关于继电保护系统中隐形故障的探讨

介绍了电力系统继电保护中存在的隐形故障问题.通过介绍隐形故障的概念和特点,说明了隐形故障的危害性,在此基础上介绍了评价隐形故障危害性的方法,通过采取对隐形故障进行监测和控制的方法来减少隐形故障的发生,从而也就降低了系统发生大面积故障的可能性.最后还介绍了目前电力系统中对于隐形故障分析的应用情况.     

何谓继电保护隐形故障

隐形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。隐形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形故障的保护系统误动作。     

故障录波器在电力系统中的应用

介绍了故障录波器的原理,以及在电力系统中的作用,分析了电力系统中典型故障的现象及对应的故障波形,通过典型波形的建立,为复杂故障性质的判断和分析提供了有效的手段,运行人员可以参照典型波形的特点,迅速地判断出复杂故障的性质,从而缩短了故障处理的时间,提高了对故障处理的效率。总结了故障录波器在实际应用中出现的问题,并对其发生的原因进行分析,提出了解决方案。     

油纸电容式套管故障统计分析及模拟测试研究

油纸电容式套管广泛应用于电力系统变压器、电抗器、开关等重要电力设备中。近年来,变压器、电抗器、开关的套管事故和故障频繁发生,已经引起了有关部门的重视。文章介绍了近年来在国网电力系统运行的国产和进口变压器、电抗器的套管事故和故障情况,对国网电力系统出现的套管事故和故障案例进行了统计分析,同时通过理论计算及结构设计,提出了通过模拟套管测试研究以了解并掌握油纸电容式套管故障原因。     

矿山系统电缆接地故障选线方法的研究及仿真

随着矿山用电量的增大以及矿山作业环境的影响,矿山系统电缆发生短路接地故障的概率越来越大.矿山供电系统采用的是中性点非有效接地方式,当发生故障时,故障信号不容易被检测,导致维修时间长,不仅影响设备的使用寿命而且耽误预期的产量,造成巨大损失.本文介绍了电力系统短路故障的概念和类型,结合电力系统短路故障的特点提出了基于故障后比较零序电流波形来进行选线的方法.最后,在Matlab仿真环境下对该方法进行了验证,仿真结果表明该方法能够有效的判断故障线路.     

消弧线圈单相接地故障选线方法研究

针对电力系统中发生几率最大的单相接地故障,提出了快速简单的选线方法。先分析单相接地故障的特点,再利用零序电流、有效功率和5次谐波来判断和选择线路。最后通过MATLAB仿真,验证了采用选线方法的正确性和有效性。     

利用单侧信息的双回线跨线故障的测距算法

介绍了一种双回线跨线故障的简洁算法。该方法仅利用系统单侧的信息,克服了过渡电阻的影响,不受故障点位置、故障发生时刻和电力系统运行方式的影响。     

基于继电保护隐性故障的电力系统连锁故障分析

在我国的电力系统中,继电保护对整个电力系统的安全运行有很重要的作用,如果相应的工作没有做好,就会使得继电保护中的隐性故障逐渐增多,从而导致电力系统出现连锁故障,最终对整个电力系统造成巨大的影响。要想保证电力系统的安全运行,就必须要解决继电保护工作中的隐性故障,并及时解决其中的隐患。主要分析了继电保护中产生的隐性故障以及造成隐性故障因素,并提出了相应的解决措施以减小系统发生连锁故障。     

基于期望损失指标的电力系统故障筛选和排序

为了避免在故障筛选与排序中只考虑故障的严重程度,提出了一种新的故障筛选和排序的方法。它是以动态安全域的求解为基础,以故障的期望损失作为筛选和排序的指标,同时考虑故障发生时电力系统的经济性与随机性两个方面,更符合实际情况。首先,根据经验故障集,用小范围解析法计算电力系统发生故障时的动态安全域,从而求解发生故障时的改进的概率不安全指标和期望损失,根据故障在故障集中的比例筛选出期望损失比较大的故障线路,将其放入筛选集中。然后,根据误差比例控制曲线,控制计算动态安全域的精度,重新计算筛选集中电力系统发生故障时的动态安全域、期望损失和它们所占的比例,依据此比例进行排序。通过IEEE10机39节点系统算例验证了该方法能够快速、全面、准确地实现故障的筛选与排序。     

