繼電保護自動化裝置可靠性分析

中國電力建設(shè)企業(yè)協(xié)會 李文超

內(nèi)蒙古北方重工業(yè)集團有限公司特鋼事業(yè)部 何寅超

繼電保護自動化裝置為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供支撐。如果繼電保護自動化裝置出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量低劣、保護功能誤判或人員操作處理不當、檢修效果不佳等現(xiàn)象，就會產(chǎn)生可靠性和保護能力達不到預期的效果，甚至出現(xiàn)有保無護的現(xiàn)象，對整個電力系統(tǒng)安全運行也會產(chǎn)生巨大的影響。這也凸顯了對繼電保護自動化裝置進行可靠性分析的重要性和必要性。

引言

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，在“碳達峰、碳中和”目標的約束下，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)成為新趨勢，更加龐大、復雜的新型電網(wǎng)對電力系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性提出了更高的要求和全新的挑戰(zhàn)。在電力系統(tǒng)快速發(fā)展的十幾年內(nèi)，自動化技術(shù)在繼電保護領(lǐng)域得到了廣泛應用，提升了電網(wǎng)的可靠性。繼電保護自動化裝置作為電網(wǎng)安全運行的屏障，其可靠性的重要程度不言而喻。

繼電保護自動化裝置及工作原理分析

繼電保護自動化裝置應用場景包括發(fā)電、輸變電、配電等電力系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)。以輸變電為例，繼電保護自動化裝置保護的對象主要是高壓輸電線路及變電站，繼電保護自動化裝置的保護功能主要包括以下三個方面：一是主變壓器保護，保護功能以電流保護、電壓保護、后備保護等為主；二是線路保護，以過流速斷保護、重合閘保護等為主；三是母線保護，保護功能以兩段充電保護、過流保護等為主。

產(chǎn)品質(zhì)量可靠性

改善研發(fā)生產(chǎn)工藝，提升產(chǎn)品質(zhì)量

通過不斷完善研發(fā)生產(chǎn)工藝來提升產(chǎn)品質(zhì)量，以增強繼電保護自動化裝置的可靠性，來保障電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行。簡單來講，單一繼電保護自動化裝置出現(xiàn)問題不會對電力系統(tǒng)的可靠性產(chǎn)生重大影響，但是對于以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)來講，電力系統(tǒng)穩(wěn)定性是以繼電保護自動化裝置為基礎(chǔ)的，單一繼電保護自動化裝置故障也應當是極力避免的。單一裝置越復雜，裝置出現(xiàn)故障的可能性就越大，因此需要繼電保護裝置生產(chǎn)廠家提升研發(fā)水平，改善生產(chǎn)工藝，做到繼電保護自動化裝置簡單化，一方面可以節(jié)約成本，達到提質(zhì)增效的效果，另一方面可減輕自身負荷，減少芯片壓力，提升保護功能效率。

生產(chǎn)工藝也會對產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生不可忽視的影響。生產(chǎn)工藝主要體現(xiàn)在生產(chǎn)流程、原材料、人員操作等。繼電保護自動化裝置在生產(chǎn)流程方面有嚴格的規(guī)范，按照電子器件的相關(guān)特性，需要編制焊接、組裝、測試、老化生產(chǎn)管理規(guī)范，提升焊接水平，強化產(chǎn)品組裝能力等，通過檢測確保產(chǎn)品沒有虛焊、漏焊、靜電擊穿等生產(chǎn)不當造成的產(chǎn)品質(zhì)量問題。原材料的質(zhì)量直接決定最終產(chǎn)品的質(zhì)量，影響產(chǎn)品的生命周期，以晶閘管為例，在小信號輸入、大電流大電壓輸出的實驗中，產(chǎn)品質(zhì)量低劣的晶閘管無法長期起到放大作用，導致實驗失敗。此外應當加強生產(chǎn)人員培訓，確保生產(chǎn)人員能夠嚴格按照生產(chǎn)管理規(guī)范進行生產(chǎn)，做好防靜電措施，以認真負責的態(tài)度對待生產(chǎn)的每個環(huán)節(jié)。

豐富檢測手段，提升產(chǎn)品合格率

檢測作為出廠前的最后一個環(huán)節(jié)，應當采用技術(shù)+人工的方式加強對繼電保護自動化裝置的測試，以提升產(chǎn)品出廠合格率。繼電保護裝置生產(chǎn)廠家應借助自動檢測系統(tǒng)、老化房老化、人工抽檢等方式確保產(chǎn)品出廠前單一裝置的軟件功能的可靠性。同時，定期對單一裝置的硬件進行測試，不定期對單一裝置進行EMC測試，確保繼電保護自動化裝置硬件功能的可靠性。通過軟件、硬件的測試，提升保護的有效率。

