电力系统继电保护与自动化装置的可靠性提升策略分析

贾少华

（国网宁夏电力有限公司银川供电公司，宁夏回族自治区 银川 750000）

近几年，人们生活水平的提升速度有所加快，这也使得各行各业对电能所提出需求有所增加，调整供电容量及范围势在必行。此外，受经济发展影响，电力系统构成变得更加复杂，如何保证电网长期处于安全且高效的运行状态，成为业内人士研究的重点。事实证明，引入继电自动保护装置，可使系统潜在故障被及时发现，但由于该装置投入使用的时间较短，仍存在尚未解决的问题，未来有关人员应将重心向该装置倾斜，根据该装置常见问题制定切实可行的解决方案，通过提升装置可靠性的方式，使其价值得到最大程度的实现。

1 继电保护自动装置的价值

众所周知，继电保护不仅是保证电力系统长期处于稳定运行状态的关键，同时还是推动电力系统朝着现代化方向前进的主要动力。继电保护的本质是对系统异常、故障进行检测，根据检测结果发布预警，在隔离故障部分的前提下对其进行切除的技术。要想使其作用得到应有发挥，关键是要对元件所处状态做出科学判断，以系统电气物理量所出现变化为依据，对故障点位置进行判断，从而采取相应的措施对故障加以解决，以免造成难以挽回的影响。

对装置可靠性进行提升的目的，主要包括以下三点：一是确保系统潜在问题能够得到及时处理，科学利用现有断路器对故障段进行切断。二是配合其他系统对短暂故障进行清除。三是通过发布预警等方式，确保管理人员对故障情况具有全面了解，为系统稳定且高效的运行奠基。

2 装置可靠性的主要影响因素

2.1 整定值

有关人员指出，影响装置可靠性的主要因素为装置各部分对应整定值的协调性较差，例如，在确定设计方案、对装置进行安装期间，没有进行相应的计算。

2.2 外界环境

装置温度会随着运行时间的增加而升高，一旦装置温度升高到一定值，便会造成环境杂质、残留物漂浮的问题，进而导致自身快速老化，系统性能也会受到相应的影响。除此之外，电源插头、系统插板同样极易受到环境因素的影响，从而出现接触不良或是其他问题，致使系统所具有保护功能无法得到发挥。

2.3 装置质量

现阶段，供电公司所使用继电自动保护装置仍存在较为明显的不足，具体包括以下几点：首先是装置正式投入使用前，既没有对其性能进行检测，也没有对其进行试运行。其次是装置内部所安装各元件间存在一定差异，无法做到对自动装置、保护装置进行协调运行。最后是厂家为控制生产成本、增加自身收入，对装置加工流程和所用原料做出了调整，导致装置质量无法达到行业标准。不达标装置发生故障的概率极高，对不达标装置加以使用，将给供电公司带来深远的影响。

2.4 电源操作

要想使电力系统更加安全，还应对电源操作进行规范。一方面，运行期间系统极易受到电解容量、电容储量的影响，而无法做到在故障发生的第一时间切断电源。另一方面，蓄电池、酸性电池内部电液不稳定，同样会给系统运行产生不良影响。

3 如何有效提升装置的可靠性

3.1 继电保护层面

现有保护装置主要分为静态数据、机电工程两类，根据实际投入激励量可将其分成多次激励、单次激励。而装置可靠程度以及抵抗外界干扰的水平，通常取决于电力系统性能、装置自身性能，对装置可靠性加以确定时，往往需要考虑四方面因素，首先是通过率，其次是装置恢复正常状态所花费平均时长，再次是装置在维持指定动作方面的能力，最后是有效性。

（1）重视硬件冗余。在提升保护装置所具有可靠性方面，实证有效的方法便是以硬件冗余为落脚点，对容错技术核心功能进行充分发挥，确保即使保护装置误动，系统仍然能够维持正常的运行状态。需要注意的是，对硬件冗余进行设计时，应视情况引入多数表计、并联还有备用切换等技术，确保设备拒动率、可用性能够达到预期，以免出现设备误动率无法得到真实展现的问题。此外，有关人员还应立足实际，对现有冗余方法进行合理选用，在保证装置使用量符合要求的前提下，尽量降低项目成本，使设计方案更具经济性。

（2）升级保护装置。研究表明，保护装置在特定范围内出现异常，通常不会出现拒动的情况，此外，任一装置出现拒动，均不会给其他装置的运行造成影响，这也为装置可靠性提供了保证。新形势下，要想使设备整体可靠水平得到提升，关键是要对可靠性进行计算，在保证计算所参考指标准确、计算所得结果具有实际意义的前提下，尽快排除误动行为。另外，在选择配套装置时，有关人员可酌情引入自动控制回路，通过为配套装置提供全方位保护的方式，确保装置能够做到长期、稳定运行。

（3）定期进行维护。考虑到保护装置需要长时间运行，随着运行时间的累积，装置出现异常的概率将大幅度提高，对其进行维护的重要性有目共睹。有关人员应定期对装置进行检查与维修，重点检查开关、按钮是否灵活以及原件标志是否完整，通过向接触点施加一定压力的方式，判断装置指示灯能否正常工作。此外，还应将设备配线纳入检查计划，确保设备不存在配线脱落或是配线搭接等情况。待检查工作告一段落，根据检查期间所掌握资料，对设备常见故障、故障成因进行总结，并制定相应的解决方案，尽量避免日后出现类似的问题，使系统所具有可靠性达到预期水平。

3.2 自动装置层面

（1）全面了解设备状态。考虑到该装置内部结构较为复杂，运行期间极易出现波动或类似情况，要想使装置运行更加稳定且可靠，关键是要全面了解设备状态、初始参数、设计图纸和其他相关资料，确保系统能够准确判断设备是否存在异常，为后续工作提供理论依据。

