發電廠繼電保護可靠性影響因素研究

張孟寬

摘 要：發電廠繼電保護是保障電力系統正常且穩定運行的重要組成部分，其運行的可靠性直接影響著電力系統的整體質量。文章結合發電廠繼電保護可靠性的影響，分析其失效的原因，并從繼電保護可靠性指標與評估方法以及應采取的提高發電廠繼電保護可靠性的具體措施上進行分析。

關鍵詞：發電廠；繼電保護；可靠性；影響因素

1 繼電保護系統可靠性影響因素及保護失效分類

1.1 繼電保護系統可靠性特點

繼電保護屬于可修復系統，對其可靠性的影響因素進行歸類分析是電力系統進行選取指標、建立模型以及進行可靠性分析的重要前提，繼電保護系統的可靠性特點主要包含以下幾個方面。

因為繼電保護系統受到其運行環境和自身設備運行情況的影響，其可靠度和系統失效的具體發生時間具有一定的隨機概率性，因此在保護對策的制訂上具有較高的難度。

發電廠繼電保護可靠性所涉及的相關制約性因素較多，其建模、指標選取以及計算上具有一定的復雜性。從廣義來講，影響發電廠繼電保護系統可靠性相關的因素包括保護裝置、與保護裝置相關的通訊通道、繼電保護定值、一次設備以及人為因素等。同時發電廠繼電保護的設計方案、設備配置方式以及電網實際運行情況都影響著繼電保護的動作情況。就繼電保護裝置而言，又分為裝置硬件、裝置軟件和冗余邏輯等，其中裝置軟件的運行可靠程度難預測性較大，主要取決于軟件系統的輸入、輸出形式以及軟件框架的設計方案等；裝置硬件的可靠程度則取決于各組成部件以及電路系統設計的可靠性等方面。

發電廠繼電保護系統的失效可以分為拒動失效和誤動失效兩種，在繼電保護可靠性指標的制定時應綜合分析這兩種失效情況的產生原因以及外在表現特點，其中每種失效又可以大致分為可被檢測和不可被檢測兩類。

1.2 發電廠繼電保護系統可靠性影響因素

1.2.1 裝置硬件

無論是傳統的微機保護裝置形式還是現代的全數字化智能保護裝置，根本上都是由硬件設置和軟件操控系統構成的統一體。而電子設備有著一定可正常使用期限，長期使用導致的電子元件老化和設備損壞會直接影響發電廠繼電保護系統在規定條件下完成規定功能的能力。例如，現代先進的全數字化繼電保護系統的硬件設置方式簡單，裝置了較多的光纖輸入、輸出接口，但這也同時引入了更多的可靠性不穩定因素，如光口在使用中因為發熱而容易受損，這將直接影響采樣值的輸入和保護跳閘的輸出。

1.2.2 裝置軟件

發電廠繼電保護系統中的硬件設置是保護功能實現的平臺裝置，而軟件算法則是實現保護能力的核心與“靈魂”。軟件的設計、架構、模塊形式、操作界面對繼電保護系統的正常且高效運作有著極大的影響。軟件的可靠性很難根據物理要素進行預計，其影響因素包括軟件設計原理、系統輸入/輸出方式、系統的使用方法和軟件的設計框架等方面。

1.2.3 互感器等相關一次設備

CT、RT等互感器及斷路器等一次設備通過傳變輸入量和執行輸出而直接影響著保護系統正確反映一次系統狀態、不拒動、不誤動的能力。微機保護形式一般采用電磁式互感器，其中接線是否正確、傳變誤差的大小等因素影響到繼電保護系統的正確運作可靠性；全數字化保護系統中一般采用電子互感或光學互感器，這些新技術和新方法在系統的抗飽和性能上體現出了極高的優勢，但由于相關配置設置和生產技術方面有待提高，其可靠性往往存在著較多的不穩定因素，導致繼電保護系統的可靠性存在著潛在的威脅。

