電力系統繼電保護可靠性評估及分析

張帆

摘 要：目前，大型電力設備逐漸廣泛應用于我國電力系統中，電力設備的運行穩定性與我們的生活息息相關。隨著我國科學技術水平的不斷提升，電力系統繼電保護技術應用于電力系統中發揮了巨大的經濟效益。文章將從繼電保護可靠性評估及分析的基本內容和研究現狀、可靠性指標及影響繼電保護可靠性的因素和不同繼電保護配置方案的可靠性評估及分析模型等方面進行分析。

關鍵詞：電力系統；繼電保護；可靠性評估及分析

電力設備的運行穩定性與我們的日常生活息息相關，目前，電力設備逐漸廣泛應用于我國電力系統中，發揮著越來越重要的作用。電力設備的運行功率較大，在運行過程中極易發生各種故障，影響了人們日常生活的正常進行。繼電保護技術主要是指研究電力系統故障及其解決對策的技術，文章將對電力系統繼電保護可靠性評估及分析進行研究，具有一定的現實意義。

1 繼電保護可靠性評估及分析的基本內容和研究現狀

電力系統的運行穩定性與我們的日常生活息息相關，在我們的日常生活中發揮著越來越重要的作用。在發電與供電過程中，電力系統需要在較為惡劣的運行環境中長期大功率不間斷地運轉，極易發生各種運行故障。電力系統繼電保護技術主要是指分析和研究電力系統運行過程中可能存在或發生的各種故障以及可能會危及電力系統安全運行的安全隱患，從而制定完善的自動化反故障措施的技術。將繼電保護技術應用于電力系統中，可以顯著降低電力系統故障的發生率，使電力系統長期處于穩定運行狀態。隨著我國計算機技術和數字化技術的快速發展，繼電保護技術不斷發展和進步，逐漸趨于成熟。繼電保護可靠性評估和分析主要是指采用各種可靠性指標來衡量電力系統繼電保護技術是否能夠在電力系統故障時高效、快速地完成排除故障的任務。

對電力系統繼電保護可靠性進行評估和分析可以增強電力系統保護系統的質量和效率，顯著降低電力系統的故障發生率，從而確保電力系統的運行穩定性。隨著我國科學技術水平和理論研究水平的不斷提升，繼電保護可靠性評估和分析技術得到了長足的進步和發展，逐漸廣泛應用于電力系統領域。近些年來，我國對繼電保護可靠性評估和分析技術進行了廣泛深入的研究，繼電保護可靠性評估和分析技術得到了進一步的發展。但由于我國繼電保護可靠性評估和分析技術起步較晚，目前仍存在各種各樣的問題，影響了繼電保護可靠性評估和分析技術的廣泛應用，有待于進一步改進和完善。

2 繼電保護可靠性指標及影響繼電保護可靠性的因素

2.1 繼電保護可靠性指標

采用繼電保護可靠性指標可以較為方便快捷地對繼電系統的可靠性進行評估和分析，具有一定的現實意義。繼電保護可靠性指標主要包括概率、持續時間、頻率和期望值指標等。概率很難通過實驗準確得到，在電力系統繼電保護可靠性評估和分析過程中往往采用多次實驗的平均頻率指作為事件的概率值。繼電保護概率可靠性指標主要包括可靠度、不可靠度、可用度、不可用度、失效率、修復率等；繼電保護持續時間可靠性指標主要包括電力系統平均無故障時間、電力系統平均修復時間等；繼電系統期望值可靠性指標主要是指繼電保護系統在相應時間段內發生故障的期望次數值。

2.2 影響繼電保護可靠性的因素

電力系統繼電保護系統的構成極為復雜，繼電保護系統的子系統數量極多，因此，影響繼電保護系統可靠性的因素較多，主要包括以下四個方面。其一，繼電保護系統微機保護裝置軟件，繼電保護系統微機保護裝置軟件的適用性會直接影響繼電保護系統的可靠性；其二，繼電保護系統微機保護裝置硬件，繼電保護系統的正常運行必須建立在相應的硬件基礎上，微機保護裝置硬件的質量會直接影響繼電保護系統的可靠性；其三，繼電保護系統一次性設備，繼電保護系統中存在大量的一次性設備，例如電壓、電流互感器和斷路器等，一次性設備的質量也會影響繼電保護設備的可靠性；其四，繼電保護系統線路，繼電保護系統中有大量的回路線路，回路線路在運行過程中極易出現短路、接觸不良、老化等現象，會嚴重影響繼電保護系統的可靠性。

