關于電力系統中繼電保護裝置的可靠性分析

鶴山市明鶴電力建設有限公司 529700

摘要：電力系統的繼電保護裝置是保障電網運作安全、提升效益的重要的科學手段。繼電保護裝置必須具有正確區分被保護元件是正常運行還是發生了故障，是保護區內故障還是區外故障的功能。保護裝置要實現這一功能，需要根據電力系統發生故障前后電氣物理量變化的特點為基礎來判斷。繼電保護裝置是關系到電網安全穩定運行的重要設備，是電力系統不可或缺的重要組成部分，是電網安全穩定運行的防線。本文對繼電保護及自動化裝置的可靠性等進行了初步的研究并提出了關于如何提高繼電保護系統可靠性措施。

關鍵詞：繼電保護；繼電保護裝置；可靠性

1 繼電保護概述

繼電保護就是對電力系統中發生的故障或異常情況進行監測，從而發出報警信號，或直接將故障部分隔離、切除的一種保護措施；對運行中電力系統的設備和線路，在一定范圍內經常監測有無發生異常或事故情況，并能在異常、故障時發出跳閘命令或信號的一種自動裝置。繼電保護發展過程中曾主要是用有觸點的繼電器來保護電力系統及其元件，使之減少或避免損害，所以也稱之為繼電保護。其基本任務是：當電力系統發生故障或異常工況時，在可能實現的最短時間和最小范圍內，自動將故障設備從系統中隔離，或發出信號告知值班人員消除導致故障的根源，以減輕或避免設備的損壞和對相鄰地區供電的影響。

2 繼電保護裝置必須具備的基本功能

繼電保護裝置必須具備的基本功能分別是：靈敏性、可靠性、快速性、選擇性。

靈敏性，反映處理故障的能力，通常以靈敏系數表示。可靠性，在該動作時，不發生拒動作。在不該動作時，不發生誤動作。快速性，能以最短時限將故障或異常消除。選擇性，在允許的最小區間內消除故障，保證最大限度地繼續向無故障部分供電。選擇繼電保護方案時，除設備需要滿足以上基本性能以外，還應注意其經濟性，即不但需要考慮保護裝置的投資和運行維護費，還考慮因裝置不完善發生的錯誤動作而對國民經濟和社會生活帶來的嚴重損失。

繼電保護裝置即指能反饋電力系統中電氣元件發生故障或不正常運行狀態，并迅速動作并以斷路器跳閘或發出信號給外界提供警示、斷路的形式表現的一種自動裝置。它的基本任務是：當被保護的電氣元件發生故障時，繼電保護裝置接受到檢測信號就會迅速動作，把故障的電氣元件從電力系統中隔離，以消除或減小故障所產生的嚴重后果；當電氣元件出現不正常運行狀態或發生輕微的故障時，保護裝置動作就會發出警告信號，例如有報警聲、報警燈常亮等方式告訴運行人員并采取措施去接觸警告信號。

3繼電保護裝置的可靠性指標

可靠性指元件、產品、系統在一定時間內、在一定條件下無故障地執行指定功能的能力或可能性。可通過可靠度、失效率、平均無故障間隔等來評價產品。可靠性涉及到元件。產品失效數據的統計和處理能力以及給予系統可靠性的定量評價依據、運行維護和經濟性的結合考慮等各方面。具體到繼電保護裝置，其可靠性是指在該裝置規定的允許范圍內發生故障時，它不應拒動，而在任何其他不應動作的情況下，它不應誤動。基于繼電保護的工作特點，其可靠性包括設備可靠性和功能可靠性兩個方面：第一，設備可靠性是分析保護裝置的失效情況，研究系統保護自身的可靠性水平，這與一次系統沒有關系，因此稱為保護設備可靠性；第二，綜合考慮設備和保護裝置，分析了建立一個全面的模型，調用函數的可靠性。一般來說，一個組件或系統的不可靠是失敗條件或錯誤條件。不同于普通的保護裝置，因為它的功能是異常反應設備，特別是應該表現在正確的時間快速、有選擇性地履行一套動作，從而保護設備隔離故障。當設備發生故障時，設備應在瞬間動作。

在后保護裝置和保護系統組成的一個設備中，重要的是要考慮以下五個方面：設備故障后確認正確的反應；設備故障確認后拒絕行動；設備正常工作當酒保設備誤動作。設備正常工作時，保護裝置的缺陷狀態；設備正常工作時，保護裝置的零缺陷。

可靠性指標是用數值的大小來衡量，它可以是成功的觀點，也能是失敗的觀點。通常采用以下可靠性指數：可靠性、組件在正常情況下的起點，（0，t）的時間內連續工作的概率，也可以說第一次從起點到正常工作的失效概率；可用性、組件在正常情況下的起點，（0，t）的時間內正常工作的概率和可靠性、可靠性要求的時間內（0，t）必須連續工作的正常狀態。

