淺談繼電保護(hù)運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)隱患及其評(píng)估

【摘 要】電力系統(tǒng)的發(fā)展促進(jìn)了繼電保護(hù)技術(shù)的不斷升級(jí)，從最初的電磁式繼電保護(hù)發(fā)展到目前的微機(jī)型繼電保護(hù)。繼電保護(hù)在整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行中的地位越來(lái)越重要，如果繼電保護(hù)存在安全隱患就會(huì)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的安全運(yùn)行造成威脅，所以有必要對(duì)繼電保護(hù)的隱患進(jìn)行深入研究，對(duì)其進(jìn)行在線(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，及時(shí)規(guī)避隱患，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文研究繼電保護(hù)隱患對(duì)電網(wǎng)安全的影響，并提出了繼電保護(hù)運(yùn)行的在線(xiàn)評(píng)估方法。

【關(guān)鍵詞】繼電保護(hù)；風(fēng)險(xiǎn)隱患；在線(xiàn)評(píng)估

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展步伐也開(kāi)始逐漸加快，電力行業(yè)的改革以及對(duì)新技術(shù)的應(yīng)用也更加頻繁，對(duì)于電力基礎(chǔ)設(shè)施的管理也開(kāi)始提上電力企業(yè)的工作日程。國(guó)家電網(wǎng)的建設(shè)使得電力網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍越來(lái)越大，而由于其結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式的復(fù)雜化和多樣化，電網(wǎng)的安全問(wèn)題也成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。繼電保護(hù)作為保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的第一道防線(xiàn)，其作用和意義十分重大。

1.繼電保護(hù)概述

繼電保護(hù)顧名思義，就是用有觸點(diǎn)的繼電器來(lái)保護(hù)電力系統(tǒng)及其元件（發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線(xiàn)路等），使之免遭損害。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常工況時(shí)，在可能實(shí)現(xiàn)的最短時(shí)間和最小區(qū)域內(nèi)，自動(dòng)將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除，或發(fā)出信號(hào)由檢修人員消除異常工況根源，以減輕或避免設(shè)備的損壞和對(duì)相鄰地區(qū)供電的影響。

傳統(tǒng)的繼電保護(hù)系統(tǒng)因?yàn)槭艿竭\(yùn)行方式的限制，自主應(yīng)變能力差，潛在風(fēng)險(xiǎn)較大，對(duì)事故無(wú)法做出及時(shí)反應(yīng)，易導(dǎo)致設(shè)備的誤動(dòng)或拒動(dòng)，使事故擴(kuò)大。如果電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)出現(xiàn)突發(fā)性改變，尤其在電網(wǎng)負(fù)荷較大時(shí)，很可能造成繼電保護(hù)系統(tǒng)失誤，造成非預(yù)期連續(xù)跳閘，引發(fā)系統(tǒng)解列或大范圍的停電事故。其原因在于目前電力網(wǎng)絡(luò)中使用的繼電保護(hù)系統(tǒng)的動(dòng)作依據(jù)是保護(hù)安裝處設(shè)備的采集量，而非系統(tǒng)的全局量。

電網(wǎng)的不斷發(fā)展和擴(kuò)大，使其自身的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式變得復(fù)雜多樣，致使相關(guān)保護(hù)裝置的定值整定難度加大，保護(hù)之間的動(dòng)作配合也變得復(fù)雜，而在電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中往往會(huì)發(fā)生多重電網(wǎng)故障接連發(fā)生，此時(shí)很有可能因?yàn)檎ǖ牟缓侠韺?dǎo)致保護(hù)之間的配合缺乏選擇性，造成越級(jí)跳閘使停電范圍擴(kuò)大。目前在繼電保護(hù)中多采用“加強(qiáng)主保護(hù)，簡(jiǎn)化后備保護(hù)”的方式，對(duì)后備保護(hù)的重要性認(rèn)識(shí)不足，為電網(wǎng)的安全運(yùn)行埋下了安全隱患。

2.繼電保護(hù)存在隱患的原因及分類(lèi)

導(dǎo)致繼電保護(hù)存在隱患的原因主要有三類(lèi)：

（1）繼電保護(hù)系統(tǒng)的硬件缺陷：保護(hù)裝置的通訊系統(tǒng)出現(xiàn)故障，或者測(cè)量元件出現(xiàn)故障，裝置的部件出現(xiàn)老化以及二次回路的接線(xiàn)松動(dòng)等。

（2）繼電保護(hù)裝置的軟件缺陷：保護(hù)裝置在出廠(chǎng)時(shí)程序上存在漏洞，在出廠(chǎng)試驗(yàn)時(shí)未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，但現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)了無(wú)法解釋的問(wèn)題，這時(shí)就需要繼電保護(hù)裝置廠(chǎng)家對(duì)其進(jìn)行程序升級(jí)，以消除此類(lèi)隱患。

（3）繼電保護(hù)的定值設(shè)置不合理：錯(cuò)誤計(jì)算定值或是定值的設(shè)置不符合當(dāng)前電網(wǎng)運(yùn)行方式會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)存在隱患。

3.繼電保護(hù)的隱患在線(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

通過(guò)EMS系統(tǒng)或者SCADA系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的在線(xiàn)采集和判斷評(píng)估，當(dāng)數(shù)據(jù)偏離定值要求時(shí)，系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)出警報(bào)，提醒檢修人員及時(shí)對(duì)電網(wǎng)中的繼電保護(hù)裝置進(jìn)行檢查，如果繼電保護(hù)裝置能夠?qū)崿F(xiàn)全面在線(xiàn)評(píng)估，電網(wǎng)的安全性將大大提高。

