继电保护隐性故障的电力系统可靠性 周刚铸

发表时间:2018/5/8   来源:《电力设备》2017年第36期   作者:周刚铸
[导读] 摘要:随着人们用电整体需求的不断增加,电力系统的规模也在不断进行扩展,与此同时,电网运行的复杂程度也逐渐提高。
        (福建省泉州市安溪县供电公司  362400)
        摘要:随着人们用电整体需求的不断增加,电力系统的规模也在不断进行扩展,与此同时,电网运行的复杂程度也逐渐提高。在提升经济效益的过程中,对隐性故障下的继电保护系统进行可靠性与安全性评估十分重要。本文就继电保护隐性故障及防范措施进行探讨。
        关键词:继电保护;隐性故障;电力系统
        1继电保护系统隐性故障概述
        继电保护隐性故障指保护系统具有永久缺陷的特点,这种永久性的缺陷会造成继电保护不能正常的工作还会意外地对电路元件进行错误切断,将有可能导致其保护装置陆续发生报警,最终将导致大面积停电事故。隐性故障是和一般的故障有很大的差别,它是保护系统中极易存在安全隐患,在用电系统能正常运行时不易被发现,只有当用电网络出现故障时才会将给电力系统安全和稳定性带来的危害表现出来。在用电网络一切正常时,隐性故障不能对电网产生丝毫影响,继电系统还是会正常的工作,然而一旦出现故障或超出可承受范围等变化时,隐性故障将会被触发从而造成用电系统保护错误运转,甚至产生一系列连锁反应。
        2继电保护隐性故障的引发
        隐性故障不会对正常运作的电力系统造成影响,但当系统某部分出现状况时就会触发该故障,同时还会连带产生其他故障。实际上,继电保护系统中的每个元件都有存在隐性故障的可能,然而这一故障并不代表继电器本身在设计或应用上存在问题。与其他故障相比,隐性故障更易出现于压力状态下的电力系统中。以下三点容易引发隐性故障的情况:
        1)系统老化造成的隐性故障。系统元件损耗时间过长便很容易出现老化状况,并由此突发故障。2)不良环境造成的隐性故障。这里的不良环境多指阴暗潮湿的雨雪天气,长期处于这种恶劣环境将对器具储存造成影响。3)自然灾害造成的隐性故障。通常,火灾、地震、龙卷风等不可抗逆因素也会对系统造成影响,并且这种情况往往无法预测,发生概率也只能粗略计算。
        3继电保护隐性故障的特征
        3.1隐蔽性
        继电保护隐性故障存在其位置较隐蔽,因此,在继电保护的系统中,每一个元件都会存在隐性故障,从而增加了排除继电保护隐性故障的难度。同时需要将隐性故障和设备的质量问题的概念分清楚,不能将隐性故障与继电器的设计问题、应用问题和质量问题混为一谈。而隐性故障与一般故障最大的不同在于这些缺陷不会让继电器立即出现问题,而是经其他的系统故障引发后才出现。
        3.2危害性
        隐性故障的危害性特征很明显,就是其对系统的影响,只会出现在电力系统处于承压的状态时,才能清楚地显现出来,如故障发生的时候电压出现暂降、暂升、过负荷后,隐性故障就会暴露,对电力系统造成巨大危害。同时隐性故障的危害性又不是全都相同的,每一个隐性故障自身都存在一定的范围,只有在这个范围内发生故障时,才会引发隐性故障。隐性故障造成多大的危害与隐性故障的位置关系很大,而涉及到隐性故障的区域就叫做隐性故障脆弱性区域。
        4基于隐性故障下的继电保护系统可靠性与风险评估
        4.1基于隐性故障下的OPA模型
        这一故障模型是直流潮流方程,其原理是利用标准线性规划方法求解电力系统运行过程中的功率调度问题。这一主要模型优化的目的是确保隐性故障价值函数最小化。因此,在此模型评估过程中,需要保证其满足一定的条件,即在实现功率平衡及负荷节点不注入功率的前提下,确保电力系统发电机设备输出的实际功率及线路潮流分别小于其运行过程中的极限值。


        4.2基于隐性故障下的CASCADE模型
