電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與自動(dòng)化裝置的可靠性分析

任洋++滕巍++張笑時(shí)

摘 要：在社會(huì)生產(chǎn)和人們的生活中，需要消耗大量的電力，因此必須保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定地工作。在電力系統(tǒng)中，繼電保護(hù)和自動(dòng)化裝置是保證供電安全，識(shí)別供電故障和處理故障的主要系統(tǒng)裝置，因此繼電保護(hù)與自動(dòng)化裝置必須具有高度可靠性，才能夠進(jìn)一步保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。本文主要對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與自動(dòng)化裝置進(jìn)行概述，說(shuō)明了電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)的基本任務(wù)和要求，并分析了提高繼電保護(hù)與自動(dòng)化裝置可靠性的措施。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；繼電保護(hù)；自動(dòng)化裝置

中圖分類號(hào)：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，如今我國(guó)逐漸進(jìn)入智能化生活狀態(tài)，應(yīng)用在人們生產(chǎn)中的智能科技設(shè)備越來(lái)越多，而各種智能科技設(shè)備均需要電力的支持，因此人們對(duì)電力的需求量和安全性要求越來(lái)越高。將繼電保護(hù)與自動(dòng)化裝置應(yīng)用在電力系統(tǒng)中，是保證供電安全的基本措施，但為了能夠確保繼電保護(hù)與自動(dòng)化裝置的可靠性，需要對(duì)其建立合理的可靠性指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，促使電力系統(tǒng)運(yùn)行安全穩(wěn)定，繼而保證人們生產(chǎn)生活提高效率。

一、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與自動(dòng)化裝置的概述及工作特征

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)屬于一種保護(hù)電氣設(shè)備安全運(yùn)用的技術(shù)手段，其能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)的運(yùn)行安全提供評(píng)價(jià)，判斷和發(fā)展電力系統(tǒng)中存在的故障，并及時(shí)采取合理的措施進(jìn)行處理，避免故障形成嚴(yán)重的事故，以保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。為了保證繼電保護(hù)提高作用，其需要幾套互相獨(dú)立的設(shè)備組成，確保能夠檢查到電力系統(tǒng)中所有的電氣設(shè)備，繼而提高電力系統(tǒng)的安全性和可靠性。

如果電力系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障，如短路故障、過(guò)載運(yùn)行故障等，均需要確保繼電保護(hù)裝置的可靠性，能夠及時(shí)針對(duì)故障發(fā)出信號(hào)，切除發(fā)生故障點(diǎn)。隨著電力系統(tǒng)的逐漸完善，如今電力系統(tǒng)在運(yùn)行中發(fā)生故障的概率偏小，繼電保護(hù)裝置也不會(huì)頻繁進(jìn)行工作，但繼電保護(hù)裝置也會(huì)在運(yùn)行中出現(xiàn)故障，包括拒動(dòng)故障和誤動(dòng)故障。拒動(dòng)故障主要是指電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置沒(méi)有能夠及時(shí)進(jìn)行故障的切除和發(fā)出信號(hào)，導(dǎo)致電力系統(tǒng)崩潰。而誤動(dòng)故障主要是指繼電保護(hù)裝置受到內(nèi)部和外界各種因素的影響，在電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的過(guò)程中仍發(fā)出誤動(dòng)作，繼而導(dǎo)致一定的經(jīng)濟(jì)損失發(fā)生。自動(dòng)化裝置主要是針對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，其故障一般為難以實(shí)時(shí)進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)的檢測(cè)、傳輸和控制，繼而無(wú)法保證電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

二、電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)的基本任務(wù)和要求

（一）繼電保護(hù)選擇性任務(wù)和要求

如果電力系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障，繼電保護(hù)裝置必須能夠針對(duì)故障點(diǎn)選擇性切除故障點(diǎn)，即確保將故障點(diǎn)距離最近的斷路器切斷，以確保電力系統(tǒng)能夠繼續(xù)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（二）繼電保護(hù)靈敏性任務(wù)和要求

電力系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)故障時(shí)，繼電保護(hù)必須能夠針對(duì)故障及時(shí)進(jìn)行處理。如果故障屬于繼電保護(hù)的工作范圍，則繼電保護(hù)不能夠出現(xiàn)拒動(dòng)故障。如果故障不屬于繼電保護(hù)工作范圍，則繼電保護(hù)不能夠出現(xiàn)誤動(dòng)故障，即繼電保護(hù)必須具有高靈敏性，一般主要是采用靈敏系統(tǒng)進(jìn)行繼電保護(hù)靈敏性評(píng)價(jià)，確保電力系統(tǒng)故障處理的合理性。

