繼電保護系統狀態評價研究

郭俊峰

【摘 要】 為了適應智能電網建設安全、高效的核心要求，對繼電保護系統狀態評價研究進行了綜述。重點關注繼電保護系統的狀態劃分、隱藏故障的診斷方法、風險分析三方面的研究進展，分別從診斷方法、評估模型、風險評價指標與基礎數據來源等方面比較了研究成果的優缺點，指出進一步研究應圍繞構建繼電保護狀態指標、研究在線診斷技術、提出信息接口標準等方面展開。

【關鍵詞】 繼電保護 ?風險評估 ?可靠性

隨著我國逐漸加快智能電網建設的步伐，新能源大量接入，智能電力電子器件不斷增多，使得對新型繼電保護裝置的需求日益增加，保護的整定配合隨之更加復雜，繼電保護系統發生不正確動作的可能性會更大。此外，為了節省二次設備的巡視、檢修資源消耗，減少檢修停運時間和次數，急需實施繼電保護設備的狀態維修。因此研究繼電保護狀態診斷，開發繼電保護狀態評價體系就具有重要意義。

1 繼電保護系統狀態

繼電保護狀態是繼電保護系統實現其預定保護功能的一種能力。繼電保護系統狀態評價主要是通過狀態診斷，從而對運行中的繼電保護設備性能及其系統功能進行評價。下面將分析繼電保護系統狀態，主要分為設備狀態、回路狀態與功能狀態等。

1.1 設備狀態

設備狀態主要是指繼電保護裝置中的硬件狀態與軟件狀態，設備狀態與諸多因素有著聯系，如：設計水平、軟件版本、運行環境與維護條件等。設備狀態可以分為投運狀態與停運狀態，其中停運狀態還可以分為檢修停運、隨機停運、誤動停運與拒動停運等，設備狀態的劃分是根據其不同目的實現的。繼電保護系統自身具有診斷功能，因此設備失效可以分為自診斷與不可自診斷失效狀態。同時，繼電保護設備其較長時間均處于準備工作的環境中，眾多因素影響著設備的狀態，因此設備狀態還可以分為正常動作、不正常動作與過渡狀態。

1.2 回路狀態

繼電保護系統的回路主要分為通信回路、交流回路、直流回路與二次回路等，通信回路擁有自檢的功能，其他回路不能進行硬件自檢，不具備監測功能。在繼電保護系統中通信回路有著重要的作用，對正確動作有著深遠的影響。二次回路的組成主要是有繼電器與連接設備的電纜等，其最突出的特點便是具有分散性與多點性，二次回路的工作狀態不具備職能診斷設備與方法。

1.3 繼電保護系統功能狀態

微機保護系統由二次回路、保護裝置、收發訊機、操作箱繼電器等環節組成;數字化繼電保護系統由同步時鐘源、傳輸介質、互感器、合并單元、交換機、保護單元、智能終端、斷路器等環節組成。繼電保護系統是通過裝置間相互配合來完成工作的，系統功能狀態是對上述各環節狀態的綜合反映。在考慮隱藏故障的前提下對元件之間的相互影響進行適當解耦，將不同元件導致的誤動狀態歸為一類狀態，得到更為實用的狀態模型。此外，考慮到繼電保護裝置自檢、在線監視功能、冗余配置、熱備用、保護閉鎖的影響，繼保系統的功能存在多種可能狀態。從系統可靠性建模來看，其組成會越來越復雜，狀態數目會越來越多，研究更為完善的模型和智能分析工具，將會是解決這一問題的有效途徑。

2 繼電保護系統狀態的診斷方法

繼電保護系統狀態的診斷方法主要有在線診斷，對其隱藏故障的診斷與對其保護狀態的診斷等。在線診斷為繼電保護系統在線狀態評價奠定了堅實的基礎，但其中仍存在問題，主要是保護狀態評價的基礎數據欠缺。繼電保護的隱藏故障診斷是較為重要的技術手段，指導著繼電監視系統的設計。繼電保護系統的保護狀態診斷有著較快的發展速度，并有著較為明顯的特征，即：靜態與動態特征。總結以上在線診斷方法，就目前的技術水平來看較為實用的做法是利用測量冗余對繼電保護交流回路進行診斷，利用故障錄波和保護裝置內部信息進行保護系統故障反映能力診斷。繼電保護系統狀態的分析和應用。

2.1 繼電保護風險評價

繼電保護風險評價主要是根據繼電保護設備狀態進行分析而形成的，其涉及的基礎數據主要源于模塊與系統的運行、維護、停運等狀態的原始記錄，通過收集從而實現對歷史數據的統計，現階段，風險評價方法主要依據便是歷史統計數據。在繼電保護系統狀態評價中繼電保護狀態診斷信息是十分重要的，其技術數據的獲取過程便是診斷的過程。繼電保護狀態診斷信息對于完整的狀態評價至關重要，診斷過程即可以視為基礎數據的獲取過程。狀態評價不僅能得到量化的失效率，還希望得到距“失效邊緣”的距離，這樣可使其評價結論更為準確。

2.2 安全措施

繼電保護裝置狀態評價主要是通過隱藏故障診斷措施實現的，對其中影響保護裝置的拒動與誤動后果進行分析，進而采取必要的手段，如：出口隔離、功能重組等，從而保證繼電保護設備的安全性與可靠性。隨著變電站保護系統逐漸實現數字化，對其解決的方案主要有SBPU和SB方案。這種方式的優點在于無須添加硬件設備，僅通過軟件功能的調用和信號傳遞方向的改變即可實現對失效保護裝置的功能替換。

3 結語

信息與通信技術的快速發展，為繼電保護技術帶來了質的飛躍。繼電保護從原理到硬件結構均日趨成熟，滿足了電力系統發展的需要。隨著社會的發展，經濟的進步，我國電網建設的規模不斷擴大，繼電保護裝置也在逐漸更新，繼電保護系統包括硬件設備與軟件設備，其功能是實現繼電保護，繼電保護系統的安全性得到了廣泛的關注，因此研究繼電保護系統狀態評價有著積極的作用。相信，在新技術不斷發展與支持下，繼電保護技術將得到快速的發展，繼電保護系統狀態評價將能夠更好為設備性能及系統功能的評價服務。

參考文獻

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