供電系統(tǒng)繼電保護的可靠性淺析

陳乃松

1.福建省電力有限公司寧德電業(yè)局，福建 寧德 352100

2.華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，北京 102206

1 繼電保護的可靠性的概念

隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模越來越大，電力系統(tǒng)的可靠性問題也就隨之而來。對于繼電保護裝置，當供電系統(tǒng)正常運行時，裝置應(yīng)處在休息準備狀態(tài)，不會動作，如果保護裝置此時動作，則發(fā)生“誤動”；當供電系統(tǒng)發(fā)生不安全運行時，裝置則應(yīng)該開始動作，如果保護裝置此時停止不動，則為“不正確動作”，即“拒動”。所以，繼電保護裝置的可靠性是指在該裝置規(guī)定的范圍內(nèi)發(fā)生了它應(yīng)該動作的故障時，它不應(yīng)該拒動作，而在任何其它該保護不應(yīng)動作的情況下，它不應(yīng)誤動作。在供電系統(tǒng)中，繼電保護裝置發(fā)生“誤動”，可能會導(dǎo)致用戶供電的不連續(xù)，就供電系統(tǒng)而言造成的不良后果不是很嚴重，但如果繼電保護裝置發(fā)生“拒動”，會對電力設(shè)備造成很大的傷害，嚴重的將會使整個電網(wǎng)陷入癱瘓，如2003年美加大停電事故等。

繼電保護裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1

2 討論繼電保護可靠性的必要性

繼電保護裝置是一種自動裝置，在電力系統(tǒng)中主要負責電力系統(tǒng)的安全可靠運行，這是它的主要職責也是任務(wù)，它可以隨時掌握電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，同時及時發(fā)現(xiàn)問題，從而通過選擇合適的斷路器切斷問題部分，以最大限度地減少對電力系統(tǒng)元件本身的損壞，降低對電力系統(tǒng)安全供電的影響；其次，當系統(tǒng)出現(xiàn)意外情況時，繼電保護裝置會自動發(fā)射信號通知工作人員，相關(guān)工作人員就能及時處理故障，解決問題，恢復(fù)系統(tǒng)的安全運行；同時，這種裝置還可以和其他設(shè)備相協(xié)調(diào)配合，或?qū)⒛切├^續(xù)運行會引起事故的電氣設(shè)備予以切除。因此，繼電保護設(shè)備保障了供電系統(tǒng)的安全運行。

繼電保護裝置要能正確的執(zhí)行動作，并隨時處于準備狀態(tài)。反之，繼電保護裝置若不能滿足可靠性的要求，保護裝置反而成為了擴大事故或直接造成故障的根源。保證供電的可靠性是完成安全供電的前提，因此，保證繼電保護裝置的可靠性是極其重要的。

3 繼電保護裝置可靠性的評價指標

現(xiàn)實應(yīng)用中，一般采用以下的一些指標來評價繼電保護裝置的可靠性：

正確動作率：一定期限內(nèi)所統(tǒng)計的繼電保護裝置的正確動作次數(shù)占總的動作次數(shù)的百分比。用公式表示為

正確動作率可以表示該繼電保護系統(tǒng)每年的變化趨勢，正確動作率是目前主要的評價指標。

可靠度：元件在起始時刻正常工作的條件下，在時間區(qū)間（0，t）無故障的概率。

可用率：元件在起始時刻正常工作的條件下，時刻t正常工作的概率。

故障率：元件從起始時刻直到時刻t完好條件下，在時刻t以后單位時間里發(fā)生故障的概率。

修復(fù)率：元件自起始時刻直到時刻t故障的條件下，時刻t以后每單位時間里修復(fù)的概率。

4 影響繼電保護裝置可靠性的因素

繼電保護裝置一旦安裝完成就要立刻投入使用，按照給定的操作方案進行安裝和運行，隨著現(xiàn)在的繼電保護裝置的愈加先進，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，繼電保護裝置在監(jiān)督供電系統(tǒng)處于運行狀態(tài)時，會將出現(xiàn)的故障自動并準確的排除掉。而當保護裝置的可靠性沒有得到保證的時候，就會出現(xiàn)“拒動”和“誤動”的問題。

繼電保護裝置的“拒動”和“誤動”都會給電力系統(tǒng)造成嚴重危害，由于電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和負荷性質(zhì)的不同，“拒動”和“誤動”所造成的危害往往不同。在電力系統(tǒng)中旋轉(zhuǎn)備用容量很少及各系統(tǒng)之間與負荷和電源之間聯(lián)系比較薄弱的情況下，當繼電保護裝置的“誤動”使發(fā)電機變壓器或輸電線切除時，將會引起對負荷供電的中斷，甚至造成對系統(tǒng)穩(wěn)定性的破壞，其損失是巨大的。因此提高繼電保護裝置的可靠性要從提高其“不拒動”和“不誤動”的可靠性著手。

4.1 質(zhì)量原因影響繼電保護裝置可靠性

繼電保護裝置的生產(chǎn)屬于技術(shù)性生產(chǎn)，裝置質(zhì)量的好壞直接影響其可靠性的高低，制造廠家應(yīng)該嚴格控制裝置的質(zhì)量，防止還沒有經(jīng)過實際的檢驗和運作測試便出廠投入使用的情形發(fā)生；為了節(jié)約成本而偷工減料，這些情況都會導(dǎo)致繼電保護裝置發(fā)生誤動或拒動。

