继电保护可靠性管理系统设计与实现

廖淼军　陈旭

摘要：社会的发展让电力的应用越来越广泛，建设电站的数量越来越多，带给了人们更加方便、快捷的生活方式。对继电保护系统的可靠性研究方面所获得的数据并不完善，对其可靠性管理系统的设计也成为此行业的重要内容。文章就继电保护的可靠性进行了分析，对其管理系统的设计和实现进行了讨论。

关键词：继电保护；可靠性管理；系统设计；电力应用；电站建设 文献标识码：A

中图分类号：TM77 文章编号：1009-2374（2016）07-0022-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.07.011

当前阶段，电站的建设如火如荼地开展起来，其带给人们更加方便快捷的生活，让人们的生活发生了极大的变化，带领人们走进新时代的现代化社会。但是，电站的蓬勃兴起，并没有让继电保护获得更大的发展，继电保护的可靠性依然是其主要的研究方向和重要内容，继电保护可靠性管理系统的设计和实现成为其未来的研究重点。由于保护系统可靠性所涉及的因素较多，其进行设计和实现方面的难度较大，更加需要相关人员的付出和努力对其进行不断的探索和研究。因此，更加成熟的保护方案也正在研究过程中。虽然对继电保护的可靠性正处于研究阶段，但是其未来的发展趋势我们可以预见，其必将为我们带来更加安全的用电系统，为人类的用电安全保驾护航，为人类的电力发展提供更加坚强的后盾和支持。

1 继电保护浅析

电力系统在运行的过程中，会因为外界因素或者自身原因发生各种故障，对电力系统或者电站的保护非常不利。为了更好地避免由于故障而给电力系统或者电站造成损失，对故障进行提前预防就显得非常有必要。在对电力系统安全保护措施的研究中我们发现，带有触点的继电器可以对其进行有效保护，这种机电保护装置保护电力系统的过程就叫做继电保护。保护系统可靠性涉及的因素多、保护可靠性基础数据量大等问题，有针对性的实用化软件系统仍在探索中。做好继电保护的研究不仅对电力企业具有非常重要的作用，对我国电力建设也具有非常深远的意义。一般情况下，继电保护能够对电力系统运行中的故障进行预警设置，也就是说电力系统在发生运行异常的时候，继电保护就会采取相应的手段，对异常进行警报处理，便于维护人能够及时了解故障的发生时间，并采取有效手段对故障进行排除。在配电网的环境下，电力系统发生异常的时候，继电保护能够让电力设备与配电网相脱离，保证电力设备的安全。因此，在电力系统中进行继电保护系统的运行，能够有效地对电力系统的可靠性提供支持，为电力企业的安全提供支撑。电力系统正常运行的主要依靠是继电保护的正常运行，对其可靠性管理进行设计和研究，对其装置发挥正常作用、优化功能方面具有重要意义。

2 继电保护可靠性数据及预处理

继电保护所需要的可靠性数据表现形式多样，不仅包括数字，还包括图表、符号等形式，均产生于系统各项工作正常运行的情况下所收集的数据。对系统来说，主要包括装置运行时间、装置产生缺陷时间、缺陷类型、系统运行记录、系统动作记录等。其数据的来源主要为系统进行检修时的报告、系统的故障信息、相应的维护记录、调度中心出具的运行报告等。

继电保护装置庞大、型号较多，并且在部分电厂更新的较为频繁。其原始数据较多，在对数据进行处理的过程中还发现很多无效数据，因此对继电保护装置进行数据预处理就显得非常有必要。继电保护装置正常运行的前提是需要对其运行中的各种数据进行筛选和补充，保证在对系统进行保护的时候所获得的数据的准确性。所谓的“原始数据”指的是包括记录号、电压等级、设备投入时间、型号、批次、ID、设备发生故障的时间、状态、原因、故障处理时间、恢复运行时间等相关信息，其中的每一条信息都有其特殊性，都需要对其进行充分收集和整理，在其中筛选出具有价值的信息。

经过筛选之后所得的数据包括完整数据、左截尾数据和定时截尾数据。不同的设备因为其投入的时间和运行的情况不同，获得的数据也不尽相同，甚至还会有很大的差别。因此完整数据的获得大多数情况下很难实现，大部分数据为定时截尾数据。定时截尾数据还需要对设备的维修情况进行考虑，这时候才能说对其数据的收集和整理具有一定的完整性。

3 继电保护可靠性的时变特征

继电保护装置其实质的函数的套用，通过函数计算出其使用寿命、可靠性程度、失效率等。对其可靠性的保护不仅需要对数据进行收集和整理，同时也需要对其时变特征进行分析，以保证客观地反映保护系统可靠性水平。

