電力系統(tǒng)繼電保護隱性故障的研究

楊曉東 王 壇 時文波

（1.國網(wǎng)河南省電力公司直流運檢分公司，河南 鄭州 450000；2.國網(wǎng)河南省電力公司檢修公司，河南 鄭州 450000；3.河南送變電建設(shè)有限公司，河南 鄭州 450000）

社會在不斷發(fā)展，科技也在不斷進步，隨著我們對于生活質(zhì)量和水平要求的不斷提升，對于能源的需求也在隨之增加，電力資源作為當(dāng)前需求量最高的資源，這也使得電力系統(tǒng)面臨著巨大運行壓力。對于電力系統(tǒng)而言，繼電保護裝置作為保證其高負荷穩(wěn)定運行的關(guān)鍵，只有確保繼電保護裝置保持正常狀態(tài)才可以使其更好地為電力系統(tǒng)運轉(zhuǎn)提供保障。但是繼電保護隱性故障會使得繼電保護裝置出現(xiàn)問題，從而引發(fā)一系列故障，所以做好電力系統(tǒng)繼電保護隱性故障排查工作非常有必要。

1 繼電保護中的隱性故障

在電力系統(tǒng)中，繼電保護隱性故障可以說是繼電保護系統(tǒng)中一個無法消除的缺陷，并且隱性故障很難被察覺[1]。電力系統(tǒng)在保持正常運轉(zhuǎn)時，繼電保護隱性故障并不會影響電力系統(tǒng)，但如果電力系統(tǒng)在運轉(zhuǎn)中出現(xiàn)問題就會導(dǎo)致隱性故障的發(fā)生，并造成嚴(yán)重影響。繼電保護隱性故障會在一定條件下被觸發(fā)，并且具有一定隨時性特征，通常情況下，維護人員在對電力系統(tǒng)進行維護時很難發(fā)現(xiàn)隱性故障，并且隱性故障可能存在繼電保護系統(tǒng)的多個部位。

2 繼電保護隱性故障的主要表現(xiàn)

繼電保護隱性故障主要表現(xiàn)為操作失敗或是意外跳閘。其中操作失敗通常是電力系統(tǒng)運行出現(xiàn)故障后，繼電保護裝置無法有效解決故障，進而會出現(xiàn)操作失敗，而意外跳閘則是電力系統(tǒng)并沒有出現(xiàn)運行故障，或是保護區(qū)以外故障而引發(fā)的誤跳閘。所以，將繼電保護操作失敗這種隱性故障劃分為保護舉動，這種故障會使得電力系統(tǒng)中最少一條母線被分離，而保護區(qū)以外跳閘的隱性故障因為電力系統(tǒng)并沒有出現(xiàn)故障，只是其自發(fā)性有害跳閘或是誤跳閘，所以劃分為保護勿動。對于意外跳閘可以立即進行補救，通過自動重合閘的措施，而電力系統(tǒng)也會依照“N-1”的運行原則，意外跳閘這種故障的發(fā)生通常不會影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，但是如果是因為保護區(qū)以外故障而引發(fā)的誤跳閘就會嚴(yán)重影響到系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

在繼電保護裝置隱性故障開始時，此時繼電保護系統(tǒng)可能會出現(xiàn)操作失敗的提示，而后備保護會將存在故障的線路進行切除。繼電保護出現(xiàn)操作失敗故障可以說不完全屬于隱性故障，這主要是因為故障發(fā)生后，其他后備保護會對其進行切除，這種單一的操作失敗故障雖然可以得到后備保護的處理，但是如果系統(tǒng)出現(xiàn)了連續(xù)多次的操作失敗，這種故障的范圍更加嚴(yán)重，影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，還會導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰，所以連續(xù)多次的操作失敗需劃分到隱性故障當(dāng)中。在系統(tǒng)運行過程中，如果有其他雜散信號感染，就會導(dǎo)致意外跳閘的出現(xiàn)，使得斷路器出現(xiàn)錯誤才工作，進而引發(fā)隱性故障。由于自發(fā)性有害跳閘在發(fā)生時，系統(tǒng)并沒有出現(xiàn)任何故障，也不會改變電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，所以這種跳閘可以不劃分至隱性故障當(dāng)中，而保護區(qū)外故障所引發(fā)的誤跳閘，會引發(fā)嚴(yán)重的停電問題，這種停電問題作為隱性故障的典型表現(xiàn)方式，與系統(tǒng)運行環(huán)境、系統(tǒng)故障有著密切關(guān)系。此外，繼電保護操作失敗與意外跳閘故障還可能同時發(fā)生。

