基于電力系統(tǒng)繼電保護可靠性研究

常英龍

摘要：隨著現(xiàn)在化步伐的加快，自動化程度也越來越高，電力系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也在復雜化，系統(tǒng)內(nèi)所包含的各種電子元件數(shù)量也越來越多，而且電力系統(tǒng)在不斷向大容量、遠距離、超高壓的方向發(fā)展，但系統(tǒng)元件的隨機故障可能引起整個系統(tǒng)的故障，給社會生產(chǎn)和生活帶來巨大的安全隱患和經(jīng)濟損失。因此，為了保證電力系統(tǒng)的安全和正常運行，應將繼電保護作為一個重要的課題來研究，統(tǒng)籌考慮繼電保護的配置、整定配合和運行，擺脫過去只關(guān)注硬件的可靠性，而忽略整個系統(tǒng)的可靠性。本文就是基于上述現(xiàn)實的迫切需求，旨在研究及提高電力繼電保護系統(tǒng)的可靠性。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);繼電保護;運行;可靠性

可靠性通常表述為系統(tǒng)、元件或者是設(shè)備在規(guī)定的各項時間條件下合理完成規(guī)定功能的有效能力。什么是繼電保護？通常繼電保護是安全防范的最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，它的快速有效的動作可以將不良系統(tǒng)遏制住，讓其電網(wǎng)能夠安全的運行;反之，就會造成不必要的麻煩，導致很多的地方長期的停電。近幾年，很多的南方企業(yè)公司往往都是因為繼電的保護拒動、誤動使其系統(tǒng)部分電網(wǎng)造成多方停電不斷發(fā)生，給我們國家財產(chǎn)和人身都帶來了極大的傷害。因此，只有合理的使用繼電保護動作，將其合理的進行操作運行，才能保證系統(tǒng)的正常使用起到至關(guān)重要的意義。

1 繼電保護的特點

繼電保護的裝置實質(zhì)上屬于機電設(shè)備，繼電保護裝置都是由測量、邏輯、執(zhí)行、定值調(diào)整等部分組成的。繼電保護較之于一般性質(zhì)的機電、電子設(shè)備以至于電力系統(tǒng)的一次設(shè)備來說，它具有自身的特點，究其自身特點的可靠性需要注意以下三點：

一是在繼電保護中的靜態(tài)保護裝置中有很多復雜的原件，并且工藝相對較復雜，這樣就會直接地影響產(chǎn)品的壽命和質(zhì)量，這些故障發(fā)生多為隨機性的，在算法上多用概率測算方式和可靠性理論進行分析。

二是繼電保護是安全防范最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，處在至關(guān)重要的位置，不當?shù)脑O(shè)置和操作會給電力系統(tǒng)的安全運行帶來極大的安全隱患。往往，繼電保護所處的工作狀態(tài)并非是長久持續(xù)工作的設(shè)備，而是時刻處于準備工作的狀態(tài)，如果一旦出現(xiàn)系統(tǒng)故障，就需要在很短的時間內(nèi)進行繼電保護動作。

三是在電力系統(tǒng)出現(xiàn)問題的時候繼電保護必須能夠起到作用，但是可靠與否不能夠完全取決于裝置本身，還與電力系統(tǒng)故障的性質(zhì)、運行的方式以及統(tǒng)計規(guī)律有直接的聯(lián)系。

2 繼電保護可靠性的影響因素

繼電保護測量設(shè)備的起始點是電壓、電流互感器等，其對于二次系統(tǒng)的正常運行是十分重要的，但是在二次回路運行中電壓、電流互感器容易出現(xiàn)故障。對于互感器二次回路來說，其應用設(shè)備并不多，線路連接也十分容易，但是在運行使用中仍十分容易出現(xiàn)故障，如出現(xiàn)二次中性點接地異?；蚴俏唇拥匾约岸帱c觸地就容易導致保護裝置誤動或拒動。

繼電保護裝置的生產(chǎn)需要較強的專業(yè)技術(shù)，其生產(chǎn)質(zhì)量也直接影響到保護裝置運行的可靠性。一些生產(chǎn)廠家為了自身利益，在生產(chǎn)過程中偷工減料，就會造成裝置整體性差，器件之間的性能差異巨大，也容易導致保護裝置的拒動和誤動。所以對于繼電保護裝置的生產(chǎn)檢驗要加強管理，以此提高繼電保護運行的可靠性。

人為操作方面也容易引起裝置出現(xiàn)故障。電源操作與保護裝置的正常運行有著直接聯(lián)系。保護裝置的電容儲存裝置出現(xiàn)老化后，其內(nèi)部電容減少，在發(fā)現(xiàn)故障進行更換時，選取的電容裝置型號小或是不合理的時候都會對保護裝置的正常運行造成影響。同時維修人員的安全意識、專業(yè)知識、維護水平和工作責任心等方面的因素也會影響裝置的正常運行，此外當外界環(huán)境出現(xiàn)劇變，如極高溫、灰塵、霧霾等天氣時會對裝置造成老化威脅，對電路板、元器件等也容易造成腐蝕，從而造成保護裝置出現(xiàn)故障。