繼電保護(hù)系統(tǒng)軟、硬件缺陷的在線(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估：被保護(hù)設(shè)備在系統(tǒng)故障時(shí)保護(hù)能正確動(dòng)作，而相鄰設(shè)備由于硬件損壞導(dǎo)致不該其動(dòng)作時(shí)保護(hù)誤動(dòng)；被保護(hù)設(shè)備硬件損傷導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)保護(hù)拒動(dòng)，這種情況下會(huì)發(fā)生越級(jí)跳閘，導(dǎo)致停電范圍擴(kuò)大；設(shè)備本身無(wú)故障但受外界干擾，繼電保護(hù)設(shè)備存在缺陷產(chǎn)生保護(hù)誤動(dòng)。

由于在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，繼電保護(hù)的隱患一般不會(huì)造成影響，只有當(dāng)電網(wǎng)設(shè)備受到外界干擾時(shí)隱患才會(huì)爆發(fā)出來(lái)，繼電保護(hù)裝置不能正確動(dòng)作，所以只有采用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的方式才能夠綜合地評(píng)估出繼電保護(hù)隱患會(huì)對(duì)電網(wǎng)安全造成的影響值。

保護(hù)定值不合理的在線(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估：

繼電保護(hù)定值不合理是指保護(hù)定值沒(méi)有足夠的靈敏度，也不符合選擇性要求，當(dāng)不合理值出現(xiàn)在不同區(qū)域時(shí)對(duì)于電網(wǎng)的危害程度是不同的。

在繼電保護(hù)的隱患中比較常見(jiàn)的是保護(hù)定值設(shè)置的不合理，導(dǎo)致繼電保護(hù)在工作時(shí)出現(xiàn)不正確動(dòng)作，而保護(hù)定值要設(shè)置的合理要同時(shí)滿(mǎn)足兩個(gè)條件就是在靈敏的同時(shí)要有所選擇，只有這兩個(gè)條件都滿(mǎn)足了才能算得上是合理的保護(hù)定值。由此我們可以把不合理的保護(hù)定值劃分為三類(lèi)：保護(hù)定值未達(dá)到一定的靈敏度；保護(hù)定值不具有選擇性的功能，如出現(xiàn)越級(jí)跳閘的情況；三段式相間距離保護(hù)躲不過(guò)最大負(fù)荷電流。這三種定值在電網(wǎng)中發(fā)生的位置不同，所造成的危害也是不一樣的，并且電網(wǎng)的運(yùn)行方式和電網(wǎng)負(fù)荷大小也會(huì)對(duì)不合理定值對(duì)電網(wǎng)造成的危害產(chǎn)生影響，所以對(duì)不合理定值的評(píng)估需要分情況計(jì)算，評(píng)估在不同情況下不合理定值對(duì)電網(wǎng)危害的具體程度，以此來(lái)確定將繼電保護(hù)裝置的保護(hù)定值設(shè)置為多少才能最大程度上減小該隱患發(fā)生時(shí)的危害。

進(jìn)行不合理定值隱患范圍的計(jì)算，是因?yàn)橛刹缓侠矶ㄖ狄l(fā)的繼電保護(hù)隱患只有在一定的范圍內(nèi)發(fā)生了電氣故障才能夠使繼電保護(hù)不正確動(dòng)作，為了能夠精確的計(jì)算出電網(wǎng)中不合理定值隱患的范圍，在計(jì)算中不再使用定值整定規(guī)程中的可靠系數(shù)以及分支系數(shù)，而是采用沿線(xiàn)逐點(diǎn)計(jì)算，通過(guò)這樣的方法確定出來(lái)的隱患范圍更加精確，通過(guò)這一方法可以將各個(gè)相間距離的保護(hù)范圍計(jì)算出來(lái)，再依據(jù)上下級(jí)保護(hù)之間的配合關(guān)系來(lái)計(jì)算出不合理定值的范圍。

要計(jì)算不合理定值的風(fēng)險(xiǎn)還要對(duì)其爆發(fā)的概率進(jìn)行計(jì)算，對(duì)概率的計(jì)算要采取事件樹(shù)的方法進(jìn)行計(jì)算，從事件樹(shù)的示意圖中可以看出只有順著特定的分支路線(xiàn)行進(jìn)時(shí)，不合理定值的隱患才會(huì)爆發(fā)出來(lái)，所以要找出不同線(xiàn)路上不合理定值隱患的爆發(fā)條件，分別進(jìn)行概率的計(jì)算。最終根據(jù)計(jì)算出來(lái)的每條線(xiàn)路上的概率值，計(jì)算出整個(gè)線(xiàn)路上不合理定值隱患爆發(fā)的總概率。

有了總概率的值，就可以進(jìn)行不合理定值風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算，利用計(jì)算公式就可以計(jì)算出不合理定值隱患的風(fēng)險(xiǎn)，就能夠知道這一隱患對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的危害究竟是怎樣的。

4.結(jié)束語(yǔ)

本文研究了繼電保護(hù)運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)隱患，針對(duì)導(dǎo)致繼電保護(hù)隱患的主要原因，用風(fēng)險(xiǎn)定量的方法分析繼電保護(hù)隱患對(duì)電網(wǎng)安全的影響。介紹了繼電保護(hù)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研究方法，研究了繼電保護(hù)定值不合理的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，以定量地評(píng)估繼電保護(hù)定值不合理對(duì)電網(wǎng)安全的影響，確定電網(wǎng)中保護(hù)定值不合理的薄弱環(huán)節(jié)。分析了繼電保護(hù)系統(tǒng)軟、硬件缺陷的特點(diǎn)，進(jìn)行了繼電保護(hù)系統(tǒng)軟、硬件缺陷的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

【參考文獻(xiàn)】

[1]吳文傳，張伯明.繼電保護(hù)隱患的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)在線(xiàn)評(píng)估.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2009.

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