電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)隱性故障分析

劉旭偉

（山西潞安清潔能源有限公司 山西省長(zhǎng)治市 046000）

繼電保護(hù)對(duì)于電力系統(tǒng)的重要性是毋庸置疑的。如果電力系統(tǒng)突然出現(xiàn)了故障，此時(shí)繼電保護(hù)裝置就會(huì)突然斷開(kāi)，避免故障線路處于工作狀態(tài)，從而保證其他線路的正常運(yùn)作，避免大面積停電的情況發(fā)生，把停電對(duì)生產(chǎn)生活的影響降到最低限度。本文首先對(duì)繼電保護(hù)進(jìn)行闡述，然后對(duì)繼電保護(hù)故障進(jìn)行分析，最后論述繼電保護(hù)的檢測(cè)方法。

1 智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)模型概述

1.1 智能變電站

將網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)作為變電站的二次系統(tǒng)控制，對(duì)變電站進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、控制和檢測(cè)，進(jìn)一步將電網(wǎng)數(shù)字化、智能化與自動(dòng)化，即為變電站的智能化運(yùn)行模式。智能變電站的主題模塊主要為高級(jí)設(shè)備維護(hù)模塊、數(shù)字信息采集模塊、集成信息應(yīng)用程序與網(wǎng)絡(luò)信息交互模塊等。智能變電站的網(wǎng)絡(luò)模式對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行控制，對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性具有很大影響。使用網(wǎng)絡(luò)控制跳閘方式的智能變電站，具有較長(zhǎng)的控制路徑，并且硬件較多，連接方式復(fù)雜，這就需要使用通過(guò)設(shè)備少、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的控制方式來(lái)提高繼電保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

1.2 智能變電站與繼電保護(hù)

智能變電站（Intelligent Substation）是一種具有高等級(jí)功能的變電站，是電力系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分之一，其最為突出的特點(diǎn)是能夠提升一次設(shè)備的智能化水平。智能變電站的結(jié)構(gòu)如圖1 所示。繼電保護(hù)（Relay Protection）是對(duì)變電站中的故障或是異常情況進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果發(fā)出報(bào)警信號(hào)，或是對(duì)線路中故障進(jìn)行隔離、切除，確保其它線路的正常運(yùn)行。作為一種保護(hù)措施，繼電保護(hù)具有不可替代的作用，是確保智能變電站穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的關(guān)鍵，所以要做好繼電保護(hù)設(shè)備的運(yùn)維工作。繼電保護(hù)作為一種保護(hù)措施，合理的配置是其作用充分發(fā)揮的關(guān)鍵。根據(jù)智能變電站的情況，可按照?qǐng)D 2 對(duì)繼電保護(hù)進(jìn)行配置。

圖1：智能變電站的結(jié)構(gòu)示意圖

圖2：智能變電站繼電保護(hù)配置原理示意圖

在配置繼電保護(hù)裝置的過(guò)程中，可將一次設(shè)備作為主要依據(jù)，當(dāng)變電站內(nèi)被保護(hù)的一次設(shè)備為智能設(shè)備時(shí)，可將繼電保護(hù)設(shè)置在過(guò)程層中。若是被保護(hù)的一次設(shè)備為常規(guī)設(shè)備，則可將繼電保護(hù)裝置設(shè)置在距離一次設(shè)備最近的控制柜中。采用這樣的配置方法，能夠使繼電保護(hù)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)變得更加簡(jiǎn)單，不僅可以提升運(yùn)行穩(wěn)定性，而且還能給維護(hù)提供便利。

