供电系统继电保护的可靠性浅析

2011-04-13陈乃松

科技传播 2011年3期

陈乃松

1.福建省电力有限公司宁德电业局，福建宁德 352100

2.华北电力大学电气与电子工程学院，北京 102206

1 继电保护的可靠性的概念

随着我国经济的高速发展，电网规模越来越大，电力系统的可靠性问题也就随之而来。对于继电保护装置，当供电系统正常运行时，装置应处在休息准备状态，不会动作，如果保护装置此时动作，则发生“误动”；当供电系统发生不安全运行时，装置则应该开始动作，如果保护装置此时停止不动，则为“不正确动作”，即“拒动”。所以，继电保护装置的可靠性是指在该装置规定的范围内发生了它应该动作的故障时，它不应该拒动作，而在任何其它该保护不应动作的情况下，它不应误动作。在供电系统中，继电保护装置发生“误动”，可能会导致用户供电的不连续，就供电系统而言造成的不良后果不是很严重，但如果继电保护装置发生“拒动”，会对电力设备造成很大的伤害，严重的将会使整个电网陷入瘫痪，如2003年美加大停电事故等。

继电保护装置的结构如图1所示：

图1

2 讨论继电保护可靠性的必要性

继电保护装置是一种自动装置，在电力系统中主要负责电力系统的安全可靠运行，这是它的主要职责也是任务，它可以随时掌握电力系统的运行状态，同时及时发现问题，从而通过选择合适的断路器切断问题部分，以最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响；其次，当系统出现意外情况时，继电保护装置会自动发射信号通知工作人员，相关工作人员就能及时处理故障，解决问题，恢复系统的安全运行；同时，这种装置还可以和其他设备相协调配合，或将那些继续运行会引起事故的电气设备予以切除。因此，继电保护设备保障了供电系统的安全运行。

继电保护装置要能正确的执行动作，并随时处于准备状态。反之，继电保护装置若不能满足可靠性的要求，保护装置反而成为了扩大事故或直接造成故障的根源。保证供电的可靠性是完成安全供电的前提，因此，保证继电保护装置的可靠性是极其重要的。

3 继电保护装置可靠性的评价指标

现实应用中，一般采用以下的一些指标来评价继电保护装置的可靠性：

正确动作率：一定期限内所统计的继电保护装置的正确动作次数占总的动作次数的百分比。用公式表示为

正确动作率可以表示该继电保护系统每年的变化趋势，正确动作率是目前主要的评价指标。

可靠度：元件在起始时刻正常工作的条件下，在时间区间（0，t）无故障的概率。

可用率：元件在起始时刻正常工作的条件下，时刻t正常工作的概率。

故障率：元件从起始时刻直到时刻t完好条件下，在时刻t以后单位时间里发生故障的概率。

修复率：元件自起始时刻直到时刻t故障的条件下，时刻t以后每单位时间里修复的概率。

4 影响继电保护装置可靠性的因素

继电保护装置一旦安装完成就要立刻投入使用，按照给定的操作方案进行安装和运行，随着现在的继电保护装置的愈加先进，其系统结构也越来越复杂，继电保护装置在监督供电系统处于运行状态时，会将出现的故障自动并准确的排除掉。而当保护装置的可靠性没有得到保证的时候，就会出现“拒动”和“误动”的问题。

继电保护装置的“拒动”和“误动”都会给电力系统造成严重危害，由于电力系统的结构和负荷性质的不同，“拒动”和“误动”所造成的危害往往不同。在电力系统中旋转备用容量很少及各系统之间与负荷和电源之间联系比较薄弱的情况下，当继电保护装置的“误动”使发电机变压器或输电线切除时，将会引起对负荷供电的中断，甚至造成对系统稳定性的破坏，其损失是巨大的。因此提高继电保护装置的可靠性要从提高其“不拒动”和“不误动”的可靠性着手。