（三）繼電保護(hù)速動(dòng)性任務(wù)和要求

電力系統(tǒng)某一位置和設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，為了能夠避免故障的擴(kuò)大，造成嚴(yán)重的事故，必須將出現(xiàn)故障的設(shè)備以最短的時(shí)間進(jìn)行處理，即繼電保護(hù)速動(dòng)要求較高。繼電保護(hù)裝置需要做到以最快的時(shí)間處理故障，同時(shí)確保將短路電流對(duì)設(shè)備的損壞控制在最低，確保電力系統(tǒng)電壓最快恢復(fù)，以起到改善發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行穩(wěn)定性的作用。

（四）繼電保護(hù)可靠性任務(wù)和要求

保證繼電保護(hù)可靠性是最基本的任務(wù)和要求，也是保證電力安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)，同時(shí)避免事故發(fā)生和擴(kuò)大。而要保證繼電保護(hù)裝置的可靠性，首先要保證保護(hù)裝置設(shè)計(jì)方面的可靠性、整定計(jì)算及安裝調(diào)試過(guò)程中的準(zhǔn)確性，且需要確保裝置組成元件質(zhì)量的可靠性，繼而提高電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的有效性和可靠性。

三、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與自動(dòng)化裝置可靠性指標(biāo)體系

隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，如今電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，而相對(duì)應(yīng)繼電保護(hù)裝置和自動(dòng)化裝置也呈現(xiàn)出復(fù)雜性。同時(shí)繼電保護(hù)裝置構(gòu)成和輸入特征量本身也呈現(xiàn)復(fù)雜性，且其又屬于可維修產(chǎn)品，因此其發(fā)生故障的可能性高。為了能夠確保繼電保護(hù)裝置可靠性，對(duì)其可靠性評(píng)價(jià)需要采用多個(gè)可靠性指標(biāo)，但指標(biāo)體系不可過(guò)于復(fù)雜。根據(jù)我國(guó)電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征和用電實(shí)際情況，在進(jìn)行繼電保護(hù)裝置可靠性評(píng)價(jià)時(shí)，需要以下特征量作為可靠性指標(biāo)體系：①成功率，成功率屬于評(píng)價(jià)繼電保護(hù)裝置可靠性重要指標(biāo)，其主要是指在相應(yīng)條件下，繼電保護(hù)裝置監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)設(shè)備成功的概率。②平均無(wú)故障工作時(shí)間，由于繼電保護(hù)屬于可維修產(chǎn)品，將該指標(biāo)作為評(píng)價(jià)繼電保護(hù)裝置可靠性指標(biāo)非常重要，其主要是指兩次故障之間工作時(shí)間的平均值。③有效度，有效度主要是指平均無(wú)故障工作時(shí)間除以平均修復(fù)時(shí)間與平均無(wú)故障時(shí)間之和。有效度指標(biāo)主要是能夠反映出繼電保護(hù)與自動(dòng)化裝置在運(yùn)行過(guò)程中的可靠性，且能夠體現(xiàn)出電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

電力系統(tǒng)自動(dòng)化裝置也屬于可維修產(chǎn)品，判斷其可靠性的特征量和指標(biāo)體系主要為平均無(wú)故障工作時(shí)間、平均修復(fù)時(shí)間和有效度等。

四、提高電力系統(tǒng)繼電保護(hù)可靠性的措施

（一）做好冗余設(shè)計(jì)和優(yōu)化措施

技術(shù)人員在進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)時(shí)，可以利用硬件冗余，以起到滿足繼電保護(hù)系統(tǒng)容錯(cuò)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。如果電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中，某個(gè)保護(hù)裝置存在動(dòng)作不正確，但卻不會(huì)對(duì)系統(tǒng)的整體性能產(chǎn)生明顯的影響，該屬于容錯(cuò)，即采用硬件冗余，能夠有效起到改善舉動(dòng)率和可用度指標(biāo)，保證繼電保護(hù)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。常見(jiàn)硬件冗余措施主要為并聯(lián)措施、備用卻換措施、多數(shù)表決措施等，且其還能夠?qū)⒄`動(dòng)率出現(xiàn)的變化顯示出來(lái)，具有重要的作用。技術(shù)人員在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，需要根據(jù)繼電保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)際情況選擇科室的冗余方式，同時(shí)確保滿足系統(tǒng)可靠性指標(biāo)要求，如硬件冗余則能夠?qū)崿F(xiàn)投入小、保護(hù)裝置數(shù)量少的要求。

