簡(jiǎn)要分析電力二次設(shè)備繼電保護(hù)系統(tǒng)失效模型框架構(gòu)建

王維杰

摘 要：作為一種重要的二次電力設(shè)備，繼電保護(hù)設(shè)備又可以將其分為二次回路保護(hù)與基本保護(hù)。隨著電力企業(yè)的發(fā)展與規(guī)模擴(kuò)大，社會(huì)對(duì)于電能的依賴性正在逐漸加深。為確保電力能夠正常供應(yīng)為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供支撐，就需要通過一定的技術(shù)提升電力供應(yīng)環(huán)節(jié)的可靠性與安全性，而繼電保護(hù)則正好能夠滿足這方面的要求。

關(guān)鍵詞：電力二次設(shè)備 繼電保護(hù)系統(tǒng) 失效模型框架構(gòu)建

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）09（c）-0046-02

二次回路檢查工作與繼電保護(hù)的作用在于通過檢查體系的建立與完善，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)設(shè)備在運(yùn)行過程中的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，從而能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中潛在的問題，并且依據(jù)評(píng)價(jià)狀態(tài)對(duì)檢修與和生產(chǎn)工作進(jìn)行合理安排，對(duì)應(yīng)該予以修理的設(shè)備進(jìn)行維修，將定期檢修以及試驗(yàn)周期延長(zhǎng)，從而確保現(xiàn)有設(shè)備能夠得到充分利用，以此為企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。

1 電氣二次繼電保護(hù)系統(tǒng)

設(shè)備運(yùn)行過程中導(dǎo)致二次設(shè)備故障的原因是多方面的，如工作環(huán)境存在干擾，人為失誤操作，設(shè)備自身出現(xiàn)故障等。對(duì)于電力系統(tǒng)而言，一次檢測(cè)時(shí)間較短，維修工作重點(diǎn)在于二次設(shè)備檢修。對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行二次檢修，既包括設(shè)備自動(dòng)檢測(cè)，同時(shí)也需要其他檢測(cè)技術(shù)為其提供支撐。通過對(duì)檢測(cè)工作結(jié)果與相關(guān)信息分析，得到設(shè)備運(yùn)行過程中的狀態(tài)，從而為工作人員檢修工作開展提供幫助。

繼電保護(hù)運(yùn)行原理是依據(jù)受保護(hù)線路或者是二次設(shè)備在故障前后出現(xiàn)的突變量作為信息，當(dāng)超過了一定限度時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)就會(huì)進(jìn)行邏輯控制，如采取跳閘等相關(guān)措施。如果是電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中發(fā)生了短路等故障，保護(hù)系統(tǒng)則會(huì)通過對(duì)電流、阻抗、電壓等進(jìn)行改變從而形成距離，電流、低電壓保護(hù)。從其保護(hù)類型來看，依據(jù)原理進(jìn)行劃分為電磁型、感應(yīng)型、整流型、集成型、微機(jī)型等。

隨著電力系統(tǒng)發(fā)展，繼電保護(hù)裝置也經(jīng)歷了一個(gè)逐步發(fā)展的過程，早期繼電保護(hù)裝置應(yīng)用較為廣泛的是電磁型保護(hù)裝置，其應(yīng)用對(duì)象包括低壓線路、小型設(shè)備、變壓器等。在組成上也主要是單元件，其原理與操作都比較簡(jiǎn)單，長(zhǎng)期使用過程中工作人員能夠?qū)ζ溆猩钊肓私?，從而在故障出現(xiàn)時(shí)能夠迅速地找出解決問題的方法。該裝置的不足之處在于運(yùn)行過程中消耗能量比較多，無法滿足當(dāng)下電力工作建設(shè)需要。集成型保護(hù)裝置原理與組成要更加的復(fù)雜，因此，在該裝置運(yùn)行時(shí)，對(duì)工作人員技能要求比較高，對(duì)元件質(zhì)量要求也比較高，由此也導(dǎo)致了該類型保護(hù)裝置在推廣過程中受到了較大的阻力。其優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在使用過程中，能夠檢測(cè)到更多的有效數(shù)據(jù)，保護(hù)作用更好。同時(shí)也正是由于其數(shù)據(jù)與參數(shù)的高水平，從而導(dǎo)致了對(duì)元件的水平要求提升。微機(jī)型繼電保護(hù)裝置是計(jì)算機(jī)發(fā)展水平提升的體現(xiàn)，該類型繼電保護(hù)裝置效果超過了以往的繼電保護(hù)裝置。工作過程利用軟件系統(tǒng)進(jìn)行控制，自動(dòng)化程度提升，信息采集更加的準(zhǔn)確有效，方便評(píng)估與分析工作的開展。