        采用CASCADE模型对隐性故障进行风险评估时,可假设电力系统中有N条相同的传输线带有随机初始电力负荷。因此,初始扰动值d会使电力系统中的相关元件产生故障,这些故障元件所带电力负荷会按照电力系统继电保护电力分配原则,将其科学转移到其他相关设备元件中,形成连锁电力故障。所以,为了有效分析隐性故障下继电保护系统运行的可靠性与安全性,在模型风险评估过程中,需要使上述两大模型满足如下线性约束条件:第一,评估电力系统节点电压是否已严重超限。第二,评估电力系统是否发生解列或负荷孤立现象。第三,评估、核实电力系统是否出现跳闸事故。综上可知,电力系统一旦出现隐性连锁故障,将会导致电力系统继电保护装置中的负荷被切除或电源设备相脱离。
        5隐性故障防范措施
        5.1隐性故障监测
        加强对隐性故障的检测会降低故障的发生率,找到需要重点监测的装置就显得尤为重要。因此,电力系统的工作人员需要计算继电保护隐性故障的脆弱性区域和脆弱性数值,从而找到危害性相对大的保护装置进行重点监测。现阶段,我国电力监控系统重点有微机保护中的一些简易的自检系统和定期计划检修,然而这些检修都属于离线式检测。然而无奈的是继电保护隐性故障只有在系统正常运行中才会突出表现。所以,这些常规的离线式检测方式尚未考虑设置在运行中的具体状态,不适用于对隐性故障的实时监测。所以,想要规避隐性故障带来的危害就要考虑隐性故障的存在特征,完善的检测方法,就要实行在线监测,在系统已经显现出隐性故障时,动态监测其中的动作趋势,然后第一时间将保护错误动作或拒动进行拦截。
        5.2继电保护的隐性故障具体预防措施
        由于每一种继电保护隐性故障对电力系统造成的危害程度不等,所以,为了及时制定出更有效的预防措施和管理制度,电力管理部门应该针对隐性故障的发生方式和其危害的程度进行科学分类,从而完成对隐性故障的科学化管理。随着信息技术的发展,我国绝大多数的电网管理都针对大量的隐性故障带来严重性,同时运用了隐性故障的风险评估仿真算法。通过大量实践证明,在现在这个大数据时代是可以完全预防继电保护和二次回路的隐性故障。预防继电保护的隐性故障的过程中,相关人员务必按照以下的标准进行操作。第一,在继电保护工作进行过程中,相关人员可恰当地运用当今国内最为领先的具有自诊功能的保护设备,在线监测安装设置过程中出现的一些不正常现象,要实时监测继电保护系统的具体运行状态和系统元件正常否,切实做好预防工作,以备在故障发生时及时采取应对措施。第二,继电保护工作的关键就是对加强设备管理,工作人员不仅需要一丝不苟地执行有关规章制度,还应在电力系统管理中实施一套完整的设备基础技术。第三,维检人员必须按时维护和检修极其设备,并对设备的一些微小变化进行详实记录,仔细对比分析这些变化,探究出其中存在的隐性问题,运用恰当的方法科学处理,防止隐性故障不断发展并辐射到全网,能有效地将损害控制在最小范围内。第四,继电保护工作需要最大限度地降低设备的隐性故障造成的危害,因此,在电力系统发生故障的时候,相关人员应及时运用规范的检修措施,实时监控隐性故障极易发生的区域,防止电力系统发生大规模的连锁事故。
        6结语
        随着电力企业在现代社会发展中的作用越来越重要,在它的电力系统运行中,继电保护是重要的组成部分,由于电力供电系统的运行受到的影响因素较多,尤其是外界因素的干扰,导致电力运行系统很容易因为继电保护的隐性故障而产生连锁故障,进而导致整个运行系统运行质量下降,给社会发展带来严重影响,对于供电企业来说,要加以重视,根据故障产生的原因来采取合理的防范措施,确保系统运行的良好稳定。
        参考文献
        [1]继电保护可靠性及其风险评估研究[J].冯硕.科技风.2017(08)
        [2]电力系统继电保护隐性故障探讨[J].朱毅.科技资讯.2017(24)
        [3]叶峻,吴庆彤.电力系统继电保护及自动化装置可靠性试验评估研究[J].通信电源技术,2015(02).
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