電力系統繼電保護隱性故障的研究

楊曉東 王壇 時文波

摘 要 無論是企業生產還是社會運轉都離不開電力資源，電力系統負責電力資源的持續供應，所以保障電力系統穩定運行非常重要。繼電保護裝置可以保障電力系統安全正常地運行，但繼電保護隱性故障無法做到完全消除，該故障一旦發生會對電力系統運行帶來嚴重影響，進而帶來很大的經濟損失。所以，本文對電力系統繼電保護隱性故障展開了研究，基于隱性故障造成的原因提出了有效的應對措施，以供相關人員參考，進而最大程度減少了繼電保護隱性故障的發生，為電力系統安全穩定的輸送電力資源提供了保障。

關鍵詞 電力系統 繼電保護 隱性故障

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2022）04-0004-03

社會在不斷發展，科技也在不斷進步，隨著我們對于生活質量和水平要求的不斷提升，對于能源的需求也在隨之增加，電力資源作為當前需求量最高的資源，這也使得電力系統面臨著巨大運行壓力。對于電力系統而言，繼電保護裝置作為保證其高負荷穩定運行的關鍵，只有確保繼電保護裝置保持正常狀態才可以使其更好地為電力系統運轉提供保障。但是繼電保護隱性故障會使得繼電保護裝置出現問題，從而引發一系列故障，所以做好電力系統繼電保護隱性故障排查工作非常有必要。

1 繼電保護中的隱性故障

在電力系統中，繼電保護隱性故障可以說是繼電保護系統中一個無法消除的缺陷，并且隱性故障很難被察覺[1]。電力系統在保持正常運轉時，繼電保護隱性故障并不會影響電力系統，但如果電力系統在運轉中出現問題就會導致隱性故障的發生，并造成嚴重影響。繼電保護隱性故障會在一定條件下被觸發，并且具有一定隨時性特征，通常情況下，維護人員在對電力系統進行維護時很難發現隱性故障，并且隱性故障可能存在繼電保護系統的多個部位。

2 繼電保護隱性故障的主要表現

繼電保護隱性故障主要表現為操作失敗或是意外跳閘。其中操作失敗通常是電力系統運行出現故障后，繼電保護裝置無法有效解決故障，進而會出現操作失敗，而意外跳閘則是電力系統并沒有出現運行故障，或是保護區以外故障而引發的誤跳閘。所以，將繼電保護操作失敗這種隱性故障劃分為保護舉動，這種故障會使得電力系統中最少一條母線被分離，而保護區以外跳閘的隱性故障因為電力系統并沒有出現故障，只是其自發性有害跳閘或是誤跳閘，所以劃分為保護勿動。對于意外跳閘可以立即進行補救，通過自動重合閘的措施，而電力系統也會依照“N-1”的運行原則，意外跳閘這種故障的發生通常不會影響電力系統的穩定運行，但是如果是因為保護區以外故障而引發的誤跳閘就會嚴重影響到系統的安全穩定運行。

在繼電保護裝置隱性故障開始時，此時繼電保護系統可能會出現操作失敗的提示，而后備保護會將存在故障的線路進行切除。繼電保護出現操作失敗故障可以說不完全屬于隱性故障，這主要是因為故障發生后，其他后備保護會對其進行切除，這種單一的操作失敗故障雖然可以得到后備保護的處理，但是如果系統出現了連續多次的操作失敗，這種故障的范圍更加嚴重，影響電力系統的穩定運行，還會導致系統崩潰，所以連續多次的操作失敗需劃分到隱性故障當中。在系統運行過程中，如果有其他雜散信號感染，就會導致意外跳閘的出現，使得斷路器出現錯誤才工作，進而引發隱性故障。由于自發性有害跳閘在發生時，系統并沒有出現任何故障，也不會改變電力系統的運行狀態，所以這種跳閘可以不劃分至隱性故障當中，而保護區外故障所引發的誤跳閘，會引發嚴重的停電問題，這種停電問題作為隱性故障的典型表現方式，與系統運行環境、系統故障有著密切關系。此外，繼電保護操作失敗與意外跳閘故障還可能同時發生。

3 隱性故障特點及觸發因素分析

電力系統事關電力資源供應，因此要求繼電保護裝置保持良好運行狀態[2]。但隨著繼電保護裝置的長時間、高強度運轉，很容易增加其故障發生概率，無法為電力系統提供有效保護。在電力系統運行時，如果相關人員沒有做到及時發現繼電保護中所潛藏的隱性故障，就使得繼電保護難以有效對電力系統運行存在的問題進行判斷，從而導致電力系統出現運行事故，并造成嚴重后果。電力系統繼電保護隱性故障具有潛藏性、破壞性的特點，主要是因為隱性故障在系統正常運行時或是正常條件下很難被發現，需要借助一些驗證、實驗或是在設備發生故障后才可以被檢測出來，這就是為什么將這種故障稱為隱性故障的主要原因，而如果沒有及時被檢測出來，所帶來的損失是無法預估的。觸發電力系統繼電保護隱性故障的因素是多方面的，具體內容如下：

