繼電保護可靠性及其風險評估研究

摘 要：繼電保護系統(tǒng)是維持電力系統(tǒng)的正常運轉的保護傘。明確繼電保護系統(tǒng)可靠性定義和評估指標，采用有效地評估計算方法，可對繼電保護的可靠性來進行風險評估，為電力系統(tǒng)的正常有序發(fā)展提供有效意見。

關鍵詞：繼電保護系統(tǒng)；可靠性；危險評估

目前電力系統(tǒng)的高速發(fā)展對繼電保護系統(tǒng)提出了更高的要求，繼電保護的可靠性分析工作對電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性至關重要。目前，充分認識繼電保護可靠性分析評價指標，運用有效地評價方法才可以進行有效地風險評估。

1 繼電保護系統(tǒng)的可靠性定義和評估指標

1.1 繼電保護系統(tǒng)可靠性定義

所謂繼電保護系統(tǒng)就是針對電力系統(tǒng)安全運行中的的一些故障和異常情況，比如繼電系統(tǒng)的發(fā)電機故障、變壓器故障、輸出線路故障以及母線故障等，當系統(tǒng)出現(xiàn)上述故障時，繼電系統(tǒng)會根據(jù)已有的設計自動切斷信號，相關人員第一時間發(fā)現(xiàn)繼電系統(tǒng)問題，這樣就可以保護繼電系統(tǒng)的安全，從而保障繼電系統(tǒng)的可靠性運行。繼電保護系統(tǒng)裝置存在，避免了電網(wǎng)故障導致的電網(wǎng)大面積和長時間斷電情況。具體來說繼電保護系統(tǒng)目的在于保護電力系統(tǒng)的正常運行，電力系統(tǒng)內(nèi)部一旦處于保護的系統(tǒng)中的電氣設備發(fā)生任何故障，繼電保護系統(tǒng)就會立發(fā)出警報提示，切斷信號，自動跳閘。如果繼電保護系統(tǒng)發(fā)生故障而為及時發(fā)現(xiàn)，會對繼電設備系統(tǒng)進行損傷，造成設備非正常運行，繼電保護系統(tǒng)的可靠性是電力系統(tǒng)的基本保障。

1.2 評估指標

依據(jù)繼電保護系統(tǒng)工作原理，我們可以看出，繼電保護系統(tǒng)最為關鍵的兩個問題是錯誤性動作和拒絕性動作。因此我們要根據(jù)繼電保護系統(tǒng)的兩個關鍵性指標進行可靠性評價，目前我們選取一下幾個指標進行繼電系統(tǒng)的可靠性評價，評價指標如下：

1）概率表示指的是繼電系統(tǒng)及其設備和元件在一定的工作時間內(nèi)或額定時間內(nèi)可以完成的額定功能的幾率；

2）時間表示簡寫為MTTF，是指繼電保護系統(tǒng)設備使用到設備出現(xiàn)故障所經(jīng)歷的平均時間；

3）頻率表示，繼電系統(tǒng)的機電設備在一定的運行時間內(nèi)可以明確統(tǒng)計出來的設備元件正確動作和總動作次數(shù)之間的比率。

2 繼電保護系統(tǒng)可靠性的影響因素

2.1 繼電保護裝置本身缺陷

一些繼電保護系統(tǒng)裝置設備的廠家出于生產(chǎn)設備的成本考慮，產(chǎn)品生產(chǎn)過程中不符合質量生產(chǎn)標準，產(chǎn)品基本元件的質量缺陷導致后期再設備的使用過程中出現(xiàn)在形形色色的問題，造成了潛在的繼電系統(tǒng)使用缺陷。另一方面，繼電設備系統(tǒng)在安裝中要求較高，有些設備安裝過程中未能遵循嚴格的安裝標準，導致在后期使用過程中，設備元件出現(xiàn)潛在的使用損害，不可避免的造成設備磨損。因此繼電保護系統(tǒng)中存在裝置本身的潛在缺陷是影響可靠運行的關鍵因素。

