電力系統繼電保護裝置運行可靠性

吳強　黃煒

摘 要：繼電保護裝置作為電力系統中的自動化保護設備，其運行可靠性直接關系到整個電力系統的安全穩定。本文主對繼電保護裝置運行狀態、運行要求、指標和故障原因進行了詳細分析，繼電保護裝置運行可靠性要求主要有時效性、靈敏性、穩定性和選擇性，可以通過規范可靠性計算指標和應用人工智能技術來對計算方法進行優化，本文給出了提高繼電保護裝置運行可靠性的具體措施，希望為電力企業的提供一定參考。

關鍵詞：電力系統；繼電保護裝置；可靠性；措施

在電力系統中，繼電保護裝置可以保護電路和基礎元件，保證系統安全運行。在電力系統元件發生故障時，繼電保護裝置能在規定時間和區域內，自動斷開發生故障的設備，或向控制器送達指令，控制器收到制定后就會跳閘斷電，可以避免電力系統在故障中遭遇更大的不良影響。可以看出，繼電保護裝置運行的可靠性對于整個電力系統的安全性至關重要，由于受到多方面的復雜因素的影響，為保證一個穩定的電力系統，必須加強關注電力系統繼電保護裝置運行可靠性。

1 繼電保護裝置的運行狀態分析

繼電保護系統由電流、電壓互感器、繼電保護裝置和自動重合閘組成，各部件串聯性是繼電保護的典型特征，系統內任一個元件出現問題均會使得繼電保護失去其應有的可靠性。繼電保護裝置運行狀態包括正常和非正常兩種，其可靠性指標同樣有正常和非正常兩種。正常運行狀態包括正反區外故障和正常區外運行的不動作狀態。

2 繼電保護裝置的運行可靠性要求

繼電保護裝置運行可靠性要求是指其時效性、靈敏性、穩定性和選擇性：

時效性要求，即電力系統發生故障，繼電保護裝置必須在在最短的響應時間內處理故障，發出指令，降低不良后果。

靈敏性要求，即繼電保護裝置根據電路故障的不同，做出不同的反應，具備不同的靈敏系數，且必須符合規范要求。

穩定性要求，這要求繼電保護裝置所有部件必須協同合作，發揮維護和管理功能，保障電力系統正常穩定的運行。

選擇性要求，即繼電保護裝置必須根據電力系統故障位置，能給出距離故障發生位置最近的開關，通過發出切斷指令，確保其他部分的正常運行。母線和變壓器等設備必須有繼電保護裝置才能運行，在220kV以上電壓的電網中，則需要至少兩套繼電保護裝置，其中一套作為備用，確保萬無一失。

3 繼電保護裝置運行的可靠性指標

我國電力系統中，繼電保護裝置的可靠性指標有故障時的正確動作率（PC1）、正反雙向區外的故障正確不動作率（PC2）和、正常運行時的正常不動作率（PC3）三類。R是繼電保護裝置動作次數總數，其是故障內正確的動作次數為R1，故障區外的不動作次數為R2以及正常運行的正確不動作次數為R3的總和。不正確動作包括正、反方向區外故障，正、反方向區外故障動作次數分別為E11和E12。正常運行時誤動作次數為E2，保護區內故障拒動作次數為E3，則不正確動作總次數E= E11+E12+E2+E3。按照經驗，無法計算正常運行時不動作次數，則電力系統繼電保護裝置正確動作率為PC=，PC也為區內故障正確動作率PC1與區外故障正確不動作率PC2的總和。

綜合我國可靠性指標的研究成果，各評估指標的各有側重，每種評估方法都有各自的特點，評估可靠性時，采用不同的評估指標，評估結論差異較大。目前，沒有一種特別全面評估方法，各方法的評估結果與繼電保護裝置運行實際可靠性有一定偏差，可增加評估測試樣本，優化評估方法，提高評估結論的準確性。

4 繼電保護裝置故障的原因分析

繼電保護裝置發生故障可能原因主要有以下幾個方面：①生產制作過程中，某些環節未按照相關規范標準，導致繼電保護裝置的質量不達標；②裝置在運行過程中受周邊惡劣環境的影響，如高溫、有害氣體、粉塵等；③干擾源的影響，如短路、電弧等。④相關修檢人員業務素養不高，影響繼電保護裝置可靠性，如檢修人員的工作態度不端正、技能差，繼電保護沒有得到應有的維護和使用。⑤互感器質量差。

5 提高繼電保護裝置運行可靠性的措施

繼電保護裝置運行可靠性對于電力系統的安全穩定舉足輕重，筆者從以下幾個方面給出提高其可靠性的措施。

5.1 可靠性指標計算方面的優化措施

可靠性計算指標規范化：加入區外正確無運行行指標，完善評估指標的，提高可靠性評估的準確性，精細劃分工作率指標，區分正反不同方向的動作；應用人工智能技術，隨著科技發展，應用更多的人工智能，有利于保護裝置。

5.2 提高繼電保護可靠性的具體措施

繼電保護系統的可靠性，取決于繼電保護裝置自身質量和設計的合理性，前文提到其在工作時收到環境、管理人員等外界因素的影響。故必須綜合考慮到這些因素，合理設計裝置，保證質量，采取有效的管理機制和預防措施，提高繼電保護裝置可靠性具體優化措施有：①選用合格的原材料，嚴格遵守相關規范標準進行生產制造，確保其質量，且應選擇品牌好、售后好的單位進行合作；②在設計晶體管的保護部件必須把高壓電流、切合閘操作電弧等因素考慮在內，同時制定相應的保護措施避免元件受到環境污染；③選擇責任意識和業務素質過硬隊伍進行裝置的安裝、檢修工作；④注重裝置的運行維護工作，制定應急措施；⑤在繼電保護系統內設置多種快速切除功能保障電力系統的穩定運行；⑥繼電保護裝置設計要合理，元器件要協調配合，計算準確，保證準確的進行選擇性動作。

6 小結

本文對電力系統繼電保護裝置運行可靠性進行了詳細的分析，其直接決定著電力系統安全穩定性，一旦繼電保護裝置出現問題，電力系統將會面臨崩潰的危險。加強電力系統繼電保護裝置運行可靠性，不僅可以保證電力系統安全運行，也會進一步促進電網的發展。

參考文獻

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[2]胥岱遐，韓天行，梁志成.電力系統繼電保護及自動化裝置可靠性試驗與評估[J].中國電力，2008，（3）：17-21.

（作者單位：國網江西省電力公司贛西供電分公司）