提高繼電保護(hù)運(yùn)行可靠性的方法及措施分析?

王晨光 席文兵 吳冰石 宋云飛 段素平

摘 要：本文對(duì)繼電保護(hù)運(yùn)行的可靠性進(jìn)行了介紹，深入分析了影響繼電保護(hù)裝置可靠性的影響因素，并結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)給出了提高繼電保護(hù)運(yùn)行可靠性的措施與方法。希望本文對(duì)同行的安全運(yùn)行有所幫助。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù);可靠性;措施;影響因素

0引言

當(dāng)今社會(huì)中，電力事業(yè)的發(fā)展可謂蓬勃向上，電力設(shè)備及線路對(duì)電力保護(hù)裝置的依賴程度也越來(lái)越高，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)的問(wèn)題所在并在第一時(shí)間作出正確判斷、操作已經(jīng)是繼電保護(hù)裝置的重要使命。因此，減少甚至排除影響繼電保護(hù)裝置可靠性的影響因素，結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)信息技術(shù)提高繼電保護(hù)運(yùn)行的可靠性已經(jīng)成為眾多學(xué)者、研究機(jī)構(gòu)以及電力企業(yè)高度關(guān)注的問(wèn)題，有必要進(jìn)一步開(kāi)展此方面的研究。

1繼電保護(hù)運(yùn)行可靠性概述

1.1繼電保護(hù)運(yùn)行可靠性的相關(guān)要求

通常，電力系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)裝置的可靠性具有相當(dāng)高的要求。一般來(lái)說(shuō)，繼電保護(hù)運(yùn)行的可靠性主要表現(xiàn)在選擇性、速動(dòng)性、靈敏性、可靠性等四大方面。其中，速動(dòng)性主要是要求繼電保護(hù)裝置不僅可以在極為短暫的時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到電力系統(tǒng)及其元件發(fā)生的運(yùn)行故障，同時(shí)繼電保護(hù)裝置要在其保護(hù)范圍內(nèi)及時(shí)切斷故障并給出相應(yīng)的保護(hù)處理，以達(dá)到最大程度縮小故障范圍，將損失與危害控制在最低值，避免小問(wèn)題變?yōu)榇鬄?zāi)難的目的。繼電保護(hù)的靈敏性主要是要求繼電保護(hù)裝置能夠?qū)υ蚓€路中的短路等故障給出相應(yīng)程度的響應(yīng)[1]，也就是說(shuō)繼電保護(hù)裝置必須要具有相應(yīng)的靈敏度。需要注意的是，繼電保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)應(yīng)當(dāng)滿足相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求。所謂繼電保護(hù)裝置的穩(wěn)定性，其指的是保護(hù)裝置具有協(xié)同合作的作用，能夠輔助電力系統(tǒng)開(kāi)展維護(hù)和管理工作，幫助電力設(shè)備與線路在良好的技術(shù)狀態(tài)下運(yùn)行。繼電保護(hù)裝置的選擇性地要求是：在電力系統(tǒng)發(fā)生故障的時(shí)候，繼電保護(hù)裝置可以根據(jù)不同的故障類型有選擇地給出正確的操作指令與動(dòng)作，使故障點(diǎn)最近位置的斷路器斷開(kāi)，從而一方面將故障位置隔離出來(lái)，同時(shí)保證無(wú)故障的部分能夠照常運(yùn)行。

1.2繼電保護(hù)的可靠性指標(biāo)

要對(duì)電力系統(tǒng)中的繼電保護(hù)的可靠性進(jìn)行評(píng)估必須要有用于參照的評(píng)估指標(biāo)。就目前繼電保護(hù)裝置可靠性指標(biāo)的研究成果來(lái)看，其可以選擇的評(píng)估方法較多，對(duì)應(yīng)的側(cè)重點(diǎn)不盡相同，所涉及的內(nèi)容不夠全面，評(píng)估指標(biāo)也存在較大的偏差。這種現(xiàn)象給實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中繼電保護(hù)裝置的可靠性評(píng)估帶來(lái)了較多的麻煩。在實(shí)際工作中，想要更為準(zhǔn)確的評(píng)估繼電保護(hù)的可靠性，就必須盡可能多得收集相關(guān)測(cè)試樣本，并且要針對(duì)繼電保護(hù)裝置的可靠性評(píng)估方法進(jìn)行不斷優(yōu)化，想方設(shè)法使評(píng)估結(jié)果具有說(shuō)服力[2]。