4繼電保護裝置的可靠性分析

一般分為繼電保護設備的運行狀態正常工作，不正常工作。因此，繼電保護裝置運行的可靠性指數的工作是正確的和錯誤的兩種情況。過去，繼電保護裝置的正確動作率運行故障正確行動的定義：（保護區/總數）x100 %；誤動作率被定義為：”（保護區內故障動作數量+區，誤動作時間幾十個正常操作外的假動作）的數量/總人數）x100 %。這是總數等于正確的數量和數量不正確的行動的總和。如果保護裝置外的積極和反向操作統計數量的操作失誤，積極和相反的方向帶故障的保護裝置不行動也應該被認為是正確的行動，包括在正確操作，否則不會有正確的結論。，例如，如果一個繼電保護裝置在1年，因為系統不發生內部故障無過失動作的次數，但在積極和100次相反的方向帶故障有一個誤操作，根據正確的行動率計算方法，保護裝置的正確動作率中，不正確動作率為100%。這個結論是不能接受的，當然，這是對保護裝置的不合理的評價。而更準確的可靠性指數的定義是：正確的動作率包括去除故障率正確的動作，除積極的和消極的方向，不正確的動作外，正常運行時的正確動作率；不正確動作率包括誤操作率，積極和消極的方向誤操作率和開關機構拒絕動作等。但正常動作的數據保護裝置數量無法計算，因此，只有使用數量來衡量保護裝置的可靠性是有問題的。認為數量和運行時間的綜合繼電保護裝置可靠性的指標更為合理。由于正確的行動，其中正確的行動包括區域、故障區域斷開正確的行為；錯誤的行為包括誤動作和拒絕動作；誤操作，包括本身無故障誤操作導致故障（設備）和非選擇性誤動作（不能行動，行動）。考慮到這些定義正確的行動單位時區正確運行故障時間和外部故障的數量不正確的行動；不正確動作率為單位時間誤操作時間和誤動作次數。

5 提高繼電保護可靠性的措施

鑒于繼電保護裝置的設計、研發、生產、維護、定值計算和調試等的全程中，繼電保護系統的安全穩定運行主要取決于繼電保護裝置的可靠性和設計的可行性。其中繼電保護裝置的可靠性又是非常重要的。由于保護裝置投入運行后，會受到各種因素的影響，不是絕對可靠，只有制定出防范事故方案可以減少這些因素的影響，進而采取相應的預防措施，消除隱患，其可靠性就能得到更好的提高了。提高繼電保護可靠性要注意以下幾方面：

5.1 保護裝置在制作過程中要控制好質量，提高裝置整體硬件質量水平，選用故障率低、壽命長的元件，不允許不合格的元件混入其中。同時在設備選取方面要盡可能的選擇質量好，口碑好的廠家。

5.2 在晶體管保護裝置設計中應考慮安裝在與高壓設備隔離的房間內，免遭高壓大電流、短路故障和切合閘操作電弧的影響。還要防止環境對晶體管的污染，有條件的情況下要裝設空調等控制環境溫度，干濕度的設備。使房間內保持環境潔凈，干燥。電磁型、機電型繼電器外殼與底座間要加膠墊密封，防止灰塵、小動物和有害氣體進入入損壞元器件。

5.3 繼電保護專業技術人員在整定計算中要增強責任心、顧全大局。在保護裝置設計、整定計算方面應考慮周全、元器件配置合理、計算時要從整個網絡通盤考慮，認真分析各級的電流電壓數據，準確算定各級保護整定值，使上下級保護整定值匹配合理。并加強對保護裝置的運行維護與故障處理能力進行定期檢驗、試驗，制定出各種反事故措施，使保護裝置在發生故障時有選擇性動作，避免無選擇性動作，進而提高保護裝置動作的可靠性。

6 繼電保護檢修策略及措施

鑒于繼電保護的重要性，定期預防性試驗是必要的，不僅在案例分析和修復問題后不正確的行動。繼電保護設備預防性維護的根本目的應該是確保繼電保護系統處于正常工作狀態，能夠確保供電運行的安全性和可靠性。因此，原則繼電保護裝置日常維護與新安裝新項目的有明顯差異，只有少量的有針對性的試驗。應該將注意力集中在對安全性和可靠性有重大影響的保護操作，發揮避免維修，定期檢查投資的最大利益。

6.1研究新形勢下的新問題，盡快開發新的維修策略，修改《條例》（為大量個人的現象，不應批準的操作單位本身），指導當前和未來一段時間的繼電保護測試工作，積極開展二次設備狀態檢修，松綁繼電保護人員，使維護系統的安全性和可用性的繼電保護影響降至最低。

6.2維護戰略制定應結合微機保護自檢能力和溝通能力，致力于提高可靠性和安全保護系統，簡化了設備維護項目，注意溝通的二次回路測試。

6.3在未來，應該簡化二次回路的連接設計，加強設備維護，和基本管理操作，注意記錄運行數據的積累，尤其應注意設備故障信息統計、分析和處理，根據科學統計，做出維護針對項目的維護，對電氣設備的建設，加強電網建設和改造繼電保護，注意設備選擇，為了提高繼電保護系統的整體水平，為新戰略創造條件。

6.4開發二次線的在線監測，研究繼電保護系統的不停電檢修技術。

6.5與變電站綜合自動化的進展工作，研究，集中處理，設備分散布置保護之間的聯系網絡、光纖化繼電保護和故障信息網絡運行完成后的保護裝置維護的工作發展方向。

6.6工廠應進一步提高微機保護裝置的自檢能力和故障信息的輸出能力，自適應距離保護裝置測試需求的新型保護裝置。

7 結語

本文討論了供電系統中的繼電保護裝置的可靠性問題，提出了探討繼電保護可靠性和必要性、影響繼電保護可靠性的因素及提高繼電保護可靠性的對策。其可靠性問題不僅與設計、制造、運行維護和檢修調試等有緊密聯系而且繼電保護裝置維護人員也將起到關鍵性作用。繼電保護裝置在電力系統中發揮著重要作用，其正常工作與否將對電力系統的運行造成重大影響，因此如何提高繼電保護裝置的可靠性也就成為人們日益關注的重要課題。

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