（二）確保提高繼電保護(hù)裝置可靠性

技術(shù)人員必須做好繼電保護(hù)裝置管理工作，以確保繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，即技術(shù)人員必須結(jié)合各項(xiàng)評(píng)價(jià)繼電保護(hù)系統(tǒng)指標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，以實(shí)現(xiàn)提高計(jì)算保護(hù)裝置運(yùn)行準(zhǔn)確性，有效區(qū)分故障的正確不動(dòng)作。針對(duì)電力系統(tǒng)二次繼電保護(hù)與自動(dòng)控制回路，對(duì)其保護(hù)主要是繼電保護(hù)輔助配套裝置，該裝置也會(huì)對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)安全性產(chǎn)生較大的影響，因此技術(shù)人員需要加強(qiáng)繼電保護(hù)輔助裝置管理工作，進(jìn)一步提升繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。

（三）加強(qiáng)繼電保護(hù)裝置維護(hù)工作

維護(hù)工作是保證繼電保護(hù)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要措施，技術(shù)人員需要加強(qiáng)繼電保護(hù)日常運(yùn)行管理和維修，以實(shí)現(xiàn)提高保護(hù)系統(tǒng)可靠性的目的。技術(shù)人員首先要針對(duì)繼電保護(hù)裝置制訂定期檢修計(jì)劃，并實(shí)際開(kāi)展定期檢修工作，針對(duì)二次設(shè)備元件標(biāo)志、名稱等是否齊全，檢查轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、按鈕、動(dòng)作的靈活性，是否存在燒傷情況等，同時(shí)排除繼電器、接線端子螺釘松動(dòng)故障。技術(shù)人員還需要加強(qiáng)排除電壓互感器與電流互感器二次引線端子的故障，排除斷路器各個(gè)操作機(jī)構(gòu)的故障問(wèn)題。

技術(shù)人員應(yīng)依據(jù)繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分類維護(hù)和管理，其中一類裝置必須確保無(wú)運(yùn)行缺陷，同時(shí)設(shè)備完好。二類裝置允許存在一定缺陷，但不會(huì)危及安全。三類裝置存在重大性能問(wèn)題。

五、提高電力系統(tǒng)自動(dòng)化裝置可靠性的措施

技術(shù)人員必須做好電力系統(tǒng)自動(dòng)化裝置可靠性保護(hù)工作，首先要針對(duì)自動(dòng)化裝置的設(shè)定值、初始狀態(tài)等進(jìn)行全面地了解。技術(shù)人員將自動(dòng)化裝置設(shè)定值和初始狀態(tài)作為首要評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，能夠進(jìn)一步保證自動(dòng)化裝置的可靠性。此外技術(shù)人員還需要做好對(duì)自動(dòng)化裝置運(yùn)行情況的全面統(tǒng)計(jì)和分析，找出自動(dòng)化裝置運(yùn)行規(guī)律，以確保自動(dòng)化裝置長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行過(guò)程出現(xiàn)的故障問(wèn)題能夠及時(shí)排除，提高裝置的安全性和可靠性。同時(shí)技術(shù)人員還需要做好自耦動(dòng)畫(huà)裝置的技術(shù)更新，確保在電力系統(tǒng)更新較快的環(huán)境下，自動(dòng)化裝置依然能夠滿足電力系統(tǒng)的要求和標(biāo)準(zhǔn)，即技術(shù)人員可以通過(guò)選擇不同廠家制造、且生產(chǎn)原理和工作原理不相同的繼電保護(hù)裝置和自動(dòng)化裝置進(jìn)行電力系統(tǒng)保護(hù)，繼而提高降低故障發(fā)生率的作用。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，電力系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性是保證人們正常用電的必要條件，而繼電保護(hù)裝置和自動(dòng)化裝置則是保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性的重要系統(tǒng)設(shè)備，因此技術(shù)人員需要注重以提高繼電保護(hù)系統(tǒng)和自動(dòng)化裝置的可靠性。技術(shù)人員需要針對(duì)實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行改善，確保提高繼電保護(hù)與自動(dòng)化裝置的可靠性。

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