功能可靠性

繼電保護技術(shù)革新

面對科技的高速發(fā)展進步及電力系統(tǒng)的日益龐大、復雜，繼電保護自動化裝置也應當不斷提升、革新。例如，多臺繼電保護自動化裝置通過記錄的故障電流、故障的波形等，能夠?qū)收线M行定位，同時能夠避免因不能正確分析出故障點而出現(xiàn)誤報。此外，隨著技術(shù)的進步，可以實現(xiàn)毫秒級保護動作，采樣數(shù)據(jù)也更加精準。

隨著智能變電站的出現(xiàn)和快速發(fā)展，電網(wǎng)變得日益復雜，在運行過程中容易出現(xiàn)一些問題，打破了傳統(tǒng)繼電保護的“四個基本特性”，“變壓器+合并單元”模式將整個繼電保護單元的工作時間延長，同時單個元件可能導致操作失誤出現(xiàn)誤動作的現(xiàn)象，這違背了繼電保護的快速保護獨立性，連接系統(tǒng)配置文件和次級設(shè)備受到了影響，由于沒有可視化“虛擬電路”的輔助，也沒有明確進行維護隔離的斷點，增加了變電站現(xiàn)場保護維護等相關(guān)風險。因此需要通過繼電保護的技術(shù)革新，不斷解決繼電保護時間與選擇方面的矛盾。

保護功能有效性

繼電保護自動化裝置的保護功能是實現(xiàn)對電網(wǎng)保護的關(guān)鍵。以現(xiàn)實電網(wǎng)故障中電流出現(xiàn)突變?yōu)槔?，繼電保護自動化裝置需要通過電流采樣感知電流突變，通過比較電流突變程度以及電流大小與整定定值的關(guān)系判斷電網(wǎng)是否有故障，以采取相應保護報警或動作，達到保護電網(wǎng)的效果。因此，產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計人員應當充分考慮電力系統(tǒng)實際運行情況，根據(jù)電力系統(tǒng)特點，合理設(shè)計裝置保護功能保護邏輯，同時減輕代碼復雜性，讓產(chǎn)品保護功能的有效性不斷提升。此外，在繼電保護自動化裝置定值整定過程中，通過程序計算系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)等，能夠準確判斷繼電保護自動化裝置整定值是否合理、保護功能是否能夠起到作用。

操作可靠性

工作人員的可靠性

繼電保護自動化裝置可靠性一方面體現(xiàn)在產(chǎn)品的質(zhì)量和功能，一方面體現(xiàn)在操作人員的職業(yè)素養(yǎng)，其中包括操作人員的專業(yè)水平和綜合素養(yǎng)。這里要求操作人員能夠以認真負責的態(tài)度，正確處理在日常運行過程中遇到的突發(fā)情況，以確保產(chǎn)品能夠正常發(fā)揮保護功能。

此外，電力企業(yè)應定期對檢修人員進行培訓，不斷強化提升繼電保護檢修技能，強化檢修人員的工作素養(yǎng)。明確繼電保護檢修工作人員在檢修過程中應當嚴格按照檢修流程逐個巡檢，杜絕僥幸心理，確保繼電器沒有磨損，繼電器觸點沒有粘連、燒壞、卡住等現(xiàn)象。檢查繼電保護自動化裝置面板顯示、指示燈、連接線、轉(zhuǎn)換開關(guān)、軟硬壓板位置是否正確等。通過培訓和實際操作訓練，不斷提高繼電保護自動化裝置檢修的效率，強化其運行效果。

定期檢修

定期檢修是保障繼電保護自動化裝置有效運行必不可少的一環(huán)。在定期檢修前做好準備工作，主要包括通過圖紙了解設(shè)備的接線及二次回路安裝情況，了解產(chǎn)品近期的運行情況等。在檢修過程中，考慮到安全性，應當將繼電保護自動化裝置設(shè)定于檢修狀態(tài)，檢查二次回路、二次回路絕緣情況、屏柜、保護功能有效性等。在所有檢查結(jié)束后，嚴禁插拔插件。檢修過程應當嚴格按照操作手冊進行，避免有漏檢項，減少產(chǎn)品出錯的可能性。

結(jié)語

經(jīng)濟社會不斷發(fā)展，科學技術(shù)不斷進步，電力行業(yè)的競爭更加激烈，要求也不斷提高。電力企業(yè)要想在競爭激烈且要求嚴格的電力行業(yè)立足，就需要使用質(zhì)量過關(guān)的繼電保護自動化裝置，并培養(yǎng)一批技術(shù)過硬，有能力有擔當?shù)膯T工。通過繼電保護自動化裝置的質(zhì)量可靠、功能可靠及操作人員可靠保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，在競爭激烈的電力市場中保持核心競爭力?！?/p>