关于电力系统继电保护隐性故障的探讨曹菜平

关于电力系统继电保护隐性故障的探讨曹菜平

曹菜平

（国网毫州供电公司安徽亳州236800）

摘要：随着我国电力系统的快速发展，电力系统运行的安全性和稳定性变得越发重要，这也对继电保护提出了更高的要求。在继电保护运行过程中，一些隐性故障往往无法避免，不仅会对电力系统正常运行带来较大影响，严重时还会导致系统大面积停电发生，带来严重的经济损失和社会影响。因此需要对继电保护隐性故障进行深入分析，有效的提高电力系统继电保护安全运行的能力。

关键词：电力系统；继电保护；隐性故障

继电保护是电力系统运行的重要组成部分，继电保护装置要能够在电网运行出现故障的第一时间内切断电源开关，隔离故障，将损失降到最低。由此可见，继电保护系统在整个电力系统运行过程中起着非常关键的作用，但是，在实际运行过程中继电保护系统存在着不同形式的故障问题，隐性故障问题是最为关键的，必须加大创新研究力度，采取有效的措施进行预防。

1继电保护隐性故障产生的危害

1.1容易导致大面积的电力故障

继电保护系统是整个电力系统正常运行的安全基础和忠诚守卫，而隐性故障又往往同时伴随着其他系统故障而发生，所以一旦某个元件或者某个信道发生了故障，同时继电保护装置产生了相应的保护措施，这时隐性故障就容易被触发而致使继电保护设备发生误动或拒动行为，非但没有解决原本存在的问题，反而增加了新的问题，对整个电力系统的安全性和正常功用造成了极大的危害，导致大面积的电力供应出现故障。

1.2易损害发电设备

隐性故障的起源和发展通常是一个长时间的累积，在某些故障发生之前，都会经历一定的发展历程，在这个过程中，系统的运行通常处于不稳当的状态。由于监控系统的不完善和隐性故障的隐蔽性，往往不能及时地发现异常状况，因此当其他故障发生时，伴随的隐性故障可能引发一连串的连锁反应，很容易导致电力供应中出现过量供应和过量输出。在过量供应的地方发生过热现象，损害发电设备的可能性就大大提升。

2继电保护隐性故障产生的原因

继电保护系统隐性故障可发生于任何元件及设备当中，包括PT、CT、各类保护插件、连接电缆等。导致隐性故障产生的原因有很多，经总结主要有以下两方面：

2.1由于不正确的整定引起的隐性故障

电力系统的保护定值整定不正确的原因主要有以下两个方面：第一，由于错误设置等人为操作失当而造成错误整定，引起保护定值不合适；第二，保护定值只是一个定值，不能随着系统的实时情况变化而变化，不具有自适应性。当电网中的电流由于某些缘故发生较大变化时，保护定值不能够随着电流电压的变化而进行相应的调整，这容易使事故危害进一步加大，造成不可挽回的损失[1]。

2.2由于设备故障引起的隐性故障

由于设备故障而引起的隐性故障，主要包括软件故障和硬件故障两大方面。软件故障一般是指电力系统的相关软件在研发、测试中存在着未知或未探明的BUG，后期的软件使用和软件维护不到位，造成软件内部发生错误，引起故障的发生。硬件故障是指因为环境因素，如水解、氧化、热解等原因使设备持续不断地受到损坏致使硬件磨损、材料老化，或者是因为外部因素偶然发生变化引起的，如操作人员操作不当、恶劣气候或环境等造成的硬件故障。

3继电保护隐性故障模型

3.1输电线路三段距离保护隐性故障概率模型

输电线路三段距离保护隐性故障概率模型，主要是由保护装置中的测量阻抗决定，其主要的特性如图1所示。

通过图1可以了解到，当测量阻抗值Z小于3倍距离保护，这时的隐性故障概率保持不变，并维持在PL，但是当测量阻抗超过3倍距离时，隐性故障的概率会随着距离的增加而逐渐减小。隐性故障的主要概率模型是

