关于电力系统继电保护的自动化研究探讨

卞留根

摘 要：本文通过对继电保护及自动化装置产品工作特点的分析研究，初步确定出继电保护及自动化装置的可靠性指标，为今后进一步深入开展继电保护及自动化装置可靠性研究、确定继电保护及自动化装置的全部可靠性特征量奠定基础。

关键词：电力系统;继电保护;自动化装置

1.继电保护及自动化装置可靠性指标体系

继电保护及自动化装置是电力系统的重要组成部分之一，它反映电力系统中各种电气设备在运行中是否发生故障或处于不正常的工作状态。并能实现遥测、遥信、遥调和遥控，防止电力系统故障的扩大。因而，继电保护及自动化装置的可靠性，对电力工业的安全生产有更为重要的意义。

1．1装置的工作特点

继电保护装置不是一种频繁动作电器。在系统发生故障时，如出现短路或者过载运行，继电保护装置必须要可靠动作，发出各种信号，并操作其它电气设备及时切除故障。由于电力系统出现故障的几率较低，继电保护装置动作的次数是不会太多的。

继电保护装置的故障形式般分为2类，一类故障称之为拒动故障，即当电力系统发生故障时，继电保护装置不能及时可靠动作，使电力系统的故障或不正常的运行状态得不到及时的切除或改变，严重时会造成电力系统的崩溃和瓦解：另一类故障称之为误动，即当电力系统没有故障时。继电保护装置由于本身的动作特性欠佳或由于各种干扰信号的作用而发生误动作，当发生误动时，也会产生一定的经济损失，自动化装置是一种对电力系统运行的各种设备的运行参数进行实时监测、控制的设备，并能实现遥测、遥信、遥调、遥控，因此是一种长期带电工作的设备。它的故障形式就是不能正确地进行测量、传输、调节、控制电力系统的运行参数。

1．2装置的可靠性指标

继电保护装置从构成原理和输入特征量来看一般是比较复杂的，从经济价值的角度来看应属于可以维修产品的范畴。继电保护装置的工作特点决定了其可靠性指标不可能用单一的可靠性特征量来表征，但也不宜采用过多、复杂的可靠性指标体系。根据继电保护的工作特点并结合我国目前实际情况，初步确定用如下的可靠性特征量来反映继电保护的可靠性。

1.2.1成功率(R)

产品在规定的条件下完成规定功能的概率，或在规定条件下试验成功的概率。

1.2.2平均无故障工作时间(MTBF)或平均寿命(MTFF)

对于可修复产品为MTBF，即为2次故障间工作时间的平均值。对于不可修复产品未MTTF，即产品失效前平均工作时间。

1.2.3有效度（A）

它是反映可以修复的继电保护及自动化装置运行时的可靠性综合性指标，在一定程度上还反映电力系统运行的可靠性。

A=TMIBF/(TMIBF+TMTTR)

式中；为平均修复时间，即从发现失效产品恢复到规定功能所需要时间的平均值：为平均无故障工作时间。继电保护装置可靠性特征量如图1所示

电力自动化装置是一种对电力系统运行的各种设备的运行参数进行实时监测、控制的设备，并能实现遥测、遥信、遥调、遥控．保证电力系统的安全可靠运行，也属于可维修产品的范畴，它的可靠性特征量应有平均无故障工作时间MTBF、平均修复时间M1TrR和有效度等。

2.电力系统中继电保护的配置与应用

2．1继电保护装置的任务

继电保护主要利用电力系统中原件发生短路或异常情况时电气量(电流、电压、功率等)的变化来构成继电保护动作。继电保护装置的任务在于:在供电系统运行正常时，安全地、完整地监视各种设备的运行状况，为值班人员提供可靠的运行依据供电系统发生故障时，自动地、迅速地、并有选择地切除故障部分，保证非故障部分继续运行；当供电系统中出现异常运行工作状况时，它应能及时、准确地发出信号或警报，通知值班人员尽快做出处理。

