电力系统继电保护隐性故障探讨

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  【摘要】随着我国电网改革的推行,电力系统的不断发展扩大,我国继电保护系统以及相关技术也取得了一定的发展和进步。文章根据继电保护设备的隐性故障引发电网连锁故障或加剧电网连锁故障的发展的研究分析,同时对隐性故障模型与及电网连锁故障风险评估做出了详细论述。
  【关键词】隐性故障;概率模型;电网安全;预防措施
  【中图分类号】TM632.2
  【文献标识码】A
  【文章编号】1672—5158(2012)10-0320-01
  随着我国经济的发展,人们生活水平的提高,我国的用电量呈现逐渐上涨的趋势,这种情况下电力系统也在逐渐的发展和壮大,引起运行的安全性和稳定性也就引起了有关部门的重视。因为电网运行的安全性不仅关系着用户的用电问题,还对电力设备以及电路的安全有着非常重要的影响。继电保护作为电网运行安全的第一道关卡,对于电网的运行起着非常重要的保护作用,也就是说继电保护装置要能够在电网运行的异常情况发生的第一时间内,做出正确的跳闸反应,切断故障区域的电力和开关,以此来减少故障损失,赢得抢修时间。由此可见,继电保护系统对于整个电网运行的安全起着至关重要的作用,但是实践中我们发现,继电保护系统作为一个设备和线路的运行系统,也会存在各种形式的故障问题,其中最严重的就是继电保护的隐性故障。
  所谓继电保护隐性故障,是相对于显性的故障而言的,也就是不易察觉和发现的继电保护系统的故障形式,一般来说这种隐性故障在电网的正常运行时,没有任何异常的反应,所以也就不易引起工作人员的重视,但是一旦电网系统的运行出现异常,需要通过继电保护来实现一定的安全防护时,继电保护的隐性故障就会显现出来,表现为并不能按照正常功能的发挥来实现电网故障区域的线路切断功能,从而导致了电网故障的扩大化。所以,继电保护系统的隐性故障的危害是非常大的。
  下文中笔者将结合自己的工作经验,对继电保护系统的隐性故障和电网运行的安全之间的关系进行分析,希望以此能够引起有关部门的重视,加强对继电保护隐性故障的排除和维护,促进我国电网的安全运行。
  1 隐性故障的机理
  要想做好继电保护隐性故障的预防和处理,就必须要认真的研究和分析其产生的条件和特点,下文中笔者将从概念和特点两个方面,对继电保护隐性故障的机理进行分析,希望为有关部门的工作提供参考。
  1.1 隐性故障的概念
  上文中笔者分析了继电保护系统的隐性故障的基本概念,从中我们可以看到继电保护系统的隐性故障的最大特点在于其表现的形式比较特殊,也就是在系统的正常运行的情况下不会发生任何的异动或者误动。而一旦电网系统发生故障,需要继电保护装置的功能正常发挥时,隐性故障问题就会被触发,严重的将导致大面积的线路停电,造成不可挽回的经济损失。
  1.2 隐性故障的特点
  继电保护系统的隐性故障的发生位置是不确定的,也就是说在继电保护系统中,任何的元件都有可能存在隐性故障,不仅各种继电器、接线片中可能产生,连接器和通信通道等中也会存在不同形式的隐性故障,这无疑给继电保护系统的隐性故障的排除增加了难度。另外,指的注意的是,要认真区分隐性故障和设备质量问题之间的关系,也就是说隐性故障的存在并不意味着继电器自身的设计有问题或者继电器应用的问题,它和一般故障的差别在于某些缺陷不会使继电器立刻动作,而是由系统发生其它的事件而触发。因此隐性故障的最大特点,就是它们对于系统的影响仅在电力系统承受压力状态时才能显现出来,比如在故障发生时的电压暂降、电压暂升、过负荷以及开关事件动作后,这也是它最危险的地方,因为一旦产生了这些现象,电网运行本身的安全已经收到了严重的威胁。
  1.3 分析隐性故障的意义
