繼電保護(hù)裝置可靠性及其最佳檢修周期的相關(guān)探討

柳旭東

摘要：繼電保護(hù)裝置是否可靠，直接關(guān)系到電力系統(tǒng)運(yùn)行是否安全與穩(wěn)定。在社會持續(xù)發(fā)展過程中，電力系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境更加復(fù)雜，繼電保護(hù)裝置所受干擾因素也不斷增多，尤其在智能化繼電保護(hù)發(fā)展中，要更關(guān)注繼電保護(hù)裝置的檢修工作。本文重點(diǎn)探究繼電保護(hù)裝置可靠性以及裝置的最佳檢修周期，通過科學(xué)理論和科技手段不斷優(yōu)化繼電保護(hù)裝置。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)裝置;可靠性;最佳檢修周期

一、繼電保護(hù)裝置可靠性

繼電保護(hù)裝置是電力系統(tǒng)中維護(hù)電氣設(shè)備安全，保障供電可靠的重要技術(shù)手段，可靠的繼電保護(hù)系統(tǒng)可使電力系統(tǒng)更具選擇性、可靠性、速動性及靈敏性，基本原理是在電力系統(tǒng)當(dāng)中相關(guān)元件發(fā)生異常情況或短路時，通過感應(yīng)電氣量變化做出繼電保護(hù)動作。繼電保護(hù)裝置包括硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)，在可靠性分析中，需基于軟件與硬件特點(diǎn)劃分可靠性影響因素，同步構(gòu)建故障計算模型，進(jìn)而通過馬爾可夫狀態(tài)對保護(hù)可用性以及故障率進(jìn)行解決。

1、硬件系統(tǒng)模型

結(jié)合繼電保護(hù)裝置的硬件功能以及系統(tǒng)特點(diǎn)，主要將其劃分成6個部分，分別為繼電保護(hù)裝置、斷路器與相關(guān)操作機(jī)構(gòu)、電流與電壓互感器、次級電路、設(shè)備通信通道以及接口、繼電保護(hù)輔助裝置，也就是作用于二次電路開關(guān)，通過操作斷路器來控制斷路器的輔助控制器。對于硬件系統(tǒng)，其故障主要有保護(hù)失效、斷路器故障，基于此創(chuàng)建硬件系統(tǒng)故障樹。結(jié)合硬件系統(tǒng)故障樹，可得出保護(hù)硬件系統(tǒng)實(shí)際故障率是：

在對硬件系統(tǒng)實(shí)際故障率進(jìn)行計算期間，要結(jié)合硬件系統(tǒng)內(nèi)所有硬件組具體故障率對設(shè)備健康指數(shù)加以應(yīng)用，進(jìn)而構(gòu)建狀態(tài)維修相關(guān)可靠性指標(biāo)。其中，設(shè)備健康指標(biāo)需按照設(shè)備狀態(tài)檢測數(shù)據(jù)對設(shè)備狀態(tài)展開量化評估。設(shè)備失效概率和健康指數(shù)兩者關(guān)系式為：

公式當(dāng)中的ps代表設(shè)備故障概率、K代表比例系數(shù)、C代表曲率系數(shù)、HI代表設(shè)備健康指數(shù)。其中曲率系數(shù)、比例系數(shù)可基于2a之上設(shè)備故障總體數(shù)據(jù)以及設(shè)備健康指數(shù)實(shí)現(xiàn)逆向計算，最終得到所需結(jié)果。

2、軟件系統(tǒng)模型

在微處理器繼電保護(hù)當(dāng)中，其關(guān)鍵核心在于軟件算法，一旦軟件錯誤，會使保護(hù)設(shè)備拒絕運(yùn)行或出現(xiàn)故障。為分析保護(hù)軟件功能，可通過相關(guān)模型對保護(hù)軟件可靠性展開衡量，進(jìn)而得出保護(hù)軟件算法具體失效率，是：

公式當(dāng)中的λ代表軟件系統(tǒng)具體故障率、λ0代表軟件系統(tǒng)的初始故障率、θ代表故障減少系數(shù)、μ代表軟件運(yùn)行中已知錯誤次數(shù)累計值。

3、可靠性計算

對于繼電保護(hù)系統(tǒng)，可通過馬爾可夫過程進(jìn)行工作描述。根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)空間，可得出系統(tǒng)轉(zhuǎn)移矩陣：

