電力系統繼電保護設備及其自動化可靠性研究

黃秉開

摘要：由于電氣機械設備的運行環(huán)境比較復雜，設備故障率比較高，為了保證電網供電系統運行的穩(wěn)定性，本文主要針對目前的繼電保護設備及其自動化實現的可靠性進行研究， 對繼電保護設備可靠性評價體系進行分析， 并且在此基礎上提出改善電力系統繼電保護設備可靠性的對策。

關鍵詞：繼電保護設備；自動化可靠性；冗余設計；整定值

電力系統繼電保護設備及其自動化可靠性直接決定著電力系統的性能， 因此需要根據設備的具體情況制定相應的定期檢修制度， 以更好的降低設備的故障率， 提升電力系統運行的整體可靠性。

1、自動化設備和繼電保護設備運行的基本特征

在電力系統出現諸如過載運行、短路等電力系統故障時，為了可以及時將對應的信號發(fā)送出去，操作電氣設備及時切除電氣設備故障點，要確保繼電保護設備動作的可靠性。而在電力系統運行的過程中，出現故障的概率會比較小，繼電保護裝置的動作也不會很頻繁。通常情況下，繼電保護裝置主要有誤動故障和拒動故障兩種，其中誤動故障指的是繼電保護設備因為自身的動作性能不好，或者受到了其他干擾因素的影響，在系統沒有出現故障的時候，出現了誤動的情況，會造成一定的經濟損失，拒動故障指的是在電力系統出現故障時，繼電保護裝置不能及時、可靠地動作，如果繼電保護裝置出現了比較嚴重的故障，會引起電力系統崩潰的情況出現。自動化裝置主要是用來控制和監(jiān)測電力系統中的運行參數。對于自動化裝置來說，常見的故障形式主要是無法保證運行參數的調節(jié)、測量、控制和傳輸的準確性。

2、對電力系統中繼電保護設備可靠性研究的意義

通過繼電保護和自動化設備可以及時找出電力系統中出現的問題，選擇符合電網需求的斷路器，將電網中有問題的部分切斷，此外，當自動化裝置和繼電保護系統有意外出現時，會將信號發(fā)射出來，當工作人員看到故障信號后，根據信號提示及時進行故障的處理，保證電力系統運行的安全性，而且通過使用相關設備和繼電保護設備進行配合，可以自動清除短期故障。在我國社會的不斷發(fā)展下，電力系統的容量越來越大，供電波及范圍也需要不斷提高，繼電保護設備作為保證供電可靠性的基礎，在保證電網安全運行方面具有重要意義，如果繼電保護自動化裝置出現故障，會導致電力系統運行延遲，出現大面積停電的情況，對社會用電造成了很大的影響。

3、研究電力系統繼電保護設備的可靠性

3.1 整定值錯誤

整定值錯誤是導致繼電保護和自動化裝置出現誤動或拒動的主要因素，只有控制好自動化裝置和繼電保護裝置的質量關，做好整個施工環(huán)節(jié)的控制和監(jiān)督，才可以有效地對自動化裝置和繼電保護設備的可靠性，同時也有效保證了安裝和設計的準確性，才可以對繼電保護設備和自動化系統的可靠性進行提升。此外，整定值出現錯誤，會使繼電保護設備和自動化設備在投入使用后，出現各種不可預知的問題，影響繼電系統運行的穩(wěn)定性。

3.2 使用設備質量不達標

在繼電保護設備和自動化設備生產的過程中，一些生產廠家為了節(jié)約生產成本，使用一些質量比較差的材料進行自動化裝置的電磁器、繼電器零部件的生產，不能達到規(guī)定的精度要求，影響了繼電保護設備和自動化設備的可靠性，另外，個別繼電保護設備沒有經過運行測試檢測就投入使用，晶體管波保護裝置中的元件存在比較大的差異性或者元件的質量比較差都導致自動化裝置和繼電保護裝置出現運行不協調的情況，導致拒動和誤動的情況頻繁出現。這就要求在實際的生產過程中，生產商要具有良好的技術支持，樹立良好的社會責任心，在生產的過程中對質量進行嚴格控制。

