继电保护在电力系统中的可靠性及风险分析

【摘要】伴随着社会经济的发展，我国对电能的需求量逐年升高，因此电力系统运行的可靠性与稳定性越来越重要。继电保护系统是保障电力系统安全稳定运行的有效屏障，其运行是否可靠关系到电力系统的稳定，因此继电保护系统是电力系统中最为重要的组成部分。近些年来，随着无人值守智能变电站、智能电网的建设并投入使用，电力系统对继电保护的可靠性及面对风险也提出了新的要求。本文以继电保护在电力系统中的可靠性以及风险评估作为研究对象，第一部分是对电力系统中继电保护可靠性的各项指标进行了分析，第二部分对影响继电保护可靠性的因素进行了解析，第三部分从母线、电力线路、变压器设等三个方面提出了提高继电保护抵抗发生事故风险的对策。

【关键词】继电保护；电力系统；可靠性；风险评估

继电保护作系统在电力系统中对于切除故障设备或者线路、减少故障规模扩大化有着重要的作用。继电保护系统能够及时的反映出设备的异常情况和故障情况，进而发生保护动作，保障电力系统的运行。继电保护系统面临的风险因素主要包含保护的误动或者拒动，导致系统故障不能及时切除或者切除正常运行线路和设备，造成损失。因此对于继电保护系统来说，对其进行风险评估是提高供电可靠性以及用电设备安全性的一个重要指标。

1、继电保护可靠性的各项指标

对设备进行可靠性的评估主要采用的是下面表1-1当中所列的指标。

电力系统当中，经过检修后重新投入运行的设备，其可靠性指标的评估需要兼顾故障再次发生的概率以及设备修好的概率，这是设备可靠性评估的两个重要因素，由于继电保护装置属于能够修复循环使用的设备，因此同样适用于该种评估方式。当前我国的继电保护风险评估当中大多使用的是概率性，而对风险发生的后果却忽视掉了，因此整个评估流程不够全面、具体。本文的着重探讨以提高继电保护可靠性的多种因素进行有效的风险评估，通过对上表中四条影响因素的综合分析，来提高继电保护设备的运行的可靠性，进而降低发生事故的风险。

2、影响继电保护可靠性的因素

在电力系统中，由于继电保护装置保护范围过小或者保护定值错误往往会导致继电保护系统可靠性严重降低，最终有可能会给电力系统带来安全隐患。通常情况，继电保护存在的缺陷被发现的主要可能性两种，一种是电气设备进行停电检修或者预防性试验时，继电保护装置的缺陷被发现。此时由于检修时间比较充裕并且采取安全措施，能够对电力系统带来的影响降到最低。第二种情况是设备在运行的过程中出现告警而被运行值班人员发现，再出现此类缺陷必须在尽可能快的时间内被消除。否则继电保护装置会有发生误动作的风险，不利于电力系统的稳定。

影响继电保护装置可靠性的因素主要有以下几个方面：（1）计算机保护装置软硬件的可靠性：在电力系统中微机保护装置中的硬件是在继电保护的基础，而软件的具体算法是实现继电保护动作的核心，故计算机的软件算法是否可靠将直接影响到继电保护的可靠性。而在继电保护当中发挥基础性作用的计算机硬件同样也会对其可靠性产生影响，电子元器件的损坏、主板等设备发生老化等都会影响计算机的正常运行，进而影响到继电保护的可靠性。（2）一次设备：在电力系统当中，电流互感器、电压互感器起到为二次设备提供数据采样的作用。因此互感器采集数据的准确与否会对继电保护装置带来影响，互感器内部接线否正确、变比误差等因素都会对二次信号的采集带来误差，很可能会造成继电保护装置的误动作。（3）二次回路：继电保护装置的二次回路投入运行后随着工作时间的增加，装置的二次回路逐渐老化，往往会出现导线绝缘降低，螺丝松动、电气元件接触不良等情况，一旦出现因绝缘损坏而造成的短路事故，也会出现保护装置误动作的风险。

