繼電保護與安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)隱性故障研究綜述及展望

李文學

（黃河鑫業(yè)有限公司，青海 西寧 810000）

引言

繼電保護以及安全穩(wěn)控系統(tǒng)的隱性故障問題直接關系著本體裝置的安全可靠運行，其具有一定的隱蔽性，常規(guī)運轉過程中潛藏的該種類型故障問題并未顯現(xiàn)出來。在隱性故障縮減以及網(wǎng)絡穩(wěn)定性保護過程中，可選擇多種路徑。其中，隱性故障與人為干擾以及各種自然因素有關，需通過多層面的考慮，才能采取有效的調控措施。

1 繼電保護中的隱性故障問題概述

1.1 隱性故障保護類型

自繼電保護隱性故障這一概念提出以來，其造成的相關影響和對其進行的分析研究備受關注。對于繼電保護隱性故障而言，其作為保護系統(tǒng)與生俱來的缺陷與不足，在系統(tǒng)運行過程中一般對系統(tǒng)不會產生太大的影響。然而，系統(tǒng)在非正常壓力狀態(tài)運行時，很可能會造成繼電保護喪失功能，裝置拒動或不正確斷開電路元件，以致于產生連鎖效應，導致大面積停電。隱性故障保護過程中，需從多個視角進行綜合考慮，具體分類如下[1]：

以造成故障的主要原因為標準進行分類，主要有硬件故障型隱性故障，常見的有設備元件損壞、缺陷等；因保護軟件系統(tǒng)出現(xiàn)錯誤而導致的隱性故障，多見于保護邏輯或者軟件版本等出現(xiàn)錯誤等；因保護定值而造成的隱性故障問題，比如定值不合理或者人為因素造成的設置錯誤等；因外界自然條件和因素造成的故障，比如暴風雨或者其他惡劣氣候條件等；人為操作有誤或者維護不良等，導致繼電保護隱性故障。以保護元件自身的功能缺陷為標準，主要包括硬件故障型隱性故障、人為失誤以及保護設施型隱性故障問題。以繼電保護設備的動靜態(tài)特性為依據(jù)，可以將故障分成兩種，一種是動態(tài)的隱性故障問題，另一種是靜態(tài)的隱性故障問題。其中，設施的靜態(tài)特性主要是在保護裝置沒有滿足啟動要求時僅測量和計算電氣量，或者只是采集數(shù)據(jù)信息以及作為啟動判斷，與后續(xù)邏輯比較、跳閘出口等相關環(huán)節(jié)無關聯(lián)。其中，硬件設備主要有互感器測量回路、端子、連接電纜、前置電路以及采樣與計算等，這屬于靜態(tài)的隱性故障問題。繼電保護滿足啟動要求時，對故障量測量并邏輯比較，其中涉及測量計算以及閉鎖信號檢驗，即動態(tài)隱性故障。

雖然上述幾種類型的隱性故障問題分類角度不同，但是均從硬、軟件兩個層面對故障分類，并在此基礎上又分成了裝置與人為性隱性故障問題。

1.2 隱性故障影響及其研究

繼電保護是電力系統(tǒng)的第一道放線，安全可靠性非常重要。繼電保護設備的隱性故障問題存在，導致繼電保護設備誤動（拒動）對繼電保護的可靠性與穩(wěn)定性會造成影響。在電網(wǎng)非正常狀態(tài)下，隱性故障被觸發(fā)，進而引發(fā)系統(tǒng)事故，甚而引發(fā)連鎖性的故障。這不利于系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，導致系統(tǒng)負荷和電源孤立，甚至造成整個系統(tǒng)失穩(wěn)。近年來對繼電保護隱性故障問題進行的研究除了可靠性建模以及保護設備對系統(tǒng)可靠性影響，還對故障監(jiān)控方法進行了深入的研究，目的在于防范隱性故障，以免電力系統(tǒng)發(fā)生連鎖故障。早在1995年就提出了繼電保護隱性故障監(jiān)控技術及其實施方案，但因技術不成熟而在工業(yè)領域未得以廣泛的應用；2004年又提出利用廣域保護技術對隱性故障進行監(jiān)控，同時還開發(fā)了監(jiān)測系統(tǒng)。對隱性故障進行檢測，主要看系統(tǒng)運行情況，現(xiàn)階段應用最為廣泛的是離線檢測法。從應用效果來看，該種方法也難以有效滿足系統(tǒng)的高安全可靠性要求與在線檢測，對隱性故障問題無法做到全面檢測。值得一提的是，離線整定值是整定值隱性故障問題的主要成因之一，離線整定值的改動需要靠人工方式來實現(xiàn)，容易引發(fā)安全隱患和問題。尤其是一些定值長期不修，導致定值性能受到不利影響，甚至出現(xiàn)離線整定值與電網(wǎng)運行不協(xié)調[2]。

