继电保护隐性故障辨识技术研究

继电保护隐性故障辨识技术研究

杨旭绯

国网通辽供电公司 内蒙古通辽市 028000

摘要：继电保护能否正确切除故障，是保障系统安全稳定运行的重要因素，它的故障或不正确动作会对系统造成严重的危害。继电保护隐性故障作为一种潜在故障，在近年的大停电事故中都起到了推波助澜的作用，更是造成电力系统连锁故障的重要原因，目前继电保护隐性故障已成为威胁大电网安全运行的重要因素。因此，对隐性故障的辨识以及预防技术的研究成为一个重大而迫切的课题，这对于保障电力系统的安全可靠运行有着极为重要的意义。

关键词：电力系统；继电保护；隐性故障

继电保护系统是保障电力系统正常运行的关键环节，如果电力系统在运行过程中出现了异常或者故障状况，继电保护装置便会立即发出相应的告警信号，并采取相应的处理措施，对异常或故障状况进行处理，防止进一步扩大故障范围，快速准确地切除故障，为电力系统的安全运行提供了有力的保障。但在电力系统中继电保护存在隐性故障，严重影响了继电保护系统的准确性与快速性。因此，对继电保护隐性故障进行分析并找出应对方案具有十分重要的意义。

一、继电保护隐性故障的产生原因

1、出现错误保护定值整定。之所以会发生错误保护定值整定的情况，主要是因为在故障发生时会认为保护定值还具有一定的动作范围，而且操作人员的技术水平和其责任心都会直接影响继电保护系统的正常运行。比如说，错误整定、错误设置以及错误管理等原因，都有可能会导致保护定值的整定错误。另外，如果电网潮流发生的变化较大，则保护定值也会发生一定的变化，一旦保护定值无法与调整后的电网构造、运行模式相适应的话，将会频繁导致电力系统出现问题，进而引起继电保护隐性故障。

2、设备故障原因。设备故障一般包括了两个方面，即软件故障和硬件故障。在软件系统的研发设计、测试以及使用过程中，如果继电保护系统出现了隐性故障，可能与生产厂商或者使用用户有直接关系。为此，要想有效预防隐性故障，就必须要求厂商尽可能地加强继电保护设备的生产质量，同时使用用户也应该严格按照相关软件系统的使用规范来进行操作，加强对软件系统的定期检修与维护管理。外部环境因素或者其他突发性事件都会引起硬件故障，主要表现为硬件受损、材料腐蚀老化等。除此之外，如果操作人员在使用设备时出现操作失误的情况也会导致硬件出现不同程度的损害，从而造成硬件的隐性故障。

二、隐性故障辨识方法

1、变电站角度的隐性故障辨识法。从变电站运行的角度来看，出于高电压等级保护双重化配置以及继电保护双AD配置等原因，变电站中存在大量的二次设备冗余量测信息，这些量测数据直接反映了继电保护采样、开入回路的运行情况，二次回路以及对应的二次设备组件的隐性故障可根据冗余信息的相互校验来辨识。

（1）同源数据比较原理。将变电站采集到的数据与二次回路的状态量对比，可对回路中的设备进行隐性故障辨识。因电流、电压等测量点值在一定范围波动，用断面数据比较存在差异较大的情况，因此需采用积分算法进行数据差异比对，可以避免数据短时间突发变化带来的影响。

为了避免数据较小情况下的零漂影响，可对比较的触发条件进行限制，只有数据变化较缓慢时才进行比较。衡量数据变化快慢可简单用计算期间最大值、最小值的差来衡量：

因此，基于模拟量的同源数据比对，在满足触发条件后，利用式进行同源数据差异判别。基于录波数据中模拟量波形、状态量波形数据比对，可根据启动点位置实现录波零点对齐及利用插值算法实现采样间隔标准化等处理后，同样采用此方法来计算两个波形的差异。

