電力系統繼電保護隱藏故障診斷方法研究

摘 要：在電力系統中，繼電保護的作用是在電力系統發生故障以及不正常運行工況下，能夠快速切除故障，避免事故擴大，保證電力系統的安全。研究電力系統繼電保護隱藏故障的診斷方法，可以提高繼電保護的可靠性和穩定性，對電力系統安全運行具有重要的意義。文章主要闡述電力系統繼電保護隱藏故障的概念、特征和原因，主要研究基于繼電保護測量值相關性原理的繼電保護隱藏故障診斷方法。

關鍵詞：電力系統；繼電保護；隱藏故障；診斷；研究

在電力系統中，繼電保護的作用是在電力系統發生故障以及不正常運行工況下，能夠快速切除故障，避免事故擴大，保證電力系統的安全。在電力系統電氣元件存在不正常運行狀態時，能發出告警信號，反映故障信號，提示值班人員及時處理，消除事故隱患。電力系統對繼電保護的基本要求是具有快速性、選擇性、靈敏性和可靠性。研究電力系統繼電保護隱藏故障的診斷方法，可以提高繼電保護的可靠性和穩定性，對電力系統安全運行具有重要的意義。

1 繼電保護隱藏故障的概念

在電力系統中，繼電保護隱藏故障是指在正常運行時繼電保護的故障現象并不是很明顯，也沒有故障信號的告警，一般很難被發現，但是，若電力系統發生故障或者事故時，由于繼電保護系統存在隱藏故障，可能導致系統不能正確地切除故障或者事故的電路元件，造成事故擴大。也可能由于隱藏故障的存在，使繼電保護裝置錯誤動作，造成電力系統停電事故。繼電保護的隱藏故障是保護裝置的永久缺陷，必須及時發現和處理，否則會嚴重威脅電力系統的安全運行。

2 繼電保護隱藏故障的特征

繼電保護系統的硬件裝置和軟件系統都可能存在隱藏故障，例如硬件裝置CT、PT、各類繼電器、信號電纜等；軟件系統中的參數設置錯誤、程序運行混亂等。由于這些故障具有很強的隱藏性，在電力系統正常運行情況下，很難被發現?？墒?，若電力系統出現異常運行情況時，例如：線路過負荷、線路由于樹枝的碰撞瞬間短路等故障時，由于隱形故障的存在，保護裝置可能拒動，造成電力系統事故擴大。在電力系統正常運行時，隱藏故障也可能會造成誤發告警信號或者繼電保護系統在正常工況下的誤動。所以說，繼電保護隱藏故障具有隱蔽性，隨時威脅電力系統安全運行，必須及時發現并處理，保證繼電保護系統的安全性、可靠性和穩定性。

3 繼電保護隱藏故障的原因

隱藏故障主要存在繼電保護系統的硬件裝置和軟件系統，所以，主要原因分為兩類：

3.1 繼電保護硬件裝置的原因。主要是由于繼電保護的設備和保護元件故障導致的隱藏故障，例如：CT、PT年久失修絕緣老化，出現輕微放電和絕緣降低等故障；繼電器觸點粘連；保護測量裝置存在漂移現象等。這些故障在平時的檢查中很難被發現，只有通過定期檢修和測試才能被發現。

3.2 繼電保護軟件系統的原因。電力系統軟件系統一般在安裝時經過調試都在正常參數下運行，但是如果繼電保護裝置的整定值存在調整錯誤或者軟件系統長期運行時，由于各種原因造成軟件系統運行混亂，不能正確地反映電力系統的運行狀態時，就會影響到繼電保護裝置的正常運行。