3 隱性故障特點及觸發(fā)因素分析

電力系統(tǒng)事關(guān)電力資源供應(yīng)，因此要求繼電保護裝置保持良好運行狀態(tài)[2]。但隨著繼電保護裝置的長時間、高強度運轉(zhuǎn)，很容易增加其故障發(fā)生概率，無法為電力系統(tǒng)提供有效保護。在電力系統(tǒng)運行時，如果相關(guān)人員沒有做到及時發(fā)現(xiàn)繼電保護中所潛藏的隱性故障，就使得繼電保護難以有效對電力系統(tǒng)運行存在的問題進行判斷，從而導(dǎo)致電力系統(tǒng)出現(xiàn)運行事故，并造成嚴(yán)重后果。電力系統(tǒng)繼電保護隱性故障具有潛藏性、破壞性的特點，主要是因為隱性故障在系統(tǒng)正常運行時或是正常條件下很難被發(fā)現(xiàn)，需要借助一些驗證、實驗或是在設(shè)備發(fā)生故障后才可以被檢測出來，這就是為什么將這種故障稱為隱性故障的主要原因，而如果沒有及時被檢測出來，所帶來的損失是無法預(yù)估的。觸發(fā)電力系統(tǒng)繼電保護隱性故障的因素是多方面的，具體內(nèi)容如下：

第一，因自然因素而觸發(fā)的隱性故障。因自然因素而觸發(fā)的繼電保護隱性故障通常是指惡劣天氣、自然災(zāi)害而引發(fā)的故障問題，例如：雷電、暴雪、暴雨、臺風(fēng)、地震等等，這些惡劣天氣和自然災(zāi)害對電力系統(tǒng)所帶來的影響非常嚴(yán)重，會導(dǎo)致電網(wǎng)出現(xiàn)大面積連鎖故障，影響電力系統(tǒng)的供電穩(wěn)定性，很容易出現(xiàn)大面積停電，并且電力系統(tǒng)的搶修維護也非常困難。

第二，電力系統(tǒng)相關(guān)工作人員專業(yè)性不足。對于電力行業(yè)而言，其具有很強的專業(yè)性和復(fù)雜性，所以電力系統(tǒng)繼電保護中，對于有關(guān)工作人員的專業(yè)水平和素質(zhì)也有著很高的要求。但是就目前來看，電力系統(tǒng)繼電保護相關(guān)檢測人員中，高專業(yè)素質(zhì)的人才稀少，現(xiàn)有的工作人員專業(yè)素養(yǎng)參差不齊，一些電力系統(tǒng)工作人員現(xiàn)有的專業(yè)水平難以有效滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，所以在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，難以做到及時察覺，尤其是對于隱性故障，更是很難在第一時間發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致隱性故障無法得到及時處理，進而導(dǎo)致故障規(guī)模進一步擴大，造成一系列連鎖故障，對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運轉(zhuǎn)帶來嚴(yán)重影響。此外，還有一些工作人員在工作當(dāng)中缺乏責(zé)任意識，對待工作敷衍了事，不依照標(biāo)準(zhǔn)進行規(guī)范操作，進而增加隱性故障發(fā)生概率。

第三，繼電保護設(shè)備原因。除了外部因素外，繼電保護設(shè)備自身因素同樣會引發(fā)隱性故障。如果繼電保護硬件或是軟件存在故障或是抖動，就會很容易在運行過程中引發(fā)隱性故障。而造成這種原因主要是因為在設(shè)備使用前沒有依照標(biāo)準(zhǔn)對這些硬件和軟件設(shè)備進行規(guī)范化測試，或是在硬件設(shè)備安裝時線路連接錯誤。此外，繼電保護裝置中的元件或是線路在長期使用下出現(xiàn)磨損或是老化也會引發(fā)隱性故障。

