電力系統(tǒng)繼電保護及自動化裝置可靠性研究

游德華，黃琪訓

（1.南方電網(wǎng)電力科技股份有限公司，廣東廣州 510000；2.廣東電網(wǎng)有限責任公司汕尾供電局，廣東汕尾 516600）

1 電力系統(tǒng)繼電保護及自動化裝置的重要性

電力系統(tǒng)運行過程中，通過發(fā)揮繼電保護自動化裝置的作用，可實現(xiàn)更安全與有序的運行，在構建相關運行體系的基礎上，能帶動電力系統(tǒng)運行效率的提高[1]。同時，一旦發(fā)生故障后，憑借該裝置的應用能夠迅速完成故障具體位置的判斷并預警，方便有效處理故障，消除其他供電線路可能受到的影響。通過相關技術的運用優(yōu)化運行中的自動化裝置能形成更強大的裝置性能，在其他技術的作用下能形成更強大的裝置性能，提高對安全事故的防范能力，為電力系統(tǒng)工作效率提供保障，并取得更可觀的經(jīng)濟與社會效益。繼電保護自動化裝置能夠自主檢測電能質(zhì)量（如頻率、電壓、電流等），且支持電力設備運行狀態(tài)和線路運行溫度的監(jiān)控。但是，繼電保護及自動化裝置結構復雜性較高、功能性較強，在可靠性無法得到有效保障的情況下，電力系統(tǒng)檢測與監(jiān)控可能會出現(xiàn)一系列問題，并影響電力系統(tǒng)運行狀態(tài)，因此有必要做好可靠性保障工作。

2 電力系統(tǒng)繼電保護及自動化裝置可靠性影響因素

2.1 裝置本身質(zhì)量問題

部分生產(chǎn)商在把控繼電保護及自動化裝置質(zhì)量方面不夠嚴格，電力系統(tǒng)運行中，當個別裝置產(chǎn)生故障后，系統(tǒng)本身穩(wěn)定和安全運行的狀態(tài)會受到影響。也有個別生產(chǎn)商在裝置具體生產(chǎn)中引入的材料不具備合格、達標的質(zhì)量，同樣會引起裝置本身質(zhì)量不達標或不具備良好的性能，或是在實際應用中頻頻出現(xiàn)各類故障，導致電力系統(tǒng)整體運行受影響。

2.2 周邊環(huán)境構成的影響

電力系統(tǒng)運行中，繼電保護及自動化裝置所處環(huán)境通常存在較高的溫度，甚至會有部分煙氣存在，而高溫環(huán)境及煙氣等可能會導致裝置老化速度加快，從而降低裝置的性能及應用質(zhì)量[2]。同時，周邊環(huán)境還會帶給電力系統(tǒng)設備接頭或端子排等部件質(zhì)量及性能方面的影響，不僅會降低此類設備運行的效率及穩(wěn)定性，且可能會造成接觸不良的問題，從而直接影響電力系統(tǒng)整體運行情況。

2.3 設備接地保護的影響

裝置本身有接地保護的需求，以便規(guī)避外界因素帶來的影響、干擾等。但是，諸多設備裝置運行實踐中，可能出現(xiàn)接地安裝有失規(guī)范性的情況，造成設備重啟，設備可靠性也因此受影響。例如，某生產(chǎn)現(xiàn)場繼電保護裝置遭遇雷雨天氣時出現(xiàn)停車現(xiàn)象，通過排查后得知現(xiàn)場繼電保護裝置接地保護與規(guī)范要求不符合，外界帶給信號回路的干擾電壓影響約1000V，因此繼電保護裝置出現(xiàn)重啟的情況。經(jīng)規(guī)范接地保護后，繼電保護可承受外界電壓影響2500V，設備運行可靠性大幅提升。

2.4 人為誤操作的影響

電力系統(tǒng)本身具備一定的復雜性，在應用繼電保護及自動化裝置時涉及的操作標準相當嚴格。而工作人員在操作實際中倘若有不符合對應規(guī)范的行為出現(xiàn)，自然會造成裝置可靠性大幅降低的結果，從而帶給電力系統(tǒng)整體運行一定的影響，阻礙電力的正常穩(wěn)定輸送。

2.5 整定值構成的影響

整定值設置不當，同樣會帶給裝置可靠性一定的影響，且是引發(fā)電力系統(tǒng)故障問題的主要因素。電力系統(tǒng)中，若未能設置與對應標準相符合的整定值，裝置出現(xiàn)錯誤運行或無法運行的可能性極高。電力系統(tǒng)運行中如果出現(xiàn)整定值錯誤的情況，多是前期安裝、系統(tǒng)中前后電氣設備整定值不匹配或直接忽略運行中的負荷狀態(tài)引起的。由于整定值有誤存在不可預測性及隨機性的特征，當裝置可靠性因此受到影響時，在預防及處理中往往會面臨較大的難度。