4 繼電保護隱藏故障的診斷方法

繼電保護隱藏故障嚴重威脅電力系統的安全運行，所以，應該及時發現隱藏故障、及時處理，確保繼電保護的穩定性和可靠性。根據繼電保護的工作原理，利用保護裝置的動態特性和靜態特性對保護系統隱藏故障進行診斷，動態測量環節主要是對保護的分支測量和保護值的測量；靜態測量是對輸入保護的各類電氣量進行測量以及保護裝置和測量回路進行測量分析。通過保護裝置的動態特性和靜態特性測量的數據，分析出保護裝置是否存在異常情況，實現對電力系統繼電保護裝置隱藏故障的具體診斷。

4.1 基于保護測量值相關性的靜態隱藏故障監測方法

4.1.1 靜態隱藏故障監測方法

電力系統繼電保護裝置輸入的數據采樣值具有很強的相關性，應用繼電保護裝置數據的相關性可以分析出保護裝置是否存在隱藏故障。對發電機和變壓器以及線路保護裝置進行電氣輸入量數據采樣分析，就可以分析出具體是哪個電氣單元、哪個電氣設備存在隱藏故障?；诒Ｗo測量值相關性的靜態隱藏故障測量方法，要求在測量數據時，必須是同步實時數據，以確保保護定值和各類輸入數據的準確性。

4.1.2 繼電保護裝置測量回路的隱藏故障分析

繼電保護裝置的測量回路一般由CT、PT、電纜、變送器、端線、采樣保持電路、模擬低通濾波器、模/數轉換電路和多路模擬開關等組成。任何一個元件出現故障，都可以使繼電保護裝置不能正確獲取電網運行信息，引起繼電保護裝置出現錯誤判斷，導致保護裝置誤動。

4.2 基于保護測量值相關性的動態隱藏故障監測方法

4.2.1 基于保護測量值相關性的保護動態測量環節的隱藏故障診斷方法

在電力系統繼電保護系統中，電氣接線中相鄰元件間的保護裝置在功能上是互相補充的，各保護裝置根據自身獲取的測量值信息做出邏輯判斷，根據自身獲取故障信息的差異，從而做出不同的動作結果，保證了保護動作的選擇性。

4.2.2 保護啟動時測量值的相關性原理

對于同一故障信息，線路保護裝置的測量值之間具有相關性，這種相關性與繼電保護裝置的保護原理有關，也與不同保護裝置之間的電路結構有關，保護裝置進入動態特性時進行的，因此它能夠對保護的隱藏故障進行診斷。

4.2.3 保護起動時計算測量環節的隱藏故障分析

電力系統繼電保護中的計算測量環節是指將繼電保護裝置所采集的各類故障數據進行綜合分析處理，這些數據所涉及的元件是繼電保護裝置中的測量計算元件以及測量回路等，重點對這些元件進行測量可以避免出現隱藏故障，保證繼電保護裝置正常運行。

4.3 不同地點繼電保護測量值的相關性

電力系統在正常運行時，如果電網出現任何擾動，繼電保護裝置不能正常啟動，說明繼電保護裝置只計算電氣設備的電流、電壓的數值以及相位，不進行任何電氣量的計算。在電網正常運行時，這些隱藏故障不會表現，也不會造成保護誤動作，如果電力系統出現不穩定現象時，這些隱藏故障將被激活，容易導致繼電保護誤動或者拒動現象，為了避免此類故障的發生，應注意對此類隱藏故障的監測。

5 結束語

綜上所述，分析電力系統繼電保護隱藏故障的原因，結合繼電保護工作特性與保護整定值的分支系數是否合理分別展開對繼電保護隱藏故障的探討。通過分析繼電保護裝置的靜態特性，提出針對保護裝置測量回路異常的診斷判據及診斷方法。在分析保護動態特性的基礎上，提出保護啟動時計算測量環節的動態隱藏故障診斷判據。通過研究電力系統繼電保護隱藏故障的診斷方法，可以有效地提高繼電保護故障的處理能力，確保電力系統的安全運行。

參考文獻

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作者簡介：楊天亮（1984，3-），男，大學本科學歷，助理工程師，工作單位：首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司能源與環境部，職務：電力調度。