电力系统继电保护隐性故障的研究

陈名宝

摘要：随着我国电力工业的改革发展，我国电力工业取得了长足的发展，继电保护系统的运行安全性和稳定性有了显著的提高。但是，在实际应用过程中，因为继电保护装置保护自身运行的特点，导致其存在很多隐性的故障。我们结合继电保护装置实际工作中的运行情况，运用电力知识，对其隐性故障问题进行有效的分析。我们结合实际工作经验，从继电保护装置隐性故障的定义，隐性故障产生的原因，隐性故障的评价以及对隐性故障的检测谈一谈自己的认识，广大施工技术人员参考借鉴。

关键词：继电保护;隐性故障;硬件故障;措施

继电保护装置保护在电网运行过程中具有重要的作用，它能够对电网系统的故障问题进行有效的识别，并且采取一定的保护措施。但是，继电保护装置保护作为一种运行系统，其自生也存在一定的故障概率，所以，在电网系统故障发生后可能发生一些误动作或者拒动作，这样一来，就无法发挥他的保护功能，也会给电网运行埋下巨大的安全隐患和巨大的经济损失。纵观电力工业发展历史，几乎大规模的停电故障都与继电保护装置的运行问题密切相关，同时也引起了电力工业的重视。本文以实际工作为背景，详细地对继电保护装置中存在的隐性故障进行分析。

一、隐性故障简介

所谓的隐性故障就是指在正常运行过程中对系统没有任何影响的故障，但是，如果系统中某个部位发生变化时，这种隐性故障就会被激发，进而导致大面积的故障，甚至导致整个系统瘫痪。一般而言，隐性故障在系统正常运行是无法被发现的，但是，一旦发生故障，继电保护装置开展保护功能，采取了正确的切除措施后，电力系统会重新进行分配，这样一来，在重新分配电流的过程中，就有可能含有隐性故障保护系统误动作。在电力工业中，继电保护装置与二次回路元件都有可能存在隐性故障。比如，在PT、CT 接线片、连接器、各种继电保护装置，通信渠道等。隐性故障的存在并不代表继电保护装置本身设计出现了问题，或者是保护装置应用方式不正确，更不代表其在调试过程中出现了问题。隐性故障与一般故障的差别就在于这种问题不会导致保护装置立即停止正常的工作，而是当其他系统原件出现故障之后，隐性故障才可能被激发出来或者被检测出来。隐性故障的最大危险在于它潜伏于电力系统中的某一个环节当中，当电力系统中其他器件出现故障之后，隐性故障被激发出来，进而对电力系统进行巨大的破坏，造成巨大的经济损失和社会问题。

二、继电保护隐性故障产生原因

（一）由于不正确的整定值引起的隐性故障

如果出现保护定值整定不合理情况时候，大多是因为人为因素造成的保护定值无法适应电网运行而导致的。这种问题主要是因为实际的操作人员专业技术水平不过硬，或者在工作中马虎大意造成的，导致了保护定值换算不合理、保护操作人员误操作等情况发生，造成了保护定值无法适应的情况。除此之外，如果发现保护定值与电网中的其他器件运行方式发生了不适应的情况，如果再发生电网的潮流巨大变化时，保护定值无法及时进行有效的适应，进而导致事故的发生，激发继电保护装置隐性故障。

（二）由于设备故障引起的隐性故障

一般而言，在电网系统中，出现设备故障问题主要集中在两个方面，一方面是硬件故障，另一方面是软件故障。软件系统在开发设计、系统测试、系统的日常维护与使用过程中都有可能激发隐性故障，这些隐性故障的存在不仅与生产厂商有密切的关系，还与使用用户关系密切。基于此，生产厂商一定要严把质量关，另外，使用用户也需要对软件系统给予高度的关注，在软件系统施工的过程中，一定要定期对软件系统进行必要的维护和保养工作，只有这样，才能有效避免隐性故障的发生。而硬件故障则可能是在系统运行过程中受到外部环境因素的影响导致的，通过对实际工作经验的总结，硬件故障主要有器件磨损严重、器件老化或者因为操作不当而导致硬件损坏，进而发生硬件系统故障，导致了隐性故障的发生。

（三）隐性故障重要性的评价

一般而言，继电保护装置保护隐性故障具有较强的隐藏性，一旦发生故障，有可能对系统造成严重的破坏。隐性故障在正常运行时是不会暴露出来的，只有在系统中一些部件发生故障时候，电网潮流发生巨大的变化，才能可能激发隐性故障，进而对电网造成严重的破坏。但是，并不是所有的隐性故障都会对电网造成严重的破坏，不同的隐性故障发生的部位也不相同，所造成的影响也不尽相同。一般情况下，只有在其范围内容的故障才能有可能激发隐性故障，所以，隐性故障的危害程度并没有想象中的那么大，破坏程度也有所不同。一般而言，我们在衡量隐性故障危害性过程中，主要采用脆弱区域和隐性故障区域的形式进行划分描述。

（四）隐性故障监测

目前而言，在对系统隐性故障的检测过程中，我们主要采用微电机保护中一些比较简单的系统自检后者定期巡检的方式来进行。但是，无论是系统的自检还是日常的巡检都属于离线式的检测。而继电保护装置隱性故障只有在系统出现压力变化的情况下才会数显，所以，无论是系统的自检还是系统定期的巡检检测隐性故障的概率很小。所以，这些传统的离线式自检或者巡检没有考虑到系统运行情况下电网潮流出现的变化，无法有效检测出继电保护装置的隐性故障。通过对继电保护装置隐性故障的分析，完善系统的检测方法，充分考虑到系统在运行是可能出现的变化，只有这样，才能有效检测出继电保护装置的隐性故障，以便于电力技术工作人员进行及时的补救措施，避免发生严重的事故。