公式當(dāng)中，λ1代表硬件故障在自檢中的失效率、μ1代表硬件故障經(jīng)自檢后的修復(fù)率、λ2代表硬件故障在無法自檢情況下的失效率、μ2代表硬件故障在未自檢情況下的修復(fù)率、λ3代表軟件失效率、μ3代表軟件修復(fù)率。另外λ1=cp，且λ2=（1-c）p，c指的是硬件失效后能自檢的幾率。

結(jié)合相關(guān)狀態(tài)概率，可知保護(hù)系統(tǒng)維持正常工作狀態(tài)其概率pU是：

二、繼電保護(hù)裝置最佳檢修周期

在檢查及維修系統(tǒng)當(dāng)中，主要把檢查過程分成三個層次：維護(hù)決策層、計劃層、實(shí)施層。在保護(hù)及檢查決策層中，主要內(nèi)容是決定對保護(hù)是否展開大修、具體的保護(hù)以及維護(hù)順序、詳細(xì)的維護(hù)內(nèi)容。為確定最佳檢修周期，本文主要探討是否對保護(hù)進(jìn)行徹底檢修和具體的維護(hù)順序。

為最大程度降低檢修難度，提升檢修效率，目前主要將繼電保護(hù)系統(tǒng)維護(hù)分成小修與大修兩類。結(jié)合上文計算的故障概率，先預(yù)設(shè)兩個檢查閾值：Pmax、Pmin。繼電保護(hù)系統(tǒng)其故障保護(hù)率是pE，若其超過Pmax，則證明保護(hù)系統(tǒng)故障問題比較嚴(yán)重，要全方位的檢查與維護(hù)保護(hù)系統(tǒng)，即進(jìn)行檢修工作;若pE在Pmin至Pmax區(qū)間內(nèi)，則證明保護(hù)系統(tǒng)其故障問題相對較大，有故障概率不過嚴(yán)重程度不高，有必要展開維護(hù)，此時可結(jié)合實(shí)際情況適當(dāng)簡化維護(hù)流程，也就是進(jìn)行小修;pE在Pmin之下，則代表保護(hù)系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)，無需進(jìn)行維護(hù)工作。

另外，要對電網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中全部繼電保護(hù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)詳細(xì)統(tǒng)計，于系統(tǒng)之內(nèi)收集并統(tǒng)計在線監(jiān)測信息、故障缺陷信息、保護(hù)自檢信息、日常維護(hù)信息、系統(tǒng)內(nèi)各個組成部分有關(guān)運(yùn)行維護(hù)信息等。在資料統(tǒng)計與整理基礎(chǔ)上，結(jié)合國家規(guī)范化評估指引以及專家分析系統(tǒng)展開組分分析，進(jìn)而得到具體的健康指數(shù)。結(jié)合相關(guān)參數(shù)，通過上文公式對不同組分具體失效概率進(jìn)行計算，可結(jié)合馬爾可夫空間模型以及保護(hù)故障樹對保護(hù)系統(tǒng)發(fā)生故障的概率進(jìn)行計算，結(jié)合以往維護(hù)中積累的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定兩個檢查門限，根據(jù)閾值范圍明確是否對保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行檢修，若檢修需明確是大修還是小修，或確定為未修復(fù)。

根據(jù)檢修決定及方案明確系統(tǒng)維護(hù)成本，并對拒絕分析進(jìn)行維護(hù)保護(hù)，對誤操作加以處理，科學(xué)計算負(fù)載流量以及保護(hù)失效整體風(fēng)險，結(jié)合公式計算獲得綜合保護(hù)風(fēng)險。之后，需明確詳細(xì)的保護(hù)維護(hù)順序，全方位的分析班級成績，根據(jù)現(xiàn)有資源組織檢修工作，完善的制定檢修方案與計劃，最后落實(shí)維修。

三、結(jié)束語

為保證繼電保護(hù)裝置具有較高可靠性，需要保證相關(guān)裝置配置合理，技術(shù)性能高，各項內(nèi)部構(gòu)件質(zhì)量優(yōu)良，以維護(hù)繼電保護(hù)裝置能夠正常穩(wěn)定運(yùn)行，并做好日常管理。無論哪種電力設(shè)備，均嚴(yán)禁在沒有繼電保護(hù)情況下運(yùn)行，所以電力部門要高度重視對繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行可靠性研究，并結(jié)合系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行情況明確最佳檢修周期，在繼電保護(hù)可靠、穩(wěn)定基礎(chǔ)上，維護(hù)電網(wǎng)運(yùn)行正常。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊洋.電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)和自動化裝置可靠性研究[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2020（34）：78-79.