摘要：本文闡述了電力系統(tǒng)繼電保護隱性故障的概念和危害，并通過對其特點的分析，提出了有效的監(jiān)控方法，從而減少隱性故障及其所導致的大面積故障的發(fā)生率。

關鍵詞：電力系統(tǒng) 繼電保護 隱性故障

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）09（c）-0097-01

隨著我國電力事業(yè)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)的不斷擴大，對電力系統(tǒng)繼電保護的要求也越來越高，然而繼電保護中存在著不可避免的隱性故障，對電力系統(tǒng)造成很大影響，甚至導致系統(tǒng)發(fā)生重大事故。

1 隱性故障的概念

所謂電力系統(tǒng)繼電保護的隱性故障，是指在系統(tǒng)正常運行時對系統(tǒng)沒有影響且無法發(fā)現(xiàn)，而當電力系統(tǒng)異常或發(fā)生故障時，才會對電力系統(tǒng)產(chǎn)生危害的故障。這種故障往往現(xiàn)象不明顯，卻具有很大的危害。在繼電保護系統(tǒng)中，電壓互感器、電流互感器、接線片、連接器、各種繼電器、通信通道等元件，都有可能存在隱性故障。它的存在并不是意味著繼電器本身的設計有問題、所選用的繼電器不適當或者校準有錯誤。隱性故障不會使繼電器立刻動作，而是當系統(tǒng)由于某些干擾而引起繼電器或控制元件誤動作時，才可以被監(jiān)測到。例如在故障發(fā)生時或者故障發(fā)生后瞬間、低電壓、過負荷以及其他開關事件發(fā)生后等情況時，電力系統(tǒng)處于壓力狀態(tài)，隱形故障將顯現(xiàn)出對系統(tǒng)的影響，這是隱性故障的最大特征，也是它最危險的方面。

2 隱性故障的危害

隱性故障的觸發(fā)，往往發(fā)生在電力系統(tǒng)發(fā)生故障而繼電器正確切除故障之后，因為此時電力系統(tǒng)潮流會重新分配，從而使帶有隱性故障的繼電器誤操作或拒動，而別的保護系統(tǒng)也可能存在隱性故障，系統(tǒng)就會更加不穩(wěn)定，造成大面積故障的發(fā)生，這種大面積故障會導致惡劣的后果。

隱性故障引起電力系統(tǒng)大面積故障都要經(jīng)歷一定的發(fā)展過程。在初始階段，電力系統(tǒng)因為一些無法預知的事件而處于非正常狀態(tài)下，此時系統(tǒng)中許多設備可能都處于運行極限，由于實時監(jiān)測不完備，或者值班人員對系統(tǒng)運行狀況估計不準確等原因，可能對于目前的非正常狀態(tài)毫無察覺。在這種情況下，一旦某處發(fā)生故障，就有可能引起連鎖反應，最終電力網(wǎng)有可能被分割成獨立的過負荷區(qū)和過發(fā)電區(qū)，過負荷區(qū)最后崩潰導致大面積的停電，而過發(fā)電區(qū)則有可能導致發(fā)電設備損壞。

從上述隱性故障的危害可見，對電力系統(tǒng)繼電保護的隱性故障進行分析和研究，實現(xiàn)對它的監(jiān)測和控制具有十分重要的意義。

3 隱性故障的評價分析

對于整個電力系統(tǒng)繼電保護而言，不同的隱性故障所引起的危害程度有可能是不同的。隱性故障對于系統(tǒng)的危害程度通常用兩個指標來衡量，即易損區(qū)域和易損指數(shù)。根據(jù)易損區(qū)域所在位置和影響的嚴重程度，來決定對哪些隱性故障采取相應的監(jiān)測和控制。

3.1 易損區(qū)域及其確定

3.1.1 易損區(qū)域的概念

每一種隱性故障都有其相應的易損區(qū)域。如果故障發(fā)生的地點距離存在隱性故障的繼電器很近的區(qū)域，該區(qū)域中含有隱性故障的繼電器則會受到故障的影響，這個區(qū)域就是易損區(qū)域。如果電力系統(tǒng)在易損區(qū)域出現(xiàn)異常，該區(qū)域的隱性故障將引起繼電器誤動，進而引起新的異常，這樣下去，會引發(fā)一系列的隱性故障。

3.1.2 易損區(qū)域的確定

確定易損區(qū)域是非常重要的，因為它是解決電力系統(tǒng)整個故障的關鍵，更是消除隱性故障的根本。由于繼電器存在隱性故障，在繼電器或繼電器組所保護的某區(qū)域內(nèi)，只要電力系統(tǒng)發(fā)生故障，該繼電器或繼電器組就會產(chǎn)生誤操作，則可確定該區(qū)域為易損區(qū)域。檢測易損區(qū)域中繼電保護方案的輸入信號有兩類：即距離阻抗和電流幅值。例如電流繼電器易損區(qū)域的確定，可以在對其輸入故障電流的情況下，找出繼電器不動作的區(qū)域，這些不動作區(qū)域之外的部分即為電流繼電器的易損區(qū)域。

