继电保护隐性故障的电力风险评估研究

2017-03-08赵博

中国新通信 2017年1期

赵博

【摘要】当前许多电力企业在对电网系统进行风险评估时没有将继电保护系统可能出现的故障纳入考虑，为了确保风险评估的全面性，引入概率分析模型来对电网整体运行的风险性进行评估，可以对电网停电风险进行全面并准确的控制与评估。

【关键词】隐性故障继电保护风险评估变电站

将继电保护能够在电网出现故障时正确响应记为N-1。继电保护系统在运行过程中所存在的隐性故障进行深入的分析，依照继电保护系统所具有的各项特点，制定继电保护隐性故障的诊断方案以及辨识方案。根据所制定的各项方案，通过风险评估模型来对继电保护隐性故障的风险指数进行量化评估，再利用仿真计算的方法来对风险评估模型的可靠性以及实用性进行验证，相关的决策依据能够有效支持电网荷载限额制定以及检修计划等方面的安排工作，提高电网整体运行的可靠性。

一、继电保护隐性故障的电力风险评估的必要性

变电站电网的稳定运行离不开继电保护系统的防护，然而经调查研究发现，我国所发生的停电事故多数是由于继电保护系统运行不力所造成的。为了提高变电站的运行稳定性，降低停电事故的发生率，挖掘继电保护系统出现问题的原因并且对运行过程中的隐性故障风险进行评估研究有着十分重要的意义。继电保护防隐性故障通常被看作是一项系统性故障或永久性担缺陷，这种缺陷在运行状态和电力系统已经出现故障时才能充分体现出现，而所造成的后果往往是错误操作被保护元件，导致出现N-2事件。

根据以上分析可以发现，电网系统在故障发生的当下，一旦继电保护存在隐性故障，通常会扩大电网系统所出现的故障，隐性故障所造成的N-2事件往往是不可预计的，所造成的故障反应也往往是连锁性的，断电保护隐性故障的随机性较高，故障发生概率的计算以及故障预防的困难也更高。因此，针对断电隐性故障进行深层次的总结与归纳，完整电网整体的风险评估，是降低电网停电率的根本方法。

电网系统风险评估的内容主要包含电网运行过程中扰动程度的评估、输电通道安全评估、稳定控制风险评估、以及连锁跳闸概率的评估等方面，各项评估的主要方式为统计数据分析。以N-1假设为依据对电网系统进行的管理工作，其管理工作的主要目的是当电网系统出现N-1故障时，不使其出现出力以及损失负荷现象。而N-1假设的前提是继电保护能够在电网故障出现的同时采取预先设定的响应措施，而当前许多电力企业在对电网系统进行风险评估时没有将继电保护系统可能出现的故障纳入考虑。实现状况下，许多电网系统确实存在一定程度的隐性故障风险，造成电网系统在出现故障时，继电保护装置的反应不但不能够有效控制故障，其所造成的装置误动反而加剧了电网系统故障的严重性。

二、继电保护隐性故障辨识技术

对继电保护系统运行状态信息进行收集，具体包含 MMS告警信息、输入压板状态、输出压板状态以及综合保护整定值等因数，对电网系统运行的可靠性进行分析，评估继电系统的保护能力，针对断电保护系统采取隐性故障辨识以及故障概率评估等方面的工作。继电保护隐性故障辨识主要包含三个方面的内容：

1、装置在线监测。装置在线监测计利用各项通信技术对断电装置各项运行状态信息进行采集与分析，在无潜在故障的情况下，进行确定性隐性故障测量，如配置错误或硬件障碍等方面的监测，在有潜在故障的情况下，进行不确定性隐性故障测量，如电源电压下降以及光强下降等方面的监测。

2、SCD全模型建模。利用SCD全模型建模型来实现二次虚回路模型与GOOSE报文进行匹配，通过逻辑链路与物理联接的映射以及功能回路与逻辑链路的映射，对二次系统运行状态进行描述与评估。

3、录波与定值数据。录波与保护定值通常用于对定值的隐患以及合理性进行判别。另外，由于PF特性信号在电网运过程中不断发生变化，在某一概率条件下需要对造成保护功能失效或使能的因素进行明确。

三、隐性故障的风险评估

3.1风险评估

风险评估技术本质上是一项统计分析工作，不同场景下，决策者需求、可获取数据、危害的特征以及危害的种类各有不同，对各项风险所进行的量化处理，即是事件所发生后果与事件概率之间的乘积。风险评估工作的内容主要包含两个方面，分别是性能和频率，性能指的是某一事件的严重性，频率即事件发生的或然性。利用这两方面的数据能够计算出特定事件严重性期望值和概率期望值，这两个值的乘积也是“风险”的量化表示。电力系统可靠性即满足电量以及电力两方面基本要求的前提下，系统元件应该满足的性能要求，充裕性和安全性是用于描述电力系统可靠性的常用术语。安全性指的是电力系统在运行过程中扰动方面的承受能力，充裕性指的是在额定要求下电力系统的承載能力。