電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與自動(dòng)化裝置的可靠性分析

陳志峰　傅興楠　姜楠　李雪飛

摘要：電力系統(tǒng)在社會(huì)生活的各個(gè)方面都發(fā)揮著重要的作用。作為電力系統(tǒng)的維護(hù)部分，繼電保護(hù)系統(tǒng)保證了電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，并提高了電力系統(tǒng)運(yùn)行的質(zhì)量和效率。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；繼電保護(hù)；自動(dòng)化裝置；可靠性

一、電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)

（一）繼電保護(hù)的可靠性指標(biāo)

繼電保護(hù)的可靠性是指配置一個(gè)技術(shù)和質(zhì)量性能合理、優(yōu)良的系統(tǒng)、設(shè)備或元件，并令它們?cè)谝?guī)定的條件下和預(yù)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定的功能，以確保切除故障線路或設(shè)備，這是繼電保護(hù)的最根本要求。繼電保護(hù)可靠性包括設(shè)備的可靠性和功能的可靠性，其核心是提高不拒動(dòng)和誤動(dòng)作，通常采用馬爾科夫模型法、故障樹(shù)分析法和概率分析法來(lái)分析繼電保護(hù)的可靠性。繼電保護(hù)裝置的工作特點(diǎn)決定不能用單一的可靠性特征量來(lái)分析其可靠性，因此，筆者結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況和繼電保護(hù)的工作特點(diǎn)，采用以下可靠性特征量來(lái)反應(yīng)繼電保護(hù)的可靠性：

1.平均壽命（MTTF）或平均無(wú)故障工作時(shí)間（MTBF）。MTTF為不可修復(fù)產(chǎn)品失效前的平均工作時(shí)間；MTBF表示可修復(fù)產(chǎn)品2次故障間工作時(shí)間的平均值。

2.成功率（R）。R為裝置產(chǎn)品條件下試驗(yàn)成功的概率或者在規(guī)定條件下完成規(guī)定功能的概率。

3.有效度（A）。A反映可以修復(fù)的繼電保護(hù)裝置和自動(dòng)化裝置運(yùn)行時(shí)的可靠性綜合指標(biāo)，在一定程度上反映了電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

式中，TMTTR為平均修復(fù)時(shí)間；TMTBF為平均無(wú)故障工作時(shí)間。

繼電保護(hù)裝置的可靠性各特征量之間的關(guān)系如圖1所示。

（二）提高繼電保護(hù)可靠性運(yùn)行的方法

1.冗余設(shè)計(jì)及其優(yōu)化。硬件冗余是實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)系統(tǒng)容錯(cuò)技術(shù)的方法之一，繼電保護(hù)在設(shè)計(jì)時(shí)采用容錯(cuò)技術(shù)，是指允許系統(tǒng)中某個(gè)保護(hù)裝置可以不正確地工作，但對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的正確工作不會(huì)產(chǎn)生影響。硬件冗余可以采用并聯(lián)、備用切換、多數(shù)表決等方式來(lái)改善拒動(dòng)率和可用度等指標(biāo)，并能顯示惡化的誤動(dòng)率。在實(shí)際使用時(shí)，要根據(jù)繼電保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)際情況，合理選擇冗余方式。在滿足可靠性指標(biāo)的基礎(chǔ)上，利用優(yōu)化的冗余設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)投資額最小、采用保護(hù)裝置數(shù)量最少的目的。

2.提高裝置的可靠性。繼電保護(hù)裝置的可靠性是指，在該裝置規(guī)定的范圍內(nèi)發(fā)生了它該動(dòng)作的故障時(shí)，它不應(yīng)該拒動(dòng)作；而在其他該保護(hù)不應(yīng)動(dòng)作的情況下，它不應(yīng)該誤動(dòng)作。合理正確地計(jì)算繼電保護(hù)裝置的可靠性指標(biāo)在繼電保護(hù)的可靠性運(yùn)行問(wèn)題中非常重要，可在計(jì)算繼電保護(hù)裝置運(yùn)行的正確率時(shí)將區(qū)外故障的正確不動(dòng)作納入其中。繼電保護(hù)輔助配套裝置主要用于電力系統(tǒng)的二次繼電保護(hù)和自動(dòng)控制回路中，其工作的可靠性對(duì)繼電保護(hù)的安全運(yùn)行起著重要的作用，因此應(yīng)通過(guò)各種有效途徑或措施提高輔助裝置的可靠性。

二、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)自動(dòng)化裝置

（一）繼電保護(hù)自動(dòng)化裝置管理中的問(wèn)題

自動(dòng)化裝置中存在各種繼電保護(hù)軟件，通過(guò)合理操作和使用這些軟件，才能夠保障繼電保護(hù)自動(dòng)化裝置的正常運(yùn)行，但是由于對(duì)繼電保護(hù)自動(dòng)化裝置軟件管理認(rèn)識(shí)程度較低，沒(méi)有意識(shí)到軟件對(duì)于電網(wǎng)系統(tǒng)繼電保護(hù)的重要作用，從而忽略了軟件使用及操作規(guī)范的落實(shí)，使相關(guān)工作人員對(duì)繼電保護(hù)自動(dòng)化裝置操作不正規(guī)，極易導(dǎo)致裝置出現(xiàn)問(wèn)題。另外，由于缺乏必要的繼電保護(hù)操作制度，造成繼電保護(hù)操作工作缺乏必要的約束，尤其是系統(tǒng)中軟件的更新?lián)Q代和升級(jí)，進(jìn)而使繼電保護(hù)自動(dòng)化裝置運(yùn)行管理存在漏洞，無(wú)法發(fā)揮出繼電保護(hù)系統(tǒng)的正常功能。

