電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行可靠性指標(biāo)的研究

古宏偉 安思琪 陳政元 王冬 曲潤(rùn) 史鵬

【摘 ?要】電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的好壞，與電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性密切相關(guān)。繼電保護(hù)系統(tǒng)的不正確動(dòng)作不僅會(huì)使電力系統(tǒng)的故障擴(kuò)大，甚至可能發(fā)生不良連鎖反應(yīng)而造成電力系統(tǒng)崩潰，導(dǎo)致大面積停電和重大經(jīng)濟(jì)損失，給人們生活造成嚴(yán)重影響。人們已越來越感到研究電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性和安全性之重要與迫切。

【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng);繼電保護(hù);裝置運(yùn)行;可靠性指標(biāo)

一、繼電保護(hù)裝置運(yùn)行可靠性指標(biāo)

1.1常用的繼電保護(hù)裝置可靠性指標(biāo)

在當(dāng)前我國(guó)的電力行業(yè)的發(fā)展過程中，電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置的可靠性指標(biāo)的作用愈來愈重要。電力系統(tǒng)的可靠性主要就是通過可靠性指標(biāo)進(jìn)行衡量的，這些指標(biāo)主要可以分為概率指標(biāo)、頻率指標(biāo)和時(shí)間指標(biāo)。其中頻率指標(biāo)方面就是正確的動(dòng)作率，也就是在一定的期限之內(nèi)，被統(tǒng)計(jì)的繼電保護(hù)系統(tǒng)正確動(dòng)作的次數(shù)和總動(dòng)作的次數(shù)比。而在概率指標(biāo)方面主要就是一個(gè)元件、設(shè)備或者系統(tǒng)在預(yù)定的時(shí)間當(dāng)中，并在規(guī)定的條件下所完成的規(guī)定功能的概率，針對(duì)繼電保護(hù)的系統(tǒng)來講這一概率指標(biāo)就是繼電保護(hù)系統(tǒng)對(duì)工作完成的可靠性的表述。在時(shí)間指標(biāo)方面主要就是系統(tǒng)故障從開始使用一直到發(fā)生的故障的平均時(shí)間。

1.2繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行可靠性指標(biāo)

繼電保護(hù)裝置主要就是起到故障發(fā)生之后快速隔離的作用，以及保護(hù)一次設(shè)備不受到過電壓和過電流等的損害。在繼電保護(hù)裝置的主要故障模式是拒動(dòng)和誤動(dòng)。在一個(gè)或者是多個(gè)斷路器在發(fā)生故障而拒動(dòng)時(shí)，電力系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)比較嚴(yán)重的故障，在輸配電系統(tǒng)中繼電保護(hù)和控制系統(tǒng)一般是集成在一起的。在電力系統(tǒng)中，繼電保護(hù)是一個(gè)比較嚴(yán)密的串聯(lián)系統(tǒng)，在其中的任何一個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生了故障都會(huì)使得繼電保護(hù)系統(tǒng)的功能得不到正常的發(fā)揮，這樣就會(huì)使得繼電保護(hù)系統(tǒng)失去其可靠性。繼電保護(hù)裝置的組成見圖1，其中A、B、C、D分別表示電流電壓變換器、繼電保護(hù)裝置和斷路器、分合閘機(jī)構(gòu)、自動(dòng)重合閘裝置。

繼電保護(hù)裝置主要運(yùn)行的狀態(tài)可以分為正確和不正確兩種狀態(tài)，同時(shí)在運(yùn)行可靠性的指標(biāo)方面也分為正確工作率和不正確工作率。在正確工作方面主要就是電力工作人員的精心設(shè)計(jì)、計(jì)算整定和調(diào)試之后的工作狀態(tài)。繼電保護(hù)裝置的正確工作率指在保護(hù)區(qū)內(nèi)的故障正確動(dòng)作次數(shù)乘以百分之百，而不正確動(dòng)作率就是保護(hù)區(qū)內(nèi)故障拒動(dòng)次數(shù)加上正常運(yùn)行時(shí)候的動(dòng)作次數(shù)以及區(qū)內(nèi)和區(qū)外的故障誤動(dòng)作乘以百分之百。在這一過程中，正確的工作就涵蓋著正方向以及反方向區(qū)外故障的正確不動(dòng)作以及在正常運(yùn)行狀態(tài)中的正確不動(dòng)作。

