随着电力系统的不断扩大, 对于电力系统继电保护的要求也愈来愈高。虽然继电保护装置已经演变发展至成熟, 继电保护的正确动作率可以达到很高的水平, 但是继电保护系统中仍存在着隐性故障。当电力系统或发电设备发生故障时, 隐形故障很容易造成系统重大事故或使事故扩大, 加剧对设备的损坏和对电网系统稳定运行的破坏, 而电气设备中隐性故障的存在又是不可避免的, 但是有效地手段可以预防隐性故障所带来的电网安全危害。
1 隐性故障的机理
1.1 隐性故障的概念
继电保护隐性故障是指系统正常运行时对系统没有影响的故障, 而当系统某些部分发生变化时, 这种故障就会被触发, 从而导致大面积故障的发生。隐性故障在系统正常运行时是无法发现的, 但是一旦有故障发生, 继电器正确切除故障后, 电力系统潮流重新分配, 在这样的运行状态下就可能会使带有隐性故障的保护系统误动作, 从而有可能造成连锁故障, 扩大事故范围。
1.2 隐性故障的特点
继电保护系统中的元件都有可能存在隐形故障, 例如各种继电器、接线片、连接器、通信通道等。隐性故障的存在并不意味着继电器自身的设计有问题或者继电器应用的问题, 它和一般故障的差别在于某些缺陷不会使继电器立刻动作, 而是由系统发生其它的事件而触发。因此隐性故障的最大特点, 就是它们对于系统的影响仅在电力系统承受压力状态时才能显现出来, 比如在故障发生时的电压暂降、电压暂升、过负荷以及开关事件动作后, 这也是它最危险的地方。
1.3 分析隐性故障的意义
进行对基于继电保护隐性故障的电力系统可靠性分析, 可以提前对系统进行安全性管理, 降低发生连锁故障的概率, 提高电力系统的稳定运行的能力, 保证电网安全、稳定、健康运行, 这也是分析隐性故障危害的意义。
2 预防隐性故障的措施
2.1 输电线路三段距离保护隐性故障概率模型
文献[1]中提出了输电线路三段距离保护隐性故障概率模型, 如图1所示。
线路距离保护隐性故障概率Pdp与保护装置的测量阻抗Z有关。当测量阻抗Z小于3倍距离保护第III段的整定值3Z时, 隐性故障概率为常数PL, 而测量阻Z大于3倍距离保护III段的整定值ZIII时, 隐性故障概率按指数规律迅速减小。
2.2 阶段式电流保护隐性故障概率模型
文献[2]中提出了输电线路三段距离保护隐性故障概率模型, 如图2所示。
过电流保护的隐性故障概率Pdp与线路电流的大小有关。线路电流I大于过电流保护第III段的整定值IIII时隐性故障概率为常数PI, 而线路电流I在0.1IIII和3IIII范围内时隐性故障概率按直线规律迅速减小至0, 在线路电流I小于0.1IIII时隐性故障概率为0。概率模型如下式:
2.3 预防措施
通过研究, 并不是所有的隐性故障对电力系统都具有同样的危害性, 为了评估不同的隐性故障的不同严重性程度, 隐性故障风险评估的仿真算法主要采用蒙特卡罗抽样法 (M o n t e C a r l o) 和重点抽样法 (Importance sampling) 。继电保护及二次回路隐形故障是完全可以预防的。使用目前国内比较先进的保护设备, 主保护装置具有自诊断功能, 对于装置的一些异常情况都能进行在线监测;关键的问题是必须加强设备管理, 严格执行规章制度, 建立健全设备的基础技术台帐;作到设备维护、检修到位, 人员工作到位, 将设备的一些细微变化记录在案, 对运行设备的变化情况进行对比分析, 找出存在的问题, 有针对性的进行处理;尽量降低设备隐形故障的危害, 使系统和电气设备避免大规模的事故。
3 结语
本章主要论述了电力系统继电保护中所存在的隐形故障问题, 隐形故障是产生大面积故障的关键因素之一, 因此必须采取有效的措施对其进行控制。本章在介绍隐形故障对电力系统影响的基础上, 提出了有效的方法用来监测和预防隐形故障, 从而降低了隐形故障导致大面积故障的发生率, 而且目前许多系统已开始实现对隐形故障的控制。目前, 在许多系统中, 已经要求对隐形故障进行监测和控制。随着计算机技术和人工智能的发展, 会出现更多方法减少隐形故障的危害, 使电力系统避免大规模的事故。
摘要：论述了电力系统继电保护中所存在的隐形故障问题, 继电保护隐性故障对电网的安全、稳定、健康运行有着很大的威胁, 并可能会造成系统重大事故或连锁灾难性事件。本文通过对隐性故障的概念、特点、意义进行了研究, 引入现阶段常用的两种隐性故障概率模型, 从而为预防继电保护隐性故障进行的措施作为理论支撑。提供有效的方法用来监测和控制隐形故障, 从而降低了隐形故障导致大面积故障的发生率, 使电力系统避免灾难性事故。
关键词：隐性故障,概率模型,电网安全,预防措施
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