電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動(dòng)化裝置可靠性研究

李小華

摘要：電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動(dòng)化裝置的可靠性，有利于提高整體供電水平。本文結(jié)合繼電保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行特征，分析現(xiàn)階段電力系統(tǒng)中可能影響繼電保護(hù)設(shè)備可靠性的因素，從裝置設(shè)計(jì)和設(shè)備檢修方面提出可行性優(yōu)化措施，促使電力技術(shù)及系統(tǒng)規(guī)劃科學(xué)化，使電力企業(yè)得到長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展與進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);繼電保護(hù);自動(dòng)化裝置;可靠性

引言：人們生活質(zhì)量水平隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不斷提高，日常生產(chǎn)、生活中對(duì)電能依賴性增強(qiáng)，用電需求量有逐漸增加趨勢(shì)，對(duì)電力系統(tǒng)容量與供電范圍提出新要求。現(xiàn)階段，電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具復(fù)雜性特征突顯，有必要加強(qiáng)繼電保護(hù)裝置可靠性的研究力度，建立新型評(píng)價(jià)機(jī)制，保證電網(wǎng)始終安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

1電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)備運(yùn)行特征

電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，可能出現(xiàn)負(fù)荷量過(guò)大或短路等故障。此時(shí)繼電保護(hù)裝置能夠自動(dòng)搜索并確定故障點(diǎn)位置，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，切斷并隔離與故障點(diǎn)相連的電力供應(yīng)，避免造成嚴(yán)重影響。基于繼電保護(hù)裝置的重要價(jià)值，其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用需要長(zhǎng)期保持運(yùn)行狀態(tài)，因此對(duì)其可靠性提出更高的要求。繼電保護(hù)與自動(dòng)化裝置的可靠性著重體現(xiàn)在速動(dòng)性、選擇性、靈敏性特點(diǎn)上[1]。其中，速動(dòng)性是繼電保護(hù)自動(dòng)化裝置可在最短時(shí)間內(nèi)將故障點(diǎn)（設(shè)備）隔離至電力系統(tǒng)以外;選擇性是指供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，該裝置可以判斷情況，選擇是否直接切除故障點(diǎn);靈敏性即保護(hù)裝置的靈敏性。

通常情況下，繼電保護(hù)自動(dòng)化裝置發(fā)生故障的類型包括誤動(dòng)和拒動(dòng)兩種，并受自身因素、客觀因素影響。從技術(shù)原理角度分析，繼電保護(hù)裝置能夠通過(guò)自動(dòng)控制以及實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，為電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行提供保障，兩者存在相互依存的關(guān)系。

2影響電力系統(tǒng)繼電保護(hù)自動(dòng)化裝置可靠性的主要因素

影響電力系統(tǒng)繼電保護(hù)自動(dòng)化裝置的可靠性因素主要有以下幾點(diǎn)。

2.1整定值因素

電力系統(tǒng)中各個(gè)部分整定值協(xié)調(diào)性較差，是導(dǎo)致電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動(dòng)化裝置發(fā)生故障的主要因素之一。如若整定值未達(dá)到繼電保護(hù)設(shè)備額定范圍內(nèi)，則會(huì)出現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行錯(cuò)誤或停止運(yùn)行的情況。造成整定值錯(cuò)誤的原因通常為安裝或調(diào)試錯(cuò)誤，未展開(kāi)系統(tǒng)計(jì)算，不利于提高系統(tǒng)可靠性。但該問(wèn)題的發(fā)生具有一定的隨機(jī)性和不可控因素，導(dǎo)致設(shè)備在運(yùn)行狀態(tài)中，難以通過(guò)有效的手段及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除故障隱患。因此，繼電保護(hù)及自動(dòng)化裝置的可靠性與電力施工質(zhì)量有密切聯(lián)系，需要重視電力施工質(zhì)量管理。

