考虑继电保护隐性故障的风险评估技术研究

考虑继电保护隐性故障的风险评估技术研究

曹伟崔大林

新疆电力调控中心新疆乌鲁木齐市830000

摘要：电力系统的继电保护设备是保证电力安全的关键设施，如果突然发生故障，将导致停电并威胁该区域内的电力传输安全。从现状来看，安全稳定控制仍处于初步探索阶段。本文是从电力系统的继电保护通常故障着手，关键是分析和探讨继电保护故障解决措施，希望能给行业有关人士提供一些参考与借鉴。

关键词：继电保护；安全稳定控制系统；隐性故障

一、继电保护系统的隐性故障分析

在电力系统相关设备稳定运行过程中，继电保护系统存在的电力隐性故障不会产生严重的影响，如果电力系统相关设备组件有了变化时，就会引发隐性故障，从而导致电力系统发生运行故障。因为电力系统的组件结构具有复杂性，所以很难被及时发现隐性风险，如果电力系统中发生运行故障，会重新分配电力系统潮流。在作用过程中，电力系统由于隐性故障引发保护装置的误动作，使电力系统中存在的隐性故障明显化，故障范围可以作用到电力系统的各个环节中。电力系统中发生隐性故障的有两方面原因：一是电力系统中设备的定值以及软件设置引发参数值发生错误，继电系统产生的保护动作对系统中的隐性故障发生错误判断。二是电力系统中的继电保护装置测量元件和通信系统、保护系统、测量系统等发生故障，引发继电保护拒动和误动。继电保护系统隐性故障是主要的表现形式。研究发现，继电保护系统中存在的隐性故障主要有两种形式：一是发生操作失败，二是引发意外跳闸。由于电力系统出现故障导致操作失败，所以继电保护装置不能清除将其中的运行故障；而系统发生意外跳闸是指电力系统中没有出现故障和故障发生在保护区外，系统产生误跳闸。系统操作如果发生失败，当系统产生故障后，系统会通过后备保护切除故障线路，但显示操作失败后可能扩大系统中的运行故障范围。对于因自发性意外产生的跳闸现象，其会产生大范围停电，这和系统中的隐性故障发生相联，并且和系统运行条件发生关联。

二、继电保护的故障分类。

2.1运行故障

电力系统的继电保护故障有很多，运行故障是最常见的一种故障。运行故障出现的关键原因是因为局部电路高负荷的工作，造成电路的温度过高，超出安全范围，让电气部件老化而失效，最终造成继电保护设施失灵，有关回路不可以正常运行，因而引起的故障。例如跳闸出口的继电器出现老化节点受到损坏，在进行保护动作时不能正确的出口跳闸，导致不能技术切除故障而越级跳闸增大事故的范围，出现大范围的停电。

2.2产源故障

家喻户晓，继电保护设施零部件的质量，会直接关系到整个继电保护装置的运行情况，如果内部零件的精确度水平低，则在运行的期间，一定会发生产源问题。另外，继电保护设施自身也能引起产源故障，像其自身的整体性能较差，则在运行期间，也会不能避免的出现产源故障。

2.3人员误操作的故障

进行继电保护的工作期间，人员是十分关键的因素之一。由于电力系统的飞速发展与各式各样的新技术持续应用，检修工作者的技术水平和素质也是良莠不齐。在进行检修维护阶段，现场工作者对设施的不熟悉或是安全意识不足，就极易导致出现的误碰运行设施，乱接线，误整定等问题，造成运行隐患或是直接导致重大电网问题。

三、隐性故障下的继电保护的可靠性与风险评

3.1隐性故障条件下的OPA模型

这类故障模型表现为直流潮流方程，其作用原理是利用标准线性规划方法解决电力系统运行中如何实现功率调度问题。通过模型优化可以确保隐性故障存在的价值函数实现最小化。所以，在评估此类模型过程中，需要满足一定的外在条件，前提是保持功率相对平衡和负荷节点不发生注入功率，这可以实现电力系统中发电机设备实际功率和线路潮流同时小于运行的极限值。

