電力系統(tǒng)繼電保護(hù)隱藏故障診斷方法研究

摘 要：在電力系統(tǒng)中，繼電保護(hù)隱藏故障將導(dǎo)致繼電保護(hù)系統(tǒng)不正確的切除電路元件，并有可能造成其它保護(hù)裝置相繼錯(cuò)誤動(dòng)作，造成連鎖停電事故。本文主要闡述繼電保護(hù)隱藏故障的概念、特征和原因，并研究基于繼電保護(hù)測(cè)量值相關(guān)性原理的繼電保護(hù)隱藏故障診斷方法。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；繼電保護(hù)；隱藏故障

中圖分類(lèi)號(hào)： TD611+.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，對(duì)繼電保護(hù)裝置的要求也越來(lái)越高。繼電保護(hù)系統(tǒng)的隱藏故障是造成大規(guī)模連鎖停電的主要原因之一，隱藏故障的診斷以及繼電保護(hù)的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視受到了廣泛的關(guān)注，現(xiàn)有保護(hù)裝置的自檢技術(shù)僅能發(fā)現(xiàn)裝置自身的部分硬件失效，不能完全解決保護(hù)裝置的隱藏故障問(wèn)題，也不能發(fā)現(xiàn)繼電保護(hù)系統(tǒng)的原理缺陷。因此，研究繼電保護(hù)隱藏故障的診斷方法，對(duì)提升繼電保護(hù)可靠性具有很重要的意義。

1繼電保護(hù)隱藏故障的概念

繼電保護(hù)隱藏故障被定義為保護(hù)系統(tǒng)中的永久缺陷，此缺陷將導(dǎo)致繼電保護(hù)系統(tǒng)不正確的切除電路元件，并有可能造成其它保護(hù)裝置相繼錯(cuò)誤動(dòng)作，造成連鎖停電事故。隱藏故障在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)故障現(xiàn)象并不明顯，很難被發(fā)現(xiàn)。但是一旦外部有故障發(fā)生，繼電器正確切除故障，電力系統(tǒng)潮流重新分配，在這樣的運(yùn)行狀態(tài)下就可能會(huì)使含有隱藏故障的保護(hù)裝置發(fā)生誤動(dòng)。

2繼電保護(hù)隱藏故障的特征

在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，隱藏故障并不會(huì)使系統(tǒng)表現(xiàn)出異常，對(duì)電網(wǎng)幾乎沒(méi)有影響。但是，由于電網(wǎng)某些部分發(fā)生變化，如電網(wǎng)出現(xiàn)故障或過(guò)負(fù)荷等情況，隱藏故障就會(huì)被觸發(fā)從而導(dǎo)致保護(hù)系統(tǒng)誤動(dòng)，更有甚者造成連鎖故障的發(fā)生。繼電保護(hù)系統(tǒng)中的硬件與軟件都有可能存在隱藏故障，例如 PT、CT、各種繼電器、通信通道及軟件設(shè)置錯(cuò)誤等。

3繼電保護(hù)隱藏故障的原因

隱藏故障可能由很多原因引起，主要有兩類(lèi)原因：

3.1設(shè)備或元件故障引起的隱藏故障。如元件失靈、磨損或者因?yàn)榄h(huán)境和不正確的人為干涉引起的元件損壞等。這類(lèi)故障可通過(guò)人為檢修發(fā)現(xiàn)，通過(guò)定期檢修可以減少該類(lèi)隱藏故障的發(fā)生，但要杜絕此類(lèi)故障的發(fā)生卻非常難。

3.2定值整定不合理引起的隱藏故障。這種隱藏故障可能是由于整定值和校準(zhǔn)的錯(cuò)誤，或者整定不能滿足電網(wǎng)的全部運(yùn)行方式引起的。尤其是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或者容量經(jīng)過(guò)改變時(shí)，而保護(hù)的整定值卻沒(méi)有做相應(yīng)的修改，此時(shí)雖然繼電保護(hù)裝置能夠正常運(yùn)行，但是由于不正確的整定仍然會(huì)存在隱藏故障。

4 基于繼電保護(hù)測(cè)量值相關(guān)性原理的繼電保護(hù)隱藏故障診斷方法

根據(jù)繼電保護(hù)的工作原理，研究對(duì)保護(hù)裝置的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行隱藏故障的診斷方法。重點(diǎn)研究靜態(tài)測(cè)量環(huán)節(jié)、動(dòng)態(tài)測(cè)量環(huán)節(jié)及保護(hù)定值的分支系數(shù)合理性，利用繼電保護(hù)提供的豐富的信息，辨識(shí)出異常的測(cè)量信息，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)保護(hù)裝置隱藏故障的診斷。

