電力系統(tǒng)中自動化與繼電保護(hù)設(shè)備的可靠性探究

陸靜，李雪晨，束云豪

（國網(wǎng)江蘇省電力有限公司常州供電分公司，江蘇 常州 213000）

0 引言

在電力系統(tǒng)中，自動化設(shè)備和繼電保護(hù)設(shè)備是必不可少的重要部件，可以幫助電力系統(tǒng)防止外界干擾和影響，確保電力系統(tǒng)的可靠性和安全性。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國國家電網(wǎng)的發(fā)展水平和規(guī)模也越來越大，同時也存在著不少的安全隱患。因此要加大對電力系統(tǒng)中自動化與機(jī)電保護(hù)設(shè)備的可靠性探究，保證繼電設(shè)備的持續(xù)高效運(yùn)行，以確保電網(wǎng)的穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展。對此下文作出簡要探討，以供參考[1]。

1 電力系統(tǒng)中自動化與繼電保護(hù)設(shè)備的重要性

當(dāng)電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障或出現(xiàn)異常工作狀況時，繼電保護(hù)設(shè)備會在最短的時間自動將故障設(shè)備從系統(tǒng)中移除，減少或防止設(shè)備損壞以及對周圍區(qū)域電源的影響。電力系統(tǒng)中的自動化與機(jī)電保護(hù)設(shè)備對電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行有著很大的聯(lián)系和影響。繼電保護(hù)設(shè)備的控制對象是一個緊密相連的電力系統(tǒng)，該系統(tǒng)的監(jiān)控是通過許多輔助系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。在電源系統(tǒng)運(yùn)行期間，可能會發(fā)生各種錯誤和異常運(yùn)行狀況。故障和異常運(yùn)行狀況都可能導(dǎo)致電源系統(tǒng)事故。因此，必須運(yùn)用繼電設(shè)備快速而有選擇地去除有缺陷的零件，這是確保電源系統(tǒng)安全運(yùn)行的最有效方法之一[2]。用電系統(tǒng)自動化和繼電保護(hù)設(shè)備反映電氣元件的異常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行和維護(hù)條件發(fā)送信號，切斷負(fù)載或跳閘。

2 電力系統(tǒng)中自動化與繼電保護(hù)設(shè)備的可靠性分析

2.1 開始可靠性分析

電力系統(tǒng)中自動化與繼電保護(hù)設(shè)備初始狀態(tài)的可靠性分析是對設(shè)備的各種結(jié)構(gòu)和狀態(tài)參數(shù)做出分析。由于自動化與機(jī)電保護(hù)設(shè)備結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，在對電力系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行前，需要對設(shè)備的初始狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確的分析和檢驗(yàn)，以確保設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)行和使用。

2.2 運(yùn)行可靠性分析

用電系統(tǒng)的自動化設(shè)備和繼電保護(hù)設(shè)備，在運(yùn)行過程中也要對其進(jìn)行可靠性的分析檢驗(yàn)。在運(yùn)行過程中，設(shè)備可能會出現(xiàn)不少的故障，對設(shè)備進(jìn)行可靠性分析，可以預(yù)測和分析潛在的隱患，監(jiān)控繼電保護(hù)設(shè)備的安全運(yùn)行[3]。運(yùn)行可靠性分析，通過聯(lián)系運(yùn)行過程中存在的運(yùn)行特征和規(guī)律來分析各個設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，檢測出存在的問題和隱患，并及時制止和解決。在進(jìn)行運(yùn)行可靠性分析的過程中，可以采用先進(jìn)的科學(xué)方法和設(shè)備對其進(jìn)行檢測，以確保分析結(jié)果的精確性和可行性。

2.3 更新可靠性分析

自動化和繼電保護(hù)設(shè)備存在著更換和創(chuàng)新的過程，過程中的可靠性受到多種因素的影響，因此在更新過程中也要進(jìn)行精確的可靠性分析。另外，在使用繼電保護(hù)設(shè)備時，必須根據(jù)原理和設(shè)備質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格選擇，使繼電保護(hù)設(shè)備具有較高的可靠性。