3 提高繼電保護運行可靠性的措施

3.1 提高從業(yè)人員技術(shù)水平

提高繼電保護裝置運行可靠性就應該將供電的可靠性作為工作中的重點，加強供電可靠性的制度建設(shè)，完善相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)管理，同時要建立健全并完善相關(guān)的管理體系。加強對繼電保護裝置運行維護人員的專業(yè)培訓，有效地提高工作人員的故障處理能力和處理效率。繼電保護工作人員整體素質(zhì)不高、技術(shù)水平過低，是造成繼電保護運行不順暢的主要原因之一。

對于這些狀況要加強員工的技能培訓和素質(zhì)教育，促使員工養(yǎng)成工作記錄和工作檢查的習慣，不僅可以有效降低故障的出現(xiàn)，同時這些工作記錄就相當于一份運行檔案，在設(shè)備出現(xiàn)故障時可以根據(jù)記錄以此加快故障處理時間。同時工作人員還必須有嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，在進行數(shù)據(jù)計算時，應該不斷進行計算以保證其準確性和精確性，嚴格按照運行程序進行設(shè)備操作。

3.2 提高繼電運行的微機化和信息化水平

隨著電子信息技術(shù)的快速進步和創(chuàng)新，極大地提升了微機保護的科技水平和能力。從當前最新技術(shù)來看，工控機在速度、功能和存儲容量等諸多領(lǐng)域都超過了傳統(tǒng)的小型機。此外，如今所運用的工控機體積并不大，只相當于微機保護裝置的體積，因此，成套工控機可以確保繼電保護的高技術(shù)與良好技術(shù)操作性。在此基礎(chǔ)上，將會極大地降低在繼電運行保護中的危機和不可靠性。從網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的作用來看，它在很大程度上改變了繼電保護運行的傳統(tǒng)方式以及狀態(tài)。考慮到繼電保護裝置的作用比較單一，它重點切除出現(xiàn)故障的元件，然而它在確保電力系統(tǒng)運行方面還有許多不足。為了確保各個保護單元均能夠共享運行過程中的故障信息以及數(shù)據(jù)，大幅度提升繼電保護的準確性以及及時性，這樣就必須依靠計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來構(gòu)建機電一體化的電力系統(tǒng)，從而進一步提升微機保護裝置的網(wǎng)絡(luò)化以及信息共享化水平。

3.3 加強繼電保護運行的智能化程度

智能化可以更好地提升繼電保護運行的可靠性，與此同時，它也是非常關(guān)鍵的技術(shù)創(chuàng)新。如今，人工智能化的運用范圍日益擴大，在越來越多的行業(yè)中得到了應用，大量發(fā)達的理念和技術(shù)出現(xiàn)在電力系統(tǒng)中且不斷成熟。例如，模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法以及進化規(guī)劃等先進技術(shù)都在電力系統(tǒng)中得到了非常好的運用，而且相關(guān)單位還在繼續(xù)深化繼電保護領(lǐng)域的應用研究。

另外，人工智能技術(shù)在電力系統(tǒng)的優(yōu)勢非常明顯，它們可以極大地提升繼電保護裝置在運行過程中的穩(wěn)定性。還可以有效控制繼電保護裝置的不可靠因素，如工作隱蔽性和連續(xù)性等方面。它們可以較快地處理這些不可靠因素，而且它們的邏輯思維能力也非常強大。從在線評估實踐來看，人工智能發(fā)揮了非常重要的作用，而且有著明顯的優(yōu)勢，逐步占據(jù)著主導地位。

3.4 廣泛的使用性能，極其優(yōu)良的數(shù)字控制器件

數(shù)字控制器件有著良好的性能，在繼電保護系統(tǒng)中使用數(shù)字控制器件將會在很大程度上提升繼電保護水平。在繼電保護運行中，廣泛使用了CPLD和FPGA等器件。CPLD的結(jié)構(gòu)非常復雜，這種邏輯器件可以編輯相關(guān)程序，F(xiàn)PGA是現(xiàn)場可編程序門陣列。在繼電保護系統(tǒng)的運行過程中，這兩種器件的優(yōu)勢非常明顯。它們屬于非常先進的可編程序?qū)Ｓ眉呻娐罚宜墓δ苁歉叨燃傻?，可以將諸多微機系統(tǒng)的許多功能都聚集在相同的芯片上。這些數(shù)字控制器件的性能十分強大，它們將極大地改變電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，顯示了良好的適應性。

從繼電保護系統(tǒng)來看，必須要借助此類控制器件來實現(xiàn)系統(tǒng)的高度集成、強大的可靠性和快速響應能力。與此同時，運用此類控制器件可以在很大程度上縮短保護裝置的研發(fā)周期，極大地提升了繼電保護運行過程中的可靠性能。

4 結(jié)語

總之，電力系統(tǒng)龐大而復雜，每一個元件發(fā)生故障都會影響系統(tǒng)的正常運行。繼電保護作為電力系統(tǒng)重要保護，其作用舉足輕重。大力研究繼電保護運行的可靠性，預防繼電保護不正確動作或者誤動作，意義重大。

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