电力继电保护系统的可靠性分析

马钊

[摘要]随着我国电力系统应用范围的逐步增大，相关网络结构也日益复杂，维持继电保护系统的稳定运行则显得至关重要。本文首先着重分析并研究继电保护系统的可靠性的各个衡量指标，详细阐述了继电保护装置的功能可靠性和设备可靠性，以及提高继电保护可靠性的相关途径，对于电力继电保护装置系统的可靠性研究有一定的借鉴意义。

[关键词]继电保护系统；可靠性；功能；设备

[中图分类号]TM77 [文献标识码]B [文章编号]1672-5158（2013）06-0300-01

改革开放以来，我国的经济处于飞速发展中，电网系统的规模也不断--扩大，覆盖的区域也日益辽阔。在电气设备运行过程中，不同种类的电气设备与各种复杂的电气电路相连接，以及各种人为因素和复杂环境运行的影响，可能会导致一些故障，而给电力系统安装继电保护装置后，一旦发生短路故障时，继电保护装置中的+或者几个自动特殊继电器组合形成的自动装置系统，就能自动地切断被保护的单元，同时也能够发出信号以警示工作人员。在所有的电力系统中，例如电压器、母线、线路等，都不可以在没有继电保护的工作状态下运行，所以电力继电保护系统的可靠性对于电网供电系统的正常运行，保护人民生命和财产安全起着至关重要的作用，因此对于电力继电保护系统的可靠性分析也显得尤为必要。

1 继电保护系统的可靠性常用的衡量指标

继电保护可靠性定义是继电保护装置在给定条件下完成规定的保护功能的概率，也就是电力系统在给定的条件下，如果发生了继电保护装置应该动作的故障时，它不应该不动作，而在继电保护装置不应动作时，它不应该误动作。继电保护系统的可靠性包括设备可靠性和功能可靠性两种。

针对不同的设备或者系统，采取不同的可靠性衡量指标，主要采用以下的指标来衡量继电保护系统的可靠性：

（1）采用概率来表示

其定义为“单位元件、设备或系统在规定时间内，在确定的条件下执行规定任务的概率”。对于发生事故之后不能修复的系统或者设备，主要采用概率的方法来表示其可靠性的指标；而系统或者设备在发生故障之后依然可以修复的，它只能表示系统或者设备首次事故前的可靠性。

（2）采用时间来表示

事故间MTBF平均时间。即系统或者设备从开始使用到发生故障的平均时间，它既可用于可修复的系统或者设备，又可用于不可修复的系统或者设备。由此可以推出，用于可修复的系统或者设备的事故间MTBF平均时间，则表示两次故障之间的时间常数。

（3）采用频率来表示

顾名思义，动作正确的的概率，即在一定的时间内（例如一个月）统计被修复的系统或者设备正确的动作的次数与所有的动作次数的比值。

2 电力继电保护系统的可靠性分析

2.1 电力继电保护系统的组成

电力继电保护系统可分为硬件系统和软件系统，而硬件系统由电压电流互感器、继电保护装置、二次回路、继电保护的辅助装置、装置的通信、通道及接口、短路器以及操作机构成，软件系统就是在硬件的基础之上，研发的具有继电保护功能的软件。

2.2 继电保护操作时的相关规范

（1）继电保护的验收工作

工作人员完成电力系统继电保护装置的安置之后，在继电保护及自动装置工作前，操作人员必须审查保护工作人员的工作票，及其安全措施，并认真按工作票与实际工作情况作好安全措施。在完成保护工作后，操作人员应及时验收，并将相关的操作项目、电力接线等更改数据作好相应的记录，操作人员必须和值班调度员进行整定值和有关注意事项的核对，无误后方可投入运行以确定电力系统的运行安全和稳定。

