電力系統(tǒng)繼電保護與自動化裝置的可靠性分析

任洋++滕巍++張笑時

摘 要：在社會生產(chǎn)和人們的生活中，需要消耗大量的電力，因此必須保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定地工作。在電力系統(tǒng)中，繼電保護和自動化裝置是保證供電安全，識別供電故障和處理故障的主要系統(tǒng)裝置，因此繼電保護與自動化裝置必須具有高度可靠性，才能夠進一步保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。本文主要對電力系統(tǒng)繼電保護與自動化裝置進行概述，說明了電力系統(tǒng)中繼電保護的基本任務(wù)和要求，并分析了提高繼電保護與自動化裝置可靠性的措施。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；繼電保護；自動化裝置

中圖分類號：TM77 文獻標(biāo)識碼：A

隨著科技的進步與發(fā)展，如今我國逐漸進入智能化生活狀態(tài)，應(yīng)用在人們生產(chǎn)中的智能科技設(shè)備越來越多，而各種智能科技設(shè)備均需要電力的支持，因此人們對電力的需求量和安全性要求越來越高。將繼電保護與自動化裝置應(yīng)用在電力系統(tǒng)中，是保證供電安全的基本措施，但為了能夠確保繼電保護與自動化裝置的可靠性，需要對其建立合理的可靠性指標(biāo)評價體系，促使電力系統(tǒng)運行安全穩(wěn)定，繼而保證人們生產(chǎn)生活提高效率。

一、電力系統(tǒng)繼電保護與自動化裝置的概述及工作特征

電力系統(tǒng)繼電保護屬于一種保護電氣設(shè)備安全運用的技術(shù)手段，其能夠為電力系統(tǒng)的運行安全提供評價，判斷和發(fā)展電力系統(tǒng)中存在的故障，并及時采取合理的措施進行處理，避免故障形成嚴重的事故，以保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。為了保證繼電保護提高作用，其需要幾套互相獨立的設(shè)備組成，確保能夠檢查到電力系統(tǒng)中所有的電氣設(shè)備，繼而提高電力系統(tǒng)的安全性和可靠性。

如果電力系統(tǒng)在運行過程中出現(xiàn)故障，如短路故障、過載運行故障等，均需要確保繼電保護裝置的可靠性，能夠及時針對故障發(fā)出信號，切除發(fā)生故障點。隨著電力系統(tǒng)的逐漸完善，如今電力系統(tǒng)在運行中發(fā)生故障的概率偏小，繼電保護裝置也不會頻繁進行工作，但繼電保護裝置也會在運行中出現(xiàn)故障，包括拒動故障和誤動故障。拒動故障主要是指電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，繼電保護裝置沒有能夠及時進行故障的切除和發(fā)出信號，導(dǎo)致電力系統(tǒng)崩潰。而誤動故障主要是指繼電保護裝置受到內(nèi)部和外界各種因素的影響，在電力系統(tǒng)安全運行的過程中仍發(fā)出誤動作，繼而導(dǎo)致一定的經(jīng)濟損失發(fā)生。自動化裝置主要是針對電力系統(tǒng)運行參數(shù)進行監(jiān)測和控制，其故障一般為難以實時進行運行參數(shù)的檢測、傳輸和控制，繼而無法保證電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

二、電力系統(tǒng)中繼電保護的基本任務(wù)和要求

（一）繼電保護選擇性任務(wù)和要求

如果電力系統(tǒng)在運行過程中出現(xiàn)故障，繼電保護裝置必須能夠針對故障點選擇性切除故障點，即確保將故障點距離最近的斷路器切斷，以確保電力系統(tǒng)能夠繼續(xù)安全穩(wěn)定運行。