3.2 易損指數(shù)

3.2.1 易損指數(shù)的概念

衡量隱性故障對電力系統(tǒng)的危害程度的另一個指標是易損指數(shù)。根據(jù)每個區(qū)域的相對重要性，給它們分配優(yōu)先權(quán)或者受損等級，通常用易損指數(shù)來表示。易損指數(shù)反映的是電力系統(tǒng)發(fā)生故障時的穩(wěn)定性，易損指數(shù)高，則表明系統(tǒng)的穩(wěn)定性差；反之，易損指數(shù)低，則表明系統(tǒng)的穩(wěn)定性好。

3.2.2 易損指數(shù)的確定

在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，如果能夠?qū)@些故障進行實時分析，就可以確定它們所在區(qū)域的易損指數(shù)。但是，電力系統(tǒng)的故障是很復雜的，而模擬小概率事件又相當困難，它涉及到非常大量的計算工作，因此，很難對大型電力系統(tǒng)中的故障進行系統(tǒng)的分析。為了克服這一困難，可采用重要性采樣技術(shù)，對故障概率進行變換，模擬小概率事件頻繁地發(fā)生，以便對其產(chǎn)生的影響進行分析。通過這樣的方法，列出隱性故障影響的嚴重性，按順序劃分隱性故障的級別，就可以得出易損指數(shù)。對易損指數(shù)的衡量，通?？捎秘撦d﹑暫態(tài)穩(wěn)定性或者電壓崩潰等指標來描述。

通過以上易損區(qū)域和易損指數(shù)的確定，可以找出易損指數(shù)高的區(qū)域，通過檢查其隱性故障狀態(tài)，推導出隱性故障導致大規(guī)模嚴重故障的可能性，從而確定對它實施監(jiān)控。

4 隱性故障的監(jiān)控

隱性故障監(jiān)控系統(tǒng)，可以應用于變電站，控制易損指數(shù)高的繼電器。隱性故障監(jiān)控系統(tǒng)接收到的信號輸入與具有易損指數(shù)高的繼電器所接受的信號相同，即復制該繼電器的算法和功能。隱性故障監(jiān)控系統(tǒng)的輸出信號和傳統(tǒng)的繼電器的輸出以某種適當?shù)倪壿嫹绞疥P聯(lián)起來，用來監(jiān)督傳統(tǒng)繼電器的輸出。當監(jiān)控系統(tǒng)的決策和傳統(tǒng)繼電器的決策不同時，不允許跳閘。例如分析過電流繼電器，考慮其隱性故障的可能性就是考慮它的方向性。其原理是監(jiān)控系統(tǒng)接收來自傳統(tǒng)繼電器的運行和極化信號，進行方向計算，其輸出與傳統(tǒng)繼電器的輸出串聯(lián)，只有兩者方向相同時，保護才可以動作。通常繼電保護的隱性故障，均與故障檢測、方向判斷、距離測量、計時功能等繼電器性能相關，以及與電流互感器和電壓互感器的輸入相關，但是沒有必要監(jiān)測系統(tǒng)中所有的繼電器，可以事先鑒別出對系統(tǒng)可靠性有最嚴重危害的線路和母線，在其上增加適當?shù)臄?shù)字式設備，提供必要的監(jiān)測和控制。

目前我國所使用的比較先進的保護設備，主保護裝置均具有自診斷功能，對于裝置的一些異常情況都能進行在線監(jiān)測。更關鍵的問題是必須加強設備管理，嚴格執(zhí)行規(guī)章制度，做到設備維護、檢修到位，維修人員工作到位，詳細記錄設備的所有細微變化，對運行設備的變化情況進行比對分析，及時找出存在的隱性故障，有針對性的進行處理，盡量降低隱性故障帶來的危害。

隨著計算機技術(shù)和人工智能的發(fā)展，在許多繼電保護系統(tǒng)中，可通過自我檢測和自我監(jiān)控的能力，加上具有改變整定值、或是修正控制邏輯、或是修正跳閘邏輯的自適應特性，對隱性故障進行監(jiān)測和控制，避免電力系統(tǒng)和電氣設備的大規(guī)模故障或事故。

綜上所述，克服電力系統(tǒng)繼電保護的隱性故障的關鍵，是確定易損區(qū)域及易損指數(shù)，應用先進的保護技術(shù)有針對地進行監(jiān)控防治，從而保證電力系統(tǒng)的正常運行。