2 總結與展望

基于以上對現(xiàn)階段繼電保護以及安全控制系統(tǒng)的隱性故障問題分析研究，筆者認為隨著科技水平的不斷提高，隱性故障問題的研究可從如下方面著手[3]。

2.1 建模

故障建模發(fā)生的可能性研究過程中，建模主要以過流、距離保護等作為對象。安全控制系統(tǒng)隱性故障分析與研究，仍然處于剛剛起步階段，建立隱性故障問題的發(fā)生概率模型是研究的重點所在。較之于繼電保護，電網(wǎng)系統(tǒng)的安全控制系統(tǒng)原理顯得更加復雜，既要考慮設備拒動以及誤動對元件產生的不利影響，又要注意建模時系統(tǒng)中的隱性缺陷對其負責區(qū)造成的影響，而且建模過程也會因此而變得非常的復雜。不同的隱性故障問題和缺陷下，故障后果發(fā)生的可能性以及危害程度大相徑庭，實踐中應當根據(jù)后果情況對其客觀的評估，而且評估所得的結果應當用于二次設備建模。

2.2 評估風險

繼電保護以及安全控制裝置是二次設備系統(tǒng)中的主要風險來源。目前國內繼電保護隱性故障對電力系統(tǒng)以及電網(wǎng)產生的影響程度評估是基于風險視角進行的，實踐中可參照雷擊故障等風險評估的基本流程，將二次設備故障作為風險評估的新因子輸入系統(tǒng)，使其參與電力計算與安全分析，同時這也是未來繼電保護隱性故障問題的研究主流方向。從實踐來看，在對繼電保護以及安全控制系統(tǒng)中的隱性故障進行建模分析過程中，大量數(shù)據(jù)作為支撐是避免不了的；然而，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)信息以及種類不齊全，加之專家知識模糊以及不確定性，因此既要對二次系統(tǒng)進行統(tǒng)一監(jiān)控和記錄，又要注重事故樣本的累積，積極探索數(shù)據(jù)信息缺乏時的隱性故障問題風險評估方式和措施。

2.3 配合隱患與故障研究應用

實踐中可以看到，雖然保護協(xié)調配合已被廣泛的關注，但是研究深度不夠，研究成果欠缺。從廠網(wǎng)分開至今，繼電保護、安全控制系統(tǒng)以及涉網(wǎng)參數(shù)之間的配合問題日漸凸現(xiàn)出來，并成為我國電網(wǎng)事業(yè)建設與發(fā)展的一大桎梏。同時，還要注意隱性故障的深入研究與應用，研究成果應當能夠充實預想事故以及預決策系統(tǒng)，有利于預防管控和及時發(fā)現(xiàn)與定位電網(wǎng)系統(tǒng)中的配合隱患問題，對于系統(tǒng)中存在的各種薄弱環(huán)節(jié)，也應當及時采取有效的措施予以防控，從而提高電網(wǎng)系統(tǒng)的運行安全可靠性。

2.4 管控二次設備

繼電保護以及安全控制系統(tǒng)的隱性故障成因很多，其中人為因素無法避免。實踐中因測試人員的技能以及素養(yǎng)等參差不齊、局限性較大，以致于對繼電裝置中的缺陷嚴重忽視，進而引發(fā)隱性故障問題。針對這一問題，筆者認為應當嚴格遵循規(guī)程，根據(jù)電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展以及更新規(guī)程，不斷加強設備調試以及運行維護和管理，對定值整定進行有效管控，以避免出現(xiàn)安全隱患問題。事實上，雖然基于電網(wǎng)的特點以及運行特性等對繼電保護設備及其安控系統(tǒng)的動作判據(jù)進行了制定，但是判斷依據(jù)無法有效適應電網(wǎng)系統(tǒng)的運行要求，必須對其進行及時的更新?；谘b置自身而言，惡劣的環(huán)境條件以及設施因長期的運行而要面臨著很多器件老化、需要更新?lián)Q代等問題，隱患無法根除。對于上述問題，需與二次設備狀態(tài)檢修所得的數(shù)據(jù)信息結合起來，對其采取嚴格的監(jiān)管以及預警措施，這樣才能最大限度地降低設備隱性故障問題發(fā)生的可能性。

3 結語

繼電保護以及安全控制系統(tǒng)的隱性故障問題研究至關重要，是電網(wǎng)系統(tǒng)運行過程中的風險主要來源，實踐中需對故障風險進行全面評估，通過建模等方法來確定風險隱患，加強維護管理，以期電力系統(tǒng)能夠安全運行。

[1]趙棟.分區(qū)域廣域繼電保護的系統(tǒng)結構與故障識別[J].電子測試，2016（22）：43-44.

[3]孫紅蕾.廣域繼電保護及其故障元件判別[J].電子技術與軟件工程，2017（1）：98.

[4]張飛，吳蕾.廣域繼電保護與傳統(tǒng)繼電保護的探究[J].自動化與儀器儀表，2017（1）：102-104.