第一，因自然因素而觸發的隱性故障。因自然因素而觸發的繼電保護隱性故障通常是指惡劣天氣、自然災害而引發的故障問題，例如：雷電、暴雪、暴雨、臺風、地震等等，這些惡劣天氣和自然災害對電力系統所帶來的影響非常嚴重，會導致電網出現大面積連鎖故障，影響電力系統的供電穩定性，很容易出現大面積停電，并且電力系統的搶修維護也非常困難。

第二，電力系統相關工作人員專業性不足。對于電力行業而言，其具有很強的專業性和復雜性，所以電力系統繼電保護中，對于有關工作人員的專業水平和素質也有著很高的要求。但是就目前來看，電力系統繼電保護相關檢測人員中，高專業素質的人才稀少，現有的工作人員專業素養參差不齊，一些電力系統工作人員現有的專業水平難以有效滿足相應標準，所以在系統出現故障時，難以做到及時察覺，尤其是對于隱性故障，更是很難在第一時間發現，導致隱性故障無法得到及時處理，進而導致故障規模進一步擴大，造成一系列連鎖故障，對電力系統的安全穩定運轉帶來嚴重影響。此外，還有一些工作人員在工作當中缺乏責任意識，對待工作敷衍了事，不依照標準進行規范操作，進而增加隱性故障發生概率。

第三，繼電保護設備原因。除了外部因素外，繼電保護設備自身因素同樣會引發隱性故障。如果繼電保護硬件或是軟件存在故障或是抖動，就會很容易在運行過程中引發隱性故障。而造成這種原因主要是因為在設備使用前沒有依照標準對這些硬件和軟件設備進行規范化測試，或是在硬件設備安裝時線路連接錯誤。此外，繼電保護裝置中的元件或是線路在長期使用下出現磨損或是老化也會引發隱性故障。

第四，繼電保護工作沒有得到應有重視。繼電保護在運行過程中，可以斷開存在故障的部分，避免故障元件或是線路影響電力系統的正常運轉，雖然對一些元件或是線路進行了切斷，但是并不影響電力系統的正常運行。因此，需要加強對電力系統繼電保護工作的重視。但是一些電力企業并沒有對其給予高度重視，而且繼電保護中很多隱性故障并不容易被發現，如果不重視就無法準確排查隱性故障，難以將故障所帶來的損失控制到最小，存在故障的部分會不斷擴大，導致電力系統出現連鎖故障，影響電力系統的運行，為電力企業帶來巨大損失。

當電力系統出現運行故障后，此時繼電保護裝置無法保持正常運轉處理狀態，進而無法為電力系統的運行提供保障，很容易出現安全事故，對電力企業造成巨大影響。所以，電力系統繼電保護隱性故障一直以來都是電力企業關注的重點，需要在日常工作中做好隱性故障排查和研究工作，并做好充分應對措施，這樣才可以使繼電保護裝置保障電力系統的安全運轉，為社會提供穩定的電力資源。

4 繼電保護隱性故障所帶來的后果

對于電力系統而言，一旦發生繼電保護隱性故障，就會觸發一系列故障的發生，使得整個電網出現癱瘓。這主要是因為在電力系統中，其他保護裝置也會有隱性故障，所以當電力系統出現故障后，繼電保護系統發出錯誤運行指令，就很容易觸發其他保護裝置的隱性故障，導致引發電網出現大范圍故障。繼電保護隱性故障并不是突然被觸發的，在故障發生之前通常已經有了一段時間的發展過程，這個過程會對系統運行帶來一定影響，使得系統運行不穩定。如果沒有做好電力系統監控工作，就很難及時發現電力系統運行異常的情況。在隱性故障發生后，一系列連鎖反應被觸發，進而在電網中出現兩個區域，一個是過負荷區，另一個是發電區。如果過負荷區崩潰，就會導致發電設備受到損壞。繼電保護隱性故障所帶來的后果不止這些，如果繼電保護隱性故障沒有得到及時發現和有效處理，還會對電力工作人員的生命安全造成威脅。繼電保護裝置的作用是監測電力系統運行中的電氣量是否處于正常值，而隱性故障的出現會導致繼電保護系統實時監測診斷有誤，使得電力相關人員處于危險當中[3]。