繼電保護(hù)軟件是在計(jì)算機(jī)之中進(jìn)行管理，軟件調(diào)試和管理是繼電保護(hù)管理工作中最為重要的組成部分之一，在軟件升級(jí)和更新之后，應(yīng)對(duì)整個(gè)繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，了解相關(guān)軟件更新后的功能和操作方法，才能保障后續(xù)管理工作的正常運(yùn)行。但由于缺乏相關(guān)的制度約束，造成調(diào)試和試驗(yàn)工作缺失，進(jìn)而造成電網(wǎng)系統(tǒng)繼電保護(hù)系統(tǒng)存在一定的安全隱患，不利于系統(tǒng)未來(lái)的管理與運(yùn)行，極大降低了系統(tǒng)的可靠性。

（二）提升繼電保護(hù)自動(dòng)化裝置可靠性渠道

1.記錄繼電保護(hù)自動(dòng)化裝置初始狀態(tài)

繼電保護(hù)自動(dòng)化裝置的硬件結(jié)構(gòu)和軟件功能相對(duì)復(fù)雜，尤其是大型電力系統(tǒng)之中，在繼電保護(hù)運(yùn)行中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)相關(guān)參數(shù)的變化，這些變化極有可能是電力系統(tǒng)中部分裝置存在一定問(wèn)題。為了提升對(duì)電力系統(tǒng)的管理力度，應(yīng)在繼電保護(hù)自動(dòng)化裝置安裝后初始狀態(tài)記錄下來(lái)，其中包括繼電保護(hù)自動(dòng)化裝置的設(shè)計(jì)參數(shù)、運(yùn)行指標(biāo)及圖紙參數(shù)等等。在后期的管理工作中，一旦相關(guān)參數(shù)出現(xiàn)變化，可隨時(shí)比照初始參數(shù)，從而了解哪些參數(shù)產(chǎn)生問(wèn)題，并開(kāi)展相應(yīng)的調(diào)整工作，促進(jìn)繼電保護(hù)自動(dòng)化裝置的正常運(yùn)行。

2.統(tǒng)計(jì)繼電保護(hù)自動(dòng)化裝置運(yùn)行情況

繼電保護(hù)自動(dòng)化裝置各項(xiàng)數(shù)據(jù)與參數(shù)是其可靠性的重要體現(xiàn)，通過(guò)對(duì)自動(dòng)化裝置的監(jiān)測(cè)和管理，能夠獲得相關(guān)數(shù)據(jù)和參數(shù)的規(guī)律，進(jìn)而對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)管理提供參考。因此，為了提升電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的可靠性，應(yīng)對(duì)自動(dòng)化裝置中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)與參數(shù)加以統(tǒng)計(jì)，不僅能夠隨時(shí)了解電力系統(tǒng)各項(xiàng)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況，同時(shí)也能掌握繼電保護(hù)裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，根據(jù)電力系統(tǒng)和繼電保護(hù)裝置的具體情況加以分析和研究，能夠發(fā)現(xiàn)其中是否存在安全隱患，以便于及時(shí)開(kāi)展相應(yīng)的維修工作，徹底消滅電力系統(tǒng)中的安全隱患，從而提升電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性。

結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)的覆蓋地域和規(guī)模也在不斷增大，電氣線路將各種類型的電氣設(shè)備緊密聯(lián)系在一起。電氣設(shè)備在各種復(fù)雜的環(huán)境下運(yùn)行，并受到一些人為因素的影響，就會(huì)不可避免地發(fā)生故障。為保證電網(wǎng)供配電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，必須提高繼電保護(hù)的可靠性。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

陳志峰（1980.11.12）；性別：男；籍貫：江蘇蘇州；民族：漢；學(xué)歷：研究生 碩士；職稱：工程師；職務(wù)：主任；研究方向：電力系統(tǒng)二次設(shè)計(jì)。

傅興楠（1989.07.25）；性別：男；籍貫：遼寧沈陽(yáng)；民族：漢；學(xué)歷：本科、學(xué)士；職稱：工程師；職務(wù)：主設(shè)人；研究方向：電力系統(tǒng)二次設(shè)計(jì)。

姜楠（1987.1.21）；性別：男；籍貫：遼寧朝陽(yáng)；民族：漢；學(xué)歷：本科、學(xué)士；職稱：工程師；職務(wù)：主設(shè)人；研究方向：電力系統(tǒng)二次設(shè)計(jì)。

李雪飛（1988.12.04）；性別：女；籍貫：吉林大安；民族：漢；學(xué)歷：本科、學(xué)士；職稱：工程師；職務(wù)：主設(shè)人；研究方向：電力系統(tǒng)二次設(shè)計(jì)。