2.2設(shè)備質(zhì)量因素

市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，在此背景下，部分生產(chǎn)繼電保護(hù)設(shè)備的廠家，為追求短期利益，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，盲目降低生產(chǎn)成本。這些廠家生產(chǎn)出的造價(jià)較低、質(zhì)量較差、未經(jīng)過(guò)嚴(yán)格運(yùn)作測(cè)試的繼電保護(hù)設(shè)備零部件，不符合實(shí)際應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)法滿足系統(tǒng)正常運(yùn)行需求，對(duì)提升繼電保護(hù)設(shè)備質(zhì)量以及可靠性造成不利影響。且仍舊存在不經(jīng)過(guò)質(zhì)量檢測(cè)合格，直接將繼電保護(hù)設(shè)備應(yīng)用于電力系統(tǒng)中的情況。未經(jīng)檢驗(yàn)的零部件在不符合運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下，繼電保護(hù)裝置內(nèi)元件差異明顯，極易導(dǎo)致設(shè)備的故障，影響系統(tǒng)運(yùn)行的協(xié)調(diào)性。

2.3操作技術(shù)因素

操作錯(cuò)誤將會(huì)直接影響電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，同樣會(huì)導(dǎo)致設(shè)備使用壽命降低。如若在操作錯(cuò)誤的情況下，同時(shí)存在相關(guān)電解裝置、能量存儲(chǔ)裝置老化嚴(yán)重的問(wèn)題，繼電保護(hù)裝置將會(huì)失去使用價(jià)值，即無(wú)法在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)切斷電流，導(dǎo)致相關(guān)裝置嚴(yán)重受損。此外，互感器老化也是影響裝置可靠性的一大原因。

3電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動(dòng)化裝置可靠性優(yōu)化措施

提升繼電保護(hù)與自動(dòng)化裝置可靠性的意義體現(xiàn)在以下三方面：一是保證第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)中的故障問(wèn)題，隔離故障點(diǎn)，確保整體電力系統(tǒng)始終穩(wěn)定運(yùn)行;二是故障發(fā)生情況下，可以向技術(shù)人員自動(dòng)發(fā)送報(bào)警信號(hào)，保證故障被第一時(shí)間處理;三是繼電保護(hù)及自動(dòng)化裝置與其他系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合，可以清除電力系統(tǒng)內(nèi)部短暫性故障。基于此，優(yōu)化繼電保護(hù)及自動(dòng)化裝置可靠性，對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行有重要現(xiàn)實(shí)意義。

3.1優(yōu)化電力系統(tǒng)故障判斷方式

故障點(diǎn)是自動(dòng)化裝置為保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，通過(guò)判斷選擇解決故障問(wèn)題的位置點(diǎn)[2]。繼電裝置的輸入特征量較為特殊且復(fù)雜，實(shí)際工作中判斷故障點(diǎn)需要依據(jù)多項(xiàng)可靠性指標(biāo)。通常情況下，判斷故障點(diǎn)的指標(biāo)分為可維修部分和不可維修部分。可維修部分包括成功率、平均無(wú)故障工作、有效度，而不可維修部分包括成功率與平均壽命。電子互感器在繼電保護(hù)及自動(dòng)化裝置中發(fā)揮重要作用，其可靠性應(yīng)保證等于或高于常規(guī)電磁型互感器。電力系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，自動(dòng)化裝置修復(fù)率作用等同于常規(guī)互感器，二次回路采用通信網(wǎng)絡(luò)以代替銅電纜，判斷故障的發(fā)生以指標(biāo)大小是否發(fā)生驟變?yōu)橐罁?jù)。此時(shí)自動(dòng)化裝置可以依據(jù)判斷指標(biāo)以及正常運(yùn)行情況下電力系統(tǒng)的運(yùn)行指標(biāo)進(jìn)行判斷，分情況討論，對(duì)于能夠維修的故障點(diǎn)進(jìn)行修護(hù)，不必完全采取切斷電纜的操作，有利于維護(hù)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3.2優(yōu)化評(píng)價(jià)保護(hù)裝置靈敏度

