电力系统继电保护可靠性研究

卢 潇，石 天，徐志豪，吴天辰，周会川

（1.国网无锡供电公司，江苏 无锡 214000；2.国网淮安供电公司，江苏 淮安 223002；3.国网南通供电公司，江苏 南通 226001；4.无锡广盈集团有限公司，江苏 无锡 214000）

0 引 言

当前，对电力系统继电保护装置进行优化、升级、革新必不可少，需结合多种方式优化各类控制结构、控制体系，完善控制方法，在继电保护管理过程中真正做到防患于未然，提高整个系统结构的综合运行水平和运行效率。

1 继电保护系统可靠性分析

1.1 继电保护的内涵

继电保护是电力系统中提高供电活动可靠性、稳定性的关键措施，需结合继电器实现对整个体系的安全管控、安全管理，采取有效的技术手段保证电力系统的能源供给更加稳定、可靠。继电保护系统主要是利用相应的传感器系统，对电力系统中所产生的各类异常电气量，如电压、电流、频率以及功率的变化状况进行分析、评估、控制，根据相应的阀值变化，采取有效的保护动作来避免电力系统出现相应的运行故障。继电保护系统具备较为丰富多样的独立装置、独立机构，可将保护装置连接起来，构建完善的管控体系。在电力系统运行过程中，任何设备系统均无法在缺失继电保护的情况下正常工作，因此需对变压器、母线、线路以及各结构进行有效保护、管理、控制，从而保证整个架构系统的供电稳定可靠。

1.2 继电保护的基本任务

电力系统中被保护元件出现故障时应当由相应的继电保护装置做到快速、准确、高效的断路控制，保证各种元器件能够迅速断开，满足电力系统的安全运行需求。在此期间，电力企业需做好对继电保护装置的科学合理设置，参照当前电气设备在不同工况环境下的使用需求，对其标准电压、额定电压、电流大小进行科学合理设定。在超出相关数值范围时，相关继电保护装置能够做出相应的反应，并发出警示信号，实现高效调节，通知值班人员完成故障诊断处理。继电保护系统主要是对故障的元器件进行实时高效的判断识别，可有效管控电力系统元器件的损坏问题，提高整个体系运行的可靠性和稳定性。

1.3 可靠性分析

继电保护可靠性包含较多内容，在特定的前提条件下，继电保护装置需要在规定的时间内完成规定功能的释放展现。相关动作组成结构较为多样，包含联动、触动。继电保护装置的根本目的是提高设备的安全运行水平，而继电保护系统的可靠性指标则主要体现在相关设备系统对故障问题的响应状况层面。响应状况也包含2 类，一类是响应过度，另一类是不响应，即出现误动、拒动的情况。继电保护核心指标提升、优化的关键是有效管控继电保护装置误动、拒动的情况，从功能可靠性层面有效控制继电保护装置误动、拒动概率，从而保证整个系统的运作更加可靠安全。在进行可靠性论证分析过程中，应采取不同的措施来优化整个结构，可结合概率统计法、故障树分析法以及各种各样的物理模型、数学模型对继电保护系统保护装置的综合运行状况进行有效识别、论证、分析以及评估，提高整个体系架构的综合运行水平和效率[1]。

2 继电保护系统运行水平提升策略分析

2.1 优化结构设计

继电保护系统在运行过程中需具备较高的容错率，采取更加科学、有效的容错技术保证整个系统结构的运作更加科学合理。在对整个系统进行设计、优化的过程中，应重点提高整个体系运行的容错率，保证整个系统的各项动作能够准确传达。容错技术包含较多内容，最为简单的是简化硬件设计，减少硬件数量和硬件之间的结构关联，从而提高系统的综合响应水平。一般情况下，继电保护系统、保护装置采取多种多样的结构设计方式，如结合并联、重复连接、备用切换等，实现相应的管控功能。但是此类设计方式过于重复、繁杂，导致继电设备在运行过程中的误动概率、拒动概率等多项可能性指标无法得到相应的保障。

此外，大部分继电保护装置结合多数表决方式会影响其可靠性指标，使得相关可靠性指标超出规定的数值范围。虽然在继电保护装置中结合备用切换的设计方式能够提高设备运行的稳定性，但是对部分误动率、拒动率却无法产生直接影响。技术人员在对继电保护系统进行设计优化的过程中，应尽可能简化其中的结构设计，参照可靠性信息指标，尽可能减少继电保护装置内部元器件和不必要零部件的数量，一方面能够降低继电保护装置的造价成本，另一方面能够有效管控系统的变量信息，促使继电保护装置的响应、联动更加科学高效，提高继电保护装置的可靠性。在此过程中，工程师需参照各项指标要素，做好科学化、精细化评估，实现体系化设计改善[2]。

