簡要分析電力二次設備繼電保護系統失效模型框架構建

王維杰

摘 要：作為一種重要的二次電力設備，繼電保護設備又可以將其分為二次回路保護與基本保護。隨著電力企業的發展與規模擴大，社會對于電能的依賴性正在逐漸加深。為確保電力能夠正常供應為社會經濟發展提供支撐，就需要通過一定的技術提升電力供應環節的可靠性與安全性，而繼電保護則正好能夠滿足這方面的要求。

關鍵詞：電力二次設備 繼電保護系統 失效模型框架構建

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）09（c）-0046-02

二次回路檢查工作與繼電保護的作用在于通過檢查體系的建立與完善，利用計算機技術對設備在運行過程中的狀態進行檢測，從而能夠及時發現設備運行中潛在的問題，并且依據評價狀態對檢修與和生產工作進行合理安排，對應該予以修理的設備進行維修，將定期檢修以及試驗周期延長，從而確保現有設備能夠得到充分利用，以此為企業帶來更大的經濟效益。

1 電氣二次繼電保護系統

設備運行過程中導致二次設備故障的原因是多方面的，如工作環境存在干擾，人為失誤操作，設備自身出現故障等。對于電力系統而言，一次檢測時間較短，維修工作重點在于二次設備檢修。對電力設備進行二次檢修，既包括設備自動檢測，同時也需要其他檢測技術為其提供支撐。通過對檢測工作結果與相關信息分析，得到設備運行過程中的狀態，從而為工作人員檢修工作開展提供幫助。

繼電保護運行原理是依據受保護線路或者是二次設備在故障前后出現的突變量作為信息，當超過了一定限度時，保護系統就會進行邏輯控制，如采取跳閘等相關措施。如果是電力系統在運行過程中發生了短路等故障，保護系統則會通過對電流、阻抗、電壓等進行改變從而形成距離，電流、低電壓保護。從其保護類型來看，依據原理進行劃分為電磁型、感應型、整流型、集成型、微機型等。

隨著電力系統發展，繼電保護裝置也經歷了一個逐步發展的過程，早期繼電保護裝置應用較為廣泛的是電磁型保護裝置，其應用對象包括低壓線路、小型設備、變壓器等。在組成上也主要是單元件，其原理與操作都比較簡單，長期使用過程中工作人員能夠對其有深入了解，從而在故障出現時能夠迅速地找出解決問題的方法。該裝置的不足之處在于運行過程中消耗能量比較多，無法滿足當下電力工作建設需要。集成型保護裝置原理與組成要更加的復雜，因此，在該裝置運行時，對工作人員技能要求比較高，對元件質量要求也比較高，由此也導致了該類型保護裝置在推廣過程中受到了較大的阻力。其優點體現在使用過程中，能夠檢測到更多的有效數據，保護作用更好。同時也正是由于其數據與參數的高水平，從而導致了對元件的水平要求提升。微機型繼電保護裝置是計算機發展水平提升的體現，該類型繼電保護裝置效果超過了以往的繼電保護裝置。工作過程利用軟件系統進行控制，自動化程度提升，信息采集更加的準確有效，方便評估與分析工作的開展。