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)自動(dòng)化裝置內(nèi)部的靈敏模塊中置有電子互感器，由多個(gè)獨(dú)特光纖輸入/輸出出口構(gòu)成。一旦電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障點(diǎn)，電子式互感器將會(huì)受到來(lái)自多個(gè)光口發(fā)熱的影響，其采樣值發(fā)生變化，繼電保護(hù)裝置接收到采樣值信息并執(zhí)行備用切換操作，繼電保護(hù)裝置將會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)至合適的冗余方式。此時(shí)繼電保護(hù)以及自動(dòng)裝置通過(guò)分析采樣值變化規(guī)律，以此為依據(jù)，準(zhǔn)確指出存在于電力系統(tǒng)中的線路故障位置以及母線故障位置，自動(dòng)測(cè)試保護(hù)裝置靈敏性，是一種評(píng)價(jià)靈敏度的優(yōu)化評(píng)價(jià)方式。一旦靈敏度發(fā)生偏差，硬件設(shè)備冗余方向?qū)?huì)受繼電保護(hù)及自動(dòng)化裝置影響，硬件容錯(cuò)技術(shù)自動(dòng)變更，即運(yùn)用多表技術(shù)，切換電纜連接方式，或通過(guò)備用零件改善靈敏模塊的拒動(dòng)率等，使保護(hù)裝置在即便出現(xiàn)故障或錯(cuò)誤行為，仍然能繼續(xù)發(fā)揮檢測(cè)電力系統(tǒng)的作用，評(píng)價(jià)電力系統(tǒng)保護(hù)裝置的靈敏性，可達(dá)到優(yōu)化可靠性的目的。

3.3優(yōu)化自動(dòng)化裝置切除及時(shí)性

電力系統(tǒng)的故障發(fā)生通常具有突發(fā)性特點(diǎn)[3]。在此過(guò)程中，繼電自動(dòng)化裝置應(yīng)該以最快的速度感知故障發(fā)生具體位置，以信號(hào)的方式將故障位置信息以及故障模式提供給工作人員。繼電裝置會(huì)根據(jù)相應(yīng)指標(biāo)自動(dòng)判斷新需要修復(fù)故障設(shè)備或是短時(shí)間切除故障設(shè)備。故障設(shè)備切除完成后，第一時(shí)間向工作人員發(fā)送更換后的信號(hào)至監(jiān)管口，報(bào)告電力系統(tǒng)的狀態(tài)。對(duì)于較為嚴(yán)重的故障情況，需要繼電保護(hù)裝置同時(shí)發(fā)送警示信號(hào)并判斷是否執(zhí)行切除指令，并將系統(tǒng)局部失效與最終失效后果結(jié)果以信號(hào)形式告知操作人員。

3.4優(yōu)化繼電保護(hù)設(shè)備維護(hù)工作

需要重視繼電保護(hù)及自動(dòng)化裝置的維護(hù)工作。一是加強(qiáng)日常檢修。包括繼電保護(hù)設(shè)備各相關(guān)元件標(biāo)注完整性、操控按鈕與開(kāi)關(guān)的靈活性、指示燈與儀表盤(pán)的顯示情況等。同時(shí)，對(duì)于互感器設(shè)備，需要檢查其配線與固定卡子;二是根據(jù)長(zhǎng)期設(shè)備檢修經(jīng)驗(yàn)，按照故障排查順序依次進(jìn)行，仔細(xì)分析繼電保護(hù)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)排查故障。對(duì)于需要更換的老舊、故障零部件，更換并記錄在冊(cè);三是按照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)劃分設(shè)備等級(jí)。如，一類標(biāo)準(zhǔn)為設(shè)備運(yùn)行正常，二類標(biāo)準(zhǔn)為核心零部件正常，個(gè)別零部件存在破損、缺失情況，三類標(biāo)準(zhǔn)是設(shè)備存在運(yùn)行問(wèn)題，影響電力系統(tǒng)運(yùn)行，需要全面檢修。

結(jié)論：繼電保護(hù)及自動(dòng)化裝置是電力系統(tǒng)重要組成部分，以保障電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。研究提升可靠性，不僅需要加強(qiáng)裝置設(shè)計(jì)和后期設(shè)備維護(hù)，還需要提升技術(shù)人員技術(shù)水平，最終實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

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