繼電保護系統的可靠性分析及在電網中的運用

王欣偉 薛澄華/國網陜西省電力公司檢修公司

?

繼電保護系統的可靠性分析及在電網中的運用

王欣偉 薛澄華/國網陜西省電力公司檢修公司

【摘 要】電力系統的穩定運行可以為廣大用戶提供優質可靠的供電服務，為我國的生產生活活動提供保障。繼電保護是電力系統重要的保護機制，對于防止發生電力事故，維持國家電網正常運行具有重要作用。隨著計算機的網絡化，機械技術的自動化，通信技術的效率化，繼電保護也在向著智能化發展。技術人員要在實際工作中，對繼電保護系統的可靠性認真分析，保證繼電保護裝置的健康運行，從而為電力系統的可持續發展做出貢獻。

【關鍵詞】繼電保護系統；可靠性分析；電網中的運用；

隨著科學技術的提高，我國電力工業也得到了很大的發展。電力系統的穩定運行可以為廣大用戶提供優質可靠的供電服務，為我國的生產生活活動提供保障。繼電保護是電力系統重要的保護機制，對于防止發生電力事故，維持國家電網正常運行具有重要作用。本文將對繼電保護系統的可靠性進行分析，探討繼電保護系統在電網中運用的方法，希望為我國電力系統的發展提供幫助。

一、繼電保護系統概述

目前，電力系統的主要環節包括發電環節、變電環節、輸電環節、配電環節以及用電環節等。電力系統主要將自然界中一次能源通過電力轉化裝置轉化成生活和生產所需的電力能源。繼電保護系統在國家電網中是發生故障時候的第一道保護機制，主要有測量元部件、邏輯環節和執行輸出三個內容組成。為了確保繼電保護系統的良好運行，電網工作人員要對系統的運行情況進行了解，對發生的故障進行記錄，總結出相似故障發生的規律，從而為解決故障提供重要的參考意見。

二、繼電保護系統可靠性分析

（1）繼電保護系統可靠性指標內涵

對于繼電保護系統來說，其可靠性指的是如果電力系統出現故障的時候，要能夠通過對應的保護機制，為電力系統提供安全性保障，當電力系統正常運轉的時候，繼電保護系統處于拒動的狀態。繼電保護系統的可靠性指標是對可靠性的具體數值評價，通常用到的可靠性指標包括可靠度、故障發生率、設備可用率、計劃檢修率、以及平均無故障和修復時間。

（2）完善繼電保護系統的措施

繼電保護系統可靠性指標的確定對于完善機電保護系統具有重要意義。故障人員可以根據可靠性指標分析出可能造成系統故障的原因，在設計和維修故障中進行重點關注，并作為具體維修周期的制定依據。過去的繼電保護系統缺乏自檢功能，因此需要人工定期檢修工作來彌補系統的缺陷。目前，采用比較廣泛的繼電保護裝置是微機繼電保護裝置，具有較強的自檢功能，同時可以對系統運行狀態隨時監測。通常情況下，微機繼電保護系統的自檢功能就能夠實現對故障的有效排查，但為了避免特殊情況的發生，在實際工作中也不能忽略人工定期檢查的作用。當前計算機軟件技術的安全性也成為了繼電保護系統中一個比較重要的安全因素，由于軟件自身算法的編寫原理出現問題很可能造成軟件的誤動或者拒動。

（3）繼電保護系統可靠性分析

在對繼電保護系統進行可靠性分析的時候，可以用到的方法有概率法、馬爾科夫模型分析法以及故障樹分析法等。其中故障樹分析法具有識別準確，操作相對簡單的特點，在目前對繼電保護系統可靠性的分析中應用的比較廣泛【1】。

故障樹分析法主要通過對繼電保護裝置的硬件部分進行分析，從而確定系統可靠性。在實際操作中將繼電保護硬件部分的失效分為兩部分，分別是斷路器失效和繼電保護失效。用表示斷路器失效，用表示繼電保護失效，那么繼電保護裝置失效的公式為：

三、繼電保護系統在電網中的應用分析

隨著我國國網電力系統的規模越來越大，在電力系統安全性上的要求也越來越高。繼電保護系統作為國網電力系統發生故障時的第一道安全放線，對于電力系統的正常運行具有重要意義。本文以110kV電線路為例，對繼電保護在電網中的應用進行分析。