（2）密切关注运行情况。提升装置可靠性的又一切入点，便是对装置运行情况、运行期间所产生数据加以了解，根据运行数据对装置所遵循运行规律进行确定。此外，运行数据还可被用来为日后维修、更新等工作的开展提供指导。实践表明，自动设备的故障率往往会随着运行时间的推移而有所提高，只有定期进行检查及维修，才能确保设备潜在故障被及时发现并得到解决，随着设备可靠性得到增强，其所具有安全系数也将最大程度接近预期。

（3）定期更新装置技术。科技的进步，使得自动装置技术更新换代的速度较以往有所加快，由此可见，要想对装置所具有可靠性进行提升，还应做到密切关注行业发展趋势以及前沿技术，例如，搭配使用不同厂家所提供产品，将各装置在同一时间发生故障或是发生相同故障的概率降至最低，由此达到双重保护的效果。但要注意一点，即变电站所选用保护装置应做到型号统一，工作人员可利用保护系统或是非常规的互感器，对自动技术进行升级，并通过定期检测的方式，为自动装置所具有可靠性提供保证。

3.3 其他策略

（1）确定故障点。先要明确一点，故障点是指装置为确保系统可稳定运行所选择的、对故障进行处理的位置。考虑到继电装置结构相对复杂，在确定故障点时，应对图1所标出指标加以考虑：

图1 故障点确定指标

通过图1能够看出，保护装置所涵盖可靠性指标的数量较多，其中，可维修部分指的是继电保护独立完成某项特定工作的概率，保护装置通常能够做到以无故障时间、故障类型为依据，对工作时间加以调整，压缩对无法修复故障进行处理的时间，确保其他工作可得到有序开展。有效度则是指电力系统、自动装置间所存在的故障关系。研究表明，若自动装置所安装电子互感器具有与普通互感器相同的可靠性，则自动装置修复故障的成功率将和互感器作用持平。由于二次回路放弃了铜电缆，转而使用通信网络，因此，一旦指标数值发生明显变化，便代表系统存在异常。以不可维修部分为例，若将标准成功率作为参考，指标成功率＞标准成功率，自动装置将在系统周围500m的范围内随机选择一处并切断电缆，确保系统可得到稳定运行，如果指标成功率＜标准成功率，该装置将在500 m以外的区域选择故障点，并完成后续工作。对于可维修部分，装置将自行对比指标数据所发生变化，在确定故障点的前提下进行修护。

以故障指标为依据对系统故障加以判断的方法，可帮助工作人员快速了解系统运行指标、判断指标间的关系，从而确定故障位置，并由自动装置对切断点加以选择并处理。事实证明，这样做既能够保证系统长期处于稳定且高效的运行状态，还可使自动保护装置变得更加可靠。

（2）快速切除故障设备。系统运行期间有一定概率发生故障，文章所讨论装置的作用，主要是快速确定故障点所在位置，并将故障点坐标、故障模式等信息同步至管理中心，确保管理人员对现场情况具有准确了解。若故障程度较轻，装置通常能够自行修复，在对故障设备进行切除并更换的同时，将相关信号同步至管理口，提示管理人员系统已经恢复正常运行。如果故障程度严重，则需要设备在发布预警的同时，以灵敏模块所掌握信息对是否切除故障设备进行判断，并对初期影响、最终后果加以展示，如表1所示：

表1 故障模式与影响

（3）科学评价装置的灵敏度。文章所讨论装置内部装有灵敏模块，模块可通过内置互感器对系统情况进行感应，工作原理如下：互感器表面设有多个输入及输出口，一旦系统出现异常情况，光口发热量就会直接作用于互感器，导致互感器采集所得数据发生变化，待互感器将采集所得数据同步给保护装置后，由自动装置根据采样值决定是否切换主备用设备，同时对保护装置所采取冗余方式进行调节。正常情况下，该装置均能够独立完成确定采样值变化所遵循规律，结合规律对故障位置加以确定，以及通过绕组变形测试对装置灵敏度进行判断等工作，此外，还能够自动生成如下表格：

表2 灵敏度情况

对装置灵敏度进行优化评价，如果发现灵敏度存在偏差，该装置将以偏差程度为依据，对硬件冗余方向进行调整，同时对硬件所用容错技术进行变更，确保电力系统所使用电缆连接模式可及时得到切换。此外，还可以通过接入备用零件的方式，对灵敏模块所具有误动率、可用度加以控制，确保即使保护装置存在误动情况，模块仍然能够对系统运行状态进行检测，与此同时，保护装置也能够对模块灵敏度给出相应的评价。

（4）缩短事故处理时间。文章所讨论装置的作用主要是对不良故障进行排除，使电力系统及各元件得以稳定运行。现阶段，多数电力公司均对配电站进行了升级，通过安装接地装置的方式，确保线路故障能够被及时发现，并协助管理人员尽快确定故障成因，为排除故障等工作的开展提供帮助。考虑到用户用电观念、工作人员水平均会给装置可靠性产生影响，电力公司应做到定期组织培训，向员工传授先进理念及工作方法，以此来缩短事故处理时间，使供电质量和稳定性最大程度接近预期。

4 结论

综上，在供电容量增多、供电范围持续扩大的双重影响下，越来越多人开始意识到提升电力运行所具有可靠性的意义。为保证电力系统得以稳定运行，有关人员决定引入继电自动保护装置，从宏观视角出发，对该装置所存在不足进行分析，通过对装置可靠性进行提升的方式，使其对电力系统乃至电力行业发展所具有推动作用得到充分发挥。