關(guān)于電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置的可靠性分析

鶴山市明鶴電力建設(shè)有限公司 529700

摘要：電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置是保障電網(wǎng)運(yùn)作安全、提升效益的重要的科學(xué)手段。繼電保護(hù)裝置必須具有正確區(qū)分被保護(hù)元件是正常運(yùn)行還是發(fā)生了故障，是保護(hù)區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障的功能。保護(hù)裝置要實(shí)現(xiàn)這一功能，需要根據(jù)電力系統(tǒng)發(fā)生故障前后電氣物理量變化的特點(diǎn)為基礎(chǔ)來判斷。繼電保護(hù)裝置是關(guān)系到電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要設(shè)備，是電力系統(tǒng)不可或缺的重要組成部分，是電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的防線。本文對繼電保護(hù)及自動化裝置的可靠性等進(jìn)行了初步的研究并提出了關(guān)于如何提高繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性措施。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)；繼電保護(hù)裝置；可靠性

1 繼電保護(hù)概述

繼電保護(hù)就是對電力系統(tǒng)中發(fā)生的故障或異常情況進(jìn)行監(jiān)測，從而發(fā)出報(bào)警信號，或直接將故障部分隔離、切除的一種保護(hù)措施；對運(yùn)行中電力系統(tǒng)的設(shè)備和線路，在一定范圍內(nèi)經(jīng)常監(jiān)測有無發(fā)生異常或事故情況，并能在異常、故障時發(fā)出跳閘命令或信號的一種自動裝置。繼電保護(hù)發(fā)展過程中曾主要是用有觸點(diǎn)的繼電器來保護(hù)電力系統(tǒng)及其元件，使之減少或避免損害，所以也稱之為繼電保護(hù)。其基本任務(wù)是：當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常工況時，在可能實(shí)現(xiàn)的最短時間和最小范圍內(nèi)，自動將故障設(shè)備從系統(tǒng)中隔離，或發(fā)出信號告知值班人員消除導(dǎo)致故障的根源，以減輕或避免設(shè)備的損壞和對相鄰地區(qū)供電的影響。

2 繼電保護(hù)裝置必須具備的基本功能

繼電保護(hù)裝置必須具備的基本功能分別是：靈敏性、可靠性、快速性、選擇性。

靈敏性，反映處理故障的能力，通常以靈敏系數(shù)表示?？煽啃?，在該動作時，不發(fā)生拒動作。在不該動作時，不發(fā)生誤動作。快速性，能以最短時限將故障或異常消除。選擇性，在允許的最小區(qū)間內(nèi)消除故障，保證最大限度地繼續(xù)向無故障部分供電。選擇繼電保護(hù)方案時，除設(shè)備需要滿足以上基本性能以外，還應(yīng)注意其經(jīng)濟(jì)性，即不但需要考慮保護(hù)裝置的投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)，還考慮因裝置不完善發(fā)生的錯誤動作而對國民經(jīng)濟(jì)和社會生活帶來的嚴(yán)重?fù)p失。

繼電保護(hù)裝置即指能反饋電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并迅速動作并以斷路器跳閘或發(fā)出信號給外界提供警示、斷路的形式表現(xiàn)的一種自動裝置。它的基本任務(wù)是：當(dāng)被保護(hù)的電氣元件發(fā)生故障時，繼電保護(hù)裝置接受到檢測信號就會迅速動作，把故障的電氣元件從電力系統(tǒng)中隔離，以消除或減小故障所產(chǎn)生的嚴(yán)重后果；當(dāng)電氣元件出現(xiàn)不正常運(yùn)行狀態(tài)或發(fā)生輕微的故障時，保護(hù)裝置動作就會發(fā)出警告信號，例如有報(bào)警聲、報(bào)警燈常亮等方式告訴運(yùn)行人員并采取措施去接觸警告信號。

3繼電保護(hù)裝置的可靠性指標(biāo)

可靠性指元件、產(chǎn)品、系統(tǒng)在一定時間內(nèi)、在一定條件下無故障地執(zhí)行指定功能的能力或可能性?？赏ㄟ^可靠度、失效率、平均無故障間隔等來評價產(chǎn)品?？煽啃陨婕暗皆?。產(chǎn)品失效數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和處理能力以及給予系統(tǒng)可靠性的定量評價依據(jù)、運(yùn)行維護(hù)和經(jīng)濟(jì)性的結(jié)合考慮等各方面。具體到繼電保護(hù)裝置，其可靠性是指在該裝置規(guī)定的允許范圍內(nèi)發(fā)生故障時，它不應(yīng)拒動，而在任何其他不應(yīng)動作的情況下，它不應(yīng)誤動?；诶^電保護(hù)的工作特點(diǎn)，其可靠性包括設(shè)備可靠性和功能可靠性兩個方面：第一，設(shè)備可靠性是分析保護(hù)裝置的失效情況，研究系統(tǒng)保護(hù)自身的可靠性水平，這與一次系統(tǒng)沒有關(guān)系，因此稱為保護(hù)設(shè)備可靠性；第二，綜合考慮設(shè)備和保護(hù)裝置，分析了建立一個全面的模型，調(diào)用函數(shù)的可靠性。一般來說，一個組件或系統(tǒng)的不可靠是失敗條件或錯誤條件。不同于普通的保護(hù)裝置，因?yàn)樗墓δ苁钱惓７磻?yīng)設(shè)備，特別是應(yīng)該表現(xiàn)在正確的時間快速、有選擇性地履行一套動作，從而保護(hù)設(shè)備隔離故障。當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時，設(shè)備應(yīng)在瞬間動作。