（2）继电保护的运行监视工作

只有在做好电力系统的险情防范工作，及时排除继电装置运行过程中可能潜藏的隐患，才能及时地排除电力险情，以及保护人民的生命财产安全。继电保护运行的监视工作主要包括：保持继电保护装置表面干净无尘埃，同时也要时刻注意关闭盘柜门；电磁继电器接点是否有烧毛粘连现象，检查外观有无损坏现象；各继电器接线有无烧损、接触不良或松脱现象；盘后端子排接线有无松脱现象；各元件的实际工作状态是否正确；模拟灯位置指示是否正确，音响信号是否正常等。

（3）继电保护系统的升级工作

随着信息科学技术的飞速发展，电子技术、数字信号处理系统等各个综合学科在继电保护中的广泛应用，使得继电保护的自动化程度越来越高，因此电力工作者需要学习的知识面也越来越宽。在保证继电保护装置正常运行的条件下，电力工作者同时也要做好技术改造和系统升级的工作。例如，当前常规的电流和电压互感器已不能适应以微处理器为基础的数字保护装置，取而代之的是低功率的电流和电压互感器。

2.3 提高继电保护可靠性的相关途径

（1）促进继电保护的微机化和信息化

在电子信息技术不断发展的今天，微机保护在各个方面的科技含量也逐步提高。相比以前的小型机，最新的工控机的在功能方面、存储容量和速度方面都有很大的提高，这样一来，便可以采用成套的工控机做继电保护的技术，便可使得继电保护中的不可靠性将大大降低。继电保护装置主要用于切除故障元件，它的作用还是很单一，因此可以通过计算机和网络技术，将整个电力系统作为一个整体连接起来，使得每个保护单元都可以共享故障和数据信息，以实现微机保护装置的网络和数据信息的共享。

（2）提高继电保护运行的智能化程度

人工智能的应用领域不断增多，应用行业也越来越广泛。在继电保护领域中应用人工智能是一项非常重要的创新技术。例如在电力系统的继电保护领域中，广泛应用遗传算法、BP神经网络等。人工智能在继电保护领域的应用，很大程度上提高继电保护的稳定性。由于人工智能具有极强的逻辑思维，可以进行快速处理等优势，所以对继电保护系统运行的可靠性带来了极高的效率。

（3）使用性能优质的数字器件

性能优质的数字器件，如FPGA和CPLD在继电保护领域的应用，将大大提高继电保护的质量。EPGA是一种可编程逻辑器件，CPLD是一种复杂的可编程序逻辑器件，它们都具有功能高度集中的特点，FPGA和CPLD都能同时将不同微机系统的功能集中在一块芯片上。这样的数字控制器与继电保护系统的高速集成、快速响应等特点的可靠性息息相关。FPGA和CPLD这样的数字控制器件能够有效地缩短了继电保护装置的研发周期，在一定程度上提高了继电保护的可靠性。

（4）继电保护系统的冗余设计和优化

继电保护系统的冗余设计是提高继电保护的重要方法之一，冗余设计的方法就是确保继电保护系统的正常运行前提下，允许其个别装置不正常工作的容错技术。在继电保护硬件冗余设计时，可采用并联、多数表决、备用切换等方法。继电保护装置的冗余设计能够明显地改善继电保护的可靠性指标。

（5）使用可靠性较高的继电保护装置

使用性能较高的继电保护装置可以提高电力系统运行的可靠性。继电保护装置的可靠性定义为：系统装置在合理的区域内，当继电保护系统没有发出动作指令时，继电保护装置不可以误动作，当继电保护系统发出动作指令时，继电保护装置不可以拒动作。正确地评价继电保护装置的可靠性指标也是至关重要，首先，准确划分正确动作率和不正确动作率；其次，在继电保护装置运行过程中把正确计算率指标纳入区外故障。最后，应用继电保护装置辅助装置等措施来确保电路的正确动作和电力系统的安全稳定运行。

3 结论

本文主要阐述了继电保护系统可靠性常用的衡量指标，以及深入探究了提高继电保护可靠性的相关途径，对电力系统继电保护可靠性的研究有一定的参考价值。

参考文献

[1]赵晓林张利钦电力系统继电保护的可靠性研究[J]技术研发2012，21

[2]卢斌，安鹏提高继电保护运行可靠性的相关措施及技术lJ]信息系统安全2011，11