4.1 质量原因影响继电保护装置可靠性

继电保护装置的生产属于技术性生产，装置质量的好坏直接影响其可靠性的高低，制造厂家应该严格控制装置的质量，防止还没有经过实际的检验和运作测试便出厂投入使用的情形发生；为了节约成本而偷工减料，这些情况都会导致继电保护装置发生误动或拒动。

4.2 线路故障率及故障修复时间

线路故障是影响可靠性的因素之一，发生的原因多是由于雷击、绝缘损坏、自然劣化导致，少数与线路设备、材料有关；另一个因素就是故障修复时间，正确快速的找到故障，可以有效地缩短故障时间，提高可靠性。

4.3 操作原因

保护装置安全准确的运行与电源的操作有直接的关系，首先，电容储能装置，电解电容日渐老化、容量减少，发生故障时不能及时切除；其次，酸性或镉镍蓄电池也会出现各种各样的问题，如果没有及时解决这些问题，渐渐的继电保护装置就会失去可靠性；第三，互感器质量差，由于长期的操作运行使其磨损程度越来越大，已经影响到保护装置的工作效果；最后，选取安装的保护装置型号不对或者选择不合理,都有可能影响其可靠性。

4.4 继电保护整定值不准确

整个电网中，如果各级保护之间的整定值不协调，或者同个装置的不同保护原理整定值不协调的话，都会使保护装置拒动或误动。

4.5 受装置运行环境影响

继电保护装置运行时受周围环境影响较大，周围空气中如果含大量的杂质或发电残留物，都会使继电保护装置受到腐蚀而老化，而继电保护装置持续工作又散发出大量的热量，加速了装置的老化，使装置出现接触不良等现象，而保护功能也随之丧失。

继电保护系统可靠性的关键，在于装置的设计和安装过程，这些步骤的准确操作都对保护装置维持可靠性起着重要的作用；同时,还存在一些客观原因，保护装置投入使用后,各种因素都有可能突然发生,不能实现完全可靠性。

5 提高继电保护可靠性的措施

提高继电保护可靠性的措施要从继电保护装置的生产到使用的整个环节和过程监督控制。为确保保护装置动作的可靠性，则要求保护装置安装调试要正确无误；同时要求组成保护装置的各元件的质量要可靠，工作人员技术水平过关、解决问题的能力过硬，运行维护要得当，以提高保护的可靠性。

5.1 加强可靠性管理

要提高继电保护装置的可靠性，首先要不断加大可靠性管理制度，完善管理体制，建立健全的可靠性管理体系，加强可靠性的专业培训，对故障原因、检修工作做好计划分析，加强专业间的配合工作和计划的合理性和周密性，做到管理上有分析、有计划、有措施、有总结。

5.2 质量控制与严格操作

提高保护装置的生产质量要从各个零件开始把关，应尽量使用生命周期长的元件，加大管理力度，防止次品元件进入生产。晶体管保护装置的生产要重视焊接效果，晶体管必须进行严格的筛选，使其能在高温作业的环境下保持良好的性能。此外，由于晶体管本身的抗干扰能力较差，易被干扰，所以，应在设计和安装阶段采取合理的措施来排除干扰源。

5.3 改善装置运行环境

改善继电保护装置运行环境，不仅可以增加继电保护装置动作的可靠性，同时也可以增加继电保护装置的使用寿命。日常运行时，应保持继电保护室的密封，同时，有条件的情况下，继电保护室应配置空调以调节室温，特别是夏天，正常的室温可以使继电保护装置达到最好的运行状态，从可提高继电保护装置的可靠性。

5.4 增强事故处理能力和处理效率

稳定的线路通常是装置正常运行的前提，所以要不断检查线路，排除故障，在变电站内安装小电流接地选线装置，并在线路上安装故障信号指示器，以此来帮助及时找到故障源头，缩短故障查询时间。提高人员处理故障的水平，同时对用户进行安全用电教育宣传，向用户介绍新的电力技术和设备，降低因用户原因而引起故障问题的概率，大力开展社会宣传工作，提高整个社会对安全用电的意识，尽一切力量减少因外力引发的事故。