2 繼電保護(hù)的隱性故障

隱性故障是電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中難以發(fā)現(xiàn)的一種故障，同時(shí)也是繼電保護(hù)裝置中的永久性缺陷，它雖然不會(huì)對(duì)電力保護(hù)系統(tǒng)和電網(wǎng)運(yùn)行產(chǎn)生直接的影響，但一旦電網(wǎng)出現(xiàn)運(yùn)行故障或負(fù)荷發(fā)生一定的波動(dòng)，隱性故障便會(huì)暴露出來(lái)，繼而導(dǎo)致繼電保護(hù)系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)行正常的工作。在這種情況下，若不能在短時(shí)間內(nèi)找到故障原因，將發(fā)生故障的電路元件進(jìn)行及時(shí)的切斷，不僅會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)保護(hù)障礙，也有可能產(chǎn)生一系列的連鎖故障反應(yīng)，進(jìn)而阻礙電力的持續(xù)供應(yīng)。當(dāng)電力系統(tǒng)處于正常的運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，繼電保護(hù)隱性故障很難得到及時(shí)的發(fā)現(xiàn)，只有在系統(tǒng)發(fā)生某些突發(fā)狀況或出現(xiàn)峰值變化的情況下，這種故障才能被快速的發(fā)現(xiàn)，這時(shí)隱性故障將會(huì)為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行埋下較大的安全隱患，甚至破壞多個(gè)電路元件?？陀^來(lái)分析，由于隱性故障的發(fā)生區(qū)域和方式有所不同，所以不同的隱性故障對(duì)系統(tǒng)所造成的危害程度及范圍也有比較明顯的差異，從這方面來(lái)講，繼電保護(hù)隱性故障具備一定的區(qū)域性特征，而在實(shí)際的故障排查和故障檢修的工作中也應(yīng)根據(jù)具體情況選擇合理的解決辦法。

3 繼電保護(hù)隱性故障的處理措施

3.1 進(jìn)行對(duì)隱性故障的科學(xué)檢測(cè)

結(jié)合上文可以得知，繼電保護(hù)隱性故障具有較強(qiáng)的不確定性，只有在電力系統(tǒng)出現(xiàn)一定的峰值波動(dòng)時(shí)才會(huì)比較明顯的表現(xiàn)出來(lái)，這意味著僅采用常規(guī)化的監(jiān)測(cè)手段很難有效的檢測(cè)出這種故障，即便使用離線式檢測(cè)也很難實(shí)現(xiàn)對(duì)隱性故障的實(shí)時(shí)監(jiān)控。在這種情況下，要等到隱性故障真正暴露出存在特性之后，再采取切實(shí)可行的技術(shù)措施對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，尤其要注重對(duì)脆弱性區(qū)域和脆弱性指數(shù)的觀察，從而達(dá)到降低故障發(fā)生幾率的目的。在具體的工作中，可在變電站內(nèi)安設(shè)智能化監(jiān)控系統(tǒng)，要對(duì)容易出現(xiàn)隱性故障的位置進(jìn)行重點(diǎn)的監(jiān)控，期間需要合理的調(diào)節(jié)監(jiān)控設(shè)備的接收信號(hào)和繼電器接收信號(hào)，確保兩者保持較高的一致性，這樣才能幫助工作人員全方位的監(jiān)控到繼電器的運(yùn)行情況。通過(guò)深入的分析所得出的監(jiān)控信號(hào)和設(shè)備的各項(xiàng)性能，根據(jù)分析結(jié)果對(duì)系統(tǒng)中設(shè)備的數(shù)量做出合理化的調(diào)整，據(jù)此來(lái)鑒別隱性故障的發(fā)生幾率或發(fā)生位置，從而提高故障檢測(cè)的精準(zhǔn)性，爭(zhēng)取做到防患于未然。

3.2 加強(qiáng)對(duì)隱性故障的嚴(yán)格控制

不同的隱性故障對(duì)電力系統(tǒng)所造成的危害程度也不盡相同，制定好科學(xué)合理的預(yù)防措施能有效降低隱性故障的發(fā)生幾率，同時(shí)也有利于將損失控制在最小范圍內(nèi)。通過(guò)對(duì)電網(wǎng)故障數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，從中發(fā)現(xiàn)二次回路的隱性故障基本可以在科學(xué)管控措施的支持下得到預(yù)防，具體應(yīng)著手于以下幾個(gè)方面：

（1）應(yīng)利用帶有自診檢測(cè)功能的保護(hù)設(shè)備代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電保護(hù)設(shè)備，這些先進(jìn)的保護(hù)設(shè)備能夠精準(zhǔn)檢測(cè)到電路的異常情況，并對(duì)整個(gè)電路中的器件運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)督，起到良好的監(jiān)測(cè)預(yù)防的效果。