2．2继电保护装置的基本要求

选择性。当供电系统中发生故障时，继电保护装置应能选择性地将故障部分切除。首先断开距离故障点最近的断路器，以保证系统中其他非故障部分能继续正常运行。

灵敏性。保护装置灵敏与否一般用灵敏系数来衡量。在继电保护装置的保护范围内，不管短路点的位置如何、不论短路的性质怎样，保护装置均不应产生拒绝动作；但在保护区外发生故障时，又不应该产生错误动作。

速动性。是指保护装置应尽可能快地切除短路故障。缩短切除故障的时间以减轻短路电流对电气设备的损坏程度，加快系统电压的恢复，从而为电气设备的自启动创造了有利条件，同时还提高了发电机并列运行的稳定性。

可靠性。保护装置如不能满足可靠性的要求，反而会成为扩大事故或直接造成故障的根源。为确保保护装置动作的可靠性，必须确保保护装置的设计原理、整定计算、安装调试正确无误；同时要求组成保护装置的各元件的质量可靠、运行维护得当、系统简化有效，以提高保护的可靠性。

2．3保护装置的应用

继电保护装置广泛应用于工厂企业高压供电系统、变电站等，用于高压供电系统线路保护、主变保护、电容器保护等。高压供电系统分母线继电保护装置的应用，对于不并列运行的分段母线装设电流速断保护，但仅在断路器合闸的瞬间投入，合闸后自动解除。另外，还应装设过电流保护，对于负荷等级较低的配电所则可不装设保护。变电站继电保护装置应用包括：①线路保护：一般采用二段式或三段式电流保护，其中一段为电流速断保护，二段为限时电流速断保护，三段为过电流保护。 ②母联保护:需同时装设限时电流速断保护和过流保护。③主变保护:包括主保护和后备保护，主保护一般为重瓦斯保护、差动保护;后备保护为复合电压过流保护、过负荷保护。 ④电容器保护：包括过流保护、零序电压保护、过压保护及失压保护。随着继电保护技术的飞速发展，微机保护的装置逐渐投入使用，由于生产厂家的不同、开发时间的先后，微机保护呈现丰富多彩、各显神通的局面，但基本原理及要达到的目的基本一致。

3.继电保护装置的维护

定期对继电保护装置检修及设备查评：①检查二次设备各元件标志、名称是否齐全；②检查转换开关、各种按钮、动作是否灵活无卡涉，动作灵活。接点接触有无足够压力和烧伤；③检查控制室光字牌、红绿指示灯泡是否完好；④检查各盘柜上表计、继电器及接线端子螺钉有无松动；⑤检查电压互感器、电流互感器二次引线端子是否完好；⑥配线是否整齐，固定卡子有无脱落；⑦检查断路器的操作机构动作是否正常。根据每年对继电保护装置的定期查评，按情节将设备分为三类:经过运行检验，技术状况良好无缺陷，能保证安全、经济运行的设备为一类设备；设备基本完好、个别零件虽有一般缺陷，但尚能安全运行，不危及人身、设备安全为二类设备；有重大缺陷的设备，危及安全运行，出力降低，“三漏”情况严重的设备为三类。如发现继电保护有缺陷必须及时处理，严禁其存在隐患运行。对有缺陷经处理好的继电保护装置建立设备缺陷台账，有利于今后对其检修工作。

4.结语

继电保护对我国电力系统的平安运行，起着不成替代的浸染，在我国经济持续成长，对电力要求不竭增年夜的情形下，要做好继电保护工作，就要从各方面临继电保护的根基使命和意，以及起保护浸染的继电保护装配有深刻的体味，并要实时把握未来手艺成长的标的目的。

【参考文献】

［1］陆俭国．电器可靠性理论及其应用[M]．北京：机械工业出版社，1996．

［2］韩天行．继电保护及自动化装置检验手册[M]．北京：机械工业出版社，2004．

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。