電力系統繼電保護設備及其自動化可靠性研究

周凡 王小婷

(國網烏魯木齊市供電公司,新疆烏魯木齊 830000)

電力系統繼電保護設備及其自動化可靠性研究

周凡 王小婷

(國網烏魯木齊市供電公司,新疆烏魯木齊 830000)

隨著中國經濟的飛速發展,工業用電、商業用電和居民用電需求逐步加大,不同種類的電氣設備集成電器線路連接至電網系統,無形中對供電網絡運行效率和運行安全的提出了更高要求。然而影響電氣設備運行的問題因素日趨復雜,導致設備故障概率逐年上升。鑒于此,本文首先分析了深入討論繼電保護設備可靠性這一課題的必要性,并列舉了影響可靠性的指標體系,概括了造成可靠性下降問題的諸多影響因素,在此基礎上論述了提高可靠性的有效途徑。

電力系統 繼電保護設備 自動化 可靠性

電力是一種重要的能源形式，極大地推動了我國經濟發展，提高了百姓的生活水平。電力系統在運行期間一旦出現故障，將會給人們的生產、生活造成極大損失。隨著電力需求的逐年加大，對電力系統的供電效率提出了更高要求。

1 繼電保護裝置可靠性指標

作為電路系統的主要構件，自動化裝置和繼電保護設備具備遙測、遙信、遙調與遙控等多項功能，可維護電力系統，抵抗外界干擾，穩定電網運行安全，確保電力正常供應，在電網系統出現問題的情況下防范事故影響范圍的進一步擴大。一般來說，繼電保護裝置可靠性可從選擇性、靈敏性、速動性、安全性、可修復性等指標綜合評定[1]。

選擇性是指，繼電保護裝置能夠準確定位并切除供電系統的故障點，切斷與故障點物理距離最近的斷路器，以確保其他系統部分正常運行，防范事態擴大。

靈敏性是指，只要在保護范圍內，無論電力系統的任何部位發生短路，或者發生任何性質的短路故障，保護裝置就不得產生拒動動作；若故障發生在保護范圍之外，保護裝置則不得發生誤動作。

速動性是指，保護裝置的反應速度夠快，能將故障切除時限控制在最短，將短路電流造成的各項損失程度控制在最小，以此提升故障情況下的系統電壓恢復速度，積極促進電氣設備的自啟動，有效改善發電機并列運行的穩定性。

安全性是指繼電保護裝置的相應功能是能夠確保適時有效的，這需要從裝置設計、整定計算及安裝調試中確保準確無誤，裝置的各級組成原件為原裝正品，保證質量，正確安裝，合理維護。

可修復性是指，在設備發生故障的條件下，從某一時刻開始繼電設備修復所需要的平均時間較短。

2 造成繼電保護裝置可靠性下降的主要因素

降低繼電保護裝置可靠性的因素主要有整定值設置失誤、設備質量不達標、操作老化、環境惡化等因素。

整定值設置失誤因素。繼電保護設備裝置在功能設計和安裝中即發生失誤，在投入使用后將出現各種不可預測的問題，安全隱患極大。

設備質量不達標因素。從生產環節講，部分廠家為了提高產品利潤，壓縮生產成本，而刻意采購質量較差的原材料用于繼電保護設備和自動化設備的批量生產，導致設備主要元件或精密度或使用年限無法達到行業標準。從質檢環節講，繼電保護設備在投入使用前并未經過專業的運行測試檢測，晶體管波保護裝置中的元件品質存在加大差別，甚至所有元件質量均不達標，裝置整體運行極不協調，效率低下，拒動、誤動事故頻發[2]。

設備操作老化因素。電解電容和儲能裝置會在操作使用中逐年老化，質量差的互感器也會在周期運行后嚴重磨損，導致繼電保護裝置頻發故障，如斷電功能啟動不及時，蓄電池電流運行功率不穩等，降低了繼電保護自動化裝置的可靠性。

環境惡化因素。繼電保護自動化裝置在運行過程中，周圍環境溫度會不斷升高，各種發電物質和雜質受磁場影響往往漂浮聚集在裝置核心元件周圍的縫隙空間里，日積月累造成元件接觸不良、過早老化等問題，甚至導致繼電保護裝置主功能失靈。

3 提高繼電保護裝置可靠性的途徑

結合可靠性評價指標體系和造成可靠性下降的各主要因素，我們將從以下三個途徑入手提高繼電保護裝置可靠性，即優化硬件冗余設計、日常運行維護和精確數據運算。

冗余技術是指繼電保護裝置在硬件層面上的資源優化，表現為即使在繼電電器中某保護裝置出現誤動失誤的情況下，也不會對系統整體造成較大影響，而一旦失誤率上升，還可通過硬件冗余將其及時顯示出來，引起相關工作人員的警覺，避免在更大范圍內發生用電損失。冗余技術主要包括多數表決、備用切換、并聯等。

在繼電保護裝置的日常使用過程中，要關注其運行環境的溫濕度指標變化；定期排查、檢修繼電保護裝置，如二次設備元件標志、名稱標簽的完整性、各種開關、按鈕操作動作下的靈活度和協調度表現，適時解決接點壓力不足或高溫損毀等問題，確保指示燈中紅綠指示燈泡及各類光字牌完好無損，正常使用。排查各類盤柜上表計、繼電器、接線端的子螺絲松動問題；排查電壓電流互感器二次引線端子故障；檢查固定卡子脫落等配線情況[3]。

在日常維護中，可將設備功能及其運行情況進行科學分類。一類設備要確保無缺陷運行，兼顧經濟性和安全性指標。二類設備要確保整體安全運行，容許部分缺陷。三類設備需定期排查重大安全隱患，及時維修維護，并做好故障維修記錄。

還應保證繼電裝置各項指標計算的合理性和準確性，適當兼容區外故障正確動作的數據特征，將繼電保護輔助配套設施廣泛用于繼電保護和自動回路設計中，提高輔助設施的施用效率。

4 結語

電力系統對人們的生產、生活有著重要影響，而繼電保護與自動化裝置可靠性是直接影響電力系統的整體性能和運行效率的重要保障。我們應遵循選擇性、靈敏性、速動性、安全性、可修復性等各項指標科學判斷繼電保護自動化裝置的可靠性情況；圍繞整定值設置失誤、設備質量不達標、操作老化、環境惡化等突出問題，建立完善繼電保護裝置的生產、安裝、調試和維修制度；綜合運用優化冗余設計、日常運行維護、精確數據運算等手段，在實踐中升華理論，用理論指導實踐，切實提高電力系統繼電保護設備和自動化裝置的可靠性。

[1]黃為婷.電力系統中自動化與繼電保護設備的可靠性[J].電子制作,2013,24:246.

[2]陳曉湖.電力系統中的繼電保護設備及其自動化可靠性研究[J].電子制作,2014,04:68.

[3]王輝.電力系統繼電保護設備及其自動化可靠性研究[J].中國高新技術企業,2014,21:129-130.