3 繼電保護及自動化裝置可靠性

3.1 繼電保護裝置可靠性

（1）要著重優(yōu)化設計。在設計繼電保護裝置時，建議選擇硬件冗余的方式，促進裝置可靠性的提升。設計硬件冗余，通常是采取備用切換、多數(shù)表計、并聯(lián)的方式提升裝置工作實用性及效率。同時，此類方式有利于裝置精確度的提升，有效規(guī)避可能出現(xiàn)的失誤情況。此外，在設計實踐中要求相關人員對繼電系統(tǒng)各項信息展開全面深入的分析，確保使用效率的同時盡量節(jié)省成本。

（2）做好維護相關的工作。針對運行狀態(tài)中的電力系統(tǒng)，應對繼電保護裝置定期開展檢查及維護作業(yè)，為設備運行提供安全及平穩(wěn)保障。具體而言，需對設備靈敏度及有無故障存在展開檢查，并全方位查驗設備灼傷情況。做好設備配線情況及設備有無打結或脫落問題的檢查。一旦斷路器中有問題出現(xiàn)，需第一時間對問題引發(fā)原因展開分析，并引入對應的處理措施。

（3）注重可靠性的提升。當有故障出現(xiàn)在電力系統(tǒng)中某個設備，或某部位有問題產(chǎn)生時，不會影響繼電保護裝置，即可保障裝置的可靠性。而要想促進裝置可靠性的提升，有必要計算分析裝置準確度及可靠性，并憑借自動保護裝置的控制獲取更可觀的工作效率及效果。

3.2 自動化裝置可靠性分析

（1）起始狀態(tài)。自動化裝置涉及了較為復雜的結構，在排除故障時面臨著較為繁瑣的流程?；诖耍诰唧w應用中需對運行數(shù)據(jù)展開全方位分析，熟練把握設計技術及圖紙、設備整體運行狀態(tài)，以便為設備運行有序性及安全性提供更好的保障。

（2）統(tǒng)計運行狀況。通過全面深入地分析自動化設備實際運行情況，并做好設備運行數(shù)據(jù)的檢查及數(shù)據(jù)信息的詳細記錄，深入了解設備運行規(guī)律，為后續(xù)開展維護保養(yǎng)工作奠定基礎。處于長時間運轉(zhuǎn)中的自動化裝置存在相對較高的故障發(fā)生率，此時需做好設備運行狀態(tài)的統(tǒng)計。在系統(tǒng)全面檢查結束后，應圍繞頻發(fā)的故障做好應對措施的制定，即可大幅提升設備安全性與可靠性。

（3）技術改造[4]。通過技術改造的方式有利于自動化裝置運行效率的改善。在具體改造中，需要采取適宜的方法，如自動化裝置保護方面，要做好多家商品的對比，以商品原理為依據(jù)合理選擇，突出雙重保護的同時，最大限度規(guī)避設備故障的發(fā)生。值得一提的是，同一配電站內(nèi)，需要確保設備具備統(tǒng)一的型號與規(guī)格，通過有效的保護系統(tǒng)及電流互感器的運用，便于更新及優(yōu)化，并助力系統(tǒng)可靠性的提高。

4 電力系統(tǒng)繼電保護及自動化裝置優(yōu)化應用策略

4.1 妥善開展繼電保護及自動化裝置維護工作

通常日常運行維護管理工作的嚴格開展，能大幅提升運行中裝置的可靠性，具體而言可從下述幾方面入手：①以相關標準為依據(jù)，定期落實裝置檢查作業(yè)。例如查驗裝置開關按鈕靈活性是否合格達標、接觸點間有無壓力不足或接觸不良的情況。檢查電壓電流互感器二次端子，若有故障存在應第一時間排除。檢查裝置中各個配線，消除可能存在的接觸不良或松動情況。檢查隔離開關操作機構或斷路器，保證能夠有效、靈活操作。②在正式應用繼電保護及自動化裝置時，事先應聘請專業(yè)技術人員全方位檢查裝置性能及質(zhì)量，并做好對應的調(diào)控工作，同時嚴格、詳細地填寫質(zhì)量檢測單據(jù)，并向質(zhì)量檢測部門上報，由質(zhì)量檢測部門派遣人員再次檢測裝置功能性能并給出判定結果，待確認各方面合格后即可應用至電力系統(tǒng)中。

4.2 優(yōu)化硬件冗余

繼電保護及自動化裝置一定程度上決定了運行中的電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，所以電力企業(yè)需要全方位考慮裝置可靠性的提升，并在日常工作中踐行相關的提升措施。具體而言，可采取硬件冗余的方式，通過硬件冗余設計可確保裝置容錯設計符合對應的標準及要求，并大幅提升可靠性。容錯技術表示裝置運行中一旦有不太明顯的故障出現(xiàn)在內(nèi)部時，特定時間段內(nèi)系統(tǒng)依舊處于穩(wěn)定運行的狀態(tài)，能規(guī)避出現(xiàn)較大運行故障的情況。同時，硬件冗余能使可能出現(xiàn)的拒動等得到一定的規(guī)避，賦予裝置更高的可靠性保障[5]?；诖?，相關人員在管理裝置時，需參照電力系統(tǒng)實際運行要求，科學合理地計算裝置可靠性指標，保證其運行的正確率，并以實際運行情況為參照及時分析影響因素、處理誤動等。

