继电保护隐藏故障监测方法研究陈伟

继电保护隐藏故障监测方法研究陈伟

陈伟

（国网德州供电公司山东德州263000）

摘要：继电保护是电力系统中的重要组成部分，对电网的安全运行有着直接的影响。在电网规模不断扩大和电压等逐渐提升的现阶段，对于继电保护装置作用的发挥也提出了越来越高的要求。继电保护装置中存在着一种永久性的缺陷，实际上就是我们所说的隐藏故障，当电力系统出现不正常运行状态的时候，其便会显现出来，不仅会对正常供电产生影响，而且还会造成较大的损失，因此要对继电保护隐藏故障的识别及维护予以重视。

关键词：继电保护；隐藏故障；识别；维护

1继电保护隐藏故障的内涵和特点

继电保护隐藏故障，其指的是继电保护系统当中可能会存在着缺陷，在继电保护装置正常运行时，这种缺陷并不会对系统的运行产生干扰；当电网出现运行异常或保护装置的内部元件出现变化时，就会触发这种缺陷，因而引发大范围的故障。但是，隐藏故障的存在并不代表继电保护装置自身的设计存在缺陷，也不代表校准存在错误，而是如继电器、连接器、连线片、CT和PT等元件存在隐形的故障。对于继电保护隐藏故障而言，其最为明显的特点就是不具有外边特征，具有较强的隐蔽性，这同时也是隐藏故障最为危险之所在。

2继电保护故障检测概述

电力系统运行过程中，继电保护发生异常情况或者故障时需要检测故障点，并且根据关联的检测信息状况直接进行处理，或者向管理者发送报警信号，是一种非常有力的保护措施，继电保护的作用就是在电力系统发生人为的或者自然的设备故障时，可以有效的、准确的和及时的判断，切断故障，保护电力系统的安全运行，将损失降低到最大限度。

电力保护系统关联的设备包括电压电流互感器、通讯通道、继电保护装置和断路器等，任何一个部分发生故障，就会导致继电保护系统发生故障。继电保护系统隐藏的故障主要是指继电保护系统内部存在一种由于技术原因导致的缺陷，这种缺陷不可避免，如果系统运行正常，可能不会表现出来，但是一旦系统运行不正常，隐藏的故障就会发生，直接后果是导致被保护的元器件发生错误断开，隐藏故障发生几率较低，但是危害却很大，可能引发连锁反应，严重者导致电网崩溃。

3继电保护隐藏故障的监测

在电力系统正常运行的情况下，继电保护的隐藏故障通常不会表现出来，当系统运行状态非正常的情况下，可能会显现出来，即吟唱故障发生于继电保护系统运行时，因此，传统的离线检测方式无法有效的发生隐藏的故障，需要采用在线检测方式。目前，没有专业的监控系统动态的监测电力系统的运行势态，仅能依赖微机保护系统中的自检功能保护系统的正常运行。

目前，许多电气学者和专家指出导致电网发生连锁故障的关键原因之一是系统中隐藏的故障和保护装置，经过多年的研究，提出了一种切实可靠的检测和监测隐藏的故障的实施方案。该方案可以有效的监测和控制电网中高脆弱性指数的保护装置，系统首先分析判断输入继电器的信号，复制继电保护的算法与功能，将输出结果与运行时的继电保护结果比较，如果两者的结果完全相同，则允许执行跳闸保护功能；如果结果不一致，则跳闸保护功能将会被禁止，相当于对系统起到闭锁的作用。

4继电保护隐藏故障的风险

继电保护隐藏故障和常规故障的区别是隐藏故障不会立即出发系统故障，而是在电力系统运行不正常时才会导致故障产生，也是继电保护的最为严重的危害之一。相关资料分析和研究证明，电力系统中的一个元器件都可能发生隐藏故障，电网中发生的大规模扰动时间，75%的都和继电保护隐藏故障存在关系，其非常显著的一个特点是无法检测出缺陷和隐患，只有事故发生后，缺陷和隐患才表现出来，并且促使事故更加的恶化。因此，继电保护隐藏故障存在很大的风险导致电网发生事故。

