电力系统继电保护隐性故障的危害和监控

电力系统继电保护隐性故障的危害和监控

王辉

（陕西德源府谷能源有限公司陕西榆林719400）

摘要：继电保护技术是确保电力系统能够平稳安全运行的重要保障手段，当电力系统发生危险状况时，继电保护系统就会立即响应，采取行之有效的对应措施，消除危险状况的发生，或避免危险进一步扩大，为故障的维修争取一定的时间和提供参考信息。但是继电保护隐性故障的存在，对继电保护系统的稳定运行造成了严重的威胁。基于此，文章针对电力系统继电保护隐性故障进行讨论，阐述了继电保护隐性故障的基本情况，分析了继电保护隐性故障的危害，最后就如何做好电力系统继电保护隐性故障控制措施提出建议。

关键词：电力系统；继电保护；隐性故障；危害监控

1前言

继电保护隐性故障，指的是不易察觉到的电力系统故障，隐性故障具备较强的隐蔽性，一般情况下不会对电力系统造成损坏，一但电力系统在正常运行的过程之中发生异常的危险的状况，隐性故障往往会被触发，给电力系统造成巨大的危害。因此，为保障电力系统运转安全，就必须加强继电保护装置隐性故障的分析及控制，确保继电保护装置长期处于正常的工作状态。

2电力系统中继电保护隐性故障基本情况概述

继电保护装置工作条件严苛，长期工作下难免发生故障。但由于继电保护装置通常处于待机状态，只有电力系统发生异常情况下才会投入工作，但那时发现问题已为时已晚，继电保护装置不能正常启动，势必导致电力系统异常情况的扩大，甚至引发安全事故。继电保护这种系统正常情况下难以发现的故障称之为隐性故障。隐性故障具有隐蔽性高、危害性强的特点，一般的检修作业难以发现，也就无法予以排除。一旦电力系统发生故障，继电保护不能正常启动就会造成较为严重的后果，甚至危害到整个电力系统的正常稳定运转。加强电力系统继电保护装置隐性故障的分析与排除，是充分发挥继电保护应有作用，提高电网运行安全水平的必要措施，也是电力企业日常工作的重要内容。

3继电保护隐性故障的特征

3.1隐蔽性

继电保护隐性故障存在其位置较隐蔽，因此，在继电保护的系统中，每一个元件都会存在隐性故障，从而增加了排除继电保护隐性故障的难度。同时需要将隐性故障和设备的质量问题的概念分清楚，不能将隐性故障与继电器的设计问题、应用问题和质量问题混为一谈。而隐形故障与一般故障最大的不同在于这些缺陷不会让继电器立即出现问题，而是经其他的系统故障引发后才出现。

3.2危害性

隐性故障的危害性特征很明显，就是其对系统的影响，只会出现在电力系统处于承压的状态时，才能清楚地显现出来，如故障发生的时候电压出现暂降、暂升、过负荷后，隐形故障就会暴露，对电力系统造成巨大危害。同时隐性故障的危害性又不是全都相同的，每一个隐性故障自身都存在一定的范围，只有在这个范围内发生故障时，才会引发隐性故障。隐性故障造成多大的危害与隐性故障的位置关系很大，而涉及到隐性故障的区域就叫做隐性故障脆弱性区域。

4继电保护隐性故障产生的危害

4.1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的故障而发生，所以一旦某个元件或者某个信道发生了故障，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。

4.2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，伴随而来的隐性故障可以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。

5隐性故障的评价分析

对于整个电力系统继电保护而言，不同的隐性故障所引起的危害程度有可能是不同的。隐性故障对于系统的危害程度通常用两个指标来衡量，即易损区域和易损指数。根据易损区域所在位置和影响的严重程度，来决定对哪些隐性故障采取相应的监测和控制。

5.1易损区域及其确定

5.1.1易损区域的概念

每一种隐性故障都有其相应的易损区域。如果故障发生的地点距离存在隐性故障的继电器很近的区域，该区域中含有隐性故障的继电器则会受到故障的影响，这个区域就是易损区域。如果电力系统在易损区域出现异常，该区域的隐性故障将引起继电器误动，进而引起新的异常，这样下去，会引发一系列的隐性故障。

5.1.2易损区域的确定

确定易损区域是非常重要的，因为它是解决电力系统整个故障的关键，更是消除隐性故障的根本由于继电器存在隐性故障，在继电器或继电器组所保护的某区域内，只要电力系统发生故障，该继电器或继电器组就会产生误操作，则可确定该区域为易损区域。检测易损区域中继电保护方案的输入信号有两类：即距离阻抗和电流幅值。例如电流继电器易损区域的确定，可以在对其输入故障电流的情况下，找出继电器不动作的区域，这些不动作区域之外的部分即为电流继电器的易损区域。

5.2易损指数

5.2.1易损指数的概念

衡量隐性故障对电力系统的危害程度的另一个指标是易损指数。根据每个区域的相对重要性，给它们分配优先权或者受损等级，通常用易损指数来表示。易损指数反映的是电力系统发生故障时的稳定性，易损指数高，则表明系统的稳定性差；反之，易损指数低，则表明系统的稳定性好。

