變電站繼電保護(hù)的可靠性分析

夏澤春

摘 要：變電站的繼電保護(hù)裝置具有防止故障及抗干擾的作用，是電力系統(tǒng)運(yùn)行安全的第一道防線，其工作狀態(tài)直接影響著整個電力系統(tǒng)。文章介紹了繼電保護(hù)裝置的作用，及造成繼電保護(hù)裝置失效的因素，并提出利用故障樹分析法對繼電保護(hù)裝置的可靠性進(jìn)行分析。實(shí)踐證明，該分析方法所得結(jié)果可信度較高，可根據(jù)其分析結(jié)果制定增強(qiáng)繼電保護(hù)可靠性的方法。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)；可靠性；影響因素；故障樹分析

中圖分類號：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）26-0079-01

近年來，在社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展及用電量日益增加下，電力系統(tǒng)的負(fù)載越來越大，系統(tǒng)構(gòu)造也越來越復(fù)雜，對運(yùn)行安全提供了更高的要求。繼電保護(hù)作為電力系統(tǒng)的第一道防線，其工作狀態(tài)是否良好就顯得尤為重要。為此，必須想方設(shè)法提高繼電保護(hù)的可靠性，為整個電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 繼電保護(hù)裝置及其作用

繼電保護(hù)裝置主要由測量裝置、保護(hù)裝置、二次回路、斷路器及操作機(jī)構(gòu)組成，其中繼電器是主要元件。在整個電力系統(tǒng)中，繼電保護(hù)承擔(dān)著保護(hù)電力系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠的重責(zé)，具有防止故障及抗干擾的作用。電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，繼電保護(hù)裝置自動檢測到故障或不工作的原件，及時發(fā)出故障信號或自動斷開不工作的原件，隔離故障設(shè)備與電力系統(tǒng)，使電力系統(tǒng)及其附屬設(shè)備免于受到損壞，將故障危害程度降至最低，有效保證了電力系統(tǒng)運(yùn)行安全，確保供電安全、連續(xù)。

2 繼電保護(hù)的可靠性及失效原因

繼電保護(hù)的可靠性是指發(fā)生故障或不工作時，繼電保護(hù)裝置不應(yīng)拒動，而在任何其他不應(yīng)動作的情況下，不應(yīng)誤動。繼電保護(hù)的可靠性是繼電保護(hù)裝置發(fā)揮作用的前提和基礎(chǔ)，若保障不了可靠性，繼電保護(hù)裝置就會失效，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或不工作時，也就不能及時做出相應(yīng)的動作。

在實(shí)際運(yùn)行中，影響繼電保護(hù)可靠性的因素較多，既有產(chǎn)品質(zhì)量上，也有工作環(huán)境、人為操作和軟件等方面。這些因素的存在，導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置的拒動率、誤動率和缺陷率較高，嚴(yán)重降低了繼電保護(hù)的可靠性，造成是繼電保護(hù)裝置失效。為了切實(shí)提高繼電保護(hù)的可靠性，就要采用科學(xué)的方法來分析與評估繼電保護(hù)的可靠性，避免繼電保護(hù)裝置失效。

3 基于故障樹分析法繼電保護(hù)的可靠性分析

3.1 故障樹分析法

故障樹分析法是一種理論與實(shí)踐相結(jié)合的分析方法，常用于評價(jià)工程的可靠性。該分析方法的實(shí)施主要是在繼電保護(hù)裝置設(shè)計(jì)中，通過對可能造成裝置發(fā)生故障的各種因素（產(chǎn)品質(zhì)量、工作環(huán)境、人為操作等）進(jìn)行單獨(dú)分析，得到邏輯分析圖，從而判斷哪些因素或組合能導(dǎo)致裝置發(fā)生故障，并計(jì)算出故障發(fā)生的概率，然后制定應(yīng)對措施，并消除不利因素的影響，避免發(fā)生故障，從而提高繼電保護(hù)的可靠性。

3.2 可靠性指標(biāo)

可靠性指標(biāo)是用數(shù)值的大小來表示可靠性各個方面性質(zhì)的量。其設(shè)定要遵循四個原則：第一，滿足使用要求，覆蓋保護(hù)行為特點(diǎn)；第二，滿足一定先進(jìn)性的前提條件，保證成本最小化；第三，不同的使用條件，設(shè)定不同的指標(biāo)水平；第四，具有可測性、可行性及指標(biāo)間的相關(guān)性。