由于继电保护系统故障的发生位置不同，电力系统所承受的危害程度也不同，因此危害程度的大小取决于隐藏故障的位置，为了能够有效的评估隐藏故障的风险，已经有学者和专家提出了建立风险评估机制，应用风险理论衡量隐藏故障的风险。具体的，利用继电保护隐藏故障发生的概率，参考电力系统的拓扑结构，建立连锁故障反应模型，然后使用相关的算法进行仿真计算，评估继电保护中所有的因此故障，根据评估结果发现电力系统中的薄弱环节，采取有效的预防措施进行防范，降低因此故障发生额风险。

5继电保护隐藏故障监测方法

通过对电力系统脆弱区域及脆弱指数进行分析，便可以确定保护装置隐藏故障所具有的危害性大小，以此为依据确定监测重点，以实现对电力系统隐藏故障发生率的有效控制。

根据继电保护隐藏故障概念，隐藏故障在系统处于正常运行的时候，这种故障不会显现，一般都是压力状态下才会出现隐藏的故障，所以，对于电力系统继电保护隐藏故障的监测并不能使用之前的离线式监测方法，有必要专门研制面向继电保护装置隐藏故障的在线监测系统。

当前在实践当中尚未研制出可以对处于运行状态的继电保护系统中是否有隐藏故障进行检测的监控系统，只是借助微机保护中的自检功能对系统运行提供有限保障。实践中所使用的常规检测都是离线状态下，保护装置才开始运行的，所以只有系统运行，隐藏故障才会出现，这就给检修和维护带来了很大的困难。所以，传统检测方法并不能全面检测出系统中所存在的隐藏故障。

鉴于电力系统继电保护隐藏故障自身特征，必须采用在线监测方法对其进行监测，才能对于系统中出现的隐藏故障在第一时间发现，而且能够对于继电保护装置采取闭锁或是运行停止的措施，这样就可以很好的规避可能出现的重大后果。

早在1996年就已经提出针对电力系统继电保护隐藏故障进行在线监测的想法，继电保护隐藏故障监视及控制系统基本框架也已基本成型，隐藏故障监测及控制系统详见图2所示。继电保护隐藏故障监测及控制系统通过对比分析自身和高脆弱性指数保护装置输出结果，并进行相应的逻辑分析判断，最终完成继电保护隐藏故障在线监测操作。但该方法并未形成能够在工业系统中进行广泛应用的成熟系统。

6继电保护隐藏故障概率计算方法

由于继电保护隐藏故障所导致的误动作是存在一定概率的，会造成系统初始故障继续发展，严重的还会造成连锁故障，引发大规模停电事故。当前在实践中，通常是通过概率统计分析及概率模型两种方式来确定继电保护隐藏故障的概率。

其中，概率统计分析主要是分析之前的保护动作数据，并对相邻元件故障所导致的保护误动作数量进行统计，除以保护动作总数，由此所得出的数值就是系统中全部继电保护出现隐藏故障的概率值。用来对继电保护进行描述的概率模型主要是距离保护隐藏故障概率模型以及过电流隐藏故障概率模型两种。

7结束语

综上所述，继电保护隐藏故障是导致电力系统出现连锁事故的主要原因，对于电网的运行会产生直接的影响，其实际上指的是电力系统中可能存在的故障，对其进行及时准确的识别和维护是电力工作中亟待解决的实际问题。以上对继电保护隐藏故障的识别进行了简述，主要从概率分析、继电保护装置自检与外部监测、基于扰动的隐藏故障数据获取三方面进行了介绍，并提出了提高监测力度与定值在线预警、定期开展继电保护维修工作、提高维护工作人员的综合素质等维护对策，以此来保证电网的安全、可靠、稳定和持续运行。

参考文献：

[1]姜臻.基于马尔可夫小概率事件统计模型的继电保护隐藏故障分析[J].机电信息，2014（36）.

[2]商赤民.继电保护系统维修管理过程中的隐藏故障分析[J].经营管理者，2012（10）.

[3]陈星田.智能变电站继电保护隐藏故障诊断与系统重构方法[D].重庆大学，2015.