基于Spearman相关系数法与有功分量法的高阻接地故障选线方法研究

电力系统中的谐振接地系统发生高阻接地故障时,由于消弧线圈和高阻抗的存在使得故障信号微弱,造成故障选线较为困难,从而危及电力系统的安全运行和电能质量。因此,电力系统的故障选线尤为重要,故提出一种基于Spearman相关系数与有功分量相结合的故障选线方法。首先通过分析线路之间零序电流的幅值,利用零序电流最大值判据判断出母线故障或线路故障,若判断故障为线路故障,再利用零序功率最大值判据初步确定出故障的线路,最后通过Spearman相关系数法分析线路零序功率波形间的相关性来确定出具体发生故障的线路。经PSCAD/EMTDC仿真验证该方法原理清晰,选线逻辑简单可靠且不受故障距离与过渡电阻的影响。     

基于继电保护信息管理系统的隐藏故障分析

继电保护系统的隐藏故障对电网的运行威胁很大,而隐藏故障的诊断十分困难。论文对继电保护信息管理系统的结构及功能进行了说明,提出利用继电保护信息管理系统对继电保护装置进行监测从而发现其隐藏故障的新方法。对继电保护的动作特性进行了划分,建立了保护装置测量回路存在隐藏故障的判据,对利用故障录波信息进行动态特性检测进行了探讨。     

用连锁故障搜索算法判别系统的自组织临界状态

根据复杂系统理论，电力系统在自组织临界状态下发生连锁故障的概率将会大大提高。为了判断某个实际电力系统是否处于自组织临界状态，进而提醒工作人员注意并采取一定措施，该文建立了基于交流潮流、考虑隐藏故障特性的连锁故障搜索算法，并利用该算法对华北电网进行了分析，得出了华北电网处于自组织临界状态的结论。分析了负载情况对系统发生连锁故障概率的影响，发现系统负载较均匀时发生连锁故障的概率将大大降低。     

考虑系统频率特性以及保护隐藏故障的电网连锁故障模型

在大规模电网中,由简单故障触发的电力系统连锁故障经常导致大面积停电的灾难性后果.为了研究故障在电网中的传播情况,同时估计发生连锁故障的风险和损失,找到关键线路,文中从电力系统分析的角度建立了电网连锁故障模型.模型考虑了保护隐藏故障、计及了系统频率特性,可以帮助系统规划、设计和运行人员找到系统发生连锁故障的临界负载率、关键线路,并得到某种运行状态下的连锁故障风险指标.在IEEE RTS96系统上对此模型进行了验证,得到的结果与用PSASP分析的结果及前人的结论一致.     

继电保护隐患的运行风险在线评估

继电保护隐患会导致继电保护不正确动作,危害电网安全。该文从调度中心角度研究继电保护隐患对电网安全的影响,提出了继电保护隐患的运行风险评估方法。采用事件树方法分析计算继电保护隐患的暴发概率,选取严重性指标度量继电保护隐患暴发的后果,用风险作为指标定量评估继电保护隐患对电网安全的影响。针对导致继电保护隐患的2个主要原因：不合理保护定值和继电保护系统硬件缺陷,分别进行运行风险评估。某省级电网的算例表明,通过计算运行风险可以全面定量刻画电网中继电保护隐患,发现继电保护隐患中的薄弱环节。     