（一）繼電保護在國網電力系統中的配置情況

當電力系統發生故障的時候，繼電保護會發生動作機制，動作主要分為正確動作和錯誤動作兩種，其中錯誤動作又有拒動和誤動兩種情況。具體的工作原理是：當國網電力系統的元件運行出現問題時會產生故障信號，繼電保護系統探測到故障信號發生動作，向最近距離的跳閘傳遞故障信息，該故障元件進行跳閘處理，從而保證系統整體的安全性。在實際工作中，繼電保護的配制情況和系統元件的工作情況具有很大的關聯【2】。因此，在對系統設計的時候，選擇正確的繼電保護配置對于提高電力系統穩定性和安全性具有重要意義。

繼電保護中線路的配置分析。110kV線路的中性點通常進行接地連接，對于單側線路來說，通常應用階段式相電流保護的方法，來對接地故障進行保護。對于雙側線路來說，通常應用零序保護、階段式保護等方式來對線路故障進行保護。

繼電保護中的母線配置。如果線路母線是雙母線的情況，那么必須裝置雙母線保護設施，所謂的雙母線指的是電線線路單母線和從發電廠引出的母線。在實際工作中，如果出現起初母線故障的情況，此時也要通過專門的母線保護裝置對母線進行保護。同時，還要做好母線的后備保護工作。后備保護主要是通過變壓器保護和靈敏度高的線路來實現。

（二）配電網的可靠性指標分析

配電網可靠性指標主要包括三個內容：分別是SAIFI指標、CAIFI指標以及ASAI指標。其中SAIFI指標指的是用戶在特定時間內遇到的平均停電次數。CAIFI指標指的是在一年中，用戶遇到的停電次數。ASAI指標指的是實際發生的供電時間和用戶希望的供電時間比值。

（三）對配電網可靠性指標的計算

實際的配電系統比較復雜，通常由主、副饋線兩部分組成。在計算配電網可靠性的時候，可以采取簡化計算的方法，通過網絡等值法將其轉化成配電網。網絡等值法有向上和向下等效兩種形式。

1.向上等效。向上等效是通過分支饋線發生作用，進而影響上級饋線的等效元件。在實際工作中，技術人員首先要做好饋線分層工作，通常情況饋線和隔離開關保持同一層，接下來確保等效分支線對分層的表達。

2.向下等效。和向上等效方式不同，該等效方法也是通過分支饋線發生作用，但影響的是下級饋線的等效元件。在該等效方法中，為了確保對可靠性影響的分析正確，要在下層的饋線上加入串聯元件，該串聯元件要和等效元件保持等值【3】。

（四）繼電保護系統的實例分析

下面，以我國電網系統中，某配電系統為例進行探討，來分析繼電保護的可靠性在電網中運行機制。在某配電系統中，包括一座35kV變電所，4條出線，饋線總共有36條以及22個負荷點。整個配電系統中的平均負荷為13.547MW。對可靠性指標采取決策樹方法進行測量，測量結果如表1所示：

表1　某配電系統元件可靠性指標分析圖示

從表1可以看出，繼電保護系統對于配電系統有著很大的影響，是電力系統重要的保護機制。隔離開關以及備用電源對于保持繼電保護系統的良性運行，防范電力系統安全風險的發生具有重要作用。在電力系統中加入繼電保護裝置，改變了系統的整體拓撲結構，從而增加了系統的可靠性。

四、結束語

國網電力系統是關系到國泰民安的重要系統，是人民生產生活順利進行的有力保障。隨著計算機的網絡化，機械技術的自動化，通信技術的效率化，電力系統也在向著智能化發展。同時超大規模電力系統的出現對于繼電保護工作也提出了更高的要求。為了更好地適應電力系統的發展，繼電保護系統也要向著通信一體化、網絡化、智能化發展。技術人員要在實際工作中，對繼電保護系統的可靠性認真分析，保證繼電保護裝置的健康運行，從而為電力系統的可持續發展做出貢獻。

參考文獻：

[1]朱立峰. 繼電保護系統的可靠性分析及其在電網中的應用[J]. 機電信息，2011，24:60-61.

[2]閆峰，李曉龍. 繼電保護系統的可靠性分析及在電網中的應用[J]. 黑龍江科技信息，2013，30:106.

[3]劉鋁. 繼電保護系統的可靠性及在電網中的應用探討[J]. 企業技術開發，2014，20:51-52.