1.2.4 繼電保護定值

從理論上分析，發電廠繼電保護系統的保護原理、保護特性、一次設備、裝置硬件與軟件對系統運行的可靠性都有著極大的關聯，而從電力系統的實際運行情況來看，離線整定的保護定值是影響繼續保護系統正確運作的主要因素。傳統繼電保護通常采用離線計算保護定值并在運行中使其保持不變的方式。現階段，隨著科學技術的國家經濟的發展，電網結構的日益復雜、建設成本日益加大、交直流混合運行、也經常出現臨時運行方式，此外加上繼電保護后備保護系統的日益復雜、系統持續運作時間延長、影響系統正常運行的因素逐漸增多，最終導致離線整定模式的弊端日益突出。另一方面，在對繼電保護定值進行整定計算的過程中，諸如可靠系數、返回系數等的數值確定會對繼電保護的整體性產生關聯性影響。

1.2.5 人為因素

在發電廠，由于繼電保護檢修人員技能水平不高、不能及時發現問題并及時處理；經常發生保護定值誤整定現象；運行人員不熟悉保護原理，對設備運行方式不熟悉及發生誤碰、投錯保護壓板等現象，這些不可控人為因素也是影響繼電保護可靠性的重要因素。

2 繼電保護可靠性指標與提高可靠性的具體措施

2.1 可靠性指標

要針對發電廠的實際運行情況，制訂詳細的繼電保護方案，就必須要對繼電保護的可靠性指標進行確定并制定評價系統。可靠性指標體系的科學性與合理性直接關系著繼電保護系統可靠性評估的整體質量。然而，要建立并完善一套整體質量水平較高的可靠性指標評價系統是一項龐雜的工作。為此，必須在方案制定的初期按照一定的原則去分析與判斷，其原則性一般包括以下幾個方面。

可靠性指標的制定必須結合發電廠的實際情況，以滿足要求為原則，并且完整的覆蓋發電廠繼電保護行為的特征。

在滿足發電廠繼電保護要求的前提下，結合資金投入有效的控制系統建設成本；在滿足一定先進性和使用要求的前提下，盡可能降低成本。

根據硬件與軟件使用條件的不同確定與之相匹配的可靠性指標。

指標的可測定性原則。

2.2 提高可靠性的具體措施

2.2.1 完善規章制度

結合發電廠具體的繼電保護實際情況，制定相應的繼電保護管理規章制度，發電廠應建立并健全一整套繼電保護監管框架以及科學、合理的管理模式，如制定設備運行和維護管理條例、責任人管理制度、事故預警與處理方案、設備定期校準與缺陷處理準則等。

2.2.2 加強繼電保護運行操作的可靠性

要求發電廠繼電保護工作負責人員不僅要具備相關的專業技術能力，更要具備高度的社會責任感，提高繼電保護的工作意識，在工作中不斷學習與積累經驗，從而不斷地增強對繼電保護系統的操作能力。例如，發電廠繼電保護負責人員，應在具備相關專業知識的前提下，深入掌握繼電保護的工作原理并熟悉二次回路的圖紙，確保負責人員準確的排除繼電保護裝置產生的異常問題，并及時的找出對應的解決方案，確保電力系統的正常、穩定運行；再如，在進行旁路開關取代線操作時，需要涉及到繼點保護定值的確認與調整，以確保與所帶線路定值得以匹配性一致，如操作人員檢測出裝置的異常運行狀況，再進行必要的應急處理措施同時，與管理人員進行聯系，以確保在最短的時間內完成系統檢修，將事故的負面影響控制在最小范圍內。

3 結束語

結合文章對發電廠繼電保護系統可靠性影響因素的分析，我們明確應從哪幾個要素進行技術改造以及管理方式改進來提高發電廠繼電保護的可靠性。只有找準各個影響因素，從源頭上保證電力系統安全、穩定運行，才能為我國國民經濟的發展提供動力保障。

參考文獻

[1]李生虎，王京景，劉正楷.基于瞬時狀態概率的保護系統短期可靠性評估[J].中國電機工程學報，2009（25）.

[2]熊小伏，歐陽前方，周家啟，等.繼電保護系統正確切除故障的概率模型[J].電力系統自動化，2007（07）.

[3]王超，高鵬，徐政，等.GO法在繼電保護可靠性評估中的初步應用[J].電力系統自動化，2007（24）.