4.1不同地點(diǎn)繼電保護(hù)測(cè)量值的相關(guān)性

由微機(jī)繼電保護(hù)的工作原理可知，電力系統(tǒng)出現(xiàn)擾動(dòng)前，保護(hù)裝置不啟動(dòng)，其測(cè)量環(huán)節(jié)僅計(jì)算電流、電壓的幅值和相位，甚至僅做數(shù)據(jù)采集和起動(dòng)判斷而并不計(jì)算任何電氣量。靜態(tài)特性是指繼電保護(hù)裝置在未滿足啟動(dòng)條件時(shí)，僅進(jìn)行測(cè)量計(jì)算而不進(jìn)行邏輯比較和跳閘出口環(huán)節(jié)，此環(huán)節(jié)涉及的硬件設(shè)備有互感器測(cè)量回路、連接電纜、端線、繼電保護(hù)前置處理電路、采樣及采樣值計(jì)算等。正常運(yùn)行時(shí)，存在于該環(huán)節(jié)的隱藏故障可能并不會(huì)馬上表現(xiàn)出來(lái)，也不會(huì)造成保護(hù)誤動(dòng)作，但系統(tǒng)運(yùn)行壓力變大時(shí)，如一次電流增大或保護(hù)區(qū)外故障，此類(lèi)隱藏故障將被激活，導(dǎo)致繼電保護(hù)誤動(dòng)或者拒動(dòng)。因此，為避免此類(lèi)故障的發(fā)生，應(yīng)注意此類(lèi)隱藏故障的監(jiān)測(cè)，其中保護(hù)裝置測(cè)量回路正常工作與否是保護(hù)裝置靜態(tài)特性好壞的關(guān)鍵。

4.2 基于保護(hù)測(cè)量值相關(guān)性的靜態(tài)隱藏故障監(jiān)測(cè)方法

4.2.1繼電保護(hù)裝置測(cè)量回路的隱藏故障分析

繼電保護(hù)裝置測(cè)量回路由互感器、連接電纜、端線、變換器、模擬低通濾波器，采樣保持電路、多路模擬開(kāi)關(guān)、模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路等組成。若測(cè)量回路中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，都將使保護(hù)裝置獲取不到正確的電網(wǎng)運(yùn)行信息，有可能導(dǎo)致保護(hù)裝置做出錯(cuò)誤的判斷。

4.2.2靜態(tài)隱藏故障監(jiān)測(cè)方法

各保護(hù)裝置輸入的采樣值信息都具有很強(qiáng)的相關(guān)性，利用這種相關(guān)性可以鑒別出保護(hù)裝置測(cè)量回路是否存在隱藏故障。對(duì)于變壓器的電氣量保護(hù)而言，通常都配備有基于電流信息的主保護(hù)，各保護(hù)裝置輸入的電流信息具有相關(guān)性。所以，診斷系統(tǒng)要求能夠獲得各保護(hù)裝置的實(shí)時(shí)采樣數(shù)據(jù)，并要求這些采樣數(shù)據(jù)在時(shí)間上具有同步性。

4.3基于保護(hù)測(cè)量值相關(guān)性的動(dòng)態(tài)隱藏故障監(jiān)測(cè)方法

4.4.1 保護(hù)起動(dòng)時(shí)的計(jì)算測(cè)量環(huán)節(jié)的隱藏故障分析

計(jì)算測(cè)量環(huán)節(jié)是把采集的故障數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理，所涉及的元件主要是測(cè)量回路和測(cè)量計(jì)算元件等，是對(duì)這些元件進(jìn)行隱藏故障的監(jiān)測(cè)是避免該環(huán)節(jié)出現(xiàn)隱藏故障的關(guān)鍵。

4.4.2 基于保護(hù)測(cè)量值相關(guān)性的保護(hù)動(dòng)態(tài)測(cè)量環(huán)節(jié)的隱藏故障診斷方法

在保護(hù)系統(tǒng)中，電網(wǎng)中相鄰元件間的保護(hù)裝置在功能上是互相補(bǔ)充的，各保護(hù)裝置根據(jù)自身獲取的測(cè)量值信息做出邏輯判斷，根據(jù)自身獲取故障信息的差異，從而做出不同的動(dòng)作結(jié)果，保證了保護(hù)動(dòng)作的選擇性，因此保護(hù)裝置的故障測(cè)量值正確與否是保護(hù)正確動(dòng)作的關(guān)鍵。

4.4.3保護(hù)啟動(dòng)時(shí)測(cè)量值的相關(guān)性原理

對(duì)于同一故障信息，線路保護(hù)裝置的測(cè)量值之間具有相關(guān)性，這種相關(guān)性與繼電保護(hù)裝置的保護(hù)原理有關(guān)，也與不同保護(hù)裝置之間的電路結(jié)構(gòu)有關(guān)。保護(hù)裝置進(jìn)入動(dòng)態(tài)特性時(shí)進(jìn)行的，因此它不但能夠?qū)ΡＷo(hù)的隱藏故障進(jìn)行診斷，同時(shí)還可對(duì)保護(hù)動(dòng)作時(shí)的中間動(dòng)態(tài)過(guò)程進(jìn)行有效監(jiān)視，能夠?yàn)榉治霰Ｗo(hù)性能提供依據(jù)。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，分析繼電保護(hù)隱藏故障的原因，結(jié)合繼電保護(hù)工作特性與保護(hù)整定值的分支系數(shù)是否合理分別展開(kāi)對(duì)繼電保護(hù)隱藏故障的探討。通過(guò)分析繼電保護(hù)裝置的靜態(tài)特性，提出針對(duì)保護(hù)裝置測(cè)量回路異常的診斷判據(jù)及診斷方法。在分析保護(hù)動(dòng)態(tài)特性的基礎(chǔ)上，提出保護(hù)啟動(dòng)時(shí)計(jì)算測(cè)量環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)隱藏故障診斷判據(jù)。通過(guò)研究繼電保護(hù)隱藏故障的診斷方法，可以有效地提高繼電保護(hù)故障的處理能力，確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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