2 繼電保護系統失效模型

繼電設備保護失效模型的建立需要建立在某些典型的設備模型基礎之上，以此對組成繼電保護設備的軟件及硬件進行全面研究，從而找出對繼電設備產生影響的因素，這樣才能夠對保護裝置失效的可能性進行判斷。了解繼電保護裝置失效模型首先需要了解到電子設備相關故障類型曲線。比如：元器件失效與時間二者間的關系，通過曲線則可以更加直接的了解保護裝置組成失效與時間二者間的關系。該曲線可以將其分為3個部分，分別為：初始運行、穩定運行、耗損期。3個部分有其各自特點。首先就初始運行階段而言，元器件故障率在這一時段是比較高的，其背后原因就在于，產品在多個環節存有的質量問題，比如：設計環節、產品生產環節以及安裝調試等環節。之后故障率就會隨著運行時間的變化逐漸下降，并且在經過了一段時間之后，設備故障率就會保持在相對較為穩定的水平，而在該時期，設備的可靠性也達到了最高值。對于這一時期的設備故障率可以通過函數對其進行描述。其次是穩定運行時期，該時期大故障率曲線的特點是一條穩定的直線，從數據中可以看出，在這一時段內設備出現故障的概率是保持不變的，也就可以認為故障出現的可能性的是相同的。從導致問題的原因來分析，該環節主要是由外部的原因導致了設備故障，如人為操作失誤、過載影響等。該階段也可以通過函數來表示設備故障率與時間之間的變化，并且可以通過故障率來計算故障率曲線。最后是耗損階段，由于設備使用時間過久，導致設備性能下降，設備機械損耗隨著時間變化逐漸增大，設備零部件或者是電子器件老化等，這一階段設備故障率會呈現出上升趨勢。解決該問題的方法就是加強對設備的檢查，在設備故障出現前提前對問題部分進行處理從而確保整體設備有效運行。通過該方法可以延長設備使用的壽命，故障率上移趨勢能夠得到一定程度的緩解，此環節則可以利用正態分布函數模型來確立。

3 繼電保護裝置的失效保護模型

微機繼電保護是基于微處理器的一類計算機系統，通過對保護裝裝置的原理與工作特性進行分析，可以將裝置的功能模塊分為不同部分，并且各個部分與保護裝置故障存在密切關系。每一個部分都有兩種失效模型，即誤動失效與拒動失效。二者的失效率均可以通過公式來表達。繼電保護裝置的軟件失效模型和硬件失效過程都可以將其看作是隨機過程中的概率事件，因此，就可以利用隨機事件與概率事件的相關知識進行描述。但是從本質來區分，硬件與軟件二者在失效問題上存在明顯差異，建立軟件失效模型并進行相關工作共難度要大于硬件開展該方面工作。基于軟件模型的特點可以利用指數模型來對軟件失效進行保護。

對于整體電力系統而言，對保護系統的結構進行準確分析會對失效評估工作的有效性與精準性產生影響。二次回路與繼電保護二者之間存在密切聯系，保護系統任一部分出現了問題都可能會導致整體系統出現問題，鑒于經對于二次回路的失效模型研究意義重大。影響二次回路失效的指標與因素可以將其分為操作箱無故障時間、設備運行環境、抗干擾方法、絕緣保護、設備銹蝕狀況、二次回路運行溫度、電纜相關設備無故障情況、設備封堵狀況等。考慮到二次回路只是電力整體系統中的一個小型系統，為了更好地理解二次回路相關問題，可以利用故障樹分析法對失效進行評估。二次回路中某部分失效率可以通過對數據進行統計分析來獲得，而對設備失效風險則需要通過對二次回路進行監控來獲得，監測工作的重點在于采集設備狀態相關信息時不能存在空白區域或者是盲區，隨著計算機技術發展，數字平臺的建立通過相關技術的運用，可以使保護裝置的作用擴大，并且提升監控的功能。

4 結語

作為電力系統重要設備，通過模型建立，對其相關方面進行深入研究，從而為裝置對系統故障判斷與問題解決奠定基礎。失效模型的建立可以將其分為兩個部分，通過對其研究了解二者間的關系，從而為實際工作開展提供一定幫助。

參考文獻

[1] 劉書倫，趙冬玲.電力二次設備繼電保護系統失效模型研究[J].渭南師范學院學報，2014（11）：21-24.

[2] 曲妍，王春光，梅姚，等.繼電保護設備及二次回路狀態檢修系統構建[J].現代電子技術，2013（14）：152-155.

[3] 呂子岳.繼電保護設備及二次回路狀態檢修系統構建研究[J].科技創新與應用，2016（18）：186.endprint