电力系统继电保护的自动化研究

钟声

摘要：拥有安全稳定、高效的继电保护装置是电力系统能正常运行的有力保证，在全面建设现代化需求的趋势下，对电力系统安全、及时、高质量的运电、输电，提出了更高的要求，所以，对于在电力系统中起着极为重要作用的继电保护装置也有了新的要求。本文即对电力系统中继电保护的现状和出现的问题进行一些讨论，希望继电保护自动化装置的稳定性和可靠性，能有效的推动继电保护自动化设备得到更多的推广和应用。

关键词：电力系统；继电保护；自动化；综述

中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：

引言：随着科技水平的进步，计算机及通信行业的蓬勃发展，为满足电力系统安全的运行，更高效的提供供电服务，将计算机自动化技术引入继电保护装置能够大大的提高其可靠性和高效性，从而有效的保障电力系统安全稳定、高效的运行。继电保护装置通过对电力系统进行实时监控，若发现异常会及时发出警示危险信号，对于线路超负荷的情况，继电保护装置则会通过跳闸的方式自动切除电路的连接，以保障电力系统的安全。因此，对于继电保护自动化装置的研究能够极大影响电力系统的全面建设。

继电保护技术的发展及现状

继电保护装置最初的模型是熔断，自20世纪50年代至今，继电保护装置共经历了电磁式保护装置、晶体管式保护装置、集成电路及目前的计算机继电保护装置四个阶段。诚然，计算机的广泛发展和应用对我国各个行业都产生了深远的影响，然而，由于我国电力系统的庞大、持续的扩容及一些地域环境的复杂，使得继电保护自动化装置的发展还比较滞后。我们都知道，若要电力系统能提供更高质量的供电、输电服务，则必须重视生产环境的安全控制和高效的保护，否则，一旦电力系统的运行出现了问题，造成的严重后果是不可预计的。

继电保护自动化装置的运行特点

继电保护装置就是在电力系统出现故障或者出现短路、过载等情况时，能及时传出警示信号并切断连接线路的装置。相比于传统的继电保护装置容易出现拒动和误动故障的情况，继电自动化装置能够实施实时的监测，对电力系统的各种设备运行的参数进行控制，此外，还能实施远程的控制，能够长期进行带电工作。其特性主要体现在以下几个方面：

灵敏性

继电保护装置对电力系统故障的反应灵敏性能够有效的起到保护电力系统正常的运行，减轻设备的损害程度。在保障电力系统安全运行的同时，通过继电保护装置的灵敏性能提高自动重合闸和备用设备自动投入的效果，从而减少生产的损失，使设备受到合理的控制。继电保护装置的灵敏性体现在设备在保护范围内发生异常，或者不正常情况运行时的反应上。因此，在选择继电保护装置的时候，其反应的灵敏性是首要的衡量标准。

可靠性

继电保护装置可可靠性体现在电力系统正常运行时，保护装置不需要采取任何措施，一旦电力系统出现故障，继电保护装置便要能做出准确的判断并采取防护措施。如果继电保护装置在电力设备正常运行时发生跳闸，或者设备产生故障的时候没有发出警示信号并采取措施，那么，这样的继电保护装置就缺乏可靠性。因此，在选择继电保护装置时，可靠性同样是其重要的衡量标准。

快速性

快速性是指继电保护装置在电力系统故障的时候能够迅速切断连接线路，发出警示信号，从而防止故障机一部扩大的性能，与灵敏性相似。此外，快速性还包括设备故障后的及时修复及故障排除等，高效的保证电力系统的通畅运行。

继电保护及自动化装置可靠性指标体系

成功率（R）

成功即是说，产品在规定的条件（或者规定试验条件）下完成规定功能的概率，用R表示。

2.平均无故障工作时间或平均寿命，用MTBF或MTTF表示。对于可修复的产品为MTBF,为两次故障间工作时间的平均值；不可修复的为MTTF,表示产品失效之前工作时间的平均值。

有效度（A）

有效度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。

下图是继电保护装置可靠性的特征量之间的关系图：

电力继电保护自动化装置除了能对各种设备运行参数实时监测，控制以外，而且可以进行遥测、遥信、遥控等，有力的保证电力系统安全稳定的运行，也属于可以维修的产品，下图是其可靠性特征量之间的关系图：

四、继电保护自动化装置的可靠性现场统计和评估

工作时间和维修时间的积累

保护装置的运行过程图如下：

保护屏工作示意图

保护装置的工作时间累积为：

保护装置的维修时间累积为：

2.产品可靠性特征量的评估

平均无故障工作时间（MTBF)的评估

（1）计算MTBF的点估计值（或用表示）：

式中，r为故障次数

（2）计算MTBF置信区间的置信限及(或用，表示）：

（3）计算MTBF的单侧置信下限（或用表示）：

式中，值应根据累计故障数r和规定的置信区的置信水平可在文献[3]中查到。

故障数为零时的单侧下限估计值可由下式计算：

当置信水平为90%时， 。

现场统计的各实验样品的维修时间总和与产品失效次数(MTTR)，可由下式得出：

4.故障率

根据现场统计产品的失效次数和试验的时间可得：

有效率A

根据上面计算的TTBF和TTTR可得：

由现场统计的产品正确动作的次数除以试验时间可得出正确动作率。

不正确动作率

不正确率算法和正确动作率类似，即用现场统计的产品不正确动作次数除以试验时间。拒动率及误动率也可按照此原理进行计算。

总结：随着科技水平的不断进步，社会各各行业对用电要求的增强，电力系统中的应当顺应时代发展的趋势，积极的建设电网、进行扩容增容的同时，也要促进继电保护装置向计算机化、网络化、智能化的方向发展，以保证电力系统安全、稳定、高效的运行，为实现全面的现代化建设开辟更广阔的天地。

参考文献：

[1]李强.继电保护及自动化设备行业统计分析[J].电器工业，2009,02.

[2]陆俭国.电器可靠性理论及其应用[M].北京：机械工业出版社，2010.

[3]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，2005.