電力系統(tǒng)繼電保護與自動化裝置的可靠性分析

楊婷

摘 要 如今，中國國內(nèi)的電網(wǎng)規(guī)模、電廠數(shù)量、用電要求日益提高，同時也伴隨著各種自動化裝置的發(fā)展與應(yīng)用，使得國內(nèi)電力系統(tǒng)的負荷與復(fù)雜性也不斷上升，想要使電力系統(tǒng)保持安全穩(wěn)定運行，避免停電、電壓波動等問題的出現(xiàn)，就必須對電力系統(tǒng)繼電保護進行詳盡的可靠性分析。本文首先對于電力系統(tǒng)繼電保護保護裝置進行簡要敘述，之后闡述繼電保護裝置可靠性的影響因素，最后根據(jù)以上因素提出相關(guān)建議，期望提高可靠性分析的精確度與正確性。

關(guān)鍵詞 電力系統(tǒng);繼電保護;可靠性

1繼電保護系統(tǒng)概述

早在十九世紀六十年代，我國電力系統(tǒng)就進入了機電式繼電保護階段，開始逐步建立起一套完整的，系統(tǒng)的對繼電保護裝置進行研究、開發(fā)、應(yīng)用的體系。之后，于二十世紀六十年代，晶體管繼電保護設(shè)備開始興起，同時我國已經(jīng)有了相對成熟的自主設(shè)計生產(chǎn)相關(guān)元器件的能力，不再過度依賴國外進口。在隨后的七十年代，電力系統(tǒng)的保護裝置開始基于集成電路進行研究開發(fā)，進入了我國繼電保護技術(shù)的新時期。如今，自二十一世紀起，繼電保護裝置開始向微型化、智能化、集成化的方向發(fā)展，在滿足安全穩(wěn)定要求同時也逐漸符合社會經(jīng)濟發(fā)展的要求。

在評估繼電保護裝置可靠性時，我們常用例如概率、平均故障持續(xù)時間、故障頻率、平均正常工作時間等等可靠性指標進行評估。

（1）概率：故障問題發(fā)生的概率，即可靠度（不可靠度）。繼電保護系統(tǒng)是將電流電壓互感器、斷路器、自動重合閘等元器件串聯(lián)起來的電路系統(tǒng)。其整體的可靠性與各個元器件的可靠性息息相關(guān)[1]。因此，在計算系統(tǒng)整體概率時，是將系統(tǒng)內(nèi)各個元器件概率相乘得出的：

P（S）=P（t1）P（t2）……P（tn）

式中：P（S）——整體系統(tǒng)故障概率

P（tn）——第n個元器件的故障概率

（2）平均故障持續(xù)時間：是指故障從發(fā)生到發(fā)現(xiàn)再到修復(fù)的平均時間。該時間越長，意味著整體系統(tǒng)可靠性越低。

（3）故障頻率：在單位時間中系統(tǒng)發(fā)生故障的次數(shù)稱為頻率，頻率數(shù)值與系統(tǒng)可靠性呈負相關(guān)。

（4）平均正常工作時間：是指系統(tǒng)在一次故障維修后至下一次故障發(fā)生的平均時間。

2影響繼電保護裝置可靠性的因素

（1）軟件影響：如今的繼電保護系統(tǒng)中都會含有微型計算機，以此對一次元器件收集到的信息進行處理判斷，從而實現(xiàn)保護功能。因此，軟件的算法邏輯與框架構(gòu)成很大程度上決定了繼電保護系統(tǒng)整體的可靠性[2]。

（2）一次元器件的影響：繼電保護系統(tǒng)做出的一切動作都是基于一次元器件如電流/電壓互感器所收集的信息進行的。一次元器件收集信息的準確度對于整個繼電系統(tǒng)的可靠都有很大影響。例如，當電磁互感器達到飽和時，繼電系統(tǒng)整體的反應(yīng)速度都會大幅下降，甚至不動作，從而發(fā)生停電等電網(wǎng)故障。此外，互感器的接線，傳變誤差大小都影響著系統(tǒng)保護功能的實現(xiàn)。

（3）微機保護裝置硬件影響：微型計算機中的硬件老化、損壞、結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度也都會對系統(tǒng)可靠性帶來影響。與傳統(tǒng)的保護設(shè)備相比，如今較多使用的數(shù)字化保護設(shè)備通過新增光纖傳感大大降低了硬件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，但也帶來了光纖接口、光纖材料的保護等的可靠性問題，是仍需進一步提高解決的。

