繼電保護(hù)可靠性及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究

馮曉偉

摘要：繼電保護(hù)是在對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)作進(jìn)行監(jiān)測(cè)的過程中，根據(jù)電壓非正常減小、電流量非正常加大或測(cè)量抗阻不正常等電氣量的改變來對(duì)所保護(hù)的單元是否處在正常運(yùn)作狀態(tài)加以判定，倘若察覺出現(xiàn)故障，要依據(jù)對(duì)故障種類及故障出現(xiàn)點(diǎn)的判定來自動(dòng)實(shí)施切斷對(duì)應(yīng)故障點(diǎn)的操作，以確保電力系統(tǒng)得以安全地運(yùn)作，同時(shí)及時(shí)地將警報(bào)信號(hào)傳遞給值班工作人員。由于有某些安全風(fēng)險(xiǎn)存在，倘若判斷錯(cuò)誤，實(shí)施了錯(cuò)誤的保護(hù)操作，那么極有可能造成嚴(yán)重的電力事故。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)；可靠性；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

電能在人類社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展進(jìn)步中起到重要的保障作用與推動(dòng)作用，尤其在當(dāng)今這個(gè)時(shí)代，更是人們?nèi)粘Ｉ?、生產(chǎn)中不可或缺的能源供應(yīng)。此種情況下，保證電力供應(yīng)穩(wěn)定、安全就成了電力部門首要關(guān)注的問題。文章對(duì)繼電保護(hù)的可靠性以及存在風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估問題展開了分析。

1 繼電保護(hù)可靠性指標(biāo)

采用繼電保護(hù)可靠性指標(biāo)可以較為方便快捷地對(duì)繼電系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行評(píng)估和分析，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。繼電保護(hù)可靠性指標(biāo)主要包括概率、持續(xù)時(shí)間、頻率和期望值指標(biāo)等。概率很難通過實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確得到，在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)可靠性評(píng)估和分析過程中往往采用多次實(shí)驗(yàn)的平均頻率指作為事件的概率值。繼電保護(hù)概率可靠性指標(biāo)主要包括可靠度、不可靠度、可用度、不可用度、失效率、修復(fù)率等；繼電保護(hù)持續(xù)時(shí)間可靠性指標(biāo)主要包括電力系統(tǒng)平均無故障時(shí)間、電力系統(tǒng)平均修復(fù)時(shí)間等；繼電系統(tǒng)期望值可靠性指標(biāo)主要是指繼電保護(hù)系統(tǒng)在相應(yīng)時(shí)間段內(nèi)發(fā)生故障的期望次數(shù)值。

2 影響繼電保護(hù)可靠性的原因

2.1 繼電保護(hù)裝置本身的質(zhì)量缺陷

有些繼電保護(hù)裝置的生產(chǎn)廠家出于對(duì)經(jīng)濟(jì)利益的考慮，時(shí)常會(huì)制造一些不符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求的產(chǎn)品，從而導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置出廠時(shí)在調(diào)試及配置方面就有許多缺陷存在，另一方面，企業(yè)的工作人員在許多時(shí)候貪圖方便，時(shí)常在安裝及驗(yàn)收繼電保護(hù)裝置的過程中會(huì)省去二次檢查這一工作環(huán)節(jié)，進(jìn)而給繼電保護(hù)裝置的可靠性埋下了安全隱患。

2.2 軟件方面

如果說硬件為保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)提供了平臺(tái)，那么軟件算法就是保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)的核心，也就是說繼電保護(hù)系統(tǒng)是否能夠正常開展工作在很大程度上會(huì)受到軟件可靠性的直接影響，而軟件的可靠性則主要受原理性能、軟件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)使用以及系統(tǒng)輸入等因素影響。

2.3 電磁波干擾

近年來，電力系統(tǒng)中應(yīng)用比較廣泛的一種繼電保護(hù)方法就是微機(jī)保護(hù)裝置，其不僅擁有較高的正確性，而且也極易操作，根據(jù)目前的發(fā)展態(tài)勢(shì)而言，日后它極有可能會(huì)取代其他保護(hù)裝置。然而它也存在著一定的缺陷，那就是在運(yùn)作微機(jī)保護(hù)裝置的過程中會(huì)產(chǎn)生電磁場(chǎng)，而電磁波的干擾會(huì)極大地影響繼電保護(hù)的可靠性。

