繼電保護(hù)可靠性研究綜述

引言：繼電保護(hù)系統(tǒng)的安全運(yùn)行對(duì)于電力系統(tǒng)的可靠性有著非常重要的意義。電力系統(tǒng)發(fā)生意外時(shí)，繼電保護(hù)的誤動(dòng)和拒動(dòng)、斷路器拒動(dòng)及突然大負(fù)荷轉(zhuǎn)移發(fā)生的連鎖反應(yīng)而導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰，大面積停電，造成經(jīng)濟(jì)上重大的損失。探究繼電保護(hù)可靠性對(duì)于探究新的配置方案與保護(hù)原理、為保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行及設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)，具有重要意義。

可靠性是指元件、設(shè)備或系統(tǒng)在預(yù)定時(shí)間內(nèi)，規(guī)定的條件下完成規(guī)定功能的能力[1]。保障電網(wǎng)安全的重要防線就是繼電保護(hù)，其可靠、快速的動(dòng)作，將有效制止系統(tǒng)狀態(tài)惡化，起到保護(hù)電網(wǎng)安全運(yùn)行的作用，反之，會(huì)加速系統(tǒng)崩潰速度，引起長(zhǎng)時(shí)間、大面積的停電。

一、可靠性及其常用衡量指標(biāo)概括

可靠性工程設(shè)計(jì)與元件失效數(shù)據(jù)的處理和統(tǒng)計(jì)、系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)及其可靠性評(píng)估、經(jīng)濟(jì)性和可靠性的協(xié)調(diào)等各方面。繼電保護(hù)系統(tǒng)，其可靠性是指在規(guī)定范圍內(nèi)，該系統(tǒng)發(fā)生動(dòng)作故障時(shí)，其不能拒動(dòng)，而在其他該保護(hù)不能動(dòng)作的情況下，其不能誤動(dòng)。

（一）用概率表示

其定義為“一個(gè)元件、設(shè)備或系統(tǒng)在預(yù)定時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下完成規(guī)定功能的概率”[2]。這里的概率就是指可靠性的量度。顯而易見(jiàn)，這個(gè)衡量和定義方法用于不能修復(fù)的設(shè)備、元件或系統(tǒng)。對(duì)于可以修復(fù)的設(shè)備、元件或系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，它僅能反映其第一次事故前的可靠性。

（二）用時(shí)間表示

事故前平均時(shí)間MTBF。既是從開(kāi)始使用直到產(chǎn)生事故的平均時(shí)間，可適用于不修復(fù)設(shè)備、元件或系統(tǒng)，亦可適用于可修復(fù)設(shè)備、元件或系統(tǒng)，表示第一次事故前的平均時(shí)間。事故間平均時(shí)間MTBF，用于可修復(fù)設(shè)備、元件或系統(tǒng)，表示兩次事故間的時(shí)間。

（三）用頻率表示

正確動(dòng)作率，是在一定期限內(nèi)被統(tǒng)計(jì)的可修復(fù)設(shè)備、元件或系統(tǒng)正確動(dòng)作的次數(shù)與總動(dòng)作次數(shù)之比，用公式表示為：

正確動(dòng)作率=（正確動(dòng)作次數(shù)/總動(dòng)作次數(shù)）xlOO%[3]

二、繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的影響分析

繼電保護(hù)系統(tǒng)涵蓋了電壓互感器、電流互感器、繼電保護(hù)裝置，自動(dòng)重合閘、斷路器。該保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)成是一個(gè)串聯(lián)統(tǒng)一整體系統(tǒng)，任何環(huán)節(jié)產(chǎn)生故障都會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)失去保護(hù)功能，也就是說(shuō)，繼電保護(hù)系統(tǒng)沒(méi)有了可靠性。

（一）影響繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的因素

影響繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性因素有三個(gè)方面：一是繼電保護(hù)系統(tǒng)軟件因素，二是繼電保護(hù)系統(tǒng)硬件因素，三是人為因素。軟件出錯(cuò)將引起保護(hù)裝置拒動(dòng)或誤動(dòng)。目前，影響微機(jī)保護(hù)軟件可靠性的原因有：需求分析定義不準(zhǔn)確；編碼有誤；定值輸入出錯(cuò)；軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)失誤；測(cè)試不規(guī)范等。繼電保護(hù)系統(tǒng)硬件因素包括：繼電保護(hù)裝置；二次回路；繼電保護(hù)輔助裝置；自動(dòng)重合閘裝置；斷路器；電流互感器、電壓互感器[4]。人為因素主要是安裝人員沒(méi)有按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行正確的接線或者是接線中存在誤接線問(wèn)題和檢修等問(wèn)題等都曾出現(xiàn)過(guò)。