三、预防电力系统继电保护隐性故障的方法

（一）实时监控继电保护的隐性故障区

对于继电保护装置隐性故障的监控方法，我们可以将其隐性故障监控系统设置在变电站当中，对一些可能发生隐性故障的继电保护装置进行有效的监控。隐性故障监控系统能够收到故障信号，该信号与可能存在隐性故障的变电器的信号一致。然后将隐性故障发生的信号与传统的继电保护装置信号联系在一起，以此来实现对续电器监控的目的。一般而言，继电保护装置保护隐性故障和故障检测所判定出现的信号能够保持一致，能够与电力传感器以及电压传感器进行有效的联系。随着这种方式有一定的效果，但是，我们仍需要对变电站中的所有继电保护装置保护进行检测，以此来降低其保护隐性故障所带来的损失，如果能够提前发现问题，就可以体现采取措施进行补救或者整改。

（二）继电保护的隐性故障具体的预防措施

对于不同继电保护装置保护隐性故障所造成的危害各不相同的情况，同时也为了更有效地制定一套针对继电保护装置保护隐性故障预案措施，我们需要对不同继电保护装置保护隐性故障进行有效的分析和整理，根据其危害的程度进行划分等级，进行分类整理，并且采取科学有效的措施来处理这些隐性的故障。电力工业的相关负责人要积极参与到故障的防治措施当中来。我们可以从以下几个方面入手。第一，在继电保护装置保护隐性故障整改过程中，采用国内最先进的技术措施，针对继电保护装置进行有效的分析，并且根据他的装置不同的特性，进行系统的检测，需要采取在线监测的方式，也就是说，需要对他的运行状态进行有效的检测，只有这样，才能有效检测出他的保护的隐性故障。第二，对于检测继电保护装置保护隐性故障的核心是加强对设备的管理，电力工作人员必须严格按照相关的规范进行操作，另外，电力企业也需要制定一套符合自身情况的操作规范。第三，我们还需要定期对系统和设备进行维护和检修，相关的技术工作人员必须要将工作落实到位，通过详细记录相关的数据，对比分析设备在运行过程中出现的变化，从数据的变化当中找出隐性问题，并采取正确的处理办法进行处理，避免隐性故障造成严重的经济损失。

四、电网发展对隐性故障的影响

（一）数字变电站对隐性故障的影响

目前而言，随着我国电力工作的发展，变电站正逐步向着智能化、自动化方向发展。能够实现变电站设备信息共享和互相操作的智能化变电站。随着变电站向着数值化、智能化方向发展，隐性故障也发生了一些变化，比如，在数字化变电站中，必须要设置相关的电子装置和网络装置，这些装置都存在一些隐性的故障。但是，数字化、智能化变电站能够采用大量的数据信息技术传递，同时也能够对数据进行有效的监控，及时发现异常情况，有效減少了隐性故障所造成的危害。我们还可以针对数字化、智能化变电站的特点制定相关的检测维修制度，以此来降低隐性故障发生的概率。

（二）分布式发电对隐性故障的影响

随着我国电网工作的发展，分布式发电的形式也会有所增长，这就会导致电网系统的运行方式和潮流发生巨大的变化。基于此，继电保护装置保护定值有可能无法适应这种变化，这就容易导致继电保护装置引起隐性故障概率增加。但是，我们可以采用定值预警的方式来在线对隐性故障进行有效的检测。

（三）建立电力系统继电保护隐性故障模型

①OPA模型搭建，在直流潮流方程故障模型建立时，实际工作内容对系统运行效率要求较高，建立模型需注意满足功率，平衡和负荷节点不注入功率需求，保障发电机输出功率和输电线路潮流比极限值。根据一定条件，系统模型为提高线性负荷能够超过极限值，在科学概率下，对连锁故障系统分析研究。

②CASCADE模型，主要思想假设电力线路相同，并其具有随机初始负荷内容，初始设备扰动会使得系统或者其他系统出现明显故障，故障元件根据一定符合比例进行系统转移，从而构建连锁故障内容。

③对隐性故障连锁故障模型进行考虑，此模型使用直流潮流发，对传统模型而言，通过科学系统方式优化改进，继电器保护装置在第一次不受干扰之后，误动概率相对较低，不启动重合闸，就可以在短时间内找到系统最薄弱环节。模型对连锁故障模拟从初始线路跳闸开始，假设初始线路连接末端线路潮流比限定值高，导致新线路跳闸。

五、总结

总而言之，随着我们科技水平的不断发展，电力系统也在不断发展进步。对电力系统中继电保护装置保护隐性故障也能够有理想的控制方法，进而保护整个电力系统安全、平稳地运行。目前，克服继电保护装置保护隐性故障时不我待，刻不容缓。目前而言，我国在针对继电保护隐性故障中主要采取在线检测的方式，提高预警的效率，然后再配合线下的技术工作人员的检修排查，以此来最大限度地避免电力系统中发生隐性故障发生的概率，消除隐性故障所造成的危害，减少经济损失。

参考文献：

[1]王江涛，刘守瑞，曹磊. 继电保护隐性故障的电力风险评估研究[J]. 百科论坛电子杂志，2019（8）：659-660.

[2]张玉涛. 考虑隐性故障的继电保护系统可靠性分析及评估[J]. 中国科技纵横，2016（20）：170，172.

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