3.1 偶然失效及失效率估算

继电器的偶然失效一半是因为外力的作用，也就是说因为外界环境的突然作用而造成的保护装置故障。外界环境对继电保护装置作用的强度不同，其所产生的常数不同，那么对其失效率的计算就可以通过函数公式进行计算。对n个装置进行观察和监测，此时如果存在截尾数据，则应当对保护装置进行截尾实验。

3.2 老化失效及失效率估算

老化失效指的是设备因为使用年限的久远而造成的老化现象或者因为绝缘而产生的设备故障。对老化率的计算一般采用威布尔分布和正态分布，两者因为参数和指数的不同，在等效指数分布方面有所不同。其通过函数公式，对可靠度和失效率方面进行明确的表达。其典型的函数公式包括如下：

式中：m为形状参数；为尺度参数。就老化失效率方面采用的是威布尔函数，在结合最小二乘拟合法估算方法之后，将两个参数代入到其他公式进行计算。

4 继电保护程序设计

继电保护系统进行程序设计的时候，应当从数据处理和可靠性内核分析两方面进行设计，以保证系统在数据处理方面的准确性，在对其可靠性运行方面做到准确把握。

4.1 数据处理

程序在进行数据处理方面，应当经过两个步骤：一个是原始数据的获得；另一个是对数据的整理和分析。在原始数据取得方面，要做到数据准确、全面，力争将不同系统不同部分的数据进行收集整理，从而为系统进行数据的整理分析做好准备。另外，要对数据进行整理分析，其主要是原始数据中的“系统状态变化时间”和“设备投入运行时间”相关数据进行整理分析，通过设备的运行和变化了解到设备的状态，对设备的各个部分运行进行监测。其经过数据收集整理，经过数据筛选，最后所形成的数据将会具有极大的使用价值，因此人员在进行数据收集整理中要认真对待，仔细核对。

4.2 可靠性分析软件内核

可靠性分析软件主要包括以下三部分：

第一部分为数据运算。其中包括对设备运行时间的统计和运算，对设备整体运行的可靠性分析以及对设备运行的细节部分的可靠性分析。通过对此三类数据的分析，可以得出设备可靠性运行方面的数据，这些数据也是对其可靠性运行的有力支撑。在此部分首先对设备运行时间进行计算，主要计算设备运行时间，是数据预处理和指标计算必需的组成部分；其次，统计计算整体平均可靠性指标。电网继电保护装置的平均运行概况，如统计全年的装置总动作次数，计算一定范围内所有保护装置的正确动作率、误动率等指标；最后，细节可靠性指标的计算。可以根据需要选择不同变电站、不同电压等级、不同型号、不同批次的设备计算其统计可靠性指标。

第二部分为对可靠性时变特征的分析。此部分是在原始数据收集整理的基础上，对设备的运行变化所做的分析，通过对数据的分析获得设备可靠性随着时间变化而产生的变化。此部分能够获得设备老化率、失效率的相关计算，其通过函数运行得到对设备的可靠性运行进行实时监控，通过模块管理提供可靠性管理。比如，针对不同区域的电压等级进行相应的保护，对其主设备装置进行相应的记录，对台账进行信息记录，此时可以将数据预处理之后的文件名保存为“电网保护可靠性数据”，通过老化率进行相应的计算，通过“电压等级”“设备型号”“设备批次”选出符合用户要求评估的继电保护装置，点击“确定”即得失效率函数和可靠度函数，同时可通过点击“函数图形显示”按钮，显示失效率和可靠度函数图形。

第三部分是对继电保护的可靠性进行预测，对其未来可能发生的故障进行预防。此部分建立在第二部分基础上，只有做好第二部分，才能做好第三部分的预测。此部分主要是针对数据库中数据的数形，比如所取得的硬件故障等数据，对设备的运行和故障进行计算和预算，计算设备故障的工作时间、失效率函数、可靠度函数等，并通过核实的数值及函数进行时间变量的取值，从而对被研究的对象进行时间点上的可靠性检测分析，为特定检修策略提供参考。

5 结语

继电保护的可靠性管理系统是对电力系统最有效的保护，无论从电厂建设考虑，还是从管理人员角度考虑，都应当做好继电保护系统的建设和管理，让继电保护能够为电力系统的运行提供强有力的数据支持，为人类提供更加安全、有效的电力服务。国家层面也要对继电的保护做好相应的政策支持，从相关的规章制度上对电力企业做好规范，让电力企业对继电保护引起高度重视，在电力运行过程中做好相应管理工作，保证电力可靠、有序、稳定地发展，保证电力生产能够为人们的生活造福，为人类的未来做好积淀。

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作者简介：廖淼军（1986-），男，广东梅州人，广东惠州平海发电厂有限公司继保检修工，助理工程师，研究方向：继电保护。

（责任编辑：黄银芳）