根據(jù)電力系統(tǒng)中保護(hù)裝置的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，并嚴(yán)格按照我國(guó)有關(guān)電力系統(tǒng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)探究適合我國(guó)國(guó)情的繼電保護(hù)裝置可靠性評(píng)估方法，通常將PC作為繼電保護(hù)裝置運(yùn)行可靠性評(píng)估的主要指標(biāo)。需要注意的是，主要指標(biāo)PC一般包含了正確故障的動(dòng)作率PC1、正向與反向區(qū)外正確故障的動(dòng)作率PC2以及設(shè)備在正常的運(yùn)行狀態(tài)下其正確故障的動(dòng)作率PC3。假如在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)，繼電保護(hù)裝置一共發(fā)生了R次動(dòng)作，其中正確的故障區(qū)內(nèi)動(dòng)作、正常情況下的不動(dòng)作以及故障區(qū)外不正確的動(dòng)作次數(shù)分別是：R1、R2、R3，那么有：

R=R1+R2+R3

2繼電保護(hù)運(yùn)行可靠性的影響因素

2.1硬件因素

所謂硬件因素，其主要是指因?yàn)殡娐吩C(jī)電裝置以及線路材質(zhì)等的質(zhì)量問(wèn)題給繼電保護(hù)運(yùn)行的可靠性帶來(lái)影響。從某種層面上可以說(shuō)，硬件質(zhì)量?jī)?yōu)良不僅是繼電保護(hù)裝置可靠性最基本的保障，其更是及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處理電力系統(tǒng)故障的前提條件。因此，要想將電力故障帶來(lái)的危害降低至最小就必須首先保證繼電保護(hù)裝置硬件具有良好的質(zhì)量。倘若繼電保護(hù)裝置硬件質(zhì)量較差，這必然會(huì)成為生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的安全隱患，也極大可能會(huì)影響繼電保護(hù)裝置運(yùn)行的可靠性，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)危及整個(gè)電力系統(tǒng)的安全[3]。

2.2軟件因素

軟件環(huán)境是計(jì)算機(jī)控制條件下繼電保護(hù)裝置智能化運(yùn)行的一種表現(xiàn)。軟件因素對(duì)繼電保護(hù)裝置可靠性的影響主要表現(xiàn)在編程問(wèn)題、設(shè)計(jì)不合理、編碼錯(cuò)亂以及測(cè)試出錯(cuò)等。軟件一旦存在問(wèn)題將會(huì)直接影響繼電保護(hù)裝置的邏輯判斷以及程序執(zhí)行的對(duì)錯(cuò)。為此，軟件因素產(chǎn)生的影響對(duì)于電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是致命的打擊，其將引起可靠性的直接下降。

2.3人為因素

電力繼電保護(hù)運(yùn)行的可靠性很大程度上會(huì)受到人為因素的影響。這種影響主要發(fā)生在繼電保護(hù)裝置的安裝與調(diào)試過(guò)程中。因此，工作人員一定要特別注意按照規(guī)程與標(biāo)準(zhǔn)對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行正確安裝與合理調(diào)試。相關(guān)單位一定要選派專業(yè)水平突出、責(zé)任心強(qiáng)的工作人員在現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展工作，并反復(fù)確認(rèn)。如果在此過(guò)程中有人為的疏忽或是因?yàn)閷I(yè)技能欠缺引起的工作偏差，那么就很可能使得繼電保護(hù)裝置運(yùn)行的可靠性出現(xiàn)嚴(yán)重缺失。

2.4外部因素

眾所周知，繼電保護(hù)裝置都是由各種精密電子元件組成的設(shè)備。溫濕度、磁極干擾、灰塵以及其他外界因素的稍微改變都可能破壞其監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性，所以要注意保證繼電保護(hù)裝置位于較好的外部環(huán)境中，減少因?yàn)榄h(huán)境因素造成的繼電保護(hù)裝置運(yùn)行可靠性下降。

