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摘要:继电保护作为电力系统安全运行的重要防护措施,其是否正常工作对系统影响很大,因此,我们就针对电力系统继电保护隐性故障进行分析研究,以达到有效控制继电保护隐性故障的目的。
电力系统继电保护隐性故障主要是指装置本身的缺陷或者人为因素而造成的故障隐患,其具有隐蔽性,且在正常情况下不会发生故障以及对电力系统造成影响。其发生的主要原因是在电力系统处于异常状况时或者恶劣环境下,如:电压大幅度跌落、接地故障、短路等等情况,处于这些情况下就容易触发隐性故障,如继电保护失效、装置误动及拒动、不正常断开某电路元件等问题,以致引发电力系统停电等其他问题,造成经济损失。
1继电保护隐性故障分类
1.1故障发生原因
(1)硬件故障。由硬件本身质量问题造成的隐性故障,主要有设备装置元件有缺陷、装置元件收到损坏等方面。
(2)软件故障。装置保护软件系统上的错误而造成的隐性故障,主要有软件系统版本错误、更新不及时以及保护逻辑上存在的错误等。
(3)定值问题。装置设定保护定值上造成的隐性故障,主要有认为设置定值错误、设置不合理等。
(4)环境问题。装置在外界自然环境不稳定情况下引发的隐性故障。主要有雷雨天气、冰雹、暴风雪等恶劣气候条件。
(5)人为故障。人工操作过程中的误操作、违规操作以及维护问题造成的隐性故障。
1.2针对继电保护装置特性的动态、静态特点分为动态隐性故障和静态隐性故障。动态隐性故障是指在装置根据设定达到启动条件时,对设备元件故障进行测量以及保护逻辑比较,在测量计算和闭锁信号检验等环节的隐性故障。静态隐性故障是指根据装置已设定指数的情况下,未达到启动条件时电气量测量计算或者数据采集以及启动判断环节的隐性故障,其不涉及到后续逻辑比较和跳闸出口环节,应用到硬件设备包括连接电缆、继电保护前置处理电路、采样计算以及互感器测量回路等。
2、隐性故障造成的影响及分析方法
2.1隐性故障造成的影响
在电力系统三道防线中,继电保护系统至关重要,是第一道防线,是有效保证电力系统安全稳定的基础,因此其可靠性是关键。继电保护装置存在隐性故障会直接导致装置误动、拒动,从而影响继电保护系统的可靠性。前文中提到当电力网络处于继电保护隐性故障的触发条件时,就可以出现故障,可能导致系统发生N-2事故,重者甚至引发连锁反应,造成负荷鼓励、电源鼓励以及失步解列,从而导致整个系统崩溃,造成巨大的经济损失。如2006年11月西欧停电事故,波及范围涉及德国、意大利、西班牙等地,经济损失惨重;2006年7月我国河南电网事故引发大面积停电。此类事故主要原因都是继电保护系统隐性故障而导致。
2.2风险评估
自继电保护系统隐性故障提出以来,为量化隐性故障对系统造成的危害程度,已提出了大量风险评估方法。风险评估法主要以风险的概念来对继电保护系统可靠性进行分析,其运用了技术经济学以及数量经济学因素,时可靠性分析最长用的方法。继电保护系统的风险评估上主要采用马尔可夫分析法、故障树分析法以及事件树分析法。通过相应设备级的输出风险指标主要分为:设备失效率和可用度、电源孤立风险、负荷孤立风险以及断面传输裕度。其次,事故树分析法的运用还可以提供电网解列风险和综合风险指标。事故树分析法的运用可以提供安全稳定指标,即系统级的风险。
2.2.1马儿可夫分析法。目前在风险评估运用中主要针对具有可修复系统特征的继电保护系统。其能够准确反映出继电保护系统隐性故障发生的可能性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但是根据其分析特点,需要大量数据样本的采集、计算过程复杂、且仅适用于短期趋势分析与预测并需要建立分析模型,如下:
X(K+1)=X(K)xP。式中:X(K)表示趋势分析与预测对象(继电保护隐性风险对象)在T=K时刻的状态向量,P表示一步转移概率矩阵,X(K+1)表示趋势分析与预测对象在T=K+1时刻的状态向量。
2.2.2事件树分析法、故障树分析法。这两种分析方法较为类似,均针对故障事件进行有效描述,具有直观、明了、逻辑性强、分析思路清晰的特点。其中,事件树分析法主要以时间先后排序,经初始时间推论可能发生的事故后果,以此来辨别可能发生故障的因素。但是在运用过程中,需要对事故发生情况、系统状况以可能发生的故障、以及事故影响程度进行充分了解,以及分析。故障树分析法在运用中以继电保护隐性故障为起因,通过对连锁故障动态发展过程进行分析研究,从而找出线路或者其他装置的切除线路相连的线路以及继电保护集合,以此来判断事故风险程度。
在目前机电系统隐性故障的风险分析中,还有许多分析方法,如蒙特卡洛法等仿真方法来进行分析。总之,不管采用何种分析模式,都需要考虑到分析对象的具体情况,以及数据采集,故障情况等,通过科学合理的手段来进行分析研究,从而保证风险评估的合理性、准确性,以此降低继电保护系统的隐性风险。
3继电保护隐性故障的控制
3.1根据工作环境,进行风险评估
通过前文分析,继电保护系统隐性故障的发生受其环境影响严重。因此,要做好故障控制,就需要根据其工作环境,做好风险评估,确定易损区域以及易损指数,从而进行有效控制。
(1)易损区域
易损区域的分析定位可以采用上文相关的分析方法,对系统内各继电保护装置的误动、拒动情况进行统计分析,并对发生故障的区域进行定位。其次,要针对不同区域易损指数进行测算,划分等级。在进行控制时可根据具体情况按优先级进行控制,以此保证对隐性故障的有效控制,提高电力系统安全性。
(2)易损指数
易损指数的分析需要在易损区域确立的基础上,采用统计学方法,对发生事故的概率以及发生的事件进行统计。其次对发生事故的各项情况以及数据进行采集,从而进行事件模拟和分析,以划分隐性故障级别,得出易损指数。
3.2建立故障预防体系
通过因隐性故障引发的各种事故可以看出,其危害性严重,容易引发大面积停电事故,并造成巨大的经济损失,因此,建立科学合理的预防体系是杜绝事故发生的关键。
(1)强化管理力度。电力企业应针对继电保护系统隐性故障进行合理分析模拟、风险评估,确立事故优先级,以此制定有效的管理制度、工作规范,并做好日常维护和监督检查工作,从而保证及时预防,发生事故及时处理。
(2)先进技术引进。继电保护隐性故障主要在于装置本身缺陷,因此,电力企业应当抓好设备管理,及时引进国内外先进技术,提高装置的稳定性。采用具有自检功能的设备来减少隐性故障的发生。
4、结语
综上所述,继电保护系统作为电力系统的首道防线,其稳定性以及隐性故障的控制使保证电力系统安全、稳定可持续运行的保障。电力企业在运行过程中,应通过科学的风险评估方法来对装置进行分析统计,并拿出合理的控制措施,挺高继电保护的稳定性,以此杜绝隐性故障的发生。
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论文作者:周耀
论文发表刊物:《电力设备》2015年第10期供稿
论文发表时间:2016/4/22
标签:隐性论文; 故障论文; 继电保护论文; 系统论文; 事故论文; 装置论文; 电力系统论文; 《电力设备》2015年第10期供稿论文;