4继电保护系统隐性故障的预防措施

4.1对隐性故障实施风险评估

继电保护系统隐性故障的产生原因有很多，同时由于隐性故障所导致的后果也不尽相同。因此，要想有效控制继电保护系统的隐性故障，就应对隐性故障进行全面认识。而要做到这一点，就应着眼于继电保护系统的实际工作环境，对继电保护系统隐性故障实施风险评估，明确各系统的易损指数及易损区域，然后依据不同区域的危害程度采取相应措施进行控制。第一，明确易损指数。因继电保护系统的工作环境非常复杂，易损指数的明确也存在较高难度。经长期实践和摸索，当前我国火力发电企业已总结出一套行而有效的明确易损指数的方法。此方法以统计学原理为基础，通过模拟和分析频繁发生的小概率事件，对隐性故障进行级别划分，从而得出易损指数。第二，明确易损区域。明确易损区域既是整个继电保护系统隐性故障风险评估的重要环节，也是对隐性故障进行有效控制的关键。通常而言，易损区域的明确主要通过关注此区域继电保护装置的失误操作而实现的，某一区域的继电保护系统任一环节发生失误，即可判定此区域属继电保护易损区域。但不同区域的易损指数不同，因此，在对隐性故障进行风险评估时，还应测定各易损区域的易损值，并依此划分等级，以为继电保护控制提供数据参考。

4.2建立并完善隐性故障监测系统，以实时监控隐性故障

在完成隐性故障的风险评估后，还可依其评估结果及实际需求于易损区域安装监测系统，以对易损区域装置进行实时监控。注意监测系统输入信号应与继电保护装置的输入信号一致，同时联系二者的输出信号，以实现对易损区域装置的实时监控。通常地，继电保护系统隐性故障可通过继电保护装置是否正常进行判断，如电流、电压、距离测量等。

4.3建立隐性故障预防体系

对于继电保护系统隐性故障的控制，要坚持“安全第一，预防为主”的原则，做好安全防范工作，将安全隐患于发生前进行解决，以保证系统的安全性，同时实现经济效益的最大化。继电保护系统隐性故障的预防体系建立主要包括以下三方面：第一，引进国外先进技术，完善继电保护装置的功能，从而提高继电保护装置的性能水平。现国外先进继电保护装置通常都具备基本的自检、自诊能力，可实现自身异常状况的自行检测和维修，以尽量降低事故的发生。第二，加强对继电保护装置的管理和维护。各火力发电企业应依自身实际状况不断完善继电保护装置的管理和维护制度，要求相关工作人员严格依制定行事，做好继电保护装置的日常维护和检测工作，以及时发现并解决故障，并做好相应记录。第三，制定继电保护系统隐性故障应急预案。平时加强应急事故的演练，以提高相关工作人员的应急能力，使其能在真正发生事故时可采取有效的急救措施，以尽量减少损失。

4.4做好冗余设计和优化措施

技术人员在进行冗余设计时，可以利用硬件冗余，以起到满足继电保护系统容错的设计标准。如果某个保护装置存在动作不正确，但却不会对系统的整体性能产生明显的影响，该属于容错，即采用硬件冗余，能够有效起到改善举动率和可用度指标，保证继电保护系统的安全性和稳定性。常见硬件冗余措施主要为并联措施、备用却换措施、多数表决措施等，且其还能够将误动率出现的变化显示出来，具有重要的作用。技术人员在电力系统继电保护装置实际运行过程中，需要根据继电保护系统的实际情况选择科学的冗余方式，同时确保满足系统可靠性指标要求。

结语

继电保护系统是确保电力系统安全运行的坚实防线，为安全用电发挥了重要的作用。继电保护能够及时发现电网中的异常状况并采取有效的处置措施，减轻异常状况带来的巨大危害，为维修工作争取了宝贵的时间。继电保护系统中存有显性故障和隐性故障，隐性故障的隐蔽性和危害性给故障诊断带来较大的难度，我们要多加研究，做好充分全面的防范，确保电力系统的安全运行。

参考文献

[1]李博通,李永丽,姚创,李仲青.继电保护系统隐性故障研究综述[J].电力系统及其自动化学报,2014.

[2]罗泳,李永丽,李仲青,周泽昕.考虑隐性故障的继电保护系统可靠性分析及评估[J].电力系统保护与控制,2014.