淺談電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行可靠性指標(biāo)

摘 要：我國(guó)經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)期保持高速穩(wěn)定發(fā)展，對(duì)電能需求量也越來(lái)越大。同時(shí)近年來(lái)中東部地區(qū)頻繁出現(xiàn)霧霾天氣，有識(shí)之士提出我國(guó)能源發(fā)展應(yīng)堅(jiān)持以電力為中心的大能源觀，轉(zhuǎn)變能源發(fā)展方式，跨區(qū)消納清潔能源來(lái)應(yīng)對(duì)霧霾。這些都對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提出了更高的要求。隨著我國(guó)電網(wǎng)升級(jí)發(fā)展速度不斷加快，電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有了越來(lái)越可靠的保證，但不可忽略的是在運(yùn)行過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)一些不穩(wěn)定因素。保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高供電可靠性，繼電保護(hù)裝置發(fā)揮著不可或缺的重要作用，其運(yùn)行可靠性更是重中之重。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)裝置；可靠性；運(yùn)行狀態(tài)；正確動(dòng)作率；安全穩(wěn)定運(yùn)行

中圖分類號(hào)：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2014） 22-0000-02

隨著我國(guó)電力系統(tǒng)的發(fā)展，電網(wǎng)架構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜、規(guī)模越來(lái)越龐大，在電力系統(tǒng)故障或異常運(yùn)行情況下，繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行可靠性尤為重要和關(guān)鍵。

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行可靠性與電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行密切相關(guān)，繼電保護(hù)裝置的不正確動(dòng)作會(huì)使電力系統(tǒng)的故障擴(kuò)大，甚至造成人身傷亡、電氣設(shè)備損壞或?qū)е麓竺娣e停電，造成重大經(jīng)濟(jì)損失，給人們生活造成嚴(yán)重影響。針對(duì)電力系統(tǒng)可能發(fā)生的故障和異常運(yùn)行狀態(tài)，繼電保護(hù)裝置要迅速檢出故障或異常情況，并發(fā)出信號(hào)或向斷路器發(fā)跳閘命令，將故障設(shè)備從電力系統(tǒng)切除或終止異常運(yùn)行。

一、繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的描述

電力系統(tǒng)中的繼電保護(hù)系統(tǒng)不僅包含電流及電壓互感器、繼電保護(hù)裝置，還應(yīng)包括斷路器甚至自動(dòng)重合閘裝置，線路繼電保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

圖1 線路保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)成

由圖1可見(jiàn)這是一個(gè)串聯(lián)系統(tǒng)，若整個(gè)串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性為P（S），串聯(lián)系統(tǒng)中每個(gè)元件的可靠性分別為P（x1）、P（x2）、P（x3）和P（x4），則P（S）=P（x1）P（x2）P（x3）P（x4），式中P（S）為線路保護(hù)系統(tǒng)的可靠性；P（x1）為電流及電壓變換器的可靠性；P（x2）為繼電保護(hù)裝置的可靠性；P（x3）為斷路器跳、合閘機(jī)構(gòu)的可靠性；P（x4）為自動(dòng)重合閘裝置的可靠性。其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障都將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)失去其應(yīng)有的保護(hù)功能，即繼電保護(hù)系統(tǒng)失去了可靠性。因此要保證各個(gè)環(huán)節(jié)的可靠性。

電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置的可靠性常用繼電保護(hù)的正確動(dòng)作率來(lái)衡量。繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作分為“正確”和“不正確”兩種，其中不正確動(dòng)作包括“誤動(dòng)”和“拒動(dòng)”。繼電保護(hù)裝置正確動(dòng)作率是評(píng)價(jià)繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行符合預(yù)定功能和動(dòng)作要求程度的綜合性指標(biāo)，也是保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要指標(biāo)，其定義為投入電網(wǎng)運(yùn)行的繼電保護(hù)裝置正確動(dòng)作次數(shù)與實(shí)際動(dòng)作次數(shù)及拒動(dòng)次數(shù)的和之比的百分率。這里保護(hù)實(shí)際動(dòng)作次數(shù)包括正確動(dòng)作次數(shù)和誤動(dòng)作次數(shù)。

