電力系統(tǒng)中的繼電保護(hù)設(shè)備及其自動化可靠性研究

王春昊　張秦

【摘??要】隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，自動化技術(shù)在我國不同領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，使得日常操作更加智能化，對于電力領(lǐng)域而言，亦是如此。作為當(dāng)前電力系統(tǒng)中不可或缺的重要組成結(jié)構(gòu)，繼電保護(hù)設(shè)備與自動化裝置的可靠安全運行，能夠最大限度保護(hù)電力系統(tǒng)日常運行免受外界干擾因素的影響，從而降低電力故障問題出現(xiàn)的概率，在提高電能供應(yīng)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，維護(hù)電力系統(tǒng)日常運行的穩(wěn)定性與安全性。

【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng);繼電保護(hù)設(shè)備;自動化;可靠性

1繼電保護(hù)與自動化裝置的可靠性指標(biāo)

繼電保護(hù)與自動化裝置的可靠性主要體現(xiàn)在設(shè)備功能的可靠性、設(shè)備本身的可靠性以及設(shè)備出現(xiàn)誤動和拒動的概率。通常情況下，可靠性評估指標(biāo)主要由成功率（R）、平均壽命和有效度（A）三部分組成。成功率指的是設(shè)備能夠在特定環(huán)境下順利完成規(guī)定功能的能力。平均壽命指的是設(shè)備在沒有出現(xiàn)故障時的工作時間。有效度是指設(shè)備在出現(xiàn)不可修復(fù)故障前的有效工作時間。在電力系統(tǒng)傳輸運行中，為了能夠提升整體電力傳輸效果，應(yīng)該對電力運行體系中的繼電保護(hù)與自動化裝置進(jìn)行有效管理。在配置過程中，必須保證電力企業(yè)在電力配送過程中的安全性，保證電力架設(shè)配置的平穩(wěn)運行。在電力設(shè)施的操作控制中，應(yīng)該按照電力企業(yè)的規(guī)定和要求，對電力傳輸繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格控制，對電力輸送結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，建立有效的電力輸送運行體系，真正提高整體的控制架設(shè)效果。在開展裝置工作過程中要注意以下問題：第一，慎重選擇相關(guān)設(shè)備，對電力傳輸系統(tǒng)的架構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行重新組合，保障各種裝置配備的合理運行，提高電力傳輸效果。第二，在電力輸送過程中，要依照電力傳輸構(gòu)建要求進(jìn)行整改，調(diào)整相關(guān)設(shè)備的使用情況，真正滿足繼電保護(hù)與自動化裝置的配置要求。

2提高繼電保護(hù)與自動化裝置可靠性的措施

2.1提升電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的可靠性

首先，對繼電保護(hù)的硬件冗余進(jìn)行優(yōu)化。在繼電保護(hù)裝置運行的過程中，其硬件冗余的主要作用是提升容錯性，保障繼電保護(hù)作用的充分發(fā)揮。因此想要提升繼電保護(hù)的可靠性，應(yīng)該積極采取措施提升硬件冗余發(fā)揮的效果。具體是采用并聯(lián)、備用等方法對硬件冗余進(jìn)行優(yōu)化，盡可能的避免拒動現(xiàn)象的發(fā)生。這里涉及到一個關(guān)鍵性概念，拒動率，即繼電保護(hù)無法按照規(guī)定發(fā)動的幾率，因此拒動率越高意味著可靠性越低。因此只要不斷降低拒動率，就可以促進(jìn)繼電保護(hù)可靠性的提升。

其次，重點防控誤動作。誤動作和拒動作一樣，都會對繼電保護(hù)效果的正常發(fā)揮產(chǎn)生不利影響。具體來講，誤動作是指繼電保護(hù)裝置將不存在故障的線路切除，對此，應(yīng)該將繼電保護(hù)裝置安裝在電力系統(tǒng)二次保護(hù)回路中，促進(jìn)系統(tǒng)運行穩(wěn)定性的提升。

2.2性能評價體系構(gòu)建

電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)設(shè)備自動化可靠性主要指繼電保護(hù)設(shè)備能夠在預(yù)先規(guī)定的時間內(nèi)，完成預(yù)先制定的任務(wù)。在對其可靠性進(jìn)行分析的期間，往往會覆蓋到評估系統(tǒng)整體性能以及統(tǒng)計繼電保護(hù)設(shè)備元件相關(guān)數(shù)據(jù)等內(nèi)容。詳細(xì)來看，電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置的可靠性主要體現(xiàn)在電力系統(tǒng)遇到故障問題時，可以嚴(yán)格遵循預(yù)先設(shè)定的方位作出合理評估，從而減小故障范圍的進(jìn)一步擴大。研究電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)備自動化可靠性的過程中，首要的問題就是構(gòu)建性能評價體系，具體包括以下六個反面：（1）繼電保護(hù)設(shè)備修復(fù)時間;主要指繼電保護(hù)設(shè)備修復(fù)所花費的平均時間。（2）繼電保護(hù)設(shè)備的修復(fù)率;主要指設(shè)備在出現(xiàn)故障的前提下，從某個時間段開始進(jìn)行修復(fù)的概率。（3）繼電保護(hù)設(shè)備無故障運行時間;主要指繼電保護(hù)設(shè)備的修復(fù)時間段與下次故障問題出現(xiàn)之間的時間間隔。（4）繼電保護(hù)設(shè)備的可靠度;主要指在確定設(shè)備的初始正常時刻后，某特定時間段中故障問題不出現(xiàn)的概率。不難看出，繼電保護(hù)設(shè)備的可靠度集中體現(xiàn)在設(shè)備從正常運行到下一次故障問題出現(xiàn)的時間間隔。（5）繼電保護(hù)設(shè)備可用率;主要指設(shè)備從某個正常工作時間段開始到下一時間段無故障問題的概率。可用率與可靠度的主要區(qū)別表現(xiàn)在可用率的判斷標(biāo)準(zhǔn)是繼電保護(hù)設(shè)備在特定的時間段內(nèi)必須進(jìn)行不間斷運行。（6）繼電保護(hù)設(shè)備的正確動作率;主要是指在規(guī)定的統(tǒng)計時間段中，繼電保護(hù)設(shè)備正確動作與全部動作之間的比例;這一指標(biāo)是當(dāng)前繼電保護(hù)設(shè)備自動化可靠性評價指標(biāo)中的重點內(nèi)容。

