继电保护的可靠性研究

青海大学 赵辰阳

继电保护的可靠性研究

青海大学 赵辰阳

继电保护装置是现代电力系统的重要组成部分，对于维护整个电力系统的稳定性和可靠性具有十分重要的作用意义。本文首先简要介绍了继电保护的基本内容，然后重点论述了继电保护装置在电力系统中的可靠性问题，最后就如何进一步提高继电保护装置的可靠性提出了几点对策和措施。

继电保护；电力系统；可靠性

1 引言

继电保护是指电力系统中用来确保供电可靠性和保证电气设备安全的装置或设备，而不同的相互独立的继电保护装置通过一定的方式连接起来就形成了继电保护系统。从工作原理上来看，当电力系统中的一些元件出现诸如短路等异常情况时，继电保护系统可以通过检测电气量的变化来出发相应的保护动作，从而有效地保障电力系统中的设备安全，提高整个电力系统的供电安全性。随着当前我国电力系统建设的持续推进，电网规模不断扩大，各种先进的智能化设备不断增多，这一方面使得电网结构的复杂性得到了显著提升，同时也对电网的安全性和可靠性提出了更高的要求。但是无论电网发展到什么程度和水平，其基本组成部分却是保持相对不变的，而诸如线路、变压器等基本装置和设备的运行均离不开相应的继电装置。因此，任何时候和任何条件下，继电保护都是电网发展一个不可忽视的作用方面。就继电保护的可靠性来说，元件质量、技术水平和配置方案等因素都能够对其产生直接而深远的影响。一个优良的继电保护系统要能够在预定的条件下及时切除发生故障的线路和设备，并且不会对那些没有故障线路的正常运行产生不必要的影响。这是对继电保护系统对基本的要求，也是相关研究人员和技术人员在实践中所不断探索与改进的。

2 继电保护装置在电力系统中的可靠性问题

2.1 拒动可靠性和误动可靠性

在工程技术上，可靠性一般被描述为一个元件、设备或者系统在预定时间内和规定条件下完成或者实现某一特定功能的能力。将可靠性的定义与继电保护的功能结合起来，对于继电保护的可靠性来说，就是当线路或者元件产生故障需要触发继电保护装置时，对应的继电保护装置要及时产生所应有的动作；而对于那些处在正常运行状态下的线路或者元件来说，继电保护装置不能够产生任何不应该有的误动作。从上述分析来看，影响继电保护可靠性的因素主要存在于拒动和误动这两个方面，而这也是对电力系统运行造成严重危害的直接原因。对于拒动和误动来说，它们所对于的原因和危害也是不尽相同的。但是从实际情况来看，某一继电保护装置拒动，其他相关的继电保护装置仍可能发挥效果，并在一定程度上减少整个电力系统的故障范围和影响深度；而当某一继电保护装置做出误动行为时，其对本该正常运行的电力系统产生的影响将是无法估计的。因此，尽可能地提高继电保护装置不误动的可靠性就显得更为重要一些。

2.2 继电保护装置的可靠性评价指标

继电保护装置可靠性评价指标是基于其不同工作状态而言的。在实际研究和分析过程中，我们一般考虑继电保护装置的以下6种运行状态：一是正常运行状态，即继电保护装置性能完好，能够按照计划完成相应的保护工作；二是检修状态，即定期或者不定期地对继电保护装置进行维修和保养，使其保持性能优异和功能完备，并长期处于正常运行状态；三是正常动作状态，即当某一元件或者线路发生故障并正常出发继电保护装置，使否则顺利发挥出其应有的功能和作用；四是拒动作状态，即改动而不动；五是误动作状态，即不改动而动或者该动而乱动；六是故障维修状态，即当继电保护装置本身发生故障时，对其进行维修时所处的状态。

在对继电保护装置的可靠性进行衡量时，一般常用以下几种衡量方法：一是用概念来衡量继电保护装置的可靠性，这里所说的概念是指继电保护装置在既定条件下完成规定功能的概念，是一个统计层面上的反映，并且随着继电保护装置本身使用年限的增加，这种概念也是会随之发生改变的，因此在实际工作和应用过程中，主要是指继电保护装置第一次故障前所具有的可靠性。二是用平均无故障时间（MTBF）来衡量继电保护装置的可靠性，即从继电保护装置开始使用到其发生故障所经历的时间，也可以表述为继电保护装置两次相邻故障之间所经历的时间。这种衡量方法在实际工作过程中应用较多，不仅可以用于那些不修复的继电保护装置或者系统，也可以用于那些可以修复的继电保护装置或者系统。三是用频率作为参数来衡量继电保护装置的可靠性，即某一继电保护装置正确动作次数与总动作次数之比，结果为继电保护装置的正确动作频率。这种衡量方式更为精细化一些，能够较为客观和准确地反映出某一继电保护装置的可靠性，但是往往需要大量统计数据作为支撑，并具有明显的阶段性特征。