2.2 電磁波干擾

近年來，微機保護裝置廣泛應用于電力系統(tǒng)中用于繼電保護。微機保護裝置容易操作并且具有很高的正確性，其市場應用的廣泛程度越來越大。但是微機保護裝置存在其弊端性，由于微機保護裝置在運行中會產(chǎn)生強大的電磁場，其產(chǎn)生的電磁干擾會很大成都的影響繼電保護系統(tǒng)的可靠運行。

2.3 繼電保護裝置的硬件方面

繼電保護系統(tǒng)的可靠性硬件裝置包括繼電保護主要裝置、繼電保護的輔助設備、二次回路以及裝置的借口和斷電器等。無論是微機保護裝置還是數(shù)字化保護設備，都是包含許多應用軟件和電子元件的綜合整體。繼電系統(tǒng)的保護裝置和輔助裝置在使用過程中一旦出現(xiàn)設備元件的老化和損害現(xiàn)象都會很大程度的影響繼電保護設備的征程運行。繼電保護系統(tǒng)的硬件設備是系統(tǒng)運行的基礎，保證硬件結構的完整性和設備的準確性是我們保證可靠性運行的根本。各種材質的設備元件會隨著不斷改變的外界條件而發(fā)生各種差異的情況，相應的會給繼電保護設備以及系統(tǒng)可靠性帶來的影響。

3 繼電保護可靠性的計算方法

繼電保護可靠性的計算是我們保障繼電裝置使用的關鍵問題。采用合適的計算方法對于繼電保護設備元件的可靠計算至關重要。目前廣泛應用的繼電保護的計算方法包括故障樹法、Markov模型法和GO法等。

3.1 故障樹法

系統(tǒng)可靠性分析方法就是建立分析系統(tǒng)的評價模型，利用評價模型可以全面的了解繼電設備的中存在的問題，并可以判斷繼電系統(tǒng)的薄弱設備，從而對繼電設備系統(tǒng)進行可靠性評價。故障樹法就是利用邏輯分析方法，建立故障分析的層次性，使設備運行的問題非常明確。故障樹法層次清晰，目標明確，逐層分析，是行之有效的繼電保護系統(tǒng)可靠性分析方法。

3.2 Markov模型法

繼電保護可靠性是隨時間不斷變化的，Markov模型正是這樣一種根據(jù)時間變化考慮變量特征的分析方法，我們利用Markov模型可對繼電系統(tǒng)的設備元件進行有效評價?？紤]時間變化分析是在已知時刻t0的問題，分析在t>t0狀態(tài)的設備可靠性。

3.3 GO法

我們采用一種系統(tǒng)的概率分析，以成功為導向，輸入時間進行GO法計算。GO法可以操作符號流和信號流，進行邏輯分析。

4 繼電保護系統(tǒng)風險評估

在電力系統(tǒng)中，繼電保護有著非常重要的意義，即我們要關注他的選擇性、靈活性、及時性和可靠性原則，最終才能實現(xiàn)安全有效的繼電保護。首先需要預測繼電保護系統(tǒng)的固定數(shù)值進行風險預估，對定值評價是繼電保護的基礎工作。其次需要對繼電保護系統(tǒng)的硬件設備進行風險評價，硬件系統(tǒng)的安全性分析是保障繼電裝置的有效措施。

5 結論

繼電保護系統(tǒng)可靠性是保障電力系統(tǒng)運行的關鍵，影響其可靠性的指標包括繼電保護裝置本身缺陷、電磁波干擾和裝置的硬件方面。采用的計算方法包括故障樹法、Markov模型法和GO法。其風險評估主要是對其定值和硬件進行評價，對繼電保護系統(tǒng)全面認識。

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作者簡介：馮碩（1986-），男，本科，河北唐山人，唐國際唐山熱電有限責任公司設備部自動化室繼電保護班，助理工程師，研究方向：繼電保護。