繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性分析及在電網(wǎng)中的應(yīng)用探討

黃興平

文章編號(hào)：2095-6835（2016）13-0119-01

摘 要：隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，我國(guó)電力企業(yè)的供電效率和自動(dòng)化水平在不斷提高，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜，電網(wǎng)系統(tǒng)中電力元件的種類和數(shù)量也在增多。一旦電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生故障，就會(huì)造成巨大的社會(huì)影響和經(jīng)濟(jì)損失。繼電保護(hù)作為防止故障發(fā)生的第一道防線，對(duì)保證電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行有十分重要的意義。簡(jiǎn)要分析了繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性方面的內(nèi)容，探討了繼電保護(hù)在電網(wǎng)中的實(shí)際應(yīng)用情況，以期為日后的相關(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)；可靠性分析；電力系統(tǒng)；運(yùn)行安全

中圖分類號(hào)：TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.13.119

繼電保護(hù)的主要作用是監(jiān)控電網(wǎng)，及時(shí)隔離發(fā)生故障的部位，防止電力事故進(jìn)一步擴(kuò)大。因此，繼電保護(hù)裝置在電網(wǎng)系統(tǒng)中發(fā)揮著非常重要的作用。繼電保護(hù)的可靠性是電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的保障。

1 繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性分析

1.1 繼電保護(hù)的可靠性指標(biāo)

繼電保護(hù)裝置的可靠性是指當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置能夠及時(shí)切斷故障電力，防止事故進(jìn)一步蔓延。裝置的可靠性指標(biāo)通常是用數(shù)值來(lái)衡量的，主要包括可靠度、故障率、可用度、計(jì)劃?rùn)z修率、切除時(shí)間和平均修復(fù)時(shí)間等。

1.2 基于故障分析法的繼電系統(tǒng)可靠性分析

故障樹分析法是美國(guó)貝爾電報(bào)公司提出并研發(fā)的繼電可靠性分析系統(tǒng)。它借鑒數(shù)學(xué)邏輯思維的方法，能夠形成生動(dòng)、形象的理解，有效提高了分析的準(zhǔn)確性和處理結(jié)果的可靠性，是繼電系統(tǒng)安全運(yùn)行的保障。在繼電保護(hù)系統(tǒng)中，硬件部分通常是由電壓電力互感器、二次回路、繼電保護(hù)裝置、斷路期和通信裝置等組成的。故障分析法是通過(guò)分析硬件部分的故障發(fā)生率來(lái)確定繼電保護(hù)失效的部位，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。如果用A表示保護(hù)正確，B表示斷路期正常，則繼電保護(hù)硬件失效的條件可以表示為： .

在具體分析時(shí)，通過(guò)精確的計(jì)算能夠清楚地認(rèn)識(shí)到硬件組成影響失效的重要性。比如，在某次計(jì)算中，結(jié)果顯示，二次回路與保護(hù)裝置分別占總概率的26.53%和52.64%.這說(shuō)明，這兩種裝置是最有可能出現(xiàn)繼電保護(hù)失效問題的。因此，在檢查故障時(shí)，應(yīng)首先從這兩個(gè)裝置入手。

2 繼電保護(hù)系統(tǒng)在電網(wǎng)中的應(yīng)用分析

繼電保護(hù)系統(tǒng)是電網(wǎng)系統(tǒng)中的重要組成部分，它能保證電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行，尤其是在現(xiàn)代大容量的輸電系統(tǒng)中，電壓越來(lái)越高，容量也越來(lái)越大。電網(wǎng)要想安全、穩(wěn)定的運(yùn)行，就要連接更加高效的繼電保護(hù)裝置。本文以110 kV電路為例，分析了繼電保護(hù)在電網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用情況。

2.1 電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)的配置

繼電保護(hù)主要分為正常和不正常2種工作狀況，不正常工作又被分為誤動(dòng)和拒動(dòng)2種情況。在電力系統(tǒng)中，正常運(yùn)行的繼電保護(hù)裝置能夠向距離故障最近的元件發(fā)出跳閘命令，使故障元件與電力系統(tǒng)分離。因此，在電力系統(tǒng)中，正確、合理地配置繼電保護(hù)是提高電網(wǎng)安全性和可靠性的關(guān)鍵。