（4）二次回路的影響：二次回路承擔了電信號輸送反饋的功能，以往的二次電纜往往會發(fā)生線皮老化、接觸不良、連接松動等故障。而如今多使用的全數(shù)字化通信網(wǎng)絡(luò)，有效避免了二次電纜的一些缺點，且具有一定的自我監(jiān)測功能。

（5）人為操作的影響：在安裝繼電保護裝置的時候，施工人員是否安裝作業(yè)指導(dǎo)書規(guī)定作業(yè)，是否遵循設(shè)計圖紙安裝，都直接影響著系統(tǒng)運行時的可靠性。特別是在干燥環(huán)境中作業(yè)時，操作人員一定要穿絕緣鞋，佩戴靜電防護手環(huán)，避免在接觸電子元器件時因靜電燒毀電路。

（6）外部環(huán)境的影響：繼電保護裝置屬于精密電路設(shè)備，十分容易受到外界因素的干擾，空氣中的粉塵、腐蝕性氣體、電磁波、濕度、溫度等等，都會對元器件造成損壞干擾，加速設(shè)備老化，降低使用可靠性。

3提高繼電保護系統(tǒng)可靠性的相關(guān)方法

想要切實提高繼電保護系統(tǒng)以及自動化裝置的可靠性，可以從“人機料法環(huán)”五個方面入手。

（1）提升相關(guān)從業(yè)人員專業(yè)素養(yǎng)與水平。所以施工人員、維修人員必須經(jīng)過系統(tǒng)的培訓，通過考核后持證方可上崗。同時，在日常工作中要培養(yǎng)工作人員養(yǎng)成良好的工作習慣，定期開展專業(yè)技能培訓，營造認真操作，持續(xù)學習，積極總結(jié)的良好工作氛圍。此外，還可以鼓勵員工充分發(fā)揮主觀能動性，參與技術(shù)創(chuàng)新。

（2）積極引進新設(shè)備，并定期開展檢修維護。儀表儀器是檢測電力系統(tǒng)中電信號的重要工具，是確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)。因此，首先要在購買設(shè)備的時候技術(shù)先進，穩(wěn)定可靠的設(shè)備，其次需要建立合理的設(shè)備管理制度，定期進行檢查保養(yǎng)，并記錄在案。

（3）嚴格把控繼電保護裝置的元器件質(zhì)量。在繼電保護系統(tǒng)安裝前，要對于所有來料的電子元器件進行檢驗，拒絕接受不合格品與殘次品。在安裝完成后，要對繼電裝置進行整組與非整組實驗，確保其安全合格。

（4）優(yōu)化電路設(shè)計。所謂一切質(zhì)量問題歸根到底都是設(shè)計問題，只有在設(shè)計時不斷優(yōu)化改善，才是解決問題的根本方法。在設(shè)計繼電保護系統(tǒng)時，可以采取硬件冗余的方法進行優(yōu)化，即通過切換、并聯(lián)、表決等形式改善拒動率，提升可靠度。

（5）排除環(huán)境干擾。根據(jù)電路中繼電保護裝置的安裝環(huán)境進行適當防護，避免溫度、濕度、粉塵、氣體對電路中元器件進行腐蝕損壞，從而延長電路使用壽命，保證其可靠性。

4結(jié)束語

隨著自動化水平的不斷提高，越來越多的自動化裝置被應(yīng)用到電力系統(tǒng)繼電保護中去。因此，在如今，自動化、智能化、集成化將是繼電保護系統(tǒng)發(fā)展的核心趨勢。在提升電網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)濟效益的同時，要始終堅守安全穩(wěn)定的底線，將可靠性保護放在設(shè)計、施工的第一位。如何不斷引入新技術(shù)，新設(shè)備，保障電力系統(tǒng)可靠運行是每一個相關(guān)從業(yè)人員應(yīng)該思考的問題。

參考文獻

[1] 王瑞梅，張曉娜，孟昱，等.電力系統(tǒng)中的繼電保護設(shè)備及其自動化可靠性研究[J].通信電源技術(shù)，2020，37（6）：35-36.

[2] 岳峰，史志偉，董金才，等.智能電網(wǎng)繼電保護控制設(shè)備硬件可靠性設(shè)計及測試[J].華電技術(shù)，2020，42（2）：50-57.

[3] 陳忠敏.電力繼電保護抗干擾措施研究[J].裝備維修技術(shù)，2020（1）：115，49.