  之所以强调继电保护系统的隐性故障的预防和排除的重要性,是因为它对于整个电网的运行安全有着非常重要的影响。对进行对基于继电保护隐性故障的电力系统可靠性分析,可以提前对系统进行安全性管理,降低发生连锁故障的概率,提高电力系统的稳定运行的能力,保证电网安全、稳定、健康运行,这也是分析隐性故障危害的意义。
  2 预防隐性故障的措施
  上文中笔者从概念、产生特点以及故障分析的意义三个方面对继电保护系统的隐性故障的机理进行了分析,希望能够为有关部门的继电保护隐性故障的预防和排查工作提供有效的参考,下面笔者将结合自己的工作经验和专业知识,提出几点继电保护系统的隐性故障的预防措施和建议:
  2.1 输电线路三段距离保护隐性故障概率模型
  线路距离保护隐性故障概率Pdp与保护装置的测量阻抗Z有关。当测量阻抗Z小于3倍距离保护第Ⅲ段的整定值3Z时,隐性故障概率为常数PL,而测量阻Z大于3倍距离保护Ⅲ段的整定值ZⅢ时,隐陛故障概率按指数规律迅速减小。
  2.2 阶段式电流保护隐性故障概率模型
  过电流保护的隐性故障概率Pdp与线路电流的大小有关。线路电流I大于过电流保护第Ⅲ段的整定值IIII时隐性故障概率为常数PI,而线路电流Ⅰ在0.1IIII和3IIII范围内时隐陛故障概率按直线规律迅速减小至0,在线路电流Ⅰ小于0.1IIII时隐性故障概率为0。
  2.3 预防措施
  通过研究,并不是所有的隐性故障对电力系统都具有同样的危害性,所以为了更好的制定相应的预防措施和管理制度,应该对不同的隐性故障形式以及其危害程度进行分类,以实现更加科学化的管理。就目前我国的大多数电网管理来看,为了评估不同的隐性故障的不同严重性程度,隐性故障风险评估的仿真算法主要采用蒙特卡罗抽样法(MonteCarlo)和重点抽样法(Importance sampling)。通过实验证明,继电保护及二次回路隐性故障是完全可以预防的。在继电保护隐性故障的预防工作中,笔者认为可以从以下几个方面入手:首先,使用目前国内比较先进的保护设备,主保护装置具有自诊断功能,对于装置的一些异常情况都能进行在线监测,就是说要实时的监测现有的继电保护系统的运行状态,已做好防患于未然的准备;其次,关键的问题是必须加强设备管理,严格执行规章制度,建立健全设备的基础技术台帐;再次,作要做到设备维护、检修到位,人员工作到位,将设备的一些细微变化记录在案,对运行设备的变化情况进行对比分析,找出存在的问题,有针对性的进行处理,以免一些可控的故障形式发展成为扩大化的故障;最后,要尽量降低设备隐性故障的危害,使系统和电气设备避免大规模的事故,也就是要对于可能产生的隐性故障形式做好故障处理的应急准备。
  3 结语
  本文主要论述了电力系统继电保护中所存在的隐形故障问题,隐形故障是产生大面积故障的关键因素之一,因此必须采取有效的措施对其进行控制。本章在介绍隐形故障对电力系统影响的基础上,提出了有效的方法用来监测和预防隐形故障,从而降低了隐形故障导致大面积故障的发生率,而且目前许多系统已开始实现对隐形故障的控制。目前,在许多系统中,已经要求对隐形故障进行监测和控制。随着计算机技术和人工智能的发展,会出现更多方法减少隐形故障的危害,使电力系统避免大规模的事故。上文中笔者根据自己的工作经验和专业知识,提出了一些隐性故障的预防和处理措施,希望能够为有关部门采纳,为推动我国电网的安全运行做出自己的贡献。
  参考文献
  [1]田浩,杨明玉.基于继电保护隐性故障的电力系统可靠性分析[J].华北电力大学,2009
  [2]杨明玉,田浩,姚万业.基于继电保护隐性故障的电力系统连锁故障分析[J].电力系统保护与控制,2010,38(9):1~4
  [3]蔡洪亮.继电保护系统典型隐形故障的监测与预防[J].大庆石油学院,2006
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