母線與智能終端進行有效連接，起到對故障穩定高效識別的管控功效，一旦發現相應的故障隱患問題，借助傳感器可指導技術人員完成對終端設備高效的管控。

4 結語

總體來說，在對電力系統繼電保護隱性故障分析過程中，相關技術人員需要結合行之有效的管理措施、管理規劃，對設備進行定向化地管控，并且要評估當前相關工作開展的實際需求，結合精細化的管理措施，提高運維管理效率，確保整個系統能夠安全穩定地運行。