在后保護(hù)裝置和保護(hù)系統(tǒng)組成的一個設(shè)備中，重要的是要考慮以下五個方面：設(shè)備故障后確認(rèn)正確的反應(yīng)；設(shè)備故障確認(rèn)后拒絕行動；設(shè)備正常工作當(dāng)酒保設(shè)備誤動作。設(shè)備正常工作時，保護(hù)裝置的缺陷狀態(tài)；設(shè)備正常工作時，保護(hù)裝置的零缺陷。

可靠性指標(biāo)是用數(shù)值的大小來衡量，它可以是成功的觀點(diǎn)，也能是失敗的觀點(diǎn)。通常采用以下可靠性指數(shù)：可靠性、組件在正常情況下的起點(diǎn)，（0，t）的時間內(nèi)連續(xù)工作的概率，也可以說第一次從起點(diǎn)到正常工作的失效概率；可用性、組件在正常情況下的起點(diǎn)，（0，t）的時間內(nèi)正常工作的概率和可靠性、可靠性要求的時間內(nèi)（0，t）必須連續(xù)工作的正常狀態(tài)。

4繼電保護(hù)裝置的可靠性分析

一般分為繼電保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)正常工作，不正常工作。因此，繼電保護(hù)裝置運(yùn)行的可靠性指數(shù)的工作是正確的和錯誤的兩種情況。過去，繼電保護(hù)裝置的正確動作率運(yùn)行故障正確行動的定義：（保護(hù)區(qū)/總數(shù)）x100 %；誤動作率被定義為：”（保護(hù)區(qū)內(nèi)故障動作數(shù)量+區(qū)，誤動作時間幾十個正常操作外的假動作）的數(shù)量/總?cè)藬?shù)）x100 %。這是總數(shù)等于正確的數(shù)量和數(shù)量不正確的行動的總和。如果保護(hù)裝置外的積極和反向操作統(tǒng)計(jì)數(shù)量的操作失誤，積極和相反的方向帶故障的保護(hù)裝置不行動也應(yīng)該被認(rèn)為是正確的行動，包括在正確操作，否則不會有正確的結(jié)論。，例如，如果一個繼電保護(hù)裝置在1年，因?yàn)橄到y(tǒng)不發(fā)生內(nèi)部故障無過失動作的次數(shù)，但在積極和100次相反的方向帶故障有一個誤操作，根據(jù)正確的行動率計(jì)算方法，保護(hù)裝置的正確動作率中，不正確動作率為100%。這個結(jié)論是不能接受的，當(dāng)然，這是對保護(hù)裝置的不合理的評價。而更準(zhǔn)確的可靠性指數(shù)的定義是：正確的動作率包括去除故障率正確的動作，除積極的和消極的方向，不正確的動作外，正常運(yùn)行時的正確動作率；不正確動作率包括誤操作率，積極和消極的方向誤操作率和開關(guān)機(jī)構(gòu)拒絕動作等。但正常動作的數(shù)據(jù)保護(hù)裝置數(shù)量無法計(jì)算，因此，只有使用數(shù)量來衡量保護(hù)裝置的可靠性是有問題的。認(rèn)為數(shù)量和運(yùn)行時間的綜合繼電保護(hù)裝置可靠性的指標(biāo)更為合理。由于正確的行動，其中正確的行動包括區(qū)域、故障區(qū)域斷開正確的行為；錯誤的行為包括誤動作和拒絕動作；誤操作，包括本身無故障誤操作導(dǎo)致故障（設(shè)備）和非選擇性誤動作（不能行動，行動）?？紤]到這些定義正確的行動單位時區(qū)正確運(yùn)行故障時間和外部故障的數(shù)量不正確的行動；不正確動作率為單位時間誤操作時間和誤動作次數(shù)。

5 提高繼電保護(hù)可靠性的措施

鑒于繼電保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)、維護(hù)、定值計(jì)算和調(diào)試等的全程中，繼電保護(hù)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行主要取決于繼電保護(hù)裝置的可靠性和設(shè)計(jì)的可行性。其中繼電保護(hù)裝置的可靠性又是非常重要的。由于保護(hù)裝置投入運(yùn)行后，會受到各種因素的影響，不是絕對可靠，只有制定出防范事故方案可以減少這些因素的影響，進(jìn)而采取相應(yīng)的預(yù)防措施，消除隱患，其可靠性就能得到更好的提高了。提高繼電保護(hù)可靠性要注意以下幾方面：

