电力系统继电保护隐性故障分析

2022-12-07北京吉北电力工程咨询有限公司程建峰

电力设备管理 2022年22期

北京吉北电力工程咨询有限公司程建峰

当前，电力企业在电力系统运维管理工作中，需要重点管控继电装置运行效率，在此期间相关技术人员需要结合精细化、精益化的管控手段、管控措施，从多个层面提高系统运行稳定性，并且相关技术人员在配置继电保护装置的过程中，也需要完成对相关设备型号的合理选用，并且借助人工智能技术、大数据技术，实现对继电保护隐性故障实时高效地分析评估，提高运维管理效率[1]。

1 电力系统继电保护隐性故障的概念分析

在电力系统中涉及较多的设备，而设备之间能够实现相互协调运作需要依托相应的继电保护装置，其作为连接枢纽以及沟通桥梁能够实现对设备精细化地控制。然而，在系统以及设备运行期间，出现继电保护隐性故障问题也相对较为常见，同时对相关隐性故障的处理也具备较大的工作难度[2]，而所谓隐性故障是指在整个系统中所产生的隐性缺陷，不会直接作用于电力系统的运作，但是随着时间的不断推移，相应的隐性故障进一步增多会导致电网运行的稳定性受到影响，其作为一类动态化的影响因素会对电力系统运行的安全性、稳定性造成严重影响，比如出现电网负荷波动情况[3]。

除此之外，在特定的工况下，部分隐性故障也会转变为显性故障，从而进一步给电力系统的运行带来严重的干扰，若继电器在运行过程中出现相应的故障问题，相关工作管理人员需要在第一时间锁定故障源，并且对故障具体区域位置进行分析识别，制定出行之有效的电路故障处理管控计划、管控方案及时处理故障模块，避免故障影响范围进一步扩大给其他设备带来相应的损害[4]。一般情况下，技术人员通过常规技术很难发现在电力系统运行过程中潜在的隐性故障问题，而继电器保护的隐性故障一般在整个系统运行峰值时显现出来，从而给电路安全稳定地运行造成较大的隐患。

2 继电保护隐性故障的成因以及分类

2.1 继电保护隐性故障的原因

在电力系统中涉及较多的机电设备，同时目前电气工程自动化领域结合继电保护装置的使用相对较为常见，而继电保护装置作为一类硬件系统，要想发挥出继电保护装置的实际价值和作用，工程人员也需要设定相应的软件系统，来驱动硬件部分更加高效地运转，如果在设定软件的过程中存在定制错误的情况，则会导致保护原理以及保护逻辑出现异常，比如出现继电保护装置拒动、误动的情况，从而导致保护机制彻底丧失相应的作用。除此之外，继电保护装置的部分集成电路存在短路缺陷的问题，虽然不影响继电保护装置在正常工况下的运作，但是也会引发一系列的隐性故障问题，工程人员需要从软件以及硬件层面出发对继电保护装置对隐性故障进行识别分析[5]。

2.2 隐性故障分类

2.2.1 硬件的隐性故障

电力系统继电保护器的硬件隐性故障相对较为常见，而继电保护装置的硬件类隐性故障与硬件设备，以及各元件的运行工况存在相应的关联，而出现此类故障的原因多数是在于相关工作人员未严格参照继电保护装置运维管理的需求，来开展对设备的质检以及全面核查管控，由于继电保护具备较多保护装置，在设备运行期间若相关装置存在质量问题，则会导致隐性故障进一步显现出，如出现设备老化、运行不良，会给继电保护装置的运作带来相应的影响。

另外，继电保护器也需要合理借用通信模块、通信系统来发挥出应有的作用，实现信息高效传递。但在当前电力系统、电力线路的空间布局方面，通常采用纵联的方式，其中还存在严重的通信线路干扰问题，从而导致继电装置的运作受到相应的影响；并且在隐性故障问题中还包含直流回路故障，其中潜在接线不良、断线的问题会导致系统的运行受到严重的影响；同时继电器的故障也会导致元件烧毁，出现直流电流异常的情况。而在测量回路故障中，由于其中涉及不同形式的测量回路，如果其中存在接触不良或接线错误以及设计缺陷，均会导致硬件的隐性故障出现。