1.3繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)階段電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備多樣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，覆蓋的地域廣，運(yùn)行中容易受到自然條件的影響，因此會(huì)出現(xiàn)一些問題，最為常見的就是發(fā)生不同形式的短路故障，從而就會(huì)引起電弧燃燒致使設(shè)備損壞。繼電保護(hù)裝置能夠有效地解決這一問題，目前已經(jīng)在電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。

在繼電保護(hù)的發(fā)展中，微機(jī)型繼電保護(hù)的出現(xiàn)使得繼電保護(hù)的性能以及有效性有了大幅度的提升。其功能比較強(qiáng)大，并能夠進(jìn)行分量保護(hù)，這樣就會(huì)使得運(yùn)行的正確率在很大程度上得到了提高。其中的數(shù)字元件不容易受到溫度的影響，并且在操作上更加人性化。從當(dāng)前的發(fā)展形勢(shì)來看，我國(guó)繼電保護(hù)正在向著智能化的方向邁進(jìn)，在測(cè)量數(shù)據(jù)以及保護(hù)和控制方面正向著一體化發(fā)展。另外，繼電保護(hù)裝置的靈敏性以及可靠性方面也將得到長(zhǎng)足的發(fā)展，并且必然會(huì)實(shí)行智能化從而使得繼電保護(hù)裝置在運(yùn)行中更加穩(wěn)定安全。

二、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行可靠性指標(biāo)的優(yōu)化措施

2.1可靠性計(jì)算指標(biāo)規(guī)范化。首先要將區(qū)外正確無運(yùn)行行為的狀態(tài)納入繼電保護(hù)裝置的正常運(yùn)行的指標(biāo)范圍內(nèi)，這樣可以正確高效的促進(jìn)性能指標(biāo)和系統(tǒng)的進(jìn)一步完善。其次要對(duì)正確工作率的指標(biāo)進(jìn)行精細(xì)劃分，詳細(xì)標(biāo)注區(qū)內(nèi)外正確與不正確動(dòng)作的概念，甚至正反方向也要進(jìn)行區(qū)分，對(duì)故障和正常運(yùn)動(dòng)時(shí)的行為和誤動(dòng)元素進(jìn)行甄別，幫助相關(guān)管理研究人員對(duì)繼電保護(hù)裝置深層次研究。但是，怎樣更好的對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的可靠性指標(biāo)進(jìn)行合理計(jì)算，是需要業(yè)內(nèi)人士長(zhǎng)遠(yuǎn)探討改進(jìn)的大課題。

2.2人工智能技術(shù)的應(yīng)用。人工智能控制器更便于操作，不需要控制對(duì)象的模型。人工智能控制器可以自己去進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)各部分響應(yīng)時(shí)間和下降時(shí)間的不同做出判斷。比如說模糊邏輯控制器要比高級(jí)PID還要快四倍左右，在提升上也要快到兩倍左右。相比于古典控制器，人工智能的更容易使人接收。人工的智能化技術(shù)對(duì)于傳統(tǒng)的智能技術(shù)來說，可以忽略掉很多不確定的影響因素，根據(jù)自身的性能來調(diào)整數(shù)據(jù)分析狀態(tài)。在現(xiàn)場(chǎng)不需要諸多專家的現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)也可以根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)來自動(dòng)完成一系列操作，甚至達(dá)到語(yǔ)音操控的功能。不同的智能化技術(shù)使用要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況來決斷，例如相對(duì)于某些特殊的對(duì)象，不采用人工智能的方法也照樣可以達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)效果，但是對(duì)于一些其他的操作對(duì)象來說就不然。要實(shí)現(xiàn)諸多的自動(dòng)化工序，還需要穩(wěn)定的系統(tǒng)技術(shù)才能夠達(dá)到。

三、結(jié)語(yǔ)

在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行可靠性指標(biāo)的研究過程中會(huì)遇到諸多的問題，由于這一指標(biāo)的計(jì)算關(guān)系著繼電保護(hù)裝置性能的正確評(píng)估，并且還會(huì)影響到繼電保護(hù)裝置的正確使用，所以如何能夠更加合理地對(duì)保護(hù)裝置的運(yùn)行可靠性指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算在當(dāng)前是一個(gè)非常值得探究的問題。

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（作者單位：東北電力大學(xué)）