第四，繼電保護工作沒有得到應(yīng)有重視。繼電保護在運行過程中，可以斷開存在故障的部分，避免故障元件或是線路影響電力系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，雖然對一些元件或是線路進行了切斷，但是并不影響電力系統(tǒng)的正常運行。因此，需要加強對電力系統(tǒng)繼電保護工作的重視。但是一些電力企業(yè)并沒有對其給予高度重視，而且繼電保護中很多隱性故障并不容易被發(fā)現(xiàn)，如果不重視就無法準(zhǔn)確排查隱性故障，難以將故障所帶來的損失控制到最小，存在故障的部分會不斷擴大，導(dǎo)致電力系統(tǒng)出現(xiàn)連鎖故障，影響電力系統(tǒng)的運行，為電力企業(yè)帶來巨大損失。

當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)運行故障后，此時繼電保護裝置無法保持正常運轉(zhuǎn)處理狀態(tài)，進而無法為電力系統(tǒng)的運行提供保障，很容易出現(xiàn)安全事故，對電力企業(yè)造成巨大影響。所以，電力系統(tǒng)繼電保護隱性故障一直以來都是電力企業(yè)關(guān)注的重點，需要在日常工作中做好隱性故障排查和研究工作，并做好充分應(yīng)對措施，這樣才可以使繼電保護裝置保障電力系統(tǒng)的安全運轉(zhuǎn)，為社會提供穩(wěn)定的電力資源。

4 繼電保護隱性故障所帶來的后果

對于電力系統(tǒng)而言，一旦發(fā)生繼電保護隱性故障，就會觸發(fā)一系列故障的發(fā)生，使得整個電網(wǎng)出現(xiàn)癱瘓。這主要是因為在電力系統(tǒng)中，其他保護裝置也會有隱性故障，所以當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，繼電保護系統(tǒng)發(fā)出錯誤運行指令，就很容易觸發(fā)其他保護裝置的隱性故障，導(dǎo)致引發(fā)電網(wǎng)出現(xiàn)大范圍故障。繼電保護隱性故障并不是突然被觸發(fā)的，在故障發(fā)生之前通常已經(jīng)有了一段時間的發(fā)展過程，這個過程會對系統(tǒng)運行帶來一定影響，使得系統(tǒng)運行不穩(wěn)定。如果沒有做好電力系統(tǒng)監(jiān)控工作，就很難及時發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)運行異常的情況。在隱性故障發(fā)生后，一系列連鎖反應(yīng)被觸發(fā)，進而在電網(wǎng)中出現(xiàn)兩個區(qū)域，一個是過負荷區(qū)，另一個是發(fā)電區(qū)。如果過負荷區(qū)崩潰，就會導(dǎo)致發(fā)電設(shè)備受到損壞。繼電保護隱性故障所帶來的后果不止這些，如果繼電保護隱性故障沒有得到及時發(fā)現(xiàn)和有效處理，還會對電力工作人員的生命安全造成威脅。繼電保護裝置的作用是監(jiān)測電力系統(tǒng)運行中的電氣量是否處于正常值，而隱性故障的出現(xiàn)會導(dǎo)致繼電保護系統(tǒng)實時監(jiān)測診斷有誤，使得電力相關(guān)人員處于危險當(dāng)中[3]。

5 電力系統(tǒng)繼電保護隱性故障處理措施

5.1 做好隱性故障監(jiān)測工作

電力系統(tǒng)不僅非常復(fù)雜，且其規(guī)模還非常龐大，電網(wǎng)的覆蓋面積非常廣泛，所以說電力系統(tǒng)運行環(huán)境非常復(fù)雜。正因如此，引發(fā)電力系統(tǒng)運行故障的因素有許多種，應(yīng)對這些故障的手段也是多樣化的。繼電保護裝置作為電力系統(tǒng)的重要一部分，當(dāng)繼電保護出現(xiàn)故障后，其所產(chǎn)生的影響也會存在一定不同，而電力企業(yè)要想保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運轉(zhuǎn)，就要做好繼電保護隱性故障監(jiān)測工作，將繼電保護隱性故障所帶來的影響降到最低。為此，電力企業(yè)需要對繼電保護隱性故障有著全面、充分的認識，掌握引發(fā)繼電保護隱性故障的原因，并了解隱性故障所帶來的不良影響和后果，這樣才可以做到站在整體角度上對繼電保護隱性故障進行分析。在繼電保護隱性故障監(jiān)測工作時，可以結(jié)合繼電保護系統(tǒng)運行環(huán)境來分析和處理隱性故障，確保繼電保護系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。同時，電力企業(yè)需要充分掌握繼電保護裝置可能出現(xiàn)隱性故障的區(qū)域，對繼電保護不同位置隱性故障發(fā)生概率進行分析，通過對其隱性故障發(fā)生可能性進行全面預(yù)測，從而更好地采取有效措施來應(yīng)對。