3提高繼電保護(hù)運(yùn)行可靠性的方法及措施

3.1使用冗余技術(shù)優(yōu)化設(shè)備可靠性

所謂冗余技術(shù)主要是指，在繼電保護(hù)裝置自身出現(xiàn)內(nèi)部故障時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)對(duì)其錯(cuò)誤信號(hào)和指令進(jìn)行判斷，從而防止發(fā)出錯(cuò)誤動(dòng)作，減少錯(cuò)誤的操作[4]，避免影響電力系統(tǒng)及裝置運(yùn)行的可靠性。也就是說(shuō)，利用冗余技術(shù)可以讓繼電保護(hù)裝置具有一定的容錯(cuò)率。實(shí)踐表明，此方法是對(duì)繼電保護(hù)裝置硬件進(jìn)行優(yōu)化的重要手段之一，其具有較高的實(shí)用性。

3.2 落實(shí)針對(duì)繼電保護(hù)設(shè)備的維護(hù)工作

對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行維護(hù)是保證設(shè)備正常運(yùn)行，保障電力系統(tǒng)可靠性的最基本工作，在開(kāi)展維護(hù)工作的過(guò)程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）要針對(duì)繼電保護(hù)設(shè)備開(kāi)展日常檢修工作。相關(guān)檢修人員應(yīng)當(dāng)特別注意檢查各元件的標(biāo)注是否正確、完整，開(kāi)關(guān)、按鈕使用是否靈活，行程位置是否準(zhǔn)確、到位。當(dāng)然，繼電保護(hù)裝置的指示燈、儀表盤等的顯示情況也不可忽視，整套裝置中的螺栓不得松動(dòng)，相關(guān)的配線、固定卡子也必須牢固。

（2）工作人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行狀態(tài)等方面表現(xiàn)出的問(wèn)題仔細(xì)排查故障發(fā)生的位置，并及時(shí)消除故障。

（3）要注意對(duì)繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行等級(jí)劃分。如果設(shè)備運(yùn)行正常則應(yīng)劃分為第一類標(biāo)準(zhǔn)。如果設(shè)備中出現(xiàn)了個(gè)別零部件缺失破損但未危及核心部件的運(yùn)行應(yīng)劃分為第二類標(biāo)準(zhǔn)，此時(shí)應(yīng)安排人員及時(shí)進(jìn)行消缺處理。如果設(shè)備運(yùn)行已經(jīng)受到影響甚至可能會(huì)危及電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，則應(yīng)劃分為第三類標(biāo)準(zhǔn)，此時(shí)必須安排維修人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行全面的檢修。

3.3使用輔助設(shè)備

因?yàn)楹侠硎褂幂o助設(shè)備能夠?qū)^電保護(hù)裝置進(jìn)行監(jiān)控和輔助，因此其可以為繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行提供幫助，為整個(gè)電力系統(tǒng)及設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性的提升提供支持。所以，輔助設(shè)備對(duì)于整個(gè)電網(wǎng)的安全保障具有很大幫助。站在一定的角度上看，雖然輔助設(shè)備通常都不會(huì)直接影響繼電保護(hù)裝置的性能，但是其起到的作用是十分明顯的。合理利用輔助設(shè)備對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)控，可以在一定程度上降低設(shè)備故障發(fā)生的概率，有利于保障電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