有觀點(diǎn)認(rèn)為，繼電保護(hù)裝置正確動(dòng)作率是繼電保護(hù)裝置正確動(dòng)作次數(shù)與總動(dòng)作次數(shù)之比的百分率，這里總動(dòng)作次數(shù)等于正確動(dòng)作次數(shù)和不正確動(dòng)作次數(shù)的和，即區(qū)內(nèi)故障正確動(dòng)作次數(shù)、區(qū)內(nèi)故障拒動(dòng)作次數(shù)和區(qū)外故障及正常運(yùn)行時(shí)的誤動(dòng)作次數(shù)之和。因?yàn)榧热粚⒈Ｗo(hù)裝置在正方向區(qū)外和反方向區(qū)外動(dòng)作統(tǒng)計(jì)在不正確動(dòng)作次數(shù)內(nèi)，則保護(hù)裝置在正方向區(qū)外和反方向區(qū)外不動(dòng)作也應(yīng)認(rèn)為是一種正確動(dòng)作而計(jì)入正確動(dòng)作率內(nèi)，否則將出現(xiàn)不正確結(jié)論。

不正確動(dòng)作一般包含保護(hù)裝置在其正、反向保護(hù)區(qū)外故障時(shí)誤動(dòng)作和電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)誤動(dòng)作以及保護(hù)區(qū)內(nèi)故障時(shí)不動(dòng)作（即拒動(dòng)）。為此，既然當(dāng)電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)繼電保護(hù)裝置動(dòng)作視為誤動(dòng)，那么當(dāng)電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)繼電保護(hù)裝置正確不動(dòng)作理應(yīng)計(jì)在正確動(dòng)作（稱正確不動(dòng)作）之列以計(jì)算正確工作率。

二、繼電保護(hù)裝置可靠性的影響因素

（一）裝置軟件。在繼電保護(hù)裝置的生產(chǎn)過(guò)程中，某些廠家由于生產(chǎn)管理體系不健全，可能出現(xiàn)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)失誤、測(cè)試不規(guī)范等問(wèn)題。軟件功能的可靠性是繼電保護(hù)裝置可靠性的基礎(chǔ)，一旦軟件出錯(cuò)就會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置拒動(dòng)或誤動(dòng)。從而影響可靠性。

（二）裝置硬件?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)廣泛使用微機(jī)保護(hù)，它是將微型機(jī)、微控制器等器件作為核心部件構(gòu)成的繼電保護(hù)。在整個(gè)系統(tǒng)的硬件上存在許多影響繼電保護(hù)裝置可靠性的因素，比如二次回路、繼電保護(hù)裝置輔助裝置、通信裝置、斷路器等。這些元件質(zhì)量的好壞直接影響繼電保護(hù)裝置的可靠性。

（三）人為因素。對(duì)繼電保護(hù)裝置實(shí)施有效的維護(hù)是保證繼電保護(hù)裝置可靠性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。運(yùn)維人員的安全責(zé)任意識(shí)、專業(yè)技能起著決定性作用。一些違規(guī)操作會(huì)對(duì)繼電保護(hù)裝置的可靠性造成嚴(yán)重的影響。同時(shí)隨著各種新型繼電保護(hù)裝置的廣泛使用，對(duì)運(yùn)維人員的技術(shù)水平也提出了更高要求，如果運(yùn)維人員的素質(zhì)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，必然會(huì)影響到裝置運(yùn)行中的可靠性。

三、提高繼電保護(hù)裝置可靠性的措施

（一）為了提高繼電保護(hù)的可靠性，選擇保護(hù)裝置時(shí)，在滿足電力系統(tǒng)要求的前提下，盡可能選擇簡(jiǎn)單保護(hù)，應(yīng)力求接線簡(jiǎn)單、元件性能可靠、回路觸點(diǎn)盡可能少。

（二）要嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，繼電保護(hù)裝置的硬件質(zhì)量對(duì)繼電保護(hù)的可靠性有著很大的影響，各個(gè)元器件的故障發(fā)生率及使用壽命直接影響到繼電保護(hù)裝置的可靠性，所以嚴(yán)格把控各個(gè)元器件的質(zhì)量是非常重要的。