2.3控制自動化總線

控制自動化總線是指在改良好電力系統(tǒng)的自動化裝置后，對相關(guān)設(shè)備和配置進(jìn)行系統(tǒng)性優(yōu)化，緊密連接集控室與饋線通道，最大限度提高電力系統(tǒng)設(shè)備的有效運行率?？刂谱詣踊偩€能夠大幅提高電路的否認(rèn)反應(yīng)速度，簡化檢修維護(hù)的具體進(jìn)程?？刂谱詣踊偩€是人為去連接電力系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備，并對設(shè)備的性能數(shù)據(jù)進(jìn)行入庫管理，提高內(nèi)網(wǎng)儲存庫數(shù)據(jù)的更新率。連接時使用光纖和雙絞線能夠節(jié)約控制成本，提高相關(guān)設(shè)備的反應(yīng)速度。在控制自動化總線與校正數(shù)據(jù)庫的相互作用下，實現(xiàn)了電力系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)，工作準(zhǔn)確性在互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的發(fā)展下不斷提高，內(nèi)部管理控制效果也在不斷完善。4G技術(shù)與無線網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)了電力系統(tǒng)的自動化發(fā)展，突破了傳統(tǒng)單一的管理模式，能夠很好地進(jìn)行分散控制。

2.4故障問題調(diào)控測驗

所謂故障測驗控制，是指繼電器自動化裝置可以在繼電器局部受損的情況下，及時利用自動化程序進(jìn)行問題診斷。一方面，自動化系統(tǒng)可通過人工神經(jīng)診斷方式，確定繼電器故障形態(tài);另一方面，通過故障管理體系，將電力系統(tǒng)中的繼電器進(jìn)行運行狀態(tài)判斷、管理。如，繼電器保護(hù)裝置進(jìn)行自動化程序可靠性檢驗時，可通過網(wǎng)絡(luò)專家評價程序，第一時間確定繼電器故障，并對應(yīng)給予技術(shù)維護(hù)方案，這就是自動化技術(shù)故障診斷中的應(yīng)用形式。

2.5強化繼電保護(hù)自動化裝置管理力度

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)自動化裝置中包含了大量的繼電保護(hù)軟件，這些軟件的穩(wěn)定運行是保障繼電保護(hù)自動化裝置效果正常發(fā)揮的重要基礎(chǔ)。若是疏于對繼電保護(hù)的管理，很容易因軟件的不規(guī)范操作導(dǎo)致繼電保護(hù)自動化裝置運行出現(xiàn)問題，進(jìn)而引發(fā)故障。對此，必須加快推動繼電保護(hù)操作制度的完善，提升對繼電保護(hù)操作的約束力。同時，做好軟件升級更新工作，及時排除自動化裝置運行中存在的問題，促進(jìn)其保護(hù)作用的最大化發(fā)揮。同時，定期借助計算機系統(tǒng)對裝置軟件進(jìn)行調(diào)試，一方面繼電保護(hù)系統(tǒng)和電力系統(tǒng)運行的適應(yīng)性，另一方面幫助工作人員盡快掌握軟件升級后的操作方法，如此才能為管理工作的有效落實奠定堅實的基礎(chǔ)。

2.6實現(xiàn)繼電保護(hù)的自我調(diào)節(jié)功能

目前，我國電氣領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)還不夠成熟，在能源開發(fā)方面的技術(shù)也不夠完善，導(dǎo)致發(fā)電廠的電力系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生故障，監(jiān)測人員需要花費巨大的精力進(jìn)行檢修。為了能夠提高故障檢查的有效性和安全性，電力系統(tǒng)引入了自動化裝置，以做好繼電保護(hù)調(diào)節(jié)工作。電力系統(tǒng)對比了電路周遭的異常情況和數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)信息，在自我調(diào)節(jié)的方式下排查問題，糾正故障，確保電路的安全暢通。同時，電力系統(tǒng)可以自動記錄本次故障的信息，以便在下次排查時進(jìn)行重點檢修。

結(jié)論

綜上所述，電力系統(tǒng)中的繼電保護(hù)設(shè)備及其自動化可靠性研究，是數(shù)字化技術(shù)科學(xué)運用的理論歸納。在此基礎(chǔ)上，本文通過設(shè)備初始狀態(tài)調(diào)控、設(shè)備運行狀況分析、故障問題調(diào)控測驗，明晰繼電保護(hù)設(shè)備技術(shù)運用討點。因此，文章研究結(jié)果，將為國內(nèi)電力資源科學(xué)管理提供新思路。

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（作者單位：內(nèi)蒙古霍煤鴻駿鋁電有限責(zé)任公司電力分公司）