2.2.2 软件的隐性故障

软件类隐性故障也涉及多个层面，首先在对软件进行检测管理过程中如果未进行高质量、高效率的自检管控，则会导致系统出现连锁故障，如在其中出现差动保护、电压溢出的状况均是由于软件处理不到位而导致设备出现拒动、误动。同时，在拆动保护装置中存在插件平衡系统设置不合理也会出现继电保护器误动的情况。此外，在继电保护中软件的隐性故障还涉及继电保护装置灵敏度，以及定值整定等相关问题，一般情况下，继电保护器定值设定需参照电网运行的需求来进行，当系统运行期间相应的定值无法得到及时更新会导致保护动作出现相应的差异。

在继电保护装置灵敏度问题中也涉及两个层面，如灵敏度过高会出现误动，灵敏度过低会出现拒动，在此期间相应的电压元件灵敏度会影响整个继电保护装置的工作状况。除此之外，在继电保护装置运行过程中相关技术人员也需要设定一系列的保护机制，配合设备运行，确保设备和线路之间能够安全稳定地运行，避免出现保护拒动的现象。

3 继电保护隐性故障的处理措施

3.1 完善继电保护装置的可靠性和功能

电力系统在运行过程中会出现各种各样问题，因此相关继电保护装置在运行过程中需要具备较高的可靠性和稳定性，工程师以及相关设计人员需要对继电保护装置的功能进行革新、优化、完善，相关运维人员需要落实高质量、高效率的系统维护分工，对继电保护装置存在的问题进行有效管控。随着继电保护装置功能得到不断优化完善，相关运营人员也需要落实高效率的系统运维作业，分析在当前继电保护装置中存在的问题点，并且采取继电保护装置保护技术，同时借助优秀的管理技术、管理知识对现有的运维管理技术进行创新、优化、调整，以此来减少故障发生的概率。除此之外，工程师以及相关技术人员也需要借助先进的检测技术、检测手段，对继电保护装置以及相关管理系统进行监督管控，及时减少其中潜在的问题点，确保继电保护装置能够正常稳定地运行。

3.2 对隐性故障进行科学高效地检测

由于继电保护装置的隐性故障存在相应的不确定性，运维人员在电力系统运行过程中，需要重点管控在峰值阶段的隐性故障问题，在此环节，各类隐性故障问题便会进一步显现，相关管理人员需要采取有针对性的管控措施，结合离线式检测技术，对现有的故障进行实时监测分析，同时管理人员也需要参考继电故障的特征，选取有效的保护措施，提高对整个系统的监督管控力度，降低故障发生概率。除此之外，在对继电保护隐性故障进行监测管理的过程中，工程师以及相关技术人员也需要参照实际工况以及常见的隐性故障问题，对故障隐患区域进行监督管理，以此来减少故障出现的次数。而为了实现对隐性故障的识别管控，运维人员还需要对现有的监控设备，以及信号接收装备进行合理调整，增强继电器接收信号的能力。

3.3 对继电保护隐性故障进行科学分类实施风险评估

由于电力系统具备较大的规模，要想高效地管控电力系统中的故障还具备较大的工作难度，随着当前电力系统的覆盖范围进一步拓宽，系统的运行环境也得到了进一步优化完善，但是外部环境的复杂度也在进一步提高，在此情况下继电保护系统出现隐性故障的概率则会进一步加大，同时隐性故障的类型也会进一步增多，当继电保护装置出现相应的故障隐患问题时，整个系统运行的稳定性和可靠性会受到严重的影响，在此过程中，企业需要采取科学合理的管控方式，加大对继电保护体系监督管控力度，同时结合行之有效的管控措施，做好控制以及监测管理工作，以此来将相应的隐性故障所带来的损失有效降低。

首先，相关技术人员需要对继电保护隐性故障的成因进行分析整理，制定相应的故障检修日志，快速锁定隐性故障源，同时评估隐性故障潜在的危害和不良影响，并且技术人员还需要从全局出发，对隐性故障问题进行考量和评估，加大对隐性故障风险的评估管控力度，确保继电保护工作能够正常高效地开展。除此之外，相关技术人员还需要对继电保护装置常见的故障问题进行总结，快速锁定受损位置，并且借助风险评估模型，对相关位置的受损概率进行分析，并且及时采取相同的管控措施，以此来减少故障带来的不良影响。工作人员还需要加大研究分析力度，加强对继电保护装置的维护管理工作，确保相关设备能够正常稳定地运行。

电力系统继电保护装置在运行过程中需要得到精细化的管控，运维人员应当侧重提高设备运行的安全性、稳定性以及协调性，分析电网运行的风险源，并且对电网进行全面掌控提高电网运行的安全系数。在此过程中，运维人员需要对隐性故障处理的理论知识进行细致、高效地学习，并且加大运维监督管理力度，借助人工智能技术、互联网技术、大数据技术，实现整个电力系统安全、协调、稳定的运作。