3 提高继电保护装置可靠性的几点措施

3.1 提高继电保护系统的冗余性

这是较为简单的一种措施，能够在短时间内显著地提升整个电力系统的可靠性。要满足电力系统稳定和可靠的运行要求，就是要能够在系统中某个元件或者线路发生故障时将其迅速切除，而为了提升电网中继电保护系统处于正常运行状态的概念，最简单的做法就是设置和安装多重继电保护装置，这些相互独立的继电保护装置处于并列运行状态，当其中某一个未能正常产生动作时，其余的继电保护装置能够迅速产生响应，确保能够迅速将故障元件或者线路隔离出来。在实际应用过程中，一般是采取两套继电保护装置并列的方式，并且加装相应的故障切除设备。需要说明的是，通过增加设备来提高继电保护系统冗余性的方式，会不可避免地扩大整个电网系统的投入成本和规模，并且其仅能简单地着眼于继电保护装置本身，对于整个电网的优化来说作用意义并不是很大。因此，在增加系统冗余性时，还要进一步考虑多重继电保护装置在功能和特性上的配合，综合系统设计、元器件性能和参数设置等方面的因素，来全面提升继电保护系统的可靠性程度。

3.2 强化继电保护装置管理工作质量

从实际工作情况来看，加强对于继电保护系统设施设备的管理工作，不仅能够有效地延长和提高各类元器件的使用寿命，还可以显著地提升整个系统的正常运行时间和质量。因此，当前继电保护装置管理工作已经引起了相关领域从业人员的普遍认同和广泛重视。总结来看，强化继电保护装置管理工作质量，主要从以下两个方面入手：首先是要严把质量关，做好继电保护系统的检查验收工作。由于继电保护装置对于电网运行起着非常基础且十分重要的保护作用，在实际管理过程中，要结合电网设计和运行情况，制定出相应的继电保护装置质量措施，尤其是要强化检查验收环节的管理举措。一方面，要在工程人员对继电保护装置完成相关调试之后，确定设备和施工是否达到预定的要求，是否已经足够完善以确保电力系统能够安全稳定地运行，并进行相应的开机自检等环节检查工作。另一方面要及时进行相应的试验工作，包括继电保护装置的运行、检修和开关合跳等试验，在试验过程中，要对试验对象的各项性能数据进行全面记录，以便在之后的运行和检修过程中有据可查。其次是加强检查维护，做好针对继电保护装置的各项巡视工作。在实际运行过程中，要时常关注继电保护系统的运行状态，重点查看线路是否松动、接点是否完好、保护压板和自动装置等方面，以期及时发现问题和隐患，并有针对性地做好各项预防工作，确保继电保护装置本身始终处于完好状态，从而有效地提升整个电网系统运行的可靠性程度。

3.3 提高相关岗位从业人员的能力素质

随着我国电网系统的整体水平和智能化程度有了长足的进步和提高，一方面将人从繁重的劳动中解放出来，可以在相对舒适的环境下来从事管理和调试工作，但同时也对相关从业人员的能力素质提出了更高的要求。以之前相比，虽然人直接参与继电保护系统运行监控和管理工作的程度有所下降，但是人对于继电保护系统的可靠性却产生了越来越重要的影响。因此，在当前的发展和应用背景下，着力强化相关从业人员的能力和素质也是提升继电保护体系可能性水平的一个重要方面。一是努力完善相关岗位从业人员的知识结构，设备和技术的更新直接推动着人员知识结构的发展，要积极鼓励工作人员学习和掌握最新的继电保护装置工作原理和操作方法，切实摒弃传统的落后思想理念，严格按照最新的要求来进一步正规日常管理和维护工作，防止由于个人的操作失误对整个电网系统的运行造成不利影响。其次是要严格考核评价机制，要定期对从业人员进行业务考核，一方面促进其及时学习和掌握先进的技术和理念，切实满足日常工作的要求；同时，对于那些不能满足岗位能力要求的从业人员，要及时调离工作岗位，从源头上消除可能存在的潜在风险，防止设备出现问题需要人为干预时，得不到及时有效地解决。电网运行是一个影响面很广的工作，任何人为的差错和疏忽都能够导致十分严重的后果，因此要求工作人员的能力素质必须绝对过硬。

4 结论

随着电力在国民经济和人们生活中的地位作用日益突出，电网系统的稳定安全运行也显得越来越重要，而继电保护系统的可靠性直接影响甚至决定着整个电网系统的运行质量。在这种背景下，我们一方面要积极地学习国内外先进的技术知识和管理理念，进一步充实和完善继电保护系统技术水平和维护质量，制定出一套行之有效的管理和维护措施，并在实际工作过程中不断发现问题和解决问题，以便使继电保护系统更好地发挥出其应有的作用，最终促进整个电网系统的安全稳定运行。

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