3.3 操作不正確

電源操作對繼電保護和自動化設備運行的安全性有直接的影響，尤其對于一些逐漸老化的電解電容和儲能裝置來說，在繼電保護裝置出現故障后，如果無法將電源立即切斷，在蓄電池出現電流不穩(wěn)等問題時，會極大降低自動裝置和繼電保護裝置的可靠性。此外，由于互感器自身質量不好，經過長時間的運行后，磨損程度會逐漸增加，影響自動化設備和繼電保護設備運行的穩(wěn)定性。

3.4 環(huán)境對可靠性的影響

當繼電保護設備和自動化設備工作環(huán)境溫度不斷升高時，各種發(fā)電物質和雜質會在四周的空氣中漂浮，加快了自動化裝置和繼電保護裝置的老化，降低了設備的有效性，同時電源插頭和插線板插反也會使有害物質侵蝕，導致繼電器出現接觸不良和老化的情況，使得繼電器保護設備原有的功能喪失。

4、提高自動化裝置和繼電保護裝置可靠性的方法

4.1 優(yōu)化冗余設計的方法

為了使繼電保護系統的容錯達到設計的要求，可以使用硬件冗余的方法對設計進行優(yōu)化。冗余技術指的是即使繼電器器中某個保護裝置出現了錯誤的動作，也不會對系統造成比較大的影響，通過使用硬件冗余的方法，可以有效地對拒動率和可用度等指標進行改善，主要包含了備用切換、并聯、多數表決等，即使誤動率出現了惡化，也可以利用硬件冗余將其顯示出來，在實際使用的過程中，冗余方式的選擇要和繼電器保護系統的實際運行情況結合起來，達到系統各項指標的要求，利用硬件冗余的優(yōu)化達到使用最小數量的裝置、最小金額投資達到管理目標的目的。

4.2 做好繼電保護裝置的維護工作

在進行日常管理的時候，要將繼電保護裝置的維護工作做好，對系統工作的可靠性進行提升，需要做到以下幾方面的管理：（1）定期查評和檢修繼電保護裝置，主要需要對二次設備元件標志、名稱的齊全性、查看各種開關動作和按鈕的動作，確保其靈活性，將接點壓力不足或者被燒傷的情況解決，對指示中的紅綠指示燈泡和光字牌進行檢查，確保其完好性，對各種繼電器、盤柜上表計、接線端子螺釘松動故障進行排查，然后對電流互感器和電壓互感器的二次引線端子故障進行排查，對配線進行檢查，查看是否有固定卡子脫落的情況。（2）對各個斷路器操作機構出現的問題進行排查，將繼電器保護裝置的查評工作完成后，根據設備具體的運行情況進行分類，要保證一類設備無缺陷運行、對系統的經濟性和安全性標準進行保護，二類設備允許部分零件存在部分缺陷，整體設備完好，不能危及到設備和人身的安全，三類設備如果有比較嚴重的問題出現時，會直接對系統的可靠性和安全性造成影響，在檢查和維護時，對于此類問題，如果出現要及時進行處理將隱患排除，并做好故障維修記錄，為以后的檢修工作提供一定的參考資料。

4.3 提高繼電保護裝置的可靠性

在進行繼電器可靠性運行管理的過程中，要保證繼電裝置各項指標計算的合理性和準確性，在對繼電保護裝置運行的正確率進行計算時，要將區(qū)外故障正確的動作包含進來，在進行繼電保護和自動回路中，主要使用繼電保護輔助配套設施進行保護，此輔助設備會對整個繼電保護設備的運行造成直接的影響，因此不可以輕視輔助設備管理的可靠性，要使用多種措施對可靠性進行保證。

5、結語

總而言之，電力系統對人們的工作和生活都有重要的影響，作為電網系統中需要重點保護的位置，繼電保護設備的可靠性是保證電網系統穩(wěn)定運行的基礎，因此，對電力系統中繼電保護設備和自動化設備的可靠性進行探討具有重要意義，不僅可以提高電力系統運行的穩(wěn)定性，還能提高電力系統的運行效率。

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