3.4 构建故障模型与风险评估

对继电器隐性故障的管理涉及较多的内容，比如在对连锁故障进行分析管控的过程中，工程师以及技术人员也需要借助相应的故障分析模型，有效管控在隐性故障中潜在的连锁故障隐患问题，比如当负荷超出相应的比例之后，整个电力系统会出现崩溃的情况，此时可根据输电线路的运行态势，对隐性故障低频情况进行合理调节，同时建立起相应的评估模型。

在此过程中，相关技术人员需要选取初始故障线路，对故障支路进行有效判别和管控，分析故障线路所产生的动作，将相关支路正常切除，而当线路出现拒动的情况时，相关技术人员则应当保证相邻线路动作能够得到有效管控，判断相邻支路是否存在误动的情况，并且采取相应的管控措施，在完成对系统的修正之后，相关技术人员则需要对线路进行高质量、高效率的检测，及时评估其中存在的不稳定状况，结合甩负荷的方式，保证整个体系维持在稳定的状态。

而在风险评估过程中，相关技术人员则需要对故障隐患问题所造成的严重性、危害性进行评估，评判故障发生的概率，参考不同的影响因素，对故障严重性指标进行有效掌控，通过层次分析法，对多个结果进行排序分析，以此来评估各指标可能潜在的危害程度、影响程度，以此来实现对故障隐患问题的有效防范。

3.5 明确工作流程

继电保护工作在电力系统实际运行中要具备灵敏性、可靠性、速动性的特征，因此为了提高对继电隐性故障的处理效率，相关技术人员需要严格参照电力系统的运行状况，制定出科学合理的工作管理流程、管理机制，以此提高工作管控效率。比如在当前电力系统工作管理期间，相关技术人员需要参照整体工作开展的情况，对继电保护工作状态进行评估、总结，充分发挥继电保护所具备的选择性功能，确保将故障线路以及故障设备从当前电力体系中切除掉。其次，在整体管控过程中也需要制定一系列的警报机制，及时发现在继电保护工作中潜在的故障隐患点，防止设备在不正当的电流电压工况下运作，减少设备受损的概率。

除此之外，相关技术人员还需要落实相应的电力调整，并且完善电力配置，实现资源配置，从工作开展的初始阶段创造良好的条件，同时需要对系统中的母线电压、发电机以及中低电压线路的状态进行定期检验，结合当前工作开展的实际情况，进行专项化的信息交流，确保参与到运维管理的作业人员能够了解到继电保护的状态，同时在检测继电器的过程中，相关技术人员还需要重点管控变电环节，及时对其中的电阻值进行查看分析，重点关注短路点位置，对短路类型以及相关区域的电阻情况进行评判，相关技术人员需要尝试从不同的维度、不同的方向对系统的电阻值进行评估，及时发现潜在的隐性故障（见表1）。

表1 短路电流分析

3.6 制定电力系统事故应急管理预案

为了提高继电保护隐性故障处理管控效率，企业需要在日常工作管理过程中制定行之有效的电力系统事故处理应急预案，严格参照各项管理条例、管理制度，对继电保护装置进行精细化管控，以此来降低故障发生的概率，同时也进一步缩小故障影响范围。相关技术人员应当加大检修保护力度，对常见的隐性故障区域进行全过程、全时段的监测管控，以此来减少故障发生的概率，同时电力企业还需要及时组织员工开展常态化的应急演练，确保相关运营人员在电力系统出现故障期间能够快速锁定故障源。

3.7 母线的继电保护

在电力输送过程中，母线发挥着中间桥梁的作用，其作为电力系统中的重要结构部分，若母线出现相应的故障隐患问题，则会导致整个系统运行的稳定性受到严重影响，从而影响到人们的用电安全。落实对母线的继电保护需要从多个方面来进行，电力企业在该过程中需要分析母线运行的周边环境条件，做好现场勘察记录，之后合理分配相应的继电保护装置，并且严格参照继电保护规章制度、管理条例，做好对设备的防护管理。除此之外，母线有别于传统线路，在对其进行保护管理的过程中需简化相应的管理流程降低管理成本，并且工程师还需要将母线与智能终端进行有效连接，起到对故障稳定高效识别的管控功效，一旦发现相应的故障隐患问题，借助传感器可指导技术人员完成对终端设备高效的管控。