（2）必須對(duì)工作人員的專業(yè)能力和責(zé)任態(tài)度做出更嚴(yán)格的要求，督促工作人員按照相關(guān)的規(guī)定進(jìn)行規(guī)范化的操作和管理，同時(shí)明確各部門及其各個(gè)工作人員所應(yīng)承擔(dān)的職責(zé)義務(wù)，以防由于人為原因?qū)е吕^電保護(hù)隱性故障的發(fā)生。在此期間，企業(yè)要加強(qiáng)對(duì)檢修人員的專業(yè)技能培訓(xùn)，不斷提高檢修人員的實(shí)操能力和專業(yè)素質(zhì)，從而確保繼電保護(hù)隱性故障能夠得到快速的解決。

（3）要結(jié)合繼電保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)際狀態(tài)來(lái)制定檢修維護(hù)計(jì)劃，要求工作人員對(duì)設(shè)備在運(yùn)行階段的一些細(xì)微變化詳細(xì)記錄下來(lái)，并做出進(jìn)一步的排查，以便在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)隱性故障的隱患，以防故障范圍再次擴(kuò)大，維護(hù)電網(wǎng)的運(yùn)行安全。

（4）應(yīng)根據(jù)繼電保護(hù)隱性故障的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和脆弱性區(qū)域來(lái)判定這種故障對(duì)電力系統(tǒng)所造成的危害程度，不斷從中總結(jié)寶貴的工作經(jīng)驗(yàn)，據(jù)此來(lái)完善應(yīng)急處理措施，尤其要對(duì)高危區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)的監(jiān)控和預(yù)防。一旦發(fā)生隱性故障，必須根據(jù)應(yīng)急方案做出合理的安排，避免出現(xiàn)更嚴(yán)重的電力安全事故，盡可能提升電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。

3.3 母線的繼電保護(hù)

母線是電力輸送的橋梁和紐帶，也是構(gòu)成電力運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的重要基礎(chǔ)，如果母線在運(yùn)行中出現(xiàn)了故障，那么，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)變電系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)不良，造成嚴(yán)重的安全事故。而且，在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，母線的繼電保護(hù)始終處于邊緣化的位置，這就在很大程度上提高了斷電事故發(fā)生的概率，給電力企業(yè)也帶來(lái)了不可估量的經(jīng)濟(jì)損失。在這種情況下，電力企業(yè)要采取有效的辦法，對(duì)母線進(jìn)行繼電保護(hù)，要采用分布式的形式，降低母線運(yùn)行的壓力和負(fù)擔(dān)，降低成本的投資，提高運(yùn)行的效率。在具體實(shí)踐的過(guò)程中，操作人員應(yīng)當(dāng)先考察某電運(yùn)行的周邊環(huán)境，要總結(jié)出運(yùn)行中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，由此來(lái)確定繼電保護(hù)的配置要件，操作人員可以直接配置單套的繼電保護(hù)設(shè)備，這樣不僅可以節(jié)省許多空間，而且也可以省略不必要的施工步驟，降低了施工的難度。同時(shí)，值得注意的是，母線和普通線路的繼電保護(hù)并不存在本質(zhì)上的區(qū)別，所以操作人員也可以采用普通線路的繼電保護(hù)措施，來(lái)強(qiáng)化母線的防護(hù)工作，這樣可以簡(jiǎn)化施工的結(jié)構(gòu)。另外，母線的保護(hù)裝置本身就可以把智能終端與合并單元連接到一起，所以，也能夠自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)運(yùn)行的故障和問(wèn)題，一旦發(fā)現(xiàn)不正常的現(xiàn)象，傳感器可以及時(shí)收集信息，并發(fā)送到中央處理器上。

4 結(jié)語(yǔ)

在電網(wǎng)的運(yùn)行過(guò)程中，離不開(kāi)繼電保護(hù)。如今的電網(wǎng)系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，在維護(hù)電網(wǎng)安全運(yùn)行方面發(fā)揮著重要作用。但在實(shí)際操作中，繼電保護(hù)裝置也經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)故障，因此及時(shí)檢測(cè)繼電保護(hù)故障并進(jìn)行排除，對(duì)確保電網(wǎng)安全運(yùn)行意義非同尋常。持續(xù)性推動(dòng)變電運(yùn)行繼電保護(hù)的發(fā)展是合理且必要的舉動(dòng)，這是提高電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的應(yīng)有之策，也是維護(hù)電力系統(tǒng)安全和穩(wěn)定的有效措施。