繼電保護系統的可靠性分析及在電網中的應用

摘 要：在社會主義經濟市場不斷成熟的過程中近年來我國的經濟水平得到了極大的提升，，在這種環境下電力系統也取得了巨大的進展。在電力系統正常運行過程中繼電保護具有十分重要的作用，是電網安全的重要承載。本文對繼電保護系統的可靠性進行了綜合性分析，并對其在電網當中的應用進行了闡述，供以參考。

關鍵詞：繼電保護；可靠性分析；電網運行

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 22-0000-01

電力系統是用戶用電的最基本承載，只有在電力系統穩定運行的情況下方能夠保證用戶用電的安全性、經濟性，才能為用戶帶來最為優質的服務。然而在電力系統體系不斷成熟化的過程中其規模也在不斷擴充，這也讓電力系統的復雜程度得到了極大程度的提升。這種復雜程度很大一部分是來源于元件構成較為復雜，然而各部分電力系統元件緊緊相扣，一旦某個元件出現問題會造成故障甚至可能造成整個系統癱瘓，這將帶來巨大的經濟損失以及社會效益損失。為了讓電力系統始終能維持穩定運行狀態繼電保護系統是其中的關鍵模塊，一旦系統出現問題繼電保護模塊將自動切除故障，從而讓系統維持正常運行狀態。

一、繼電保護裝置概述

繼電保護系統的最基本構成單位即為繼電保護裝置，當電力系統出現故障時這些裝置將可及時向值班人員進行警告并反饋或采取直接切斷及跳閘命令來終止這些故障[1]。將這些基本裝置進行關聯并構建為一個綜合體系即得到了繼電保護系統，其主要結構如下：

結合上圖可知在繼電保護裝置中其元件構成又包括了執行輸出元件、邏輯判斷元件以及測量比較元件。目前主流的繼電保護裝置一般都采用智能型主機可在單機條件下獨立運行，同時也可在連接電腦的情況下運行，主機當中具備了高性能數字信號處理器[2]。另外繼電保護裝置當中含有DAC芯片以及大屏幕LCD顯示庫，為系統信息輸入、輸出提供了良好的條件，并且使操作流程得到了極大的簡化[3]。該裝置可進行電流直接輸出以及電壓直接輸出，同時具備了自我保護功能，采用了新型高保真功放，整個裝置接點十分豐富，呈現為主機一體化單機箱結構，具有較為理想的性價比。在應用繼電保護的過程中相關工作人員要對呈現出的物理變化規律進行全面性分析并總結，以分析報告作為參考，逐漸對繼電保護系統進行完善。

二、繼電保護系統可靠性影響因素分析

繼電保護系統可靠性影響因素主要來源于以下幾方面：（1）主觀因素。主要體現在相關人員在安裝線路時并未按照規定進行操作，對線路極性有所忽略造成繼電保護系統的可靠性以及穩定性受到影響；（2）硬件因素。繼電保護系統若要發揮出實際效用不僅僅需要其自身能維持穩定性，同時還需要保證二次回路、通信模塊等裝置可正常運行。其中觸點在繼電器當中承載了重要功能，當觸點松動或觸點損壞時將會直接導致故障出現，或者由于觸點尺寸設置問題導致繼電器的可靠性受到制約；（3）軟件因素。在相關軟件出現問題時將會導致繼電保護裝置發生誤動或據動，其突出原因包括編碼問題，軟件設計問題，或者是調試時定值輸入出現差錯。

三、繼電保護系統應用分析

在評價繼電保護系統的過程中一般會通過一系列指標對其可靠性進行衡量，其主要指標包括可靠度、故障率、修復率、平均無故障工作時間以及平均修復時間等。在實際評定過程中一般是采取故障樹法對其進行分析，該方法具有良好的適用性。對于配電網而言則會采取系統平均停電頻率指標、用戶平均停電頻率指標以及平均供電可用率指標進行評價。基于以上所述在線路繼電保護配置通常將中性點直接接地，假設線路為單側電源線路時，接地故障則采取零序電流保護形式而相間保護則采用階式相電流。若線路是雙側電源線路就需要采用零序電流保護、階段式相間和接地距離保護。而在母線繼電保護配置時需要配置專用母線保護來保證母線故障可被迅速切除，同時被保護母線的靈敏系數也應當符合要求。對變壓器繼電保護配置時可采取多種方式進行綜合保護如零序電流保護、過負荷保護、瓦斯保護以及過電流保護等。需要注意的是在配電網可靠性分析過程中需要對向上等效過程以及向下等效過程進行分別處理。

四、提升繼電保護系統可靠性的相關建議

為保證繼電保護系統可靠性首先就需要充分利用性能較好的數字控制器件，以此來提升繼電保護裝置的整體使用效果。將FPGA（現場可編程門陣列）應用到繼電保護當中并充分發揮出它的高度集成化特性，讓微機功能更為全面。其次需要對繼電保護智能化程度進行強化，人功智能與繼電保護關聯起來，這樣繼電保護將可對故障進行迅速處理并具有更強的數據分析能力。未來人工智能在繼電保護當中越來越普及，將是重要的發展趨勢。再者需要提升繼電保護信息化水平以及微機化水平，以此讓繼電保護系統更好地融入至電力系統當中，組建出一個完整的計算機網絡，讓繼電保護系統的功能由單一化轉變為多元化，對整個系統進行深層次完善。另外在繼電保護系統并不能完全自動化運轉的情況下，依然需要一定的人為性操作，因此需要構建出一支具備高技術水平、高素質的專業性人才隊伍，保證繼電保護系統穩定運作的前提下促進其不斷發展。

五、結束語

在電力系統規模及功能不斷擴充的過程中，其整體結構也變得愈來愈復雜，在元件數量大幅度提升的情況下也給電力系統的穩定運行及維護帶來了一定程度的影響。繼電保護系統可為電力系統穩定性運作提供保障，在這個過程中需對其可靠性進行充分分析，采取針對性措施對其進行完善從而讓繼電保護系統發揮出實際性效用。

參考文獻：

[1]曹國臣，韓蕾，祝濱.大電網分布式自適應繼電保護系統的實現方法[J].電力系統自動化，2000（13）.

[2]朱時祥.關于繼電保護的性能和檢修措施探討[J].今日科苑，2010（08）.

[作者簡介]何宗林（1972.10-），男，江西上饒人，主任，本科，研究方向：繼電保護系統的可靠性分析及在電網中的應用。