繼電保護可靠性及其風險評估研究

摘 要：繼電保護系統是維持電力系統的正常運轉的保護傘。明確繼電保護系統可靠性定義和評估指標，采用有效地評估計算方法，可對繼電保護的可靠性來進行風險評估，為電力系統的正常有序發展提供有效意見。

關鍵詞：繼電保護系統；可靠性；危險評估

目前電力系統的高速發展對繼電保護系統提出了更高的要求，繼電保護的可靠性分析工作對電力系統的安全性和穩定性至關重要。目前，充分認識繼電保護可靠性分析評價指標，運用有效地評價方法才可以進行有效地風險評估。

1 繼電保護系統的可靠性定義和評估指標

1.1 繼電保護系統可靠性定義

所謂繼電保護系統就是針對電力系統安全運行中的的一些故障和異常情況，比如繼電系統的發電機故障、變壓器故障、輸出線路故障以及母線故障等，當系統出現上述故障時，繼電系統會根據已有的設計自動切斷信號，相關人員第一時間發現繼電系統問題，這樣就可以保護繼電系統的安全，從而保障繼電系統的可靠性運行。繼電保護系統裝置存在，避免了電網故障導致的電網大面積和長時間斷電情況。具體來說繼電保護系統目的在于保護電力系統的正常運行，電力系統內部一旦處于保護的系統中的電氣設備發生任何故障，繼電保護系統就會立發出警報提示，切斷信號，自動跳閘。如果繼電保護系統發生故障而為及時發現，會對繼電設備系統進行損傷，造成設備非正常運行，繼電保護系統的可靠性是電力系統的基本保障。

1.2 評估指標

依據繼電保護系統工作原理，我們可以看出，繼電保護系統最為關鍵的兩個問題是錯誤性動作和拒絕性動作。因此我們要根據繼電保護系統的兩個關鍵性指標進行可靠性評價，目前我們選取一下幾個指標進行繼電系統的可靠性評價，評價指標如下：

1）概率表示指的是繼電系統及其設備和元件在一定的工作時間內或額定時間內可以完成的額定功能的幾率；

2）時間表示簡寫為MTTF，是指繼電保護系統設備使用到設備出現故障所經歷的平均時間；

3）頻率表示，繼電系統的機電設備在一定的運行時間內可以明確統計出來的設備元件正確動作和總動作次數之間的比率。

2 繼電保護系統可靠性的影響因素

2.1 繼電保護裝置本身缺陷

一些繼電保護系統裝置設備的廠家出于生產設備的成本考慮，產品生產過程中不符合質量生產標準，產品基本元件的質量缺陷導致后期再設備的使用過程中出現在形形色色的問題，造成了潛在的繼電系統使用缺陷。另一方面，繼電設備系統在安裝中要求較高，有些設備安裝過程中未能遵循嚴格的安裝標準，導致在后期使用過程中，設備元件出現潛在的使用損害，不可避免的造成設備磨損。因此繼電保護系統中存在裝置本身的潛在缺陷是影響可靠運行的關鍵因素。

2.2 電磁波干擾

近年來，微機保護裝置廣泛應用于電力系統中用于繼電保護。微機保護裝置容易操作并且具有很高的正確性，其市場應用的廣泛程度越來越大。但是微機保護裝置存在其弊端性，由于微機保護裝置在運行中會產生強大的電磁場，其產生的電磁干擾會很大成都的影響繼電保護系統的可靠運行。

2.3 繼電保護裝置的硬件方面

繼電保護系統的可靠性硬件裝置包括繼電保護主要裝置、繼電保護的輔助設備、二次回路以及裝置的借口和斷電器等。無論是微機保護裝置還是數字化保護設備，都是包含許多應用軟件和電子元件的綜合整體。繼電系統的保護裝置和輔助裝置在使用過程中一旦出現設備元件的老化和損害現象都會很大程度的影響繼電保護設備的征程運行。繼電保護系統的硬件設備是系統運行的基礎，保證硬件結構的完整性和設備的準確性是我們保證可靠性運行的根本。各種材質的設備元件會隨著不斷改變的外界條件而發生各種差異的情況，相應的會給繼電保護設備以及系統可靠性帶來的影響。

3 繼電保護可靠性的計算方法

繼電保護可靠性的計算是我們保障繼電裝置使用的關鍵問題。采用合適的計算方法對于繼電保護設備元件的可靠計算至關重要。目前廣泛應用的繼電保護的計算方法包括故障樹法、Markov模型法和GO法等。

3.1 故障樹法

系統可靠性分析方法就是建立分析系統的評價模型，利用評價模型可以全面的了解繼電設備的中存在的問題，并可以判斷繼電系統的薄弱設備，從而對繼電設備系統進行可靠性評價。故障樹法就是利用邏輯分析方法，建立故障分析的層次性，使設備運行的問題非常明確。故障樹法層次清晰，目標明確，逐層分析，是行之有效的繼電保護系統可靠性分析方法。

3.2 Markov模型法

繼電保護可靠性是隨時間不斷變化的，Markov模型正是這樣一種根據時間變化考慮變量特征的分析方法，我們利用Markov模型可對繼電系統的設備元件進行有效評價。考慮時間變化分析是在已知時刻t0的問題，分析在t>t0狀態的設備可靠性。

3.3 GO法

我們采用一種系統的概率分析，以成功為導向，輸入時間進行GO法計算。GO法可以操作符號流和信號流，進行邏輯分析。

4 繼電保護系統風險評估

在電力系統中，繼電保護有著非常重要的意義，即我們要關注他的選擇性、靈活性、及時性和可靠性原則，最終才能實現安全有效的繼電保護。首先需要預測繼電保護系統的固定數值進行風險預估，對定值評價是繼電保護的基礎工作。其次需要對繼電保護系統的硬件設備進行風險評價，硬件系統的安全性分析是保障繼電裝置的有效措施。

5 結論

繼電保護系統可靠性是保障電力系統運行的關鍵，影響其可靠性的指標包括繼電保護裝置本身缺陷、電磁波干擾和裝置的硬件方面。采用的計算方法包括故障樹法、Markov模型法和GO法。其風險評估主要是對其定值和硬件進行評價，對繼電保護系統全面認識。

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作者簡介：馮碩（1986-），男，本科，河北唐山人，唐國際唐山熱電有限責任公司設備部自動化室繼電保護班，助理工程師，研究方向：繼電保護。