2.1.1 線路繼電保護(hù)的配置

在110 kV電網(wǎng)中，輸電線路通常為中性點(diǎn)直接接地，如果線路為單側(cè)電源接線，在配置繼電保護(hù)時(shí)，主要采取階段式相電流與零序電流形成保護(hù)；如果線路為雙側(cè)電源接線，則采取零序電流保護(hù)、階段式相間和接地距離保護(hù)。

2.1.2 母線繼電保護(hù)配置

在110 kV電流輸送中，在接母線時(shí)，必須有相應(yīng)的母線保護(hù)，當(dāng)需要切除發(fā)生在母線上的故障時(shí)，也需要接相應(yīng)的母線保護(hù)。對(duì)于已經(jīng)裝有母線保護(hù)的接電線，為了使母線保護(hù)能夠正常工作，需要接入靈敏系數(shù)優(yōu)異的變壓器，以實(shí)現(xiàn)母線的后備保護(hù)。

2.1.3 變壓器繼電保護(hù)配置

變壓器作為電網(wǎng)系統(tǒng)中的重要組成部分，是將生產(chǎn)電力轉(zhuǎn)變?yōu)槊裼秒娏Φ年P(guān)鍵。因此，要做好變壓器的繼電保護(hù)工作。一般情況下，變壓器需要安裝零序電路保護(hù)、電力快速切斷保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)等繼電保護(hù)裝置。

2.2 明確配電網(wǎng)可靠性指標(biāo)

通常情況下，配電網(wǎng)的可靠性指標(biāo)是由3個(gè)基本參數(shù)組成的，即系統(tǒng)平均通電頻率指標(biāo)（SAIFI）、用戶平均停電頻率指標(biāo)（CAIFI）、平均供電可用率指標(biāo)（ASAI）。系統(tǒng)平均通電頻率指標(biāo)（SAIFI）主要反映的是供電網(wǎng)絡(luò)中用戶在單位時(shí)間內(nèi)遇到的平均停電次數(shù)；用戶平均停電頻率指標(biāo)（CAIFI）主要反映的是用戶在一個(gè)供電年度遇到的平均停電次數(shù)；平均供電可用率指標(biāo)（ASAI）主要反映的是實(shí)際供電總時(shí)間與要求供電時(shí)間的比。

2.3 配電網(wǎng)可靠性分析計(jì)算方法

電力系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的體系，為了簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程，得出準(zhǔn)確的可靠性分析結(jié)果，可以利用等值法進(jìn)行計(jì)算。該方法分為向上等效和向下等效2個(gè)過(guò)程。向上等效過(guò)程的主要思路是將分支饋線對(duì)上級(jí)饋線的影響用串聯(lián)在上級(jí)饋線中的等效節(jié)點(diǎn)表示。在等效計(jì)算時(shí)，要先對(duì)配電系統(tǒng)的饋線分支進(jìn)行判斷和分層操作，每條分支饋線用隔離開關(guān)、熔斷器劃分，然后從下而上使用等效分支線表示。向下等效的基本思想就是與向上等效對(duì)換，即等效節(jié)點(diǎn)串聯(lián)在下線饋線的首端，向下等效中。為了表示上層元件故障對(duì)下層的影響，往往在主饋線上增加一個(gè)等值的串聯(lián)元件。

3 結(jié)束語(yǔ)

電力系統(tǒng)作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的保障，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性有非常重要的意義。隨著我國(guó)電力改革的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)也逐漸朝著智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。為了保證電力系統(tǒng)改革后的穩(wěn)定運(yùn)行，更新與發(fā)展繼電保護(hù)技術(shù)是非常有必要的。這樣做，能夠切實(shí)提高我國(guó)電力行業(yè)的整體水平。

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〔編輯：白潔〕