2.2 提高继电保护装置可靠性

严格参照电力系统的各项运行工况参数，对继电保护装置的可靠性指标进行有效定义、计算、评估及分析。继电保护装置的发展与整个电力体系、评价体系的优化革新存在密切关联，继电保护装置的运行内涵相对深厚，在继电保护中对设施的优化须做好对其范围内的动作进行有效识别、分析、控制，任何保护动作不应多余，从而提高整个系统的运行可靠性和稳定性。工作人员需要科学合理地计算继电保护装置的一系列量化指标，对其可靠性问题进行更加深入细致的描述。在此期间，工作人员可有效计算分析区域外故障发生时继电保护装置不动作的情况，并且在出现故障问题时对继电保护装置的动作趋向进行评价，有效审查其中的不正确动作概率和拒动概率，做好科学有效的故障评估分析，从而改善整体结构。在完成分析评价后，可对继电保护装置的运动性能和各项工况参数做出更加量化的分析、评估。根据相关参数信息来做好对配套辅助装备的优化、完善，从而辅助继电设备发挥出实际的价值和作用。一般情况下，在对继电保护装置进行优化升级期间，需要做好对系统二次保护电路的有效切换控制。在管理环节，工作人员需要对三相操作、电压切换箱以及各类辅助装置的使用进行有效控制，对其中触点接触不良的问题进行科学分析。相关单位、机构应当采取多种措施来优化设计各类辅助装置，提高辅助装置的可靠性。结合新工艺、新方法提高中间继电器的综合运行水平，保证各个继电器的工作指标、技术指标均能够相适应、相匹配，以此来有效减少继电保护装置出现误动、拒动的情况。此外，继电保护装置在运行过程中极易出现工作升温的情况，需要对其温度进行有效管控，充分考量辅助装置和各个回路绝缘电阻的耐压水平与发热量大小，完成对空间结构的科学合理设计[3]。

3 继电保护可靠性提升关键措施分析

继电保护系统在运行过程中包含各种各样的可靠性指标、可靠性因素。从硬件层面来看，工作人员需要完成对继电保护装置各结构参数和理化指标的科学合理设定，通过对前期的物理模型进行论证分析和各项指标的量化评价，对其中的辅助装置及多余装置进行优化改良。一般情况下，继电保护装置在运行过程中的可靠性因素相对较多，除了需要做好相应的系统结构设计，还要从设备验收、质量把关以及自动化系统管理、人员教育培训、资源分配等方面完成管理控制，从内部管理层面出发来优化现有的控制结构、控制模型，从而提高整个体系的综合运行效率。

3.1 做好设备验收把关

现阶段，保护人员、管理人员应当对设备安装过程进行有效分析评估，在设备安装调试期间做好全方位监管控制。在实验验收阶段，工作人员需了解设备中的细节部分，熟悉设备中的各项结构参数，对其中出现的问题进行整改，从而有利于开展后续的运维管理工作。在此过程中，工作人员需要对其中各项继电设备的参数性能进行有效分析评估，并且在运行管理期间对电力系统的安全运行指标进行严格控制，做好对继电保护装置的常态化调试，之后交由专业部门进行验收、审查，填写相应的验收单。在管理过程中，也需要由厂家、厂部组织检修维护控制，做好设备使用前的各项试验，以及相关装置变动时间和动作情况的检查，并记录相应的检修日志、验收日志，做好后续的问题追溯管理。

3.2 做好继电保护装置以及二次回路的巡检、巡查工作

继电保护装置在运行过程中存在各种各样的工况参数，因此做好对继电保护装置和二次回路的巡检控制必不可少。工作人员需要在电力安全管理过程中做好提前预防控制，在常态化巡检管理过程中及时发现问题，对其中存在的故障隐患进行有效规避处理，从而避免事故的发生。在此过程中，工作人员需要定期、定时、定点对继电保护装置进行巡查、巡检、控制，结合科学巡检措施，对其中的压板开关位置、设施连接的正确性等关键指标进行核对、控制。此外，需要对继电保护装置系统中的辅助设施，如指示灯、监视灯、警铃系统的完好度和警示作用是否完好进行有效分析评估[4]。

3.3 完成继电保护系统的改造

随着当前人工智能技术、大数据技术、信息化技术的快速发展，电子通信、计算机信号处理为继电保护技术的研发、革新、优化提供了重要支撑，打破了传统继电保护的管理格局、管理模式、管理体系。传统继电保护装置的智能化、自动化水平相对较低，无法对其中的各项数据信息做出有效管理控制。新时期为了提高继电保护管理水平，需要结合新技术、新策略，在电力工作管理过程中综合考虑配置运行可靠性、速动性、灵敏性等多项指标，在此基础上做好相应的技术改造、技术创新。

此外，在继电保护系统中需要结合人工智能分析系统，对继电保护装置的数据信息及其所产生的动作进行有效收集、整理、分析，结合专家数据库、人工神经网络系统、鲁棒分析对继电保护装置的稳定性和可能性指标进行严格高效的评判、分析、控制，从而采取有效的管理方法提高继电保护装置的综合运行水平。

3.4 提高人员的业务综合素养

继电保护工作对工作人员的要求相对较高，同时继电保护装置的使用方式和性能均得到了相应的优化、完善，如果相关操作人员、管理人员没有先进的管理知识储备，未掌握科学合理的控制技巧、控制方法，则无法对继电保护装置的各类问题做出更加科学、高效地管控。在此情况下，需要加大对人员的教育培训力度，通过引入多元化的教育手段、教育方法，结合厂家培训、专家授课以及技能竞赛等多种方式，提高电力企业工作人员的专业水平，使其在应对继电器动作时能够做出高效分析判断，对其中的故障隐患做出有效识别分析，提高电力系统供电的可靠性[5]。

4 结 论

在对当前电力系统继电保护装置的可靠性问题进行管理控制的过程中，做好对整个继电保护系统的技术改造、技术优化、升级、革新具备较大的现实意义，相关管理人员应当构建完善的控制架构，优化控制模型，革新控制方法，提高继电保护系统的综合运行水平和效率，提高整个电力系统的安全管理水平。