3 提高用電系統(tǒng)自動化與繼電保護(hù)設(shè)備的可靠性的措施

3.1 進(jìn)行設(shè)計過程的優(yōu)化

為了提高用電系統(tǒng)自動化與機(jī)電保護(hù)設(shè)備的可靠性，滿足繼電保護(hù)設(shè)備的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和要求，有必要對冗余硬件技術(shù)的設(shè)計過程進(jìn)行優(yōu)化。當(dāng)用電系統(tǒng)出現(xiàn)問題或發(fā)生故障時，多余的硬件計數(shù)也會對電源系統(tǒng)產(chǎn)生不良的影響，因此在改良過程中應(yīng)該對多余的硬件技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。對設(shè)計過程進(jìn)行優(yōu)化不僅可以減少故障發(fā)生的可能性，而且還可以確保繼電保護(hù)設(shè)備的正常運(yùn)行[4]。

例如，例如針對線路浮冰對電網(wǎng)系統(tǒng)的危害，可以采用優(yōu)化設(shè)計過程的方法來提高用電系統(tǒng)自動化與機(jī)電保護(hù)設(shè)備的可靠性。在惡劣的天氣下，如果冰或積雪覆蓋在輸電線路上，進(jìn)而不斷增加輸電線路的質(zhì)量。隨著輸電線路的質(zhì)量不斷增加，在風(fēng)載荷的作用下，就會打破輸電線路系統(tǒng)的穩(wěn)定性，發(fā)生電路事故。針對這一情況就要及時對用電系統(tǒng)的設(shè)計過程進(jìn)行優(yōu)化和改善，例如可以在優(yōu)化過程中采用增加制冰線的負(fù)載電流以融化冰以及其他輸電線累積物。當(dāng)凍結(jié)季節(jié)到來時，冰將通過科學(xué)的時間表實(shí)現(xiàn)冰的融化，例如將兩條線路的負(fù)載通過重冰區(qū)域中的線路，或者在重冰區(qū)域使變電站中的所有負(fù)載電流通過線穿過輸電區(qū)域。這種方法適用于截面積小于110 kV的線路。還可以使用高強(qiáng)度耐熱鋁合金線來進(jìn)行過程優(yōu)化。利用高強(qiáng)度耐熱鋁合金導(dǎo)體的性能，可以在冰量豐富的地區(qū)使用橫截面比普通鋼芯鋁絞線小的高強(qiáng)度耐熱鋁合金導(dǎo)體。如果電線的最小負(fù)載可以大于電線的抗熔電流，那么電線將不會在寒冷的天氣中凍結(jié)，從而基本上防止了結(jié)冰電路事故[5]。

3.2 注重日常維護(hù)

在自動化和繼電保護(hù)設(shè)備的使用過程中，還要注重日常維護(hù)，對設(shè)備進(jìn)行完好的保護(hù)，是保證設(shè)備安全平穩(wěn)運(yùn)行的一大要素。因此，可以定期檢查和維護(hù)設(shè)備，包括檢查設(shè)備組件、開關(guān)柜和信號燈等。在進(jìn)行日常維護(hù)的過程中，還要對繼電保護(hù)設(shè)備的電路和控制組件進(jìn)行故障排除，對設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析分類。檢測和分析結(jié)果應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確無誤的記錄下來，以方便及時解決日常的維護(hù)問題，并為將來的維護(hù)做基礎(chǔ)。

例如，在定期檢查繼電保護(hù)裝置時，服務(wù)人員應(yīng)創(chuàng)建保護(hù)組，對自動面板、電源面板和中央控制室控制面板的運(yùn)行狀態(tài)做出相應(yīng)的檢查和記錄，并同時建立責(zé)任制。進(jìn)行日常維護(hù)的值班人員還必須擅長清潔繼電保護(hù)裝置。例如，在正常情況下，清潔工作每天進(jìn)行一次，兩名員工合作進(jìn)行清潔工作。同時，還應(yīng)該對設(shè)備安全進(jìn)行實(shí)時監(jiān)督，保證設(shè)備在出現(xiàn)意外時可以及時得到解決。在進(jìn)行日常維護(hù)時，還可以對繼電保護(hù)裝置進(jìn)行定期的檢查和評估，如果在檢查過程中發(fā)現(xiàn)設(shè)備的單個零件有缺陷，則必須及時進(jìn)行處理。對繼電保護(hù)設(shè)備的檢查結(jié)果和各種參數(shù)可以利用計算機(jī)大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行記錄分析，以確保數(shù)據(jù)不會丟失。通過對各個參數(shù)的分析進(jìn)而對繼電保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)做出推測，保證設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