基于隐性故障模型和风险理论的关键线路辨识

在大规模电网中,由简单故障触发的电力系统连锁故障常常会引起大停电的灾难性后果。为了研究复杂电网连锁故障的传播机理,同时找出对连锁故障产生重要影响的关键线路,文中基于模拟连锁故障的隐性故障模型和风险理论,提出了复杂电力系统的线路故障风险评估方法,并辨识出了对系统大停电产生重要影响的一系列关键线路。模型考虑了线路过负荷保护、隐性故障、控制策略及系统运行等参数,对IEEE118节点系统仿真结果表明,在重负荷状态运行下只对辨识出的少量关键线路加以改善,就可以使系统停电概率大幅减小,特别是大停电概率;在临界状态运行下改善少量关键线路,则可以使系统脱离临界状态,避免大停电发生。     

基于故障录波信息的输电线路继电保护内部故障在线检测方法

提出一种基于故障录波信息的输电线路继电保护内部故障在线检测方法,通过对故障录波装置现有启动方式进行必要的扩展,利用故障录波装置记录的动态信息为依据,从而实现对输电线路中保护装置内部故障进行在线检测。应用此方法,能够对正确揭示和描述电力系统隐藏故障提供一条有效途径。通过原理分析及举例说明,验证了此方法的合理性。     

基于连锁故障搜索模型的降低电网发生连锁故障风险的方法

目前由简单扰动引起的电力系统连锁故障是威胁大规模电网安全稳定运行的一个重要因素。为找出降低电网发生连锁故障的风险的有效方法,使用连锁故障搜索模型在IEEE RTS 96系统上分析了关键线路的故障率、隐藏故障概率、关键线路传输功率上限以及采取新的控制措施对连锁故障风险指标的影响,结果表明降低关键线路的故障率、在某些节点间增加1回线路和采取新的控制措施是比较有效的降低连锁故障的风险的方法,而降低隐藏故障发生的概率对系统的风险指标影响不大。     

复杂电力系统连锁故障的风险评估

电力系统中的连锁故障是一种发生概率低但后果严重的事故,严重的连锁故障可能导致大面积停电甚至整个系统崩溃。文章提出了一种复杂电力系统连锁故障的风险评估方法,模拟连锁故障的一般发展过程,将事故发生概率及后果联系起来,提出了量化的风险指标,能发现系统运行中更深层次的问题,暴露安全隐患。以此为基础开发了基于风险理论的电力系统连锁故障风险评估软件,并以美国东北部 NPCC 48机测试系统为例验证了该方法的先进性和有效性。     

继电保护隐藏故障造成输电线路连锁跳闸的概率模型

继电保护隐藏故障是造成输电线路连锁跳闸的主要原因。通过分析继电保护装置隐藏故障的动作机理,定义了隐藏故障的风险区域,并利用保护装置隐藏故障概率和风险区域故障概率的计算,建立了输电线路连锁跳闸的概率模型。该模型计入了多条输电线路具有不同故障概率对触发继电保护装置隐藏故障的影响,可以评估继电保护系统因隐藏故障造成连锁误切线路的概率。最后,利用实际数据进行的算例分析验证了模型的合理性,计算结果对电力系统可靠性分析及连锁故障风险评估具有参考价值。     

Anatomy of power system blackouts: preventive relaying strategies

Major blackouts of electric power systems in which many customers are left without power are rare events. However, the effects of blackouts, for instance, can be catastrophic. It has been observed that protective system failures are a contributing factor in a large proportion of these blackouts. The most troublesome protection system failures are hidden failures, which remain dormant during normal system conditions, and are exposed during system disturbances. A study of hidden failures of the protective systems is undertaken to uncover their modes of failures, and to determine means of supervising their actions in times of highly stressed power system operations. The main contribution of this paper is to develop and document a method of quantitative analysis of the significance of hidden failures of protection systems. A complete protection system was designed for the New England 39-bus system and the hidden failure modes were used to develop regions of vulnerability and a vulnerability index. Through this analysis, critical protection systems, whose hidden failures would have a major impact on cascading failures or blackouts of the power system, can be identified These protection systems are candidates for increased monitoring and control, which would help alleviate the problems posed by hidden failures