5 電力系統繼電保護隱性故障處理措施

5.1 做好隱性故障監測工作

電力系統不僅非常復雜，且其規模還非常龐大，電網的覆蓋面積非常廣泛，所以說電力系統運行環境非常復雜。正因如此，引發電力系統運行故障的因素有許多種，應對這些故障的手段也是多樣化的。繼電保護裝置作為電力系統的重要一部分，當繼電保護出現故障后，其所產生的影響也會存在一定不同，而電力企業要想保障電力系統的穩定、安全運轉，就要做好繼電保護隱性故障監測工作，將繼電保護隱性故障所帶來的影響降到最低。為此，電力企業需要對繼電保護隱性故障有著全面、充分的認識，掌握引發繼電保護隱性故障的原因，并了解隱性故障所帶來的不良影響和后果，這樣才可以做到站在整體角度上對繼電保護隱性故障進行分析。在繼電保護隱性故障監測工作時，可以結合繼電保護系統運行環境來分析和處理隱性故障，確保繼電保護系統的穩定運行。同時，電力企業需要充分掌握繼電保護裝置可能出現隱性故障的區域，對繼電保護不同位置隱性故障發生概率進行分析，通過對其隱性故障發生可能性進行全面預測，從而更好地采取有效措施來應對。

5.2 提升電力系統檢修人員綜合素質

提升電力系統檢修人員綜合素質可以有效應對和預防繼電保護隱性故障，通過提升電力系統維修人員綜合素質，可以在繼電保護隱性故障發生后的第一時間確定故障發生位置、故障發生原因，并采取有效故障處理措施來解決故障問題。為此，電力企業應當加強電力系統檢修人員的培訓工作，定期組織電力系統檢修人員學習繼電保護隱性故障有關知識，在培訓中增加一些真實故障案例，以提升電力系統檢修人員應對繼電保護隱性故障的經驗和能力。此外，還要注重電力系統檢修人員的操作能力的提升，通過模擬隱性故障讓檢修人員來自己判斷和解決，這樣不僅可以讓檢修人員將自己掌握的繼電保護隱性故障知識運用于實踐當中，還可以提升其技術和操作水平，在繼電保護隱性故障發生后也可以有效應對和解決。

5.3 做好電力系統繼電保護系統檢修工作

為避免電力系統繼電保護隱性故障的出現，電力企業還需要做好繼電保護系統檢修工作，將隱性故障發生概率控制到最低。為此，電力企業應當要求繼電保護裝置維護檢修人員進行定期檢修，并將檢修情況詳細記錄在案，在發現系統運行異常后要第一時間找出原因并采取有效措施。此外，還應當明確繼電保護裝置維護檢修責任，提升維護檢修人員的責任意識，這樣才可以使其在電力系統繼電保護系統檢修工作中更加認真，進而有效降低電力系統繼電保護隱性故障發生概率，避免電力企業承受較大損失，保障相關工作人員的生命安全。

5.4 引進先進的技術和設備

雖然我國電力事業發展迅猛，電力系統所運用的繼電保護裝置相對而言在功能上和性能上都比較先進，但是繼電保護裝置還是有著一些不完善的地方。提升電力系統繼電保護裝置本身功能和性質可以更好地避免隱性故障的發生。為此，電力企業可以主動學習發達國家的一些電力技術，并引進先進的設備，結合電力企業實際需求來對這些技術和設備進行改進和創新，豐富電力系統繼電保護裝置功能，增強繼電保護裝置性能，這樣才可以使繼電保護裝置更好地保護電力系統的運行。

6 結語

在電力系統當中，繼電保護裝置作為保障其安全、穩定運行的重要設備，是電力系統的重要構成部分。隨著社會對于電力資源需求和要求的不斷提升，使得電力系統運行壓力與負荷不斷增加，因此繼電保護所發揮的作用也越來越重要。繼電保護裝置可以及時識別電力系統中的危險隱患，并及時采取有效措施避免故障發生，控制故障所造成的影響。但隱性故障作為繼電保護無法消除的故障，不僅很難被發現，其破壞力還非常強。因此，電力企業應當給予繼電保護隱性故障充分的重視，全面認識隱性故障觸發因素，重視其造成的危害，并采取有效措施進行防范，使繼電保護裝置可以更好地保障電力系統安全運行，進而為社會提供穩定電力資源。

參考文獻：

[1] 呂文婷，李琳，何珊.電力系統中繼電保護隱性故障及其改進措施[J].科技資訊，2019，17（25）：31-32.

[2] 李仲青，高翔，李永麗，等.考慮繼電保護隱性故障的風險評估技術研究[J].中國電機工程學報，2016，36 （S1）：29-35.

[3] 高偉.基于繼電保護隱性故障的電力系統連鎖故障分析[J].華北電力技術，2015（02）：5-8，23.