3.4加強(qiáng)繼電保護(hù)運(yùn)行的智能化程度

想方設(shè)法進(jìn)一步提升保護(hù)裝置運(yùn)行的智能化程度不僅是強(qiáng)化繼電保護(hù)運(yùn)行可靠性的重要手段之一，其更是電力系統(tǒng)運(yùn)行管理取得創(chuàng)新、突破的關(guān)鍵點(diǎn)。現(xiàn)代社會(huì)對(duì)于人工智能的運(yùn)用已愈來(lái)愈廣泛，而在電力系統(tǒng)中也不例外。在電力行業(yè)中，已經(jīng)越來(lái)越注意引入先進(jìn)科學(xué)、前沿技術(shù)以及現(xiàn)代管理理念。類似于遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及模糊邏輯等先進(jìn)方法都逐步在電力系統(tǒng)中得到了廣泛推廣和不斷深化。而人工智能作為當(dāng)今社會(huì)高新科技，其處理問(wèn)題快速、邏輯思維嚴(yán)謹(jǐn)，由于優(yōu)越性相當(dāng)突出，其更是受到了電力行業(yè)的熱烈歡迎。利用人工智能技術(shù)不但可以讓繼電保護(hù)裝置的穩(wěn)定性能得到大幅度提升，而且其還可以對(duì)工作的隱蔽性、連續(xù)性以及其他不可靠因素進(jìn)行控制。在現(xiàn)在的實(shí)踐生產(chǎn)應(yīng)用中已經(jīng)表明，人工智能能夠在在線評(píng)估工作中起到舉足輕重的作用，其展現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)勢(shì)是十分明顯的，并且，人工智能技術(shù)在一定程度上已經(jīng)占有了主導(dǎo)地位[5]。從以上分析不難看出，人工智能對(duì)于電力系統(tǒng)可靠性的提高具有突出貢獻(xiàn)。

3.5提高繼電運(yùn)行的微機(jī)化和信息化水平

當(dāng)今社會(huì)中，電子信息技術(shù)一直在不斷的發(fā)展與進(jìn)步，與其相關(guān)的創(chuàng)新性成果也層出不窮。這些科學(xué)的進(jìn)步給微機(jī)保護(hù)技術(shù)的提升帶來(lái)了巨大的福音，當(dāng)前微機(jī)保護(hù)的科技含量也因此得到了大幅度的增加。在當(dāng)今社會(huì)中新研究制造生產(chǎn)的工控機(jī)已開(kāi)始向微機(jī)化和信息化發(fā)展，其不但體積小、功能豐富，而且運(yùn)行速度和存儲(chǔ)容量等都比曾經(jīng)的小型機(jī)出色太多。基于以上分析，在世界范圍內(nèi)都已經(jīng)開(kāi)始嘗試使用成套的工控機(jī)承載繼電保護(hù)技術(shù)。在此條件下，結(jié)合現(xiàn)代的信息技術(shù)可以讓繼電運(yùn)行保護(hù)過(guò)程面臨的各種不可靠性得到明顯降低。可以說(shuō)，將現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用在電力系統(tǒng)中已經(jīng)讓傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置狀態(tài)及其運(yùn)行方式發(fā)生了翻天覆地的變化。實(shí)際上，單純的看繼電保護(hù)裝置的作用，其主要就是將故障元件從系統(tǒng)中切除，其功能還是比較單一的，因此，繼電保護(hù)裝置對(duì)于保護(hù)整個(gè)電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行是存在一定漏洞和缺陷的。如果想要提高電力系統(tǒng)保護(hù)的可靠性，進(jìn)一步保證保護(hù)動(dòng)作的及時(shí)、準(zhǔn)確，就要想辦法使每一個(gè)保護(hù)單元都可以實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行狀態(tài)以及故障信息的共享，就要想方設(shè)法讓整個(gè)電力系統(tǒng)連接為一個(gè)整體。所以，專家學(xué)者們以及相關(guān)的研究機(jī)構(gòu)與企業(yè)要進(jìn)一步在提高繼電保護(hù)裝置運(yùn)行的微機(jī)化和信息化水平方面做足功課。

4結(jié)語(yǔ)

電力系統(tǒng)中的繼電保護(hù)裝置是電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的重要保證，當(dāng)電力設(shè)備及元件有故障出現(xiàn)后，繼電保護(hù)裝置可以及時(shí)檢測(cè)出問(wèn)題所在，向電力管理人員及時(shí)發(fā)送警報(bào)，并自動(dòng)動(dòng)作，對(duì)電力系統(tǒng)作出保護(hù)響應(yīng)。因此，要結(jié)合現(xiàn)代科技進(jìn)一步提高繼電保護(hù)運(yùn)行的可靠性。

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