3 不同繼電保護配置方案的可靠性評估及分析模型

目前，我國電力系統的電壓等級并不完全相同，主要包括220千伏、330千伏、500千伏和750千伏等幾種電壓等級。對于不同電壓等級的電力系統，往往配置不同類型的繼電保護裝置，對于不同繼電保護配置方案的繼電保護系統往往采取不同的可靠性評估和分析模型。可靠性評估和分析模型主要包括兩套主保護無后備保護系統可靠性評估和分析模型、兩套主保護一套近后備保護系統可靠性評估和分析模型和兩套主保護一套遠后備一套近后備保護系統可靠性評估和分析模型等，下文將對各繼電保護可靠性評估和分析模型進行詳細的分析和研究。

3.1 兩套主保護無后備保護系統可靠性評估和分析模型

兩套主保護無后備保護系統的馬爾可夫模型如圖1所示。

圖1 兩套主保護無后備保護系統的馬爾可夫模型圖

兩套主保護無后備保護系統可靠性評估和分析模型主要是指對采用兩套主保護無后備保護系統的繼電保護系統進行可靠性評估和分析的模型。在此評估和分析模型基礎下，繼電保護系統的可靠性指標計算方法為：

可用度：1-（P4+P5+P6）

不可用度：P4+P5+P6

繼電保護系統的誤動率：P5+P6

繼電保護系統的拒動率：P4

采用以上幾種繼電保護系統可靠性指標可以對采用兩套主保護無后備保護系統的繼電保護系統的可靠性進行評估和分析，對繼電保護系統的科學使用具有一定意義的參考價值。

3.2 兩套主保護一套近后備保護系統可靠性評估和分析模型

兩套主保護一套近后備保護系統的馬爾可夫模型如圖2所示：

圖2 兩套主保護一套近后備保護系統的馬爾可夫模型圖

兩套主保護一套近后備保護系統可靠性評估和分析模型主要是指對采用兩套主保護一套近后備保護系統的繼電保護系統進行可靠性評估和分析的模型。在此評估和分析模型基礎下，繼電保護系統的可靠性指標計算方法為：

可用度：1-（P5+P6+P7+P8+P9）

不可用度：P5+P6+P7+P8+P9

繼電保護系統的誤動率：P6+P7+P8+P9

繼電保護系統的拒動率：P5

采用以上幾種繼電保護系統可靠性指標可以對采用兩套主保護一套近后備保護系統的繼電保護系統的可靠性進行評估和分析，對繼電保護系統的科學使用具有一定意義的參考價值。

3.3 兩套主保護一套遠后備一套近后備保護系統可靠性評估和分析模型

兩套主保護一套遠后備一套近后備保護系統的馬爾可夫模型如圖3所示。

圖3 兩套主保護一套遠后備一套近后備保護系統的馬爾可夫模型圖

兩套主保護一套遠后備一套近后備保護系統可靠性評估和分析模型主要是指對采用兩套主保護一套遠后備一套近后備保護系統的繼電保護系統進行可靠性評估和分析的模型。在此評估和分析模型基礎下，繼電保護系統的可靠性指標計算方法為：

可用度：P1+P2+P3+P4+P5

不可用度：1-（P1+P2+P3+P4+P5）

繼電保護系統的誤動率：P7+P8+P9+P10+P11+P12

繼電保護系統的拒動率：P6

采用以上幾種繼電保護系統可靠性指標可以對采用兩套主保護一套遠后備一套近后備保護系統的繼電保護系統的可靠性進行評估和分析，對繼電保護系統的科學使用具有一定意義的參考價值。

電力系統繼電保護技術逐漸廣泛應用于我國電力系統中，顯著降低了電力系統的故障發生率，提高了電力系統的運行穩定性，為我國電力系統的快速發展做出了巨大的貢獻。電力系統管理人員應該結合日常工作實踐，不斷將最新的研究成果融入電力系統繼電保護過程中，提高電力系統繼電保護技術的可靠性，使繼電保護技術在電力系統中發揮更重要的應用價值。

參考文獻

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