繼電保護系統的可靠性分析及在電網中的應用探討

黃興平

文章編號：2095-6835（2016）13-0119-01

摘 要：隨著電力系統的快速發展，我國電力企業的供電效率和自動化水平在不斷提高，電網結構也越來越復雜，電網系統中電力元件的種類和數量也在增多。一旦電網系統發生故障，就會造成巨大的社會影響和經濟損失。繼電保護作為防止故障發生的第一道防線，對保證電力系統安全、穩定、可靠運行有十分重要的意義。簡要分析了繼電保護系統可靠性方面的內容，探討了繼電保護在電網中的實際應用情況，以期為日后的相關工作提供參考。

關鍵詞：繼電保護；可靠性分析；電力系統；運行安全

中圖分類號：TM774 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.13.119

繼電保護的主要作用是監控電網，及時隔離發生故障的部位，防止電力事故進一步擴大。因此，繼電保護裝置在電網系統中發揮著非常重要的作用。繼電保護的可靠性是電力系統安全運行的保障。

1 繼電保護系統的可靠性分析

1.1 繼電保護的可靠性指標

繼電保護裝置的可靠性是指當電力系統發生故障時，繼電保護裝置能夠及時切斷故障電力，防止事故進一步蔓延。裝置的可靠性指標通常是用數值來衡量的，主要包括可靠度、故障率、可用度、計劃檢修率、切除時間和平均修復時間等。

1.2 基于故障分析法的繼電系統可靠性分析

故障樹分析法是美國貝爾電報公司提出并研發的繼電可靠性分析系統。它借鑒數學邏輯思維的方法，能夠形成生動、形象的理解，有效提高了分析的準確性和處理結果的可靠性，是繼電系統安全運行的保障。在繼電保護系統中，硬件部分通常是由電壓電力互感器、二次回路、繼電保護裝置、斷路期和通信裝置等組成的。故障分析法是通過分析硬件部分的故障發生率來確定繼電保護失效的部位，以便及時發現問題。如果用A表示保護正確，B表示斷路期正常，則繼電保護硬件失效的條件可以表示為： .

在具體分析時，通過精確的計算能夠清楚地認識到硬件組成影響失效的重要性。比如，在某次計算中，結果顯示，二次回路與保護裝置分別占總概率的26.53%和52.64%.這說明，這兩種裝置是最有可能出現繼電保護失效問題的。因此，在檢查故障時，應首先從這兩個裝置入手。

2 繼電保護系統在電網中的應用分析

繼電保護系統是電網系統中的重要組成部分，它能保證電力系統安全、穩定運行，尤其是在現代大容量的輸電系統中，電壓越來越高，容量也越來越大。電網要想安全、穩定的運行，就要連接更加高效的繼電保護裝置。本文以110 kV電路為例，分析了繼電保護在電網系統中的應用情況。

2.1 電力系統中繼電保護的配置

繼電保護主要分為正常和不正常2種工作狀況，不正常工作又被分為誤動和拒動2種情況。在電力系統中，正常運行的繼電保護裝置能夠向距離故障最近的元件發出跳閘命令，使故障元件與電力系統分離。因此，在電力系統中，正確、合理地配置繼電保護是提高電網安全性和可靠性的關鍵。

2.1.1 線路繼電保護的配置

在110 kV電網中，輸電線路通常為中性點直接接地，如果線路為單側電源接線，在配置繼電保護時，主要采取階段式相電流與零序電流形成保護；如果線路為雙側電源接線，則采取零序電流保護、階段式相間和接地距離保護。

2.1.2 母線繼電保護配置

在110 kV電流輸送中，在接母線時，必須有相應的母線保護，當需要切除發生在母線上的故障時，也需要接相應的母線保護。對于已經裝有母線保護的接電線，為了使母線保護能夠正常工作，需要接入靈敏系數優異的變壓器，以實現母線的后備保護。

2.1.3 變壓器繼電保護配置

變壓器作為電網系統中的重要組成部分，是將生產電力轉變為民用電力的關鍵。因此，要做好變壓器的繼電保護工作。一般情況下，變壓器需要安裝零序電路保護、電力快速切斷保護、過電流保護、過電壓保護等繼電保護裝置。

2.2 明確配電網可靠性指標

通常情況下，配電網的可靠性指標是由3個基本參數組成的，即系統平均通電頻率指標（SAIFI）、用戶平均停電頻率指標（CAIFI）、平均供電可用率指標（ASAI）。系統平均通電頻率指標（SAIFI）主要反映的是供電網絡中用戶在單位時間內遇到的平均停電次數；用戶平均停電頻率指標（CAIFI）主要反映的是用戶在一個供電年度遇到的平均停電次數；平均供電可用率指標（ASAI）主要反映的是實際供電總時間與要求供電時間的比。

2.3 配電網可靠性分析計算方法

電力系統是一個復雜的體系，為了簡化計算過程，得出準確的可靠性分析結果，可以利用等值法進行計算。該方法分為向上等效和向下等效2個過程。向上等效過程的主要思路是將分支饋線對上級饋線的影響用串聯在上級饋線中的等效節點表示。在等效計算時，要先對配電系統的饋線分支進行判斷和分層操作，每條分支饋線用隔離開關、熔斷器劃分，然后從下而上使用等效分支線表示。向下等效的基本思想就是與向上等效對換，即等效節點串聯在下線饋線的首端，向下等效中。為了表示上層元件故障對下層的影響，往往在主饋線上增加一個等值的串聯元件。

3 結束語

電力系統作為經濟發展的保障，提高電力系統的穩定性有非常重要的意義。隨著我國電力改革的快速發展，電力系統也逐漸朝著智能化、數字化、網絡化的方向發展。為了保證電力系統改革后的穩定運行，更新與發展繼電保護技術是非常有必要的。這樣做，能夠切實提高我國電力行業的整體水平。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