（二）繼電保護靈敏性任務(wù)和要求

電力系統(tǒng)運行出現(xiàn)故障時，繼電保護必須能夠針對故障及時進行處理。如果故障屬于繼電保護的工作范圍，則繼電保護不能夠出現(xiàn)拒動故障。如果故障不屬于繼電保護工作范圍，則繼電保護不能夠出現(xiàn)誤動故障，即繼電保護必須具有高靈敏性，一般主要是采用靈敏系統(tǒng)進行繼電保護靈敏性評價，確保電力系統(tǒng)故障處理的合理性。

（三）繼電保護速動性任務(wù)和要求

電力系統(tǒng)某一位置和設(shè)備出現(xiàn)故障時，為了能夠避免故障的擴大，造成嚴重的事故，必須將出現(xiàn)故障的設(shè)備以最短的時間進行處理，即繼電保護速動要求較高。繼電保護裝置需要做到以最快的時間處理故障，同時確保將短路電流對設(shè)備的損壞控制在最低，確保電力系統(tǒng)電壓最快恢復(fù)，以起到改善發(fā)電機并列運行穩(wěn)定性的作用。

（四）繼電保護可靠性任務(wù)和要求

保證繼電保護可靠性是最基本的任務(wù)和要求，也是保證電力安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)，同時避免事故發(fā)生和擴大。而要保證繼電保護裝置的可靠性，首先要保證保護裝置設(shè)計方面的可靠性、整定計算及安裝調(diào)試過程中的準確性，且需要確保裝置組成元件質(zhì)量的可靠性，繼而提高電力系統(tǒng)繼電保護的有效性和可靠性。

三、電力系統(tǒng)繼電保護與自動化裝置可靠性指標(biāo)體系

隨著社會的發(fā)展和進步，如今電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，而相對應(yīng)繼電保護裝置和自動化裝置也呈現(xiàn)出復(fù)雜性。同時繼電保護裝置構(gòu)成和輸入特征量本身也呈現(xiàn)復(fù)雜性，且其又屬于可維修產(chǎn)品，因此其發(fā)生故障的可能性高。為了能夠確保繼電保護裝置可靠性，對其可靠性評價需要采用多個可靠性指標(biāo)，但指標(biāo)體系不可過于復(fù)雜。根據(jù)我國電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征和用電實際情況，在進行繼電保護裝置可靠性評價時，需要以下特征量作為可靠性指標(biāo)體系：①成功率，成功率屬于評價繼電保護裝置可靠性重要指標(biāo)，其主要是指在相應(yīng)條件下，繼電保護裝置監(jiān)測電力系統(tǒng)設(shè)備成功的概率。②平均無故障工作時間，由于繼電保護屬于可維修產(chǎn)品，將該指標(biāo)作為評價繼電保護裝置可靠性指標(biāo)非常重要，其主要是指兩次故障之間工作時間的平均值。③有效度，有效度主要是指平均無故障工作時間除以平均修復(fù)時間與平均無故障時間之和。有效度指標(biāo)主要是能夠反映出繼電保護與自動化裝置在運行過程中的可靠性，且能夠體現(xiàn)出電力系統(tǒng)運行的可靠性。

電力系統(tǒng)自動化裝置也屬于可維修產(chǎn)品，判斷其可靠性的特征量和指標(biāo)體系主要為平均無故障工作時間、平均修復(fù)時間和有效度等。

四、提高電力系統(tǒng)繼電保護可靠性的措施

（一）做好冗余設(shè)計和優(yōu)化措施

技術(shù)人員在進行冗余設(shè)計時，可以利用硬件冗余，以起到滿足繼電保護系統(tǒng)容錯的設(shè)計標(biāo)準。如果電力系統(tǒng)繼電保護中，某個保護裝置存在動作不正確，但卻不會對系統(tǒng)的整體性能產(chǎn)生明顯的影響，該屬于容錯，即采用硬件冗余，能夠有效起到改善舉動率和可用度指標(biāo)，保證繼電保護系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。常見硬件冗余措施主要為并聯(lián)措施、備用卻換措施、多數(shù)表決措施等，且其還能夠?qū)⒄`動率出現(xiàn)的變化顯示出來，具有重要的作用。技術(shù)人員在電力系統(tǒng)繼電保護裝置實際運行過程中，需要根據(jù)繼電保護系統(tǒng)的實際情況選擇科室的冗余方式，同時確保滿足系統(tǒng)可靠性指標(biāo)要求，如硬件冗余則能夠?qū)崿F(xiàn)投入小、保護裝置數(shù)量少的要求。