5.2 提升電力系統(tǒng)檢修人員綜合素質(zhì)

提升電力系統(tǒng)檢修人員綜合素質(zhì)可以有效應(yīng)對和預(yù)防繼電保護隱性故障，通過提升電力系統(tǒng)維修人員綜合素質(zhì)，可以在繼電保護隱性故障發(fā)生后的第一時間確定故障發(fā)生位置、故障發(fā)生原因，并采取有效故障處理措施來解決故障問題。為此，電力企業(yè)應(yīng)當(dāng)加強電力系統(tǒng)檢修人員的培訓(xùn)工作，定期組織電力系統(tǒng)檢修人員學(xué)習(xí)繼電保護隱性故障有關(guān)知識，在培訓(xùn)中增加一些真實故障案例，以提升電力系統(tǒng)檢修人員應(yīng)對繼電保護隱性故障的經(jīng)驗和能力。此外，還要注重電力系統(tǒng)檢修人員的操作能力的提升，通過模擬隱性故障讓檢修人員來自己判斷和解決，這樣不僅可以讓檢修人員將自己掌握的繼電保護隱性故障知識運用于實踐當(dāng)中，還可以提升其技術(shù)和操作水平，在繼電保護隱性故障發(fā)生后也可以有效應(yīng)對和解決。

5.3 做好電力系統(tǒng)繼電保護系統(tǒng)檢修工作

為避免電力系統(tǒng)繼電保護隱性故障的出現(xiàn)，電力企業(yè)還需要做好繼電保護系統(tǒng)檢修工作，將隱性故障發(fā)生概率控制到最低。為此，電力企業(yè)應(yīng)當(dāng)要求繼電保護裝置維護檢修人員進行定期檢修，并將檢修情況詳細記錄在案，在發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運行異常后要第一時間找出原因并采取有效措施。此外，還應(yīng)當(dāng)明確繼電保護裝置維護檢修責(zé)任，提升維護檢修人員的責(zé)任意識，這樣才可以使其在電力系統(tǒng)繼電保護系統(tǒng)檢修工作中更加認真，進而有效降低電力系統(tǒng)繼電保護隱性故障發(fā)生概率，避免電力企業(yè)承受較大損失，保障相關(guān)工作人員的生命安全。

5.4 引進先進的技術(shù)和設(shè)備

雖然我國電力事業(yè)發(fā)展迅猛，電力系統(tǒng)所運用的繼電保護裝置相對而言在功能上和性能上都比較先進，但是繼電保護裝置還是有著一些不完善的地方。提升電力系統(tǒng)繼電保護裝置本身功能和性質(zhì)可以更好地避免隱性故障的發(fā)生。為此，電力企業(yè)可以主動學(xué)習(xí)發(fā)達國家的一些電力技術(shù)，并引進先進的設(shè)備，結(jié)合電力企業(yè)實際需求來對這些技術(shù)和設(shè)備進行改進和創(chuàng)新，豐富電力系統(tǒng)繼電保護裝置功能，增強繼電保護裝置性能，這樣才可以使繼電保護裝置更好地保護電力系統(tǒng)的運行。

6 結(jié)語

在電力系統(tǒng)當(dāng)中，繼電保護裝置作為保障其安全、穩(wěn)定運行的重要設(shè)備，是電力系統(tǒng)的重要構(gòu)成部分。隨著社會對于電力資源需求和要求的不斷提升，使得電力系統(tǒng)運行壓力與負荷不斷增加，因此繼電保護所發(fā)揮的作用也越來越重要。繼電保護裝置可以及時識別電力系統(tǒng)中的危險隱患，并及時采取有效措施避免故障發(fā)生，控制故障所造成的影響。但隱性故障作為繼電保護無法消除的故障，不僅很難被發(fā)現(xiàn)，其破壞力還非常強。因此，電力企業(yè)應(yīng)當(dāng)給予繼電保護隱性故障充分的重視，全面認識隱性故障觸發(fā)因素，重視其造成的危害，并采取有效措施進行防范，使繼電保護裝置可以更好地保障電力系統(tǒng)安全運行，進而為社會提供穩(wěn)定電力資源。