4.2 線路故障率及故障修復(fù)時間

線路故障是影響可靠性的因素之一，發(fā)生的原因多是由于雷擊、絕緣損壞、自然劣化導(dǎo)致，少數(shù)與線路設(shè)備、材料有關(guān)；另一個因素就是故障修復(fù)時間，正確快速的找到故障，可以有效地縮短故障時間，提高可靠性。

4.3 操作原因

保護裝置安全準確的運行與電源的操作有直接的關(guān)系，首先，電容儲能裝置，電解電容日漸老化、容量減少，發(fā)生故障時不能及時切除；其次，酸性或鎘鎳蓄電池也會出現(xiàn)各種各樣的問題，如果沒有及時解決這些問題，漸漸的繼電保護裝置就會失去可靠性；第三，互感器質(zhì)量差，由于長期的操作運行使其磨損程度越來越大，已經(jīng)影響到保護裝置的工作效果；最后，選取安裝的保護裝置型號不對或者選擇不合理,都有可能影響其可靠性。

4.4 繼電保護整定值不準確

整個電網(wǎng)中，如果各級保護之間的整定值不協(xié)調(diào)，或者同個裝置的不同保護原理整定值不協(xié)調(diào)的話，都會使保護裝置拒動或誤動。

4.5 受裝置運行環(huán)境影響

繼電保護裝置運行時受周圍環(huán)境影響較大，周圍空氣中如果含大量的雜質(zhì)或發(fā)電殘留物，都會使繼電保護裝置受到腐蝕而老化，而繼電保護裝置持續(xù)工作又散發(fā)出大量的熱量，加速了裝置的老化，使裝置出現(xiàn)接觸不良等現(xiàn)象，而保護功能也隨之喪失。

繼電保護系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵，在于裝置的設(shè)計和安裝過程，這些步驟的準確操作都對保護裝置維持可靠性起著重要的作用；同時,還存在一些客觀原因，保護裝置投入使用后,各種因素都有可能突然發(fā)生,不能實現(xiàn)完全可靠性。

5 提高繼電保護可靠性的措施

提高繼電保護可靠性的措施要從繼電保護裝置的生產(chǎn)到使用的整個環(huán)節(jié)和過程監(jiān)督控制。為確保保護裝置動作的可靠性，則要求保護裝置安裝調(diào)試要正確無誤；同時要求組成保護裝置的各元件的質(zhì)量要可靠，工作人員技術(shù)水平過關(guān)、解決問題的能力過硬，運行維護要得當，以提高保護的可靠性。

5.1 加強可靠性管理

要提高繼電保護裝置的可靠性，首先要不斷加大可靠性管理制度，完善管理體制，建立健全的可靠性管理體系，加強可靠性的專業(yè)培訓(xùn)，對故障原因、檢修工作做好計劃分析，加強專業(yè)間的配合工作和計劃的合理性和周密性，做到管理上有分析、有計劃、有措施、有總結(jié)。

5.2 質(zhì)量控制與嚴格操作

提高保護裝置的生產(chǎn)質(zhì)量要從各個零件開始把關(guān)，應(yīng)盡量使用生命周期長的元件，加大管理力度，防止次品元件進入生產(chǎn)。晶體管保護裝置的生產(chǎn)要重視焊接效果，晶體管必須進行嚴格的篩選，使其能在高溫作業(yè)的環(huán)境下保持良好的性能。此外，由于晶體管本身的抗干擾能力較差，易被干擾，所以，應(yīng)在設(shè)計和安裝階段采取合理的措施來排除干擾源。

5.3 改善裝置運行環(huán)境

改善繼電保護裝置運行環(huán)境，不僅可以增加繼電保護裝置動作的可靠性，同時也可以增加繼電保護裝置的使用壽命。日常運行時，應(yīng)保持繼電保護室的密封，同時，有條件的情況下，繼電保護室應(yīng)配置空調(diào)以調(diào)節(jié)室溫，特別是夏天，正常的室溫可以使繼電保護裝置達到最好的運行狀態(tài)，從可提高繼電保護裝置的可靠性。

5.4 增強事故處理能力和處理效率

穩(wěn)定的線路通常是裝置正常運行的前提，所以要不斷檢查線路，排除故障，在變電站內(nèi)安裝小電流接地選線裝置，并在線路上安裝故障信號指示器，以此來幫助及時找到故障源頭，縮短故障查詢時間。提高人員處理故障的水平，同時對用戶進行安全用電教育宣傳，向用戶介紹新的電力技術(shù)和設(shè)備，降低因用戶原因而引起故障問題的概率，大力開展社會宣傳工作，提高整個社會對安全用電的意識，盡一切力量減少因外力引發(fā)的事故。

6 結(jié)論

目前，繼電保護已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，它是電力系統(tǒng)正常安全運行的保障，隨著科技的發(fā)展，在提高供電系統(tǒng)的可靠性措施方面已經(jīng)取得一些成績，雖然還存在著一些問題，相信通過不斷摸索和對新科技、新方法的使用，保護裝置的可靠性會不斷的提高，不僅為用戶提供更多更良好的服務(wù)，也會為社會創(chuàng)造更多的財富。

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