5.2.2易损指数的确定

在电力系统发生故障时，如果能够对这些故障进行实时分析，就可以确定它们所在区域的易损指数。但是，电力系统的故障是很复杂的，而模拟小概率事件又相当困难，它涉及到非常大量的计算工作，因此，很难对大型电力系统中的故障进行系统的分析。为了克服这一困难，可采用重要性采样技术，对故障概率进行变换，模拟小概率事件频繁地发生，以便对其产生的影响进行分析。通过这样的方法，列出隐性故障影响的严重性，按顺序划分隐性故障的级别，就可以得出易损指数。对易损指数的衡量，通常可用负载、暂态稳定性或者电压崩溃等指标来描述。

通过以上易损区域和易损指数的确定，可以找出易损指数高的区域，通过检查其隐性故障状态，推导出隐性故障导致大规模严重故障的可能性，从而确定对它实施监控。

6隐性故障的监控

隐性故障监控系统，可以应用于变电站，控制易损指数高的继电器。隐性故障监控系统接收到的信号输入与具有易损指数高的继电器所接受的信号相同，即复制该继电器的算法和功能。隐性故障监控系统的输出信号和传统的继电器的输出以某种适当的逻辑方式关联起来，用来监督传统继电器的输出。当监控系统的决策和传统继电器的决策不同时，不允许跳闸。例如分析过电流继电器，考虑其隐性故障的可能性就是考虑它的方向性。其原理是监控系统接收来自传统继电器的运行和极化信号，进行方向计算，其输出与传统继电器的输出串联，只有两者方向相同时，保护才可以动作。通常继电保护的隐性故障，均与故障检测、方向判断、距离测量、计时功能等继电器性能相关，以及与电流互感器和电压互感器的输入相关，但是没有必要监测系统中所有的继电器，可以事先鉴别出对系统可靠性有最严重危害的线路和母线，在其上增加适当的数字式设备，提供必要的监测和控制。

目前我国所使用的比较先进的保护设备，主保护装置均具有自诊断功能，对于装置的一些异常情况都能进行在线监测。更关键的问题是必须加强设备管理，严格执行规章制度，做到设备维护、检修到位，维修人员工作到位，详细记录设备的所有细微变化，对运行设备的变化情况进行比对分析，及时找出存在的隐性故障，有针对性的进行处理，尽量降低隐性故障带来的危害。随着计算机技术和人工智能的发展，在许多继电保护系统中，可通过自我检测和自我监控的能力，加上具有改变整定值、或是修正控制逻辑、或是修正跳闸逻辑的自适应特性，对隐性故障进行监测和控制，避免电力系统和电气设备的大规模故障或事故。

7预防电力系统继电保护隐性故障的方法

7.1隐性故障的检测

继电保护隐性故障只在电力系统出现峰值波动是才会发生，处于系统运行状态下的不确定故障，即便目前常规使用的自检系统还是定期的计划检修，都使离线式检测无法真正地对隐性故障进行实时监控。只有得到继电保护隐性故障的存在特性后，才能对保护装置进行监控，对脆弱性区和脆弱性指数进行监控，在确定需要监控和保护的装置，这样才能降低隐性故障的发生率。可以在变电站中应用监控系统，重点监控容易出现故障的继电器。将监控设备的接收信号设置的与继电器接收的信号一致，当隐性故障监控系统输出信号与传统继电器进行匹配，就能监控继电器的工作情况，将监控信号与设备性能进行科学合理的分析，根据实际情况增加一定数量的数字设备，就能鉴别系统中隐性故障发生的概率和精确的设备位置，这就起到了继电器监控的作用，降低隐形故障发生概率。

7.2隐性故障的预防措施

隐性故障的发生对电力系统产生对的危害各不相同，优质制定相应的预防措施才能有效地防止隐性故障的发生。目前对于故障发生的危害程度和形式进行分类和管理，实现对隐性故障管理的科学化和合理化。通过我国大部分电网的故障实际数据进行风险评估发现，二次回路的隐性故障完全可以通过科学的监控和管理方法进行预防，只需要相关人员在继电保护过程中采取一下几个方法的操作。

(1)在电力系统中尽量使用带有保护设备中包含自诊检测功能的先进保护设备这些设备可以实施监控整个线路中的异常情况，实施监控继电保护系统中元器件的运转情况和系统运行状态，起到预防和监控的作用。

(2)在继电保护中工作人员严格按照规章制度进行操作，加强设备的管理和相关设备的技术要素学习，健全管理责任制度，避免由于人为因素造成继电保护隐性故障的发生。

（3）维修人员工作到位，定时或不定时地对设备进行维修和保养，将设备细微的变化进行记录和分析，对细微的变化原因进行排查，确保隐性问题的及时发现和维修，避免故障的发展和扩大，保护电网系统的安全运行。

(4)一般情况下采用隐性故障的严重程度和脆弱性区域来衡量隐性故障的危害程度，根据继电保护工作的经验和教训，需要制定隐性故障应急措施，同时对高危地区进行实时监控。一旦故障发生，相关人员执行应急方案，避免事故对电力系统和电气设备造成严重的破坏。

8结语

从上文可以看到，加强继电保护隐性故障的分析与防范，确保继电保护装置正常工作，是电力系统安全稳定运行的重要保障。通过系统的分析和针对性的有效措施，将继电保护隐性故障控制在一个可以接受的范围内，避免事故影响进一步扩大，保障系统其它部分的正常运行，不仅有利于电力系统安全水平的提高，还是电力系统实现经济效益最大化的有效手段，在我国国民经济发展中具有十分重要的积极意义。

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