2 繼電保護(hù)系統(tǒng)失效模型

繼電設(shè)備保護(hù)失效模型的建立需要建立在某些典型的設(shè)備模型基礎(chǔ)之上，以此對(duì)組成繼電保護(hù)設(shè)備的軟件及硬件進(jìn)行全面研究，從而找出對(duì)繼電設(shè)備產(chǎn)生影響的因素，這樣才能夠?qū)ΡＷo(hù)裝置失效的可能性進(jìn)行判斷。了解繼電保護(hù)裝置失效模型首先需要了解到電子設(shè)備相關(guān)故障類型曲線。比如：元器件失效與時(shí)間二者間的關(guān)系，通過曲線則可以更加直接的了解保護(hù)裝置組成失效與時(shí)間二者間的關(guān)系。該曲線可以將其分為3個(gè)部分，分別為：初始運(yùn)行、穩(wěn)定運(yùn)行、耗損期。3個(gè)部分有其各自特點(diǎn)。首先就初始運(yùn)行階段而言，元器件故障率在這一時(shí)段是比較高的，其背后原因就在于，產(chǎn)品在多個(gè)環(huán)節(jié)存有的質(zhì)量問題，比如：設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)以及安裝調(diào)試等環(huán)節(jié)。之后故障率就會(huì)隨著運(yùn)行時(shí)間的變化逐漸下降，并且在經(jīng)過了一段時(shí)間之后，設(shè)備故障率就會(huì)保持在相對(duì)較為穩(wěn)定的水平，而在該時(shí)期，設(shè)備的可靠性也達(dá)到了最高值。對(duì)于這一時(shí)期的設(shè)備故障率可以通過函數(shù)對(duì)其進(jìn)行描述。其次是穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)期，該時(shí)期大故障率曲線的特點(diǎn)是一條穩(wěn)定的直線，從數(shù)據(jù)中可以看出，在這一時(shí)段內(nèi)設(shè)備出現(xiàn)故障的概率是保持不變的，也就可以認(rèn)為故障出現(xiàn)的可能性的是相同的。從導(dǎo)致問題的原因來分析，該環(huán)節(jié)主要是由外部的原因?qū)е铝嗽O(shè)備故障，如人為操作失誤、過載影響等。該階段也可以通過函數(shù)來表示設(shè)備故障率與時(shí)間之間的變化，并且可以通過故障率來計(jì)算故障率曲線。最后是耗損階段，由于設(shè)備使用時(shí)間過久，導(dǎo)致設(shè)備性能下降，設(shè)備機(jī)械損耗隨著時(shí)間變化逐漸增大，設(shè)備零部件或者是電子器件老化等，這一階段設(shè)備故障率會(huì)呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)。解決該問題的方法就是加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的檢查，在設(shè)備故障出現(xiàn)前提前對(duì)問題部分進(jìn)行處理從而確保整體設(shè)備有效運(yùn)行。通過該方法可以延長(zhǎng)設(shè)備使用的壽命，故障率上移趨勢(shì)能夠得到一定程度的緩解，此環(huán)節(jié)則可以利用正態(tài)分布函數(shù)模型來確立。

3 繼電保護(hù)裝置的失效保護(hù)模型

微機(jī)繼電保護(hù)是基于微處理器的一類計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過對(duì)保護(hù)裝裝置的原理與工作特性進(jìn)行分析，可以將裝置的功能模塊分為不同部分，并且各個(gè)部分與保護(hù)裝置故障存在密切關(guān)系。每一個(gè)部分都有兩種失效模型，即誤動(dòng)失效與拒動(dòng)失效。二者的失效率均可以通過公式來表達(dá)。繼電保護(hù)裝置的軟件失效模型和硬件失效過程都可以將其看作是隨機(jī)過程中的概率事件，因此，就可以利用隨機(jī)事件與概率事件的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行描述。但是從本質(zhì)來區(qū)分，硬件與軟件二者在失效問題上存在明顯差異，建立軟件失效模型并進(jìn)行相關(guān)工作共難度要大于硬件開展該方面工作?；谲浖Ｐ偷奶攸c(diǎn)可以利用指數(shù)模型來對(duì)軟件失效進(jìn)行保護(hù)。

對(duì)于整體電力系統(tǒng)而言，對(duì)保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行準(zhǔn)確分析會(huì)對(duì)失效評(píng)估工作的有效性與精準(zhǔn)性產(chǎn)生影響。二次回路與繼電保護(hù)二者之間存在密切聯(lián)系，保護(hù)系統(tǒng)任一部分出現(xiàn)了問題都可能會(huì)導(dǎo)致整體系統(tǒng)出現(xiàn)問題，鑒于經(jīng)對(duì)于二次回路的失效模型研究意義重大。影響二次回路失效的指標(biāo)與因素可以將其分為操作箱無故障時(shí)間、設(shè)備運(yùn)行環(huán)境、抗干擾方法、絕緣保護(hù)、設(shè)備銹蝕狀況、二次回路運(yùn)行溫度、電纜相關(guān)設(shè)備無故障情況、設(shè)備封堵狀況等。考慮到二次回路只是電力整體系統(tǒng)中的一個(gè)小型系統(tǒng)，為了更好地理解二次回路相關(guān)問題，可以利用故障樹分析法對(duì)失效進(jìn)行評(píng)估。二次回路中某部分失效率可以通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析來獲得，而對(duì)設(shè)備失效風(fēng)險(xiǎn)則需要通過對(duì)二次回路進(jìn)行監(jiān)控來獲得，監(jiān)測(cè)工作的重點(diǎn)在于采集設(shè)備狀態(tài)相關(guān)信息時(shí)不能存在空白區(qū)域或者是盲區(qū)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展，數(shù)字平臺(tái)的建立通過相關(guān)技術(shù)的運(yùn)用，可以使保護(hù)裝置的作用擴(kuò)大，并且提升監(jiān)控的功能。

4 結(jié)語

作為電力系統(tǒng)重要設(shè)備，通過模型建立，對(duì)其相關(guān)方面進(jìn)行深入研究，從而為裝置對(duì)系統(tǒng)故障判斷與問題解決奠定基礎(chǔ)。失效模型的建立可以將其分為兩個(gè)部分，通過對(duì)其研究了解二者間的關(guān)系，從而為實(shí)際工作開展提供一定幫助。

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