基于继电保护隐性故障的电力系统连锁故障分析

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  摘 要:电力系统连锁故障分析需要对继电保护隐性故障问题进行把握,利用继电保护隐性故障模型,建立新的线路隐性故障模型,确保电力系统连锁故障能够进行有效地把握。在这一过程中,需要考虑到线路保护装置的可靠性,并能够对原有线路设计进行优化,降低风险,保证供电的稳定性和可靠性。
  关键词:继电保护;隐性故障;电力系统连锁故障
  前言:随着我国社会经济的快速发展,人们对电能需求不断增加,这一过程中,由于停电带来的经济损失不断加大。近年来,大型停电事故频发,给企业和人们的日常生活带来了较大的不便。在分析停电原因时发现,由于继电保护系统的隐性故障,是导致大型停电事故产生的重要原因。对此,建立继电保护隐性故障模型,对电力连锁故障进行有效分析,成为线路保护问题关注的一个重要环节。
  一、继电保护隐性故障模型
  从继电保护隐性故障内容来看,其是系统正常运行过程中,存在的故障对系统没有直接的影响,但是当系统某些部分发生变化后,可能对隐性故障诱导,从而导致电力系统出现大面积停电的问题。隐性故障问题较难发现,这就导致在解决过程中存在诸多难题。继电器保护装置能够很好地预防隐性故障,但是继电器在解决故障时,会引起电力系统潮流重新分配,隐性故障会受到影响再度发作,从而对事故范围进行扩大。一般来说,引起继电保护隐性故障的原因主要包括继电保护定值不合理、系统硬件存在缺陷两个方面内容。在对继电保护隐性故障解决时,需要应用继电保护隐性故障模型,相关内容如下:
  (一)输电线路三段距离保护隐性故障概率模型
  输电线路三段距离保护隐性故障概率模型注重对故障概率与保护装置的测量阻抗进行把握,通过对二者之间的关系进行分析,对阻抗变化产生的影响进行把握。当阻值迅速减小,隐性故障概率也会随之降低[1]。其概率模型为:
  (二)潮流越限的继电保护隐性故障概率模型
  在对继电保护隐性故障进行分析时,可以将其进行分解,对每一个部分的隐性故障特点进行把握。潮流越限的继电保护隐性故障概率模型的应用,注重从可修复隐性故障、老化隐性故障、恶劣天气气候的隐性故障三个角度出发,对故障发生几率进行判断[2]。可修复隐性故障是由于继电保护定值不合理造成的,具有一定的修复性。老化隐性故障具有不可修复性,需要对继电器相关元件进行更换,以保证其性能得到有效发挥。其中,在对老化隐性故障进行分析时,会用到“元件寿命骨盆曲线”,根据可靠性函数的定义,对元件的老化率进行计算,从而分析元件是否应该被替换。恶劣天气隐性故障主要是指继电保护装置的隐性故障是由于恶劣天气影响的,在对这一类故障进行处理时,需要考虑到恶劣天气引发的故障发生几率,从而选择有效对策进行故障解决[3]。其概率模型为:
  (三)阶段式电流保护隐性故障概率模型
  阶段式电流保护隐性故障概率模型的应用,其特征在于“阶段式”的把握。这一过程中,继电保护装置的故障呈现出阶段性的特征,能够对故障概率进行有效地判断。在阶段式电流保护隐性故障概率模型当中,概率为常数,并且线路电流在一定范围内按照一定的规律进行变化。其概率模型为:
  二、电力系统连锁故障
  (一)电力系统连锁故障模型
  应用于电力系统连锁故障的模型,主要以OPA模型和CASCADE模型为主。其中,OPA模型在应用过程中,主要对直流潮流方程进行了利用,以标准化的线性规划方法对发电机功率问题进行计算。这一过程中,OPA模型力求使价值函数达到最小化。OPA模型在应用时,需要满足以下约束条件:发电机输出功率小于其极限值;功率平衡和负节点不对功率产生影响。CASCADE模型在应用时,假设有n条相同的传输线,当初始扰动d使某一元件产生故障时,能够根据负荷分配的原则,对故障进行转移,从而产生连锁故障问题。CASCADE模型在应用过程中,其约束条件为:节点电压是否存在严重越限的问题;发电机出现跳闸;负荷孤立[4]。
  (二)风险评估指标
  风险评估指标的应用,主要是把握连锁故障发生后,可能会给电力系统带来怎样的不利影响。风险评估指标的建立,注重从综合角度出发,对电力系统可能面临的危害进行评估和判断。关于风险评估模型,具体内容如下:Rj=Pevent×Ievent,其中,Pevent=Pj,Ievent= 。公式中,Rj代表了连锁故障指标,Pevent表示第i条线路引发的故障几率,Ievent表示第i条线路产生的电源损失比例,Pj代表了线路跳开的概率。
  结论:文中分析了电力系统连锁故障和继电保护隐性故障模型,并就二者之间的关联性进行了分析和探究,在分析中我们可以看出,继电保护隐性故障对于供电的平稳性和可靠性产生了较大的影响,直接关系到了供电的安全性和可靠性。在对隐性故障问题解决时,要注重对继电保护隐性故障模型进行利用,对隐性故障的发生几率进行判断,并结合这一几率,判断是否有必要采取对策进行解决。继电保护隐性故障对电力系统稳定性产生了较大的影响,加强对相关模型的利用,对原有输电线路进行改造,显得尤为必要。
  参考文献
  [1]杨明玉,田浩,姚万业. 基于继电保护隐性故障的电力系统连锁故障分析[J]. 电力系统保护与控制,2010,09:1-5.
  [2]丁明,朱自强,张晶晶,何剑,易俊. 保护隐性故障及其对电力系统连锁故障发展影响[J]. 高电压技术,2016,01:256-265.
  [3]高伟. 基于继电保护隐性故障的電力系统连锁故障分析[J]. 华北电力技术,2015,02:5-8+23.
  [4]周喆. 基于继电保护隐性故障的电力系统连锁故障分析[J]. 科技创新与应用,2013,29:187.
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