（二）確保提高繼電保護裝置可靠性

技術(shù)人員必須做好繼電保護裝置管理工作，以確保繼電保護系統(tǒng)的可靠運行，即技術(shù)人員必須結(jié)合各項評價繼電保護系統(tǒng)指標(biāo)進行準確計算，以實現(xiàn)提高計算保護裝置運行準確性，有效區(qū)分故障的正確不動作。針對電力系統(tǒng)二次繼電保護與自動控制回路，對其保護主要是繼電保護輔助配套裝置，該裝置也會對繼電保護系統(tǒng)安全性產(chǎn)生較大的影響，因此技術(shù)人員需要加強繼電保護輔助裝置管理工作，進一步提升繼電保護系統(tǒng)的可靠性。

（三）加強繼電保護裝置維護工作

維護工作是保證繼電保護系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要措施，技術(shù)人員需要加強繼電保護日常運行管理和維修，以實現(xiàn)提高保護系統(tǒng)可靠性的目的。技術(shù)人員首先要針對繼電保護裝置制訂定期檢修計劃，并實際開展定期檢修工作，針對二次設(shè)備元件標(biāo)志、名稱等是否齊全，檢查轉(zhuǎn)換開關(guān)、按鈕、動作的靈活性，是否存在燒傷情況等，同時排除繼電器、接線端子螺釘松動故障。技術(shù)人員還需要加強排除電壓互感器與電流互感器二次引線端子的故障，排除斷路器各個操作機構(gòu)的故障問題。

技術(shù)人員應(yīng)依據(jù)繼電保護裝置的運行狀態(tài)進行分類維護和管理，其中一類裝置必須確保無運行缺陷，同時設(shè)備完好。二類裝置允許存在一定缺陷，但不會危及安全。三類裝置存在重大性能問題。

五、提高電力系統(tǒng)自動化裝置可靠性的措施

技術(shù)人員必須做好電力系統(tǒng)自動化裝置可靠性保護工作，首先要針對自動化裝置的設(shè)定值、初始狀態(tài)等進行全面地了解。技術(shù)人員將自動化裝置設(shè)定值和初始狀態(tài)作為首要評價標(biāo)準，能夠進一步保證自動化裝置的可靠性。此外技術(shù)人員還需要做好對自動化裝置運行情況的全面統(tǒng)計和分析，找出自動化裝置運行規(guī)律，以確保自動化裝置長時間運行過程出現(xiàn)的故障問題能夠及時排除，提高裝置的安全性和可靠性。同時技術(shù)人員還需要做好自耦動畫裝置的技術(shù)更新，確保在電力系統(tǒng)更新較快的環(huán)境下，自動化裝置依然能夠滿足電力系統(tǒng)的要求和標(biāo)準，即技術(shù)人員可以通過選擇不同廠家制造、且生產(chǎn)原理和工作原理不相同的繼電保護裝置和自動化裝置進行電力系統(tǒng)保護，繼而提高降低故障發(fā)生率的作用。

結(jié)語

綜上所述，電力系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性是保證人們正常用電的必要條件，而繼電保護裝置和自動化裝置則是保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性的重要系統(tǒng)設(shè)備，因此技術(shù)人員需要注重以提高繼電保護系統(tǒng)和自動化裝置的可靠性。技術(shù)人員需要針對實際運行情況進行改善，確保提高繼電保護與自動化裝置的可靠性。

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