（二）提高繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的措施

保護(hù)裝置運(yùn)行后，會(huì)受到許多因素的影響，發(fā)現(xiàn)并解除繼電保護(hù)系統(tǒng)的缺陷與故障，對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行有效、科學(xué)的維護(hù)、檢修，對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析是保證繼電保護(hù)系統(tǒng)處于良好狀態(tài)的途徑。提升繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的方法貫穿于系統(tǒng)裝置的制造、原理設(shè)計(jì)、配置方案和安裝調(diào)試等的全過(guò)程。而繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性取決于繼電保護(hù)裝置的原理設(shè)計(jì)合理性和可靠性。

三、繼電保護(hù)可靠性研究的新進(jìn)展

在保護(hù)可靠性模型需要持續(xù)完善的同時(shí)，廣域保護(hù)的理論、全數(shù)字化保護(hù)及應(yīng)用研究已經(jīng)在電力系統(tǒng)中展開(kāi)，可靠性研究作為當(dāng)中重要的方面仍然是不可忽視的。

（一）全數(shù)字化保護(hù)系統(tǒng)可靠性

在全數(shù)字化保護(hù)系統(tǒng)中，不規(guī)則的互感器的數(shù)字信號(hào)輸出經(jīng)過(guò)合并單元，以多播方法發(fā)布到過(guò)程總線，保護(hù)智能電子裝置從過(guò)程總線取得采樣與控制信息。在系統(tǒng)層面，采用可靠性框圖、最小路集、鄰接矩陣技術(shù)建立全數(shù)字化保護(hù)系統(tǒng)裝置的可靠性模型，闡述了不同技術(shù)對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響。

（二）廣域保護(hù)可靠性

廣域保護(hù)可靠性一經(jīng)提出便受到很多人的關(guān)注，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提議了很多區(qū)域或廣域保護(hù)理論。目前，由于廣域保護(hù)裝置處于探索、研究階段。廣域保護(hù)的可靠性研究面臨著以下幾個(gè)問(wèn)題：一是廣域保護(hù)是傳統(tǒng)的保護(hù)，在實(shí)現(xiàn)方式、保護(hù)原理、作用域等方面有了很大的改變，影響其可靠性的環(huán)節(jié)和因素增加，而這些問(wèn)題彼此間可能并不獨(dú)立，這一明顯特征使得很多方法和模型在應(yīng)用中受到限制。因而，確定廣域保護(hù)系統(tǒng)及其數(shù)字模型和裝置的可靠性指標(biāo)都還有待研究。二是作為廣域保護(hù)支撐技術(shù)的廣域測(cè)量系統(tǒng)的可靠性對(duì)保護(hù)系統(tǒng)的影響值得思考。三是當(dāng)保護(hù)系統(tǒng)或保護(hù)裝置及相關(guān)的通用設(shè)備采用冗余設(shè)計(jì)時(shí)，該系統(tǒng)成為一個(gè)多元件或單元件備用系統(tǒng)。

結(jié)束語(yǔ)

在繁雜的大電網(wǎng)環(huán)境下，繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性研究越來(lái)越重要。本文在對(duì)繼電保護(hù)可靠性評(píng)估模型和指標(biāo)方面的探索進(jìn)展綜述的原則上，總結(jié)了原有的保護(hù)可靠性評(píng)估模型及評(píng)價(jià)指標(biāo)存在的不足，主要體現(xiàn)在指標(biāo)的可靠性評(píng)估、指標(biāo)的選取依據(jù)和確立、保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)可靠性研究等需要改進(jìn)加強(qiáng)。特別在全數(shù)字化保護(hù)、廣域保護(hù)等新技術(shù)、新原理下，由于繼電保護(hù)裝置構(gòu)成的復(fù)雜化，保護(hù)可靠性研究需要評(píng)估難度大、涉及的因素多，怎樣有效分析繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，需要更好的深入研究。

參考文獻(xiàn)

[1]曾克娥.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行可靠性指標(biāo)探討[J].電網(wǎng)技術(shù)，2004，（07）：28-59.

[2]韓天行，梁志成，胥岱遐.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動(dòng)化裝置的可靠性試驗(yàn)及評(píng)估的研究 [J].江蘇電器，2008，（02）：125-89.

[3]賀家李，郭征，楊曉軍，李永麗.繼電保護(hù)的可靠性與動(dòng)態(tài)性能仿真 [J].電網(wǎng)技術(shù)，2004，（9）：87-154.

[4]陳少華，馬碧燕，雷宇等.綜合定量計(jì)算繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性 [J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2007， （08）：57-105.

（作者單位：國(guó)網(wǎng)平泉縣供電公司）

作者簡(jiǎn)介

楊俊元，男，1973年5月出生，大學(xué)本科，助理工程師。