2.4 濾波

能夠?yàn)V除掉信號(hào)中特定波段頻率的就是濾波，對(duì)于外界干擾有極強(qiáng)的防止作用和抑制作用。源自通信理論的濾波還指以觀察得到的某個(gè)隨機(jī)過程結(jié)果為依據(jù)，估計(jì)另一個(gè)與其有關(guān)的隨機(jī)過程概率的理論、方法，可以從包含干擾信號(hào)在內(nèi)的信號(hào)中將有用信號(hào)提取出來。一般情況下，外部干擾進(jìn)入的途徑都是接線端子，所以為了抑制干擾源，可以于各個(gè)外接端子處對(duì)接一個(gè)適宜的電容器。

3 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)可靠性評(píng)估

3.1 硬件可靠性評(píng)估

以典型微機(jī)繼電保護(hù)裝置硬件為例，包括電源模塊，其主要是為裝置提供電源；中央處理單元主要是支持繼電保護(hù)各項(xiàng)功能充分發(fā)揮作用；模擬量采集模塊，則是將電壓和電流等模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，以便人們更好的運(yùn)用數(shù)字信息；開關(guān)量輸入模塊，主要是采集節(jié)點(diǎn)或觸點(diǎn)的開關(guān)量信息，以便繼電保護(hù)裝置根據(jù)信息，適時(shí)與外部電氣隔離等。利用失效率函數(shù)來計(jì)算裝置硬件結(jié)構(gòu)的功能模塊，得到浴盆曲線，由此可以確定，裝置設(shè)計(jì)制造、偶然因素、長期消耗均會(huì)造成裝置硬件各模塊的可靠性降低，失效率提高。計(jì)算裝置硬件拒動(dòng)失效率、誤動(dòng)失效率、總失效率、可靠度，由此可以確定微機(jī)繼電保護(hù)裝置硬件會(huì)受元件壽命影響，使其可靠度降低。所以，適時(shí)的檢修、更新裝置，可以提高裝置硬件應(yīng)用性。

3.2 軟件可靠性評(píng)估

假如說繼電保護(hù)裝置的硬件為實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能搭建了一個(gè)平臺(tái)，則軟件算法就是實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能的關(guān)鍵，換言之就是繼電保護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)作能否實(shí)現(xiàn)在一定程度上取決于軟件的可靠性，而應(yīng)用系統(tǒng)、原理性能、設(shè)計(jì)軟件以及輸入系統(tǒng)等原因都會(huì)在很大程度上干擾軟件的可靠性。

4 繼電保護(hù)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估評(píng)估

在電力系統(tǒng)中，繼電保護(hù)系統(tǒng)具有選擇性、靈活性和及時(shí)性原則，選擇性就是一旦電網(wǎng)運(yùn)行出現(xiàn)問題，也可以進(jìn)行及時(shí)篩選，另一個(gè)就是靈活性原則，就是在發(fā)生故障的時(shí)候可以第一時(shí)間做出正確處理方法，同時(shí)可以避免事故發(fā)生，最后就是可靠性問題，在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，如果發(fā)生危險(xiǎn)，要對(duì)于電網(wǎng)進(jìn)行很好保護(hù)，使得整個(gè)電力系統(tǒng)能有效運(yùn)行避免錯(cuò)誤發(fā)生。3、對(duì)于繼電保護(hù)系統(tǒng)的定值風(fēng)險(xiǎn)要進(jìn)行及時(shí)保護(hù)措施，通過固定數(shù)值判斷，對(duì)于定值要進(jìn)行正確確定工作，電網(wǎng)在運(yùn)行中會(huì)變化，可以通過數(shù)值防止風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生問題。一般情況下對(duì)于定值進(jìn)行確定的時(shí)候可以進(jìn)行三種情況分析，首先確定定值和安全標(biāo)準(zhǔn)不相符合，如果無法繼電保護(hù)應(yīng)該對(duì)于運(yùn)行保護(hù)裝置進(jìn)行正常發(fā)揮工作，另一個(gè)就是確定定值和繼電保護(hù)選擇性，比安全標(biāo)準(zhǔn)高很多，對(duì)于跳閘現(xiàn)象要能夠針對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行情況進(jìn)行分析，對(duì)于電網(wǎng)運(yùn)行問題進(jìn)行一定分析和保護(hù)工作，如果危害電網(wǎng)運(yùn)行安全，要對(duì)于繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行一定合理保護(hù)工作，防止隱患發(fā)生問題出現(xiàn)。

綜上所述，在現(xiàn)代化的今天，無論是企業(yè)還是日常用戶都免不了對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的擴(kuò)大化需求，也由此推動(dòng)繼電保護(hù)技術(shù)向著信息化、通信一體化方向發(fā)展。由此，電力系統(tǒng)相關(guān)繼電保護(hù)工作人士的工作內(nèi)容也日益冗雜，處于初步階段的國內(nèi)繼電保護(hù)技術(shù)有待改善，往后的繼電保護(hù)工作仍然任重而道遠(yuǎn)。

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