电力系统继电保护与自动化装置的可靠性分析

陈志峰　傅兴楠　姜楠　李雪飞

摘要：电力系统在社会生活的各个方面都发挥着重要的作用。作为电力系统的维护部分，继电保护系统保证了电力系统的安全运行，并提高了电力系统运行的质量和效率。

关键词：电力系统；继电保护；自动化装置；可靠性

一、电力系统的继电保护

（一）继电保护的可靠性指标

继电保护的可靠性是指配置一个技术和质量性能合理、优良的系统、设备或元件，并令它们在规定的条件下和预定的时间内完成规定的功能，以确保切除故障线路或设备，这是继电保护的最根本要求。继电保护可靠性包括设备的可靠性和功能的可靠性，其核心是提高不拒动和误动作，通常采用马尔科夫模型法、故障树分析法和概率分析法来分析继电保护的可靠性。继电保护装置的工作特点决定不能用单一的可靠性特征量來分析其可靠性，因此，笔者结合我国实际情况和继电保护的工作特点，采用以下可靠性特征量来反应继电保护的可靠性：

1.平均寿命（MTTF）或平均无故障工作时间（MTBF）。MTTF为不可修复产品失效前的平均工作时间；MTBF表示可修复产品2次故障间工作时间的平均值。

2.成功率（R）。R为装置产品条件下试验成功的概率或者在规定条件下完成规定功能的概率。

3.有效度（A）。A反映可以修复的继电保护装置和自动化装置运行时的可靠性综合指标，在一定程度上反映了电力系统运行的可靠性。

式中，TMTTR为平均修复时间；TMTBF为平均无故障工作时间。

继电保护装置的可靠性各特征量之间的关系如图1所示。

（二）提高继电保护可靠性运行的方法

1.冗余设计及其优化。硬件冗余是实现继电保护系统容错技术的方法之一，继电保护在设计时采用容错技术，是指允许系统中某个保护装置可以不正确地工作，但对整个系统的正确工作不会产生影响。硬件冗余可以采用并联、备用切换、多数表决等方式来改善拒动率和可用度等指标，并能显示恶化的误动率。在实际使用时，要根据继电保护系统的实际情况，合理选择冗余方式。在满足可靠性指标的基础上，利用优化的冗余设计能实现投资额最小、采用保护装置数量最少的目的。

2.提高装置的可靠性。继电保护装置的可靠性是指，在该装置规定的范围内发生了它该动作的故障时，它不应该拒动作；而在其他该保护不应动作的情况下，它不应该误动作。合理正确地计算继电保护装置的可靠性指标在继电保护的可靠性运行问题中非常重要，可在计算继电保护装置运行的正确率时将区外故障的正确不动作纳入其中。继电保护辅助配套装置主要用于电力系统的二次继电保护和自动控制回路中，其工作的可靠性对继电保护的安全运行起着重要的作用，因此应通过各种有效途径或措施提高辅助装置的可靠性。

二、电力系统继电保护自动化装置

（一）继电保护自动化装置管理中的问题

自动化装置中存在各种继电保护软件，通过合理操作和使用这些软件，才能够保障继电保护自动化装置的正常运行，但是由于对继电保护自动化装置软件管理认识程度较低，没有意识到软件对于电网系统继电保护的重要作用，从而忽略了软件使用及操作规范的落实，使相关工作人员对继电保护自动化装置操作不正规，极易导致装置出现问题。另外，由于缺乏必要的继电保护操作制度，造成继电保护操作工作缺乏必要的约束，尤其是系统中软件的更新换代和升级，进而使继电保护自动化装置运行管理存在漏洞，无法发挥出继电保护系统的正常功能。

继电保护软件是在计算机之中进行管理，软件调试和管理是继电保护管理工作中最为重要的组成部分之一，在软件升级和更新之后，应对整个继电保护系统进行调试，了解相关软件更新后的功能和操作方法，才能保障后续管理工作的正常运行。但由于缺乏相关的制度约束，造成调试和试验工作缺失，进而造成电网系统继电保护系统存在一定的安全隐患，不利于系统未来的管理与运行，极大降低了系统的可靠性。

（二）提升继电保护自动化装置可靠性渠道

1.记录继电保护自动化装置初始状态

继电保护自动化装置的硬件结构和软件功能相对复杂，尤其是大型电力系统之中，在继电保护运行中经常会出现相关参数的变化，这些变化极有可能是电力系统中部分装置存在一定问题。为了提升对电力系统的管理力度，应在继电保护自动化装置安装后初始状态记录下来，其中包括继电保护自动化装置的设计参数、运行指标及图纸参数等等。在后期的管理工作中，一旦相关参数出现变化，可随时比照初始参数，从而了解哪些参数产生问题，并开展相应的调整工作，促进继电保护自动化装置的正常运行。

2.统计继电保护自动化装置运行情况

继电保护自动化装置各项数据与参数是其可靠性的重要体现，通过对自动化装置的监测和管理，能够获得相关数据和参数的规律，进而对继电保护系统管理提供参考。因此，为了提升电力系统继电保护装置的可靠性，应对自动化装置中的各项数据与参数加以统计，不仅能够随时了解电力系统各项设备的实际运行情况，同时也能掌握继电保护装置的运转状态，根据电力系统和继电保护装置的具体情况加以分析和研究，能够发现其中是否存在安全隐患，以便于及时开展相应的维修工作，彻底消灭电力系统中的安全隐患，从而提升电力系统运行的安全性和可靠性。

结语

随着我国经济的不断发展，电网的覆盖地域和规模也在不断增大，电气线路将各种类型的电气设备紧密联系在一起。电气设备在各种复杂的环境下运行，并受到一些人为因素的影响，就会不可避免地发生故障。为保证电网供配电系统的正常运行，必须提高继电保护的可靠性。

参考文献：

[1]王海盈，陈晨，王智.电力系统继电保护技术探讨[J].中国电子商务，2010（2）

[2]石虎兆.电力系统继电保护装置可靠性试验设备的硬件设计及可靠性分析[D][硕士学位论文].河北工业大学，2009

作者简介：

陈志峰（1980.11.12）；性别：男；籍贯：江苏苏州；民族：汉；学历：研究生 硕士；职称：工程师；职务：主任；研究方向：电力系统二次设计。

傅兴楠（1989.07.25）；性别：男；籍贯：辽宁沈阳；民族：汉；学历：本科、学士；职称：工程师；职务：主设人；研究方向：电力系统二次设计。

姜楠（1987.1.21）；性别：男；籍贯：辽宁朝阳；民族：汉；学历：本科、学士；职称：工程师；职务：主设人；研究方向：电力系统二次设计。

李雪飞（1988.12.04）；性别：女；籍贯：吉林大安；民族：汉；学历：本科、学士；职称：工程师；职务：主设人；研究方向：电力系统二次设计。