在电力系统中，影响继电保护装置可靠性的因素还有很多，由于对继电保护进行设备缺陷管理的方式是各有不同，同时各个单位对设备缺陷的记录方式和记录内容也有区别。但是大多数情况下的处理方式仅仅当出系统出现故障时依靠继电保护将故障线路或者设备切除，然后采取查找故障点，检修故障设备的方式来回复系统的运行。人们很少的对继电保护装置动作原因进行深层次的挖掘和分析，没有将继电保护装置本身发生故障的可能性纳入到事故分析中来。当系统中存在明显的故障区域时，电力运行人员可以通过继电保护装置的告警和动作来查找电力系统的故障点，找出故障区域并进行检修，进而恢复系统供电。当在系统中没有发现明显故障点时，只能利用是试送电的方式来恢复系统供电，运行人员根本没有考虑继电保护装置发生误动作的可能。在电力系统当中能够对继电保护可靠性产生影响的因素是很多的，但是当前很多电力运行人员这方面的素质并不达标，对于继电保护装置仅仅处于能够使用水平，对该装置内部具体的软件、硬件的配置以及内部故障判断等方面的知识水平还远远不够，这也是电力运行人员在今后需要亟待提高的技能之一。

3、提高继电保护设备可靠性，降低风险的方式

采用合理的继电保护配置方案能够显著提高保护装置的可靠性，也是有效减少电力系统故障发生的重要举措。电力系统的继电保护的保护对象为母线、电力线路、变压器三个部分。提高其保护可靠性的措施如下所示。

（1）母线：通常来讲，在单母线电力系统本身配置的保护是可以对母线故障进行选择性切除的。但是于双母线接线方式的系统来说，一套继电保护装置显然无法做到选择性将故障母线切除，因此需要采用集中式保护按2个双母线保护装置进行配置，可以实现对整个双母线分段母线的保护。根据220kV保护双重化的配置原则，双母线分段母差保护由4套独立的保护装置来完成两条母线的差动保护功能，能够快速实现对母线故障的快速、选择性的切除，保障其他母线的正常运行，进而提高了整个电力系统的稳定性和可靠性。

（2）电力线路：在系统正常运行的情况下，无时限过电流保护是能够快速能够在保护安装位置进行故障切除的，当该保护因故障发生拒动时，就需要后备保护动作来切除故障线路，进而使无故障线路正常运行。在电压等级大于等于220KV电压等级的线路中应遵照强化主保护的原则进行配置，简化后备保护来进行整定配置，主保护和后备保护可以实现对输电线路的双重化保护。主保护采用纵联差动保护，辅助配置近后备保护。后备保护主要包括零序电流保护、短路器失灵保护、相间距离保护等方式。110KV的单电源线路中，可以将过电流保护和零序电流保护作为普通配置。当线路电压等级低于110KV的时候使用两段式的过流保护配置，装置配置的过流保护的第二段是带有时限的，第一段不带时限，同时在需要的时候主保护还可以安装差动保护，而这时后备保护采用的是过电流保护。在35KV单侧电源线路中，保护装置还可以安装电压闭锁和方向元件。若保护较为困难和复杂，可采用距离保护。

（3）变压器：变压器在电力系统的主保护主要包括瓦斯保护和差动保护两种形式，差动保护能够有效保护变压器内部匝间短路或者出线短路故障，而瓦斯保护主要是针对变压器发生内部故障的保护，通过内部气流与油流相互动作而实现的保护，也被称为气体保护。变压器一般配置零序过电流保护、差动保护、瓦斯保护、过负荷保护，采用多重保护能够有效保证继电保护可靠性处于较高的水平，也就降低了由于继电保护装置出现故障而导致失灵的风险，提高了电力系统继电设备动作的正确率。

总结

随着电力系统接入的电源种类多样化而导致的系统调峰困难，这会造成电力系统稳定性的降低，需要继电保护装置来发挥其主导作用，电力系统的继电保护装置从本质上来讲应该立足电力系统整体来科学合理的选择最适宜的保护策略。进而降低事故风险带来的威胁，这对于对提高继电保护可靠性评估的过程的方案的设计具有理论指导意义和价值。

参考文献

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作者简介

梁阳阳（1986），性别男，籍贯：黑龙江省兰西县，工作单位：华电福新能源股份有限公司蒙东分公司，学历：本科，职称：助理工程师，写作：方向电气.