3.2隐性故障下的CASCADE模型

通过CASCADE模型对隐性故障存在的风险进行评估时，电力系统中可假设有N条相同的传输线，这些线路带有随机性质的初始电力负荷。所以初始扰动值d会在引发电力系统中的元件发生故障，故障元件产生的电力负荷可以按照电力系统内在的继电保护进行电力分配，将其合理转移到另外相关设备元件中，发生连锁电力故障。

四、基于电力继电保护的隐性故障处理对策

4.1分析故障造成影响的相关技巧

首先，依靠故障树分析手段，能够发现故障引起的连锁反应。同时，通过分析组件识别系统中关键组件的重要性，可以有效地确定系统可靠性。某些仿真方法可用于分析和使用某些仿真工具来对电力系统运行状态进行模拟，这样能够有效地找出系统中的故障隐患。除此之外，有效地利用隐患监测等方法，并且借助识别影响隐性断层关键线路来制定相应的措施，能够有效地减少大面积停电现象的发生。

4.2采用优质的继电保护与自动装置

继电保护与自动装置的质量越高，对电力系统的运行就越有利。相反，如果其质量较差，电力系统隐患就会增多，使得连锁故障发生的可能性增大。所以，电力公司在采购时必须使用质量较好的产品。在系统中表现良好的产品绝对不能忽视产品的质量，对于接近其使用寿命结束的某些继电保护和自动装置，必须及时更新，这能够有效地防止因为设备老化而出现的隐藏故障。

4.3及时更新电力元件

在电网管理过程中，相关的保护和维护人员应根据工作职责和相关政策定期维护和检修配电系统中不同类型的功率器件。当更换电力系统中有缺陷的组件时，继电器人员必须首先验证组件的功能和质量，并使用安全的安装措施进行安装。由此可见，在解决继电保护过程中的问题时，使用更新的部件可以大大减少甚至消除电力系统故障造成的损失，并且还可以尽快发现继电保护过程中的故障。

4.4加强隐性故障根源的排查

一般情况下，安全稳定控制难以完全避免各种隐患的存在。但是，实质上，如果能够进行全面的故障排除，则可根据当地情况消除潜在故障的可能性。从目前的现状来看，隐患的根本原因是电流过热，空气湿度过高或电路过流。在整个电力系统中，如果电压处于一个恒定的状态，那么如果发生较大的过电流，则会引起较小的电阻并且会埋入短路[4]。在瞬态下，电线可能承受最大电流负载。在特定的空间中，如果水蒸气已经接近饱和，则装置本身的绝缘性将降低，因此泄漏保护的质量将相对较差。除了上述元件之外，电路过电流很容易导致隐藏故障。在串联电路或并联电路中，电流强度不断变化。在一定时间内，如果系统显示超过整个系统额定电流的过电压，则与之相对应的短路风险将变得非常高。因此，隐藏故障与电路过流之间也有不可分割的联系。如果您可以准确地排除根本原因，则可以使用适当的措施消除故障。

结束语：

继电保护系统分析可知，研究继电保护系统存在的隐性故障，可以采用传统电力系统的可靠性建模，也可以使用系统的一次设备和二次设备共同组成的电力系统模型，以此研究电力系统中继电保护装置发生隐性故障的原因，电力系统继电保护装置由于存在某些缺陷，所以在运行过程中存在风险性和不稳定性。此外，电力系统中发生继电保护装置的隐性故障后，由于具体原因具复杂性。在评估系统隐性风险时，可以利用危害程度风险评估法和隐性危险等级风险评估法，对电力系统的稳定性实施全面评估，从而解决继电保护系统中存在在的隐性故障问题。

参考文献：

［1］张丽莉，王雪明，倪力明等.继电保护与安全稳定控制系统隐性故障研究综述及展望［J］.电力系统自动化，2017，38（22）：128-135.

［2］张明玉，田玉浩，周万业.基于继电保护隐性故障的电力系统连锁故障分析［J］.电力系统保护与控制，2016，38（09）：1-5.

［3］张志辉，李增平，方彦军.基于动态故障树与蒙特卡罗仿真的保护系统动态可靠性评估［J］.中国电机工程学报，2017，31（19）：105-113.