4.3 評價保護裝置靈敏度

繼電保護與自動化裝置本身結構具備較高的復雜性，特別是包含結構特殊的電子式互感器在內(nèi)的靈敏模塊，該互感器內(nèi)引入了有一定特殊性的光纖輸入/輸出口。處于運行中的電子系統(tǒng)內(nèi)如果有運行故障產(chǎn)生，電子式互感器在采樣中，可能會受到該類光口發(fā)熱量的影響，采樣值出現(xiàn)偏差。當采樣值傳遞至繼電保護裝置后，自動化裝置會即可執(zhí)行備用切換操作，從而實現(xiàn)裝置的自動調(diào)節(jié)保護，相應的也能保障冗余方式等問題。同時，裝置在反復分析采樣值的基礎上，即可對電力系統(tǒng)中故障處于哪一線路及母線的位置展開精準判定，從而完成裝置靈敏性指標的確定。表1呈現(xiàn)了靈敏度對應的情況。

表1 對應靈敏度情況

在評價靈敏度時，裝置中實現(xiàn)了優(yōu)化評價方式的應用。如果靈敏度一定程度上偏離了實際情況，此時裝置自動化模塊能夠第一時間合理調(diào)整硬件設備冗余方向，并同步改變硬件容錯技術，在聯(lián)合電纜連接切換方式的前提下，即可使系統(tǒng)運行的可靠性迅速恢復。

4.4 落實保護工作和檢修記載工作

由于繼電保護及自動化裝置是組成電力系統(tǒng)的重要成分，電力企業(yè)管理部門人員在工作實踐中應當熟練掌握裝置運行原理及特點等相關內(nèi)容，以電力系統(tǒng)中裝置實際使用及運行情況為依據(jù)，做好裝置可靠性的準確判斷。如電力輸送前期，要求相關人員以對應標準為依據(jù)嚴格開展保護檢修記載工作，并積極優(yōu)化完善閉環(huán)管理制度，消除可能出現(xiàn)在裝置運行中的故障，提高電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性，并規(guī)避可能出現(xiàn)的誤動現(xiàn)象，確保設備運行狀態(tài)能夠保持安全。這樣一來，處于運行狀態(tài)的電力系統(tǒng)中發(fā)生故障后，裝置能迅速反應，預警并處理故障。

4.5 優(yōu)化控制自動化總線

控制自動化總線即在對自動化裝置加以改良的基礎上，通過對有關配置及設備的持續(xù)優(yōu)化，促進系統(tǒng)設備運行率的提高。從自動化總線的控制入手，能使電路形成更快的否認反應速度，且能夠大幅簡化有關檢修保護方面的實際進程。通常情況下，自動化總線的控制主要是在工作人員實際操作中實現(xiàn)電力系統(tǒng)各設備的連接，為系統(tǒng)實現(xiàn)自我調(diào)節(jié)奠定基礎，同時采取入庫式管理的方法管理設備相關性能數(shù)據(jù)，加快內(nèi)網(wǎng)儲存庫數(shù)據(jù)更新率。光纖及雙絞線在連接相關工作中發(fā)揮著不可忽視的作用，可優(yōu)化控制成本并賦予設備更可觀的反應速度。

4.6 降低電磁干擾

要想充分發(fā)揮電力系統(tǒng)傳輸電力的效果，在構建電力傳輸體系時需要全面落實電磁波干擾的排除作業(yè)。具體而言可從下述幾方面入手：①積極排除電磁干擾濾波。②電力系統(tǒng)繼電保護中，相關人員應借助先進技術手段屏蔽消除電磁干擾問題，并在電力輸送保護體系中設置如電磁干擾屏蔽工作，消除電磁干擾的同時，為電力系統(tǒng)安全平穩(wěn)輸送電力提供保障，并助力電力系統(tǒng)整體工作能力優(yōu)化提升的實現(xiàn)。

5 結語

我國經(jīng)濟建設及社會進步中，電力系統(tǒng)發(fā)揮的作用至關重要?，F(xiàn)代智能電網(wǎng)的建設相比傳統(tǒng)電力體系而言，需要借助繼電保護及自動化裝置展開監(jiān)測監(jiān)控作業(yè)，由此推進智能化監(jiān)測管理目標的實現(xiàn)。繼電保護及自動化裝置能為電力系統(tǒng)可靠性提供關鍵的保障。本文圍繞繼電保護及自動化裝置可靠性展開了研究，對于保障電力系統(tǒng)運行可靠性方面能夠體現(xiàn)出一定的現(xiàn)實意義，能為優(yōu)化繼電保護及自動化裝置的可靠性提供參考及幫助。