5.1 保護(hù)裝置在制作過程中要控制好質(zhì)量，提高裝置整體硬件質(zhì)量水平，選用故障率低、壽命長的元件，不允許不合格的元件混入其中。同時在設(shè)備選取方面要盡可能的選擇質(zhì)量好，口碑好的廠家。

5.2 在晶體管保護(hù)裝置設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮安裝在與高壓設(shè)備隔離的房間內(nèi)，免遭高壓大電流、短路故障和切合閘操作電弧的影響。還要防止環(huán)境對晶體管的污染，有條件的情況下要裝設(shè)空調(diào)等控制環(huán)境溫度，干濕度的設(shè)備。使房間內(nèi)保持環(huán)境潔凈，干燥。電磁型、機(jī)電型繼電器外殼與底座間要加膠墊密封，防止灰塵、小動物和有害氣體進(jìn)入入損壞元器件。

5.3 繼電保護(hù)專業(yè)技術(shù)人員在整定計(jì)算中要增強(qiáng)責(zé)任心、顧全大局。在保護(hù)裝置設(shè)計(jì)、整定計(jì)算方面應(yīng)考慮周全、元器件配置合理、計(jì)算時要從整個網(wǎng)絡(luò)通盤考慮，認(rèn)真分析各級的電流電壓數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確算定各級保護(hù)整定值，使上下級保護(hù)整定值匹配合理。并加強(qiáng)對保護(hù)裝置的運(yùn)行維護(hù)與故障處理能力進(jìn)行定期檢驗(yàn)、試驗(yàn)，制定出各種反事故措施，使保護(hù)裝置在發(fā)生故障時有選擇性動作，避免無選擇性動作，進(jìn)而提高保護(hù)裝置動作的可靠性。

6 繼電保護(hù)檢修策略及措施

鑒于繼電保護(hù)的重要性，定期預(yù)防性試驗(yàn)是必要的，不僅在案例分析和修復(fù)問題后不正確的行動。繼電保護(hù)設(shè)備預(yù)防性維護(hù)的根本目的應(yīng)該是確保繼電保護(hù)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)，能夠確保供電運(yùn)行的安全性和可靠性。因此，原則繼電保護(hù)裝置日常維護(hù)與新安裝新項(xiàng)目的有明顯差異，只有少量的有針對性的試驗(yàn)。應(yīng)該將注意力集中在對安全性和可靠性有重大影響的保護(hù)操作，發(fā)揮避免維修，定期檢查投資的最大利益。

6.1研究新形勢下的新問題，盡快開發(fā)新的維修策略，修改《條例》（為大量個人的現(xiàn)象，不應(yīng)批準(zhǔn)的操作單位本身），指導(dǎo)當(dāng)前和未來一段時間的繼電保護(hù)測試工作，積極開展二次設(shè)備狀態(tài)檢修，松綁繼電保護(hù)人員，使維護(hù)系統(tǒng)的安全性和可用性的繼電保護(hù)影響降至最低。

6.2維護(hù)戰(zhàn)略制定應(yīng)結(jié)合微機(jī)保護(hù)自檢能力和溝通能力，致力于提高可靠性和安全保護(hù)系統(tǒng)，簡化了設(shè)備維護(hù)項(xiàng)目，注意溝通的二次回路測試。

6.3在未來，應(yīng)該簡化二次回路的連接設(shè)計(jì)，加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)，和基本管理操作，注意記錄運(yùn)行數(shù)據(jù)的積累，尤其應(yīng)注意設(shè)備故障信息統(tǒng)計(jì)、分析和處理，根據(jù)科學(xué)統(tǒng)計(jì)，做出維護(hù)針對項(xiàng)目的維護(hù)，對電氣設(shè)備的建設(shè)，加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)和改造繼電保護(hù)，注意設(shè)備選擇，為了提高繼電保護(hù)系統(tǒng)的整體水平，為新戰(zhàn)略創(chuàng)造條件。

6.4開發(fā)二次線的在線監(jiān)測，研究繼電保護(hù)系統(tǒng)的不停電檢修技術(shù)。

6.5與變電站綜合自動化的進(jìn)展工作，研究，集中處理，設(shè)備分散布置保護(hù)之間的聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)、光纖化繼電保護(hù)和故障信息網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行完成后的保護(hù)裝置維護(hù)的工作發(fā)展方向。

6.6工廠應(yīng)進(jìn)一步提高微機(jī)保護(hù)裝置的自檢能力和故障信息的輸出能力，自適應(yīng)距離保護(hù)裝置測試需求的新型保護(hù)裝置。

7 結(jié)語

本文討論了供電系統(tǒng)中的繼電保護(hù)裝置的可靠性問題，提出了探討繼電保護(hù)可靠性和必要性、影響繼電保護(hù)可靠性的因素及提高繼電保護(hù)可靠性的對策。其可靠性問題不僅與設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行維護(hù)和檢修調(diào)試等有緊密聯(lián)系而且繼電保護(hù)裝置維護(hù)人員也將起到關(guān)鍵性作用。繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，其正常工作與否將對電力系統(tǒng)的運(yùn)行造成重大影響，因此如何提高繼電保護(hù)裝置的可靠性也就成為人們?nèi)找骊P(guān)注的重要課題。

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