3.3 強(qiáng)化輔助設(shè)備

為了增加繼電保護(hù)設(shè)備的可靠性，有必要合理設(shè)計設(shè)備的各種指標(biāo)參數(shù)。在計算繼電保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)時，還必須設(shè)計和計算區(qū)域外的故障因素[6]。另外，繼電保護(hù)的線路保護(hù)通常由輔助設(shè)備完成，因此必須加強(qiáng)輔助設(shè)備以具有良好的輔助作用。這是因?yàn)檫@種輔助設(shè)備與繼電保護(hù)設(shè)備的正常運(yùn)行和可靠性直接相關(guān)。因此，為了確保整個繼電保護(hù)設(shè)備的高可靠性，有必要加強(qiáng)輔助設(shè)備以提高可靠性。

例如，可以采用新的底盤結(jié)構(gòu)形式，改變傳統(tǒng)的繼電保護(hù)輔助裝置，進(jìn)一步強(qiáng)化用電系統(tǒng)的輔助設(shè)備以提高繼電設(shè)備的可靠性。新的底盤裝置由凸出的或內(nèi)置的電磁繼電器耦合結(jié)構(gòu)組成，散布成一個輔助裝置的結(jié)構(gòu)形式，提高繼電保護(hù)設(shè)備的可靠性。還要重視新設(shè)備和新工藝的使用，開發(fā)新設(shè)備的使用，順應(yīng)全球技術(shù)發(fā)展趨勢，不斷改進(jìn)產(chǎn)品工藝，提高裝配質(zhì)量。例如，因?yàn)檩o助繼電保護(hù)裝置的主要部件是繼電器，因此可以選擇了高可靠性的中間繼電器來改善繼電器的技術(shù)參數(shù)，如繼電器的功耗和熱穩(wěn)定性。

3.4 提高設(shè)備質(zhì)量

在繼電保護(hù)設(shè)備的制造過程中，有必要確保設(shè)備的質(zhì)量。為了減少成本投入，一些制造商通常使用一些劣質(zhì)原材料來制造繼電保護(hù)設(shè)備和相關(guān)組件，因此這些設(shè)備和組件不符合要求的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格，并會影響整個電源系統(tǒng)。自動化和繼電保護(hù)設(shè)備產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。保護(hù)晶體管的組件質(zhì)量差或其他差異會影響繼電保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行，從而使各種設(shè)備無法協(xié)同工作，從而導(dǎo)致更大的故障措施[7]。

例如，在購買保護(hù)裝置的組件時，應(yīng)嚴(yán)格按照國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對電源系統(tǒng)的各種設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格選擇和篩選合格產(chǎn)品，以確保不合格產(chǎn)品不適用于繼電保護(hù)。微機(jī)保護(hù)裝置的安裝應(yīng)安裝在符合設(shè)備要求的獨(dú)立空間內(nèi)，不應(yīng)與其他大型電源一起放置，不僅給管理帶來不便，而且嚴(yán)重影響運(yùn)行質(zhì)量。加強(qiáng)對繼電保護(hù)裝置技術(shù)人員和檢查人員的安全意識培訓(xùn)，以保持較高的責(zé)任心和警惕性。采用先進(jìn)的微機(jī)保護(hù)裝置技術(shù)，提高了設(shè)備的檢測和監(jiān)測水平。繼電保護(hù)裝置的系統(tǒng)升級，有必要在繼電保護(hù)裝置主操作系統(tǒng)之外建立備用操作系統(tǒng)，以便在發(fā)生故障的情況下在運(yùn)行過程中及時切斷電源和線路。如果主系統(tǒng)出現(xiàn)故障，可以執(zhí)行緊急工作。在建立繼電保護(hù)系統(tǒng)之前，有必要綜合電源系統(tǒng)的具體情況，制定科學(xué)合理的繼電保護(hù)計劃，并為系統(tǒng)選擇合適的部件。通過提高用電系統(tǒng)自動化和繼電保護(hù)設(shè)備的質(zhì)量，進(jìn)而不斷提高設(shè)備的可靠性，保證用電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

4 結(jié)語

簡而言之，用電系統(tǒng)中的自動化和機(jī)電保護(hù)設(shè)備在用電系統(tǒng)中具有極其重要的意義，對電網(wǎng)的正常運(yùn)行起著關(guān)鍵作用，因此應(yīng)積極探究其可靠性的檢驗(yàn)方法。在實(shí)際運(yùn)用以解決問題的過程中，可以對設(shè)計過程進(jìn)行優(yōu)化，注重對設(shè)備的日常維護(hù)來進(jìn)行可靠性的提高。也應(yīng)該不斷提高設(shè)備質(zhì)量，對輔助設(shè)備進(jìn)行不斷的強(qiáng)化來確保用電系統(tǒng)中自動化和繼電保護(hù)設(shè)備的可靠性。