繼電保護風險評估與可靠性探討

引 言：電網的繼電保護在運行的過程中還是存在一定的風險的，一旦繼電保護裝置對電流、電壓、電量的測定有誤時，就會出現誤判，也就會進行電源的切斷，這種情況下不僅會影響正常的供電，還會引發一定的安全事故。因此必須正確的評估繼電保護的風險，才能有效的做好保護裝置的選擇和配置。

一、繼電保護運作的風險評估

既然繼電保護的運行存在一定的風險，有關部門和單位在使用該裝置前，就必須對可能產生的風險進行評估和預測，以此來推測可能產生的危害，并做好預防工作。因為風險產生的方式是多樣的，不是單一的，不同的繼電保護運行風險有可能組合出現。一般來說，在進行風險分析的過程中，主要應用的公式為R=P·I，R表示的是運行風險，P表示該風險所可能產生的概率，I表示該風險發生的后果。

在電力系統運行過程中，對于繼電保護的基本要求包括選擇性、靈敏性、速動性及可靠性。首先，繼電保護的選擇性即當電力系統的某些設備或者線路發生故障，繼電保護會將故障設備或線路從系統中切除，若出現保護拒動，則會通過相鄰設備或線路進行保護動作，將故障從系統中切除。繼電保護的選擇性對于保護功能的正常發揮非常重要，如果選擇性存在問題，則電力系統故障擴大甚至出現重大事故的風險就會加大。其次，繼電保護的靈敏性即當設備或線路發生故障時繼電保護裝置的反應能力。如果繼電保護的靈敏性達到要求，則在任何運行狀態下當系統發生故障時，繼電保護系統都能正確進行保護動作。繼電保護的靈敏系數，可以作為風險評估的重要參數。再次，繼電保護的速動性也是另一個重要的要求，速動性即繼電保護系統應具備在故障發生時快速地實施保護動作的能力，快速地實施保護動作有助于減少設備在故障中的損壞程度，有助于在故障發生時整個電力系統能相對穩定地繼續運行。因此對繼電保護進行風險評估，速動性也是重要的評價依據。最后，可靠性是繼電保護最根本的要求，可靠性即繼電保護不應發生拒動和誤動，無論是保護拒動還是保護誤動，都會給電力系統帶來嚴重的損害。因此在對繼電保護進行風險評估時，應將這些基本要求考慮在內，評估繼電保護是否達到了以上要求。在實際工作中，主要通過兩個方面對繼電保護進行風險評估。即對保護定值的運行風險進行評估和對硬件系統缺陷進行評估。

（一）對保護定值進行風險評估

在繼電保護開始投入運行前，需要設置相應的保護定值，用以設置好繼電保護的選擇性，同時提高其靈敏性。實際工作中，一般是在離線條件下對保護定值進行計算和設定，但電網在實際運行過程中，情況是處于變化之中的，因此保護定值的設定對于電網安全的保護一般存在以下三種不同的效果：第一，保護定值未能達到繼電保護所要求的靈敏度，則使繼電保護存在隱患。第二，保護定制未能滿足繼電保護所要求的選擇性，例如未能達到對越級跳閘的選擇。第三，對相間距離三段保護值的設定未能滿足大負荷時的選擇。對定值設定不合理，會使繼電保護存在不同的風險及隱患，而且對不同位置的定值設置不合理時，產生的危害也有所不同，同時對于電網處于不同運行狀態或者不同負荷水平時，定值的設定也存在不同的風險。

繼電保護定值的不合理設定使繼電保護可能發生的不正確保護動作存在著一定的范圍，這個范圍就是定值不合理時的隱患范圍。繼電保護的不合理定值引發的風險是不同的，在實際評估過程中，應結合具體電網系統的實際情況，由其相間距離的保護的定值設定情況來進行研究，例如，可以從某一時刻的斷面進行分析，發現定值不合理的隱患，再從整個系統的主要斷面進行分析，可以基本推算出在故障發生時繼電保護正常與不正常保護動作的規律性。

（二）對于繼電保護硬件系統的內部缺陷進行風險評估

繼電保護的硬件系統包括設備和線路，不同的設備和線路的不同性質的缺陷，對繼電保護的保護功能具有不同程度的影響。這類影響主要包括：第一，系統發生故障時，可能由于繼電保護某些硬件存在問題而產生拒動；第二，當系統發生故障時，由于繼電保護某些硬件存在問題導致其它硬件產生保護誤動；第三，即使在系統沒有發生故障的情況下，也可能由于電網運行狀態不同，由繼電保護系統的硬件問題而導致保護誤動。因此，當故障點由于繼電保護硬件缺陷而發生不正確的保護動作，對相鄰設備的誤動概率會增加，可能會產生連續的不正確的繼電保護動作，從而引發事故。

二、繼電保護的可靠性

繼電保護的可靠性就是能夠在電網正常運行的情況下，不發生誤動，不作出錯誤的操作。對繼電保護的可靠性進行研究，不但要使繼電保護在故障發生時實施可靠的保護動作，做到不拒動不誤動，而且要對繼電保護系統的缺陷情況進行監測，統計其缺陷信息，因為即使是很小的缺陷也可能影響繼電保護的保護功能，甚至可能造成拒動和誤動。充分利用監測到的缺陷信息，進行深入的研究分析，可以作為對繼電保護可靠性進行評估的重要依據之一。

對于繼電保護的可靠性進行評估，應該從可能性和后果兩個方面進行充分評估。繼電保護可靠性的評估體系利用相應的可靠性模型，綜合考慮各種影響因素后進行評估分析。目前在對繼電保護的可靠性進行分析時，常用的模型有故障樹解析法。故障樹解析法從繼電保護系統的故障模式出發，利用瞬間抓拍技術，進行推理。這種模式存在著很多不足，因此目前較為廣泛采用的是成功流法，即GO法。這種模式是從系統的結構出發，仿真模擬系統部件之間的邏輯關系和分析數據，使分析更為直觀。

三、總結

總的來說，在電力系統中針對繼電保護的可靠性研究大致能夠分成確定性評估、概率評估、風險評估這三個部分。其中，確定性評估基本上是對較為嚴重的事故進行評估，其評估效果非常保守。而概率法是主要考慮了事故發生的概率，但對事故可能造成的后果沒有充分考慮在內，因為即使概率很小的事故，如果會造成嚴重的后果，也應該對其進行評估。風險評估是確定性評估和概率評估的延伸，它除了考慮概率外，也能將概率以外的安全指標考慮在內。想要確保繼電保護風險評估的準確度，以及繼電保護運行過程中的可靠性，必須對繼電保護風險評估及可靠性問題展開更加深刻的研究。

參考文獻

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（作者單位：煙臺供電公司）