（2）同源数据比较方法。收集变电站继电保护设备的遥信、遥测信息，进行一致性比较、计算，实现输入信息在线监测的智能告警和可视化展示。可实现的自诊断功能包括：双重化输入信息不一致监测；双AD输入信息不一致监测；自诊断功能配置一致性监测的对象，形成告警信息点、设置告警级别、告警方式；按分类、分级进行告警并可视化展示。

对于任一个同源数据，可根据同源配置获取其不同的数据测量点，每隔一定时间24 h，可配置可采集这些点的实时测量值来进行比较，如果差值超出规定的范围，则认为存在差异，此时需对同源数据差异发出告警并在界面进行展示，同时将差异信息保存到历史库。

2、系统角度的隐性故障辨识法。从系统的角度出发对同源冗余数据进行比对发现隐性故障。投入运行的继电保护设备，部分在运行过程中因各种因素会出现故障，通过对整个电网系统中各继电保护设备的历史故障信息进行统计分析，从系统的角度对某型号或某制造商产品在历史上的运行情况进行数据挖掘，可辅助识别分析判断得出某产品是否具备家族性缺陷等异常因素。通过对历史故障进行多维度分类统计，找出影响二次设备运行的关键因素，为二次设备的隐性故障辨识提供决策依据，统计的内容包括：

（1）按重要性统计：即统计危急告警、重要告警、一般告警的次数及所占比重；

（2）按影响范围统计：包括装置本体、外部回路、通道告警、系统告警等告警次数及所占比重，进一步还可以按影响范围的详细分类维度进行统计；

（3）按告警详细分类统计：如统计CPU插件异常、定值异常、开出告警等的告警次数及所占比重。按二次设备平均每装置告警指标，统计每种型号平均每装置的告警指标。统计信息后，按照一定指标进行划分，确定存在故障的继电保护设备，再根据隐性故障的分类及原因，对隐性故障进行辨识。

三、继电保护隐性故障的改进措施

1、实时监控隐性故障，完善监控体系。评估脆弱性区域以及脆弱性指数，根据风险评估的结果，对所评估出的脆弱性区域进行实时监控，继电保护装置的脆弱性区域与监控设备接收同样的输入信号，再对比所接收的信号，从而实现对脆弱性区域的实时监测，而脆弱性区域是检验继电保护是否正常运行的标准，包括对电流、电压的判断情况以及对距离的测量情况。

2、完善继电保护隐性故障的防御体系。要想保障继电保护系统的正常运行，完善继电保护隐性故障的防御体系是十分关键的，加强预防管理工作，降低继电保护隐性故障的发生几率，制定电力系统事故应急预案，为了有效应对继电保护隐性故障问题，电力企业应当加强平时的日常工作，制定故障事故的应急预案，严格落实继电保护隐性故障的预防工作，一旦发生故障问题应当立即采取措施进行处理，最大程度地降低故障的影响范围。如果电力系统在运行过程中出现了故障，相关工作人员应及时采取恰当的检修措施，对容易发生隐性故障的区域进行实时监控，降低隐性故障的发生概率，避免电力系统出现大规模的停电事故或者其他更严重的影响。

综上所述，继电保护系统对电力系统的正常运行起着至关重要的作用，保证了电力供应的安全性和可靠性。继电保护系统可以及时发现并处理电力系统运行过程中的异常或故障问题，大大减少因安全故障问题而产生的影响，为电力维修指明了方向。但继电保护系统中存在着隐性故障，将严重影响到故障问题的诊断和电力系统的正常运行，所以我们必须对继电保护隐性故障进行详细研究，对其进行有效防范与改进，保障电力系统的正常运行，确保电力供应的可靠性。

参考文献：

[1] 刘伯鑫. 论述电力系统继电保护隐性故障问题[J]. 数字通信世界.2017(02)

[2] 于朝辉. 电力系统继电保护隐性故障中的相关问题[J]. 黑龙江科学.2018(08).

[3] 谭鹏飞.基于继电保护隐性故障的电力系统连锁故障研究[J].城市建设理论研究(电子版),2017,(28):24.

[4] 孟凡.基于继电保护隐性故障的电力系统连锁故障问题探究[J].科技创新与应用,2018,(35):14.