（三）注重繼電保護(hù)裝置的檢驗(yàn)，要做好新安裝裝置的驗(yàn)收檢驗(yàn)，運(yùn)行中裝置的定期檢驗(yàn)，運(yùn)行中裝置的補(bǔ)充檢驗(yàn)。當(dāng)新安裝的一次設(shè)備投入運(yùn)行或者現(xiàn)有的一次設(shè)備上投入新安裝的裝置時(shí)需要進(jìn)行新安裝裝置的驗(yàn)收檢驗(yàn)。定期檢驗(yàn)是檢查繼電器或裝置的各項(xiàng)性能是否完好，包括裝置引入端子外的交、直流及操作回路以及涉及的輔助繼電器、操作機(jī)構(gòu)的輔助觸點(diǎn)、直流控制回路的自動(dòng)開(kāi)關(guān)等。補(bǔ)充檢驗(yàn)包括對(duì)運(yùn)行中的裝置進(jìn)行較大的更改或增設(shè)新的回路后的檢驗(yàn)、檢修或更換一次設(shè)備后的檢驗(yàn)、運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)異常情況后的檢驗(yàn)、事故后檢驗(yàn)、已投運(yùn)行的裝置停電一年及以上再次投入運(yùn)行時(shí)的檢驗(yàn)。各類檢驗(yàn)均應(yīng)按照規(guī)定的周期進(jìn)行。

（四）做好保護(hù)裝置的絕緣試驗(yàn)。交流系統(tǒng)是中性點(diǎn)接地系統(tǒng)，但交流系統(tǒng)的多點(diǎn)接地會(huì)造成保護(hù)測(cè)量不準(zhǔn)確，導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)。直流系統(tǒng)是不接地系統(tǒng)，直流一點(diǎn)接地雖然不能造成保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)，但如果發(fā)展成兩點(diǎn)接地或多點(diǎn)接地，往往會(huì)直接導(dǎo)致保護(hù)不能正確動(dòng)作。因此要做好保護(hù)裝置的絕緣試驗(yàn)。

（五）開(kāi)展對(duì)工作人員的技術(shù)培訓(xùn)和教育。同時(shí)加強(qiáng)運(yùn)維和管理，對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行及時(shí)有效的檢查，檢查二次接線的牢固性，核實(shí)保護(hù)壓板的投入情況等，把這些作為預(yù)防故障發(fā)生的重要措施進(jìn)行有效的貫徹執(zhí)行。做好各項(xiàng)維護(hù)、檢查工作，充分發(fā)揮繼電保護(hù)裝置的作用，提高繼電保護(hù)裝置的可靠性。

四、結(jié)束語(yǔ)

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行可靠性指標(biāo)的計(jì)算不僅關(guān)系到電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性指標(biāo)的正確評(píng)估，而且關(guān)系到繼電保護(hù)系統(tǒng)的正確評(píng)估及繼電保護(hù)裝置的改進(jìn)和完善。就繼電保護(hù)裝置可靠性指標(biāo)計(jì)算的觀點(diǎn)是：將區(qū)外故障正確不動(dòng)作納入繼電保護(hù)裝置運(yùn)行時(shí)正確工作率指標(biāo)內(nèi)計(jì)算能更合理、正確地評(píng)價(jià)其運(yùn)行性能，還有利于其正確使用、改進(jìn)和完善；將正確工作率指標(biāo)細(xì)分為區(qū)內(nèi)故障正確動(dòng)作率、區(qū)外故障正確不動(dòng)作率（又分為正方向區(qū)外故障正確不動(dòng)作率和反方向區(qū)外故障正確不動(dòng)作率），不正確工作率分為正方向區(qū)外故障誤動(dòng)作率、反方向區(qū)外故障誤動(dòng)作率、正常運(yùn)行時(shí)誤動(dòng)作率和拒動(dòng)率。這有利于對(duì)繼電保護(hù)裝置的可靠性進(jìn)行更為具體深入的分析和研究。

繼電保護(hù)裝置的可靠性主要由配置合理、質(zhì)量和技術(shù)性能優(yōu)良的繼電保護(hù)裝置，以及運(yùn)行維護(hù)和管理來(lái)保證。

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[作者簡(jiǎn)介]余波（1986.01-），男，湖北丹江口人，三峽大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)士。