常用的可靠性指標(biāo)有可靠度、可用度、故障率、修復(fù)率、計(jì)劃修復(fù)率、切換時間、平均無故障工作時間、平均修復(fù)時間等，每一個指標(biāo)代表著繼電保護(hù)裝置可靠性的每一個性質(zhì)。為了科學(xué)分析繼電保護(hù)裝置的可靠性，基于繼電保護(hù)裝置的工作原理，合理設(shè)定繼電保護(hù)裝置可靠性指標(biāo)。繼電保護(hù)裝置一般有兩種運(yùn)行狀態(tài)，一種是正確工作狀態(tài)，另一種是不正確工作狀態(tài)。

3.3 繼電保護(hù)裝置失效模型建立

基于繼電保護(hù)裝置的工作原理，把繼電保護(hù)裝置失效分為兩部分，一部分是保護(hù)的失效，另一部分是斷路器的失效。在這里，用A表示保護(hù)正確，用B表示斷路器正確，那么，繼電保護(hù)裝置的失效表示為：

AB+AB+AB=AB+B。

AB表示：保護(hù)失效、斷路器正確；AB表示保護(hù)正確、斷路器失效；AB表示保護(hù)失效、斷路器失效。在這三種失效組合下，得到兩種失效結(jié)果，一種是保護(hù)失效、斷路器正確，另一種是斷路器失效?；谶@樣的結(jié)果，繼電保護(hù)裝置的失效模型故障樹模型，如圖1所示。

圖1 繼電保護(hù)裝置失效的故障樹模型

在模型中，AB、B分別是繼電保護(hù)裝置失效的兩種情況。①代表斷路器可靠動作率，②……⑦表示發(fā)生的故障事件，②表示斷路器發(fā)生故障，③代表二次回路、接線發(fā)生故障，④代表繼電保護(hù)輔助裝置發(fā)生故障，⑤代表電壓、電流互感器發(fā)生故障。⑥代表裝置的通信、通道及接口發(fā)生故障，⑦代表繼電保護(hù)裝置發(fā)生故障。確定了每一種故障事件后，則要求解出它們的失效率。

3.4 繼電保護(hù)裝置的失效率和可用度求解

在繼電保護(hù)裝置的失效模型故障樹模型確定基礎(chǔ)上，根據(jù)馬爾科夫狀態(tài)法，設(shè)以上七種事件的失效率分別為x1、x2……x7，那么，根據(jù)

AB+AB+AB=AB+B

可知，繼電保護(hù)裝置的失效率為

x1（x3+x4+x5+x6+x7）+x2=x1x3+x1x4+x1x5+x1x6+x1x7+x2。

從這一結(jié)果中不難看出，保護(hù)裝置的失效率所占比重最大，這說明了在整個繼電保護(hù)裝置系統(tǒng)中，保護(hù)裝置是最薄弱的部位，若想要增強(qiáng)繼電保護(hù)的可靠性，應(yīng)注重從這一方面入手。

基于以上分析，將相關(guān)數(shù)據(jù)帶入故障樹模型中，經(jīng)過計(jì)算模型的數(shù)據(jù)處理后，得到相應(yīng)的故障率，用以評價(jià)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行的可靠性。

4 增強(qiáng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行的可靠性途徑

根據(jù)以上分析，我們知道繼電裝置設(shè)備是整個繼電保護(hù)系統(tǒng)中比較薄弱的部位。所以，在保護(hù)裝置購買、安裝、調(diào)試中應(yīng)做好質(zhì)量控制工作，確保設(shè)備使用性能良好。在變電站日常的巡檢和維修工作中，嚴(yán)格按照國家相關(guān)的規(guī)定進(jìn)行檢修，及時發(fā)現(xiàn)保護(hù)裝置中存在的故障隱患，并采取有效的綜合防治措施，盡早消除故障隱患。

5 結(jié) 語

綜上所述，在變電站工作中利用故障樹分析法對繼電保護(hù)可靠性進(jìn)行分析，切實(shí)提高保護(hù)裝置運(yùn)行的可靠性，確保繼電保護(hù)充分發(fā)揮自身的作用，為電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行保駕護(hù)航。

參考文獻(xiàn)：

[1] 馮俊杰.繼電保護(hù)風(fēng)險(xiǎn)及其可靠性分析[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2015，（12）.