继电保护与安全稳定控制系统隐性故障研究综述及展望

2018-02-21李文学

现代工业经济和信息化 2018年6期

李文学

（黄河鑫业有限公司，青海西宁 810000）

引言

继电保护以及安全稳控系统的隐性故障问题直接关系着本体装置的安全可靠运行，其具有一定的隐蔽性，常规运转过程中潜藏的该种类型故障问题并未显现出来。在隐性故障缩减以及网络稳定性保护过程中，可选择多种路径。其中，隐性故障与人为干扰以及各种自然因素有关，需通过多层面的考虑，才能采取有效的调控措施。

1 继电保护中的隐性故障问题概述

1.1 隐性故障保护类型

自继电保护隐性故障这一概念提出以来，其造成的相关影响和对其进行的分析研究备受关注。对于继电保护隐性故障而言，其作为保护系统与生俱来的缺陷与不足，在系统运行过程中一般对系统不会产生太大的影响。然而，系统在非正常压力状态运行时，很可能会造成继电保护丧失功能，装置拒动或不正确断开电路元件，以致于产生连锁效应，导致大面积停电。隐性故障保护过程中，需从多个视角进行综合考虑，具体分类如下[1]：

以造成故障的主要原因为标准进行分类，主要有硬件故障型隐性故障，常见的有设备元件损坏、缺陷等；因保护软件系统出现错误而导致的隐性故障，多见于保护逻辑或者软件版本等出现错误等；因保护定值而造成的隐性故障问题，比如定值不合理或者人为因素造成的设置错误等；因外界自然条件和因素造成的故障，比如暴风雨或者其他恶劣气候条件等；人为操作有误或者维护不良等，导致继电保护隐性故障。以保护元件自身的功能缺陷为标准，主要包括硬件故障型隐性故障、人为失误以及保护设施型隐性故障问题。以继电保护设备的动静态特性为依据，可以将故障分成两种，一种是动态的隐性故障问题，另一种是静态的隐性故障问题。其中，设施的静态特性主要是在保护装置没有满足启动要求时仅测量和计算电气量，或者只是采集数据信息以及作为启动判断，与后续逻辑比较、跳闸出口等相关环节无关联。其中，硬件设备主要有互感器测量回路、端子、连接电缆、前置电路以及采样与计算等，这属于静态的隐性故障问题。继电保护满足启动要求时，对故障量测量并逻辑比较，其中涉及测量计算以及闭锁信号检验，即动态隐性故障。

虽然上述几种类型的隐性故障问题分类角度不同，但是均从硬、软件两个层面对故障分类，并在此基础上又分成了装置与人为性隐性故障问题。

1.2 隐性故障影响及其研究

继电保护是电力系统的第一道放线，安全可靠性非常重要。继电保护设备的隐性故障问题存在，导致继电保护设备误动（拒动）对继电保护的可靠性与稳定性会造成影响。在电网非正常状态下，隐性故障被触发，进而引发系统事故，甚而引发连锁性的故障。这不利于系统的安全稳定性，导致系统负荷和电源孤立，甚至造成整个系统失稳。近年来对继电保护隐性故障问题进行的研究除了可靠性建模以及保护设备对系统可靠性影响，还对故障监控方法进行了深入的研究，目的在于防范隐性故障，以免电力系统发生连锁故障。早在1995年就提出了继电保护隐性故障监控技术及其实施方案，但因技术不成熟而在工业领域未得以广泛的应用；2004年又提出利用广域保护技术对隐性故障进行监控，同时还开发了监测系统。对隐性故障进行检测，主要看系统运行情况，现阶段应用最为广泛的是离线检测法。从应用效果来看，该种方法也难以有效满足系统的高安全可靠性要求与在线检测，对隐性故障问题无法做到全面检测。值得一提的是，离线整定值是整定值隐性故障问题的主要成因之一，离线整定值的改动需要靠人工方式来实现，容易引发安全隐患和问题。尤其是一些定值长期不修，导致定值性能受到不利影响，甚至出现离线整定值与电网运行不协调[2]。

2 总结与展望

基于以上对现阶段继电保护以及安全控制系统的隐性故障问题分析研究，笔者认为随着科技水平的不断提高，隐性故障问题的研究可从如下方面着手[3]。

2.1 建模

故障建模发生的可能性研究过程中，建模主要以过流、距离保护等作为对象。安全控制系统隐性故障分析与研究，仍然处于刚刚起步阶段，建立隐性故障问题的发生概率模型是研究的重点所在。较之于继电保护，电网系统的安全控制系统原理显得更加复杂，既要考虑设备拒动以及误动对元件产生的不利影响，又要注意建模时系统中的隐性缺陷对其负责区造成的影响，而且建模过程也会因此而变得非常的复杂。不同的隐性故障问题和缺陷下，故障后果发生的可能性以及危害程度大相径庭，实践中应当根据后果情况对其客观的评估，而且评估所得的结果应当用于二次设备建模。

2.2 评估风险

继电保护以及安全控制装置是二次设备系统中的主要风险来源。目前国内继电保护隐性故障对电力系统以及电网产生的影响程度评估是基于风险视角进行的，实践中可参照雷击故障等风险评估的基本流程，将二次设备故障作为风险评估的新因子输入系统，使其参与电力计算与安全分析，同时这也是未来继电保护隐性故障问题的研究主流方向。从实践来看，在对继电保护以及安全控制系统中的隐性故障进行建模分析过程中，大量数据作为支撑是避免不了的；然而，现有的数据信息以及种类不齐全，加之专家知识模糊以及不确定性，因此既要对二次系统进行统一监控和记录，又要注重事故样本的累积，积极探索数据信息缺乏时的隐性故障问题风险评估方式和措施。

2.3 配合隐患与故障研究应用

实践中可以看到，虽然保护协调配合已被广泛的关注，但是研究深度不够，研究成果欠缺。从厂网分开至今，继电保护、安全控制系统以及涉网参数之间的配合问题日渐凸现出来，并成为我国电网事业建设与发展的一大桎梏。同时，还要注意隐性故障的深入研究与应用，研究成果应当能够充实预想事故以及预决策系统，有利于预防管控和及时发现与定位电网系统中的配合隐患问题，对于系统中存在的各种薄弱环节，也应当及时采取有效的措施予以防控，从而提高电网系统的运行安全可靠性。

2.4 管控二次设备

继电保护以及安全控制系统的隐性故障成因很多，其中人为因素无法避免。实践中因测试人员的技能以及素养等参差不齐、局限性较大，以致于对继电装置中的缺陷严重忽视，进而引发隐性故障问题。针对这一问题，笔者认为应当严格遵循规程，根据电网系统发展以及更新规程，不断加强设备调试以及运行维护和管理，对定值整定进行有效管控，以避免出现安全隐患问题。事实上，虽然基于电网的特点以及运行特性等对继电保护设备及其安控系统的动作判据进行了制定，但是判断依据无法有效适应电网系统的运行要求，必须对其进行及时的更新。基于装置自身而言，恶劣的环境条件以及设施因长期的运行而要面临着很多器件老化、需要更新换代等问题，隐患无法根除。对于上述问题，需与二次设备状态检修所得的数据信息结合起来，对其采取严格的监管以及预警措施，这样才能最大限度地降低设备隐性故障问题发生的可能性。