繼電保護可靠性研究綜述

引言：繼電保護系統的安全運行對于電力系統的可靠性有著非常重要的意義。電力系統發生意外時，繼電保護的誤動和拒動、斷路器拒動及突然大負荷轉移發生的連鎖反應而導致系統崩潰，大面積停電，造成經濟上重大的損失。探究繼電保護可靠性對于探究新的配置方案與保護原理、為保護系統運行及設計提供參考依據，具有重要意義。

可靠性是指元件、設備或系統在預定時間內，規定的條件下完成規定功能的能力[1]。保障電網安全的重要防線就是繼電保護，其可靠、快速的動作，將有效制止系統狀態惡化，起到保護電網安全運行的作用，反之，會加速系統崩潰速度，引起長時間、大面積的停電。

一、可靠性及其常用衡量指標概括

可靠性工程設計與元件失效數據的處理和統計、系統運行維護及其可靠性評估、經濟性和可靠性的協調等各方面。繼電保護系統，其可靠性是指在規定范圍內，該系統發生動作故障時，其不能拒動，而在其他該保護不能動作的情況下，其不能誤動。

（一）用概率表示

其定義為“一個元件、設備或系統在預定時間內，在規定的條件下完成規定功能的概率”[2]。這里的概率就是指可靠性的量度。顯而易見，這個衡量和定義方法用于不能修復的設備、元件或系統。對于可以修復的設備、元件或系統來說，它僅能反映其第一次事故前的可靠性。

（二）用時間表示

事故前平均時間MTBF。既是從開始使用直到產生事故的平均時間，可適用于不修復設備、元件或系統，亦可適用于可修復設備、元件或系統，表示第一次事故前的平均時間。事故間平均時間MTBF，用于可修復設備、元件或系統，表示兩次事故間的時間。

（三）用頻率表示

正確動作率，是在一定期限內被統計的可修復設備、元件或系統正確動作的次數與總動作次數之比，用公式表示為：

正確動作率=（正確動作次數/總動作次數）xlOO%[3]

二、繼電保護系統可靠性的影響分析

繼電保護系統涵蓋了電壓互感器、電流互感器、繼電保護裝置，自動重合閘、斷路器。該保護系統的構成是一個串聯統一整體系統，任何環節產生故障都會使整個系統失去保護功能，也就是說，繼電保護系統沒有了可靠性。

（一）影響繼電保護系統可靠性的因素

影響繼電保護系統可靠性因素有三個方面：一是繼電保護系統軟件因素，二是繼電保護系統硬件因素，三是人為因素。軟件出錯將引起保護裝置拒動或誤動。目前，影響微機保護軟件可靠性的原因有：需求分析定義不準確；編碼有誤；定值輸入出錯；軟件結構設計失誤；測試不規范等。繼電保護系統硬件因素包括：繼電保護裝置；二次回路；繼電保護輔助裝置；自動重合閘裝置；斷路器；電流互感器、電壓互感器[4]。人為因素主要是安裝人員沒有按設計要求進行正確的接線或者是接線中存在誤接線問題和檢修等問題等都曾出現過。

（二）提高繼電保護系統可靠性的措施

保護裝置運行后，會受到許多因素的影響，發現并解除繼電保護系統的缺陷與故障，對繼電保護系統進行有效、科學的維護、檢修，對繼電保護系統可靠性分析是保證繼電保護系統處于良好狀態的途徑。提升繼電保護系統可靠性的方法貫穿于系統裝置的制造、原理設計、配置方案和安裝調試等的全過程。而繼電保護系統的可靠性取決于繼電保護裝置的原理設計合理性和可靠性。

三、繼電保護可靠性研究的新進展

在保護可靠性模型需要持續完善的同時，廣域保護的理論、全數字化保護及應用研究已經在電力系統中展開，可靠性研究作為當中重要的方面仍然是不可忽視的。

（一）全數字化保護系統可靠性

在全數字化保護系統中，不規則的互感器的數字信號輸出經過合并單元，以多播方法發布到過程總線，保護智能電子裝置從過程總線取得采樣與控制信息。在系統層面，采用可靠性框圖、最小路集、鄰接矩陣技術建立全數字化保護系統裝置的可靠性模型，闡述了不同技術對系統可靠性的影響。

（二）廣域保護可靠性

廣域保護可靠性一經提出便受到很多人的關注，國內外學者提議了很多區域或廣域保護理論。目前，由于廣域保護裝置處于探索、研究階段。廣域保護的可靠性研究面臨著以下幾個問題：一是廣域保護是傳統的保護，在實現方式、保護原理、作用域等方面有了很大的改變，影響其可靠性的環節和因素增加，而這些問題彼此間可能并不獨立，這一明顯特征使得很多方法和模型在應用中受到限制。因而，確定廣域保護系統及其數字模型和裝置的可靠性指標都還有待研究。二是作為廣域保護支撐技術的廣域測量系統的可靠性對保護系統的影響值得思考。三是當保護系統或保護裝置及相關的通用設備采用冗余設計時，該系統成為一個多元件或單元件備用系統。

結束語

在繁雜的大電網環境下，繼電保護系統的可靠性研究越來越重要。本文在對繼電保護可靠性評估模型和指標方面的探索進展綜述的原則上，總結了原有的保護可靠性評估模型及評價指標存在的不足，主要體現在指標的可靠性評估、指標的選取依據和確立、保護系統動態可靠性研究等需要改進加強。特別在全數字化保護、廣域保護等新技術、新原理下，由于繼電保護裝置構成的復雜化，保護可靠性研究需要評估難度大、涉及的因素多，怎樣有效分析繼電保護系統的可靠性，需要更好的深入研究。

參考文獻

[1]曾克娥.電力系統繼電保護裝置運行可靠性指標探討[J].電網技術，2004，（07）：28-59.

[2]韓天行，梁志成，胥岱遐.電力系統繼電保護及自動化裝置的可靠性試驗及評估的研究 [J].江蘇電器，2008，（02）：125-89.

[3]賀家李，郭征，楊曉軍，李永麗.繼電保護的可靠性與動態性能仿真 [J].電網技術，2004，（9）：87-154.

[4]陳少華，馬碧燕，雷宇等.綜合定量計算繼電保護系統可靠性 [J].電力系統自動化，2007， （08）：57-105.

（作者單位：國網平泉縣供電公司）

作者簡介

楊俊元，男，1973年5月出生，大學本科，助理工程師。