淺談繼電保護設備的運行可靠性

謝穎，王萍萍，楊杰，羅倩

（1.國網(wǎng)安徽省電力公司淮南供電公司,安徽淮南232001；2.安徽理工大學電氣與信息工程學院，安徽淮南232001）

淺談繼電保護設備的運行可靠性

謝穎1，王萍萍1，楊杰2，羅倩2

（1.國網(wǎng)安徽省電力公司淮南供電公司,安徽淮南232001；2.安徽理工大學電氣與信息工程學院，安徽淮南232001）

繼電保護設備的運行可靠性將直接關系到電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，也是保證電力系統(tǒng)正常運行的重要指標。就此從繼電保護設備的運行狀態(tài)著手，對繼電保護裝置的風險及其運行可靠性進行了分析。

繼電保護；電力系統(tǒng)；可靠性

引言

隨著我國社會經(jīng)濟及工業(yè)的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)在各方面支持下呈現(xiàn)出高效率、新科技、大容量、高電壓、遠距離、智能化等特點，但同時電力系統(tǒng)自動化控制程度的復雜性也給其安全、可靠的電力供應過程帶來了許多不穩(wěn)定因素及風險[1]。作為電網(wǎng)運行保障的重要防線，保證繼電保護設備的可靠工作對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行非常重要。

1　繼電保護裝置風險的定義

繼電保護裝置在正常運行狀態(tài)下很少會出現(xiàn)非正常動作（拒動、誤動等），但是一旦出現(xiàn)將很可能造成比較嚴重的故障甚至事故。因此，可以從設備運行狀態(tài)來判斷其運行風險，由此考慮繼電保護設備的可靠性。電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE)將風險定義為衡量不期望發(fā)生事件的概率、后果及其嚴重性的度量，其定義形式一般以后果與概率的乘積來表示，即Risk=Pr×I。其中Pr表示事故發(fā)生的概率，I表示后果。

隨著電力系統(tǒng)網(wǎng)絡化程度的不斷提高，電力事故一旦發(fā)生將會造成較大范圍的影響，而由于繼電保護裝置的非正常動作（誤動、拒動等）事故所造成的損失將可能影響到醫(yī)療、交通、安保、工業(yè)生產(chǎn)等多方面。由于繼電保護設備的故障運行所造成的損失無法統(tǒng)一計算并進行比較，本文考慮以事故損失送電量來表述裝置失效后果，即繼電保護風險可以表示為：

其中i表示繼電保護故障類型，Ti表示第i類故障類型的故障時間，Pi表示第i類故障類型所造成的損失電量，Pri表示第i類故障類型發(fā)生的概率[2]。

2　繼電保護裝置的風險評估

為保證繼電保護設備動作的選擇性，在繼電保護設備安裝投運之前，需要根據(jù)保護要求設定合理的保護參數(shù)，為提高設備動作靈敏度，在實際運行情況下，通常提前對設備保護定值進行計算和設定。在電力系統(tǒng)的實際運行中，各項運行參數(shù)及運行狀態(tài)都是在不斷變化中的，所以繼電保護設備固定的保護定值一般會對電力線路的正常工作造成以下影響：

1）保護定值不滿足對電力線路所保護的靈敏度要求，使繼電保護存在風險；

2）保護定值不滿足對電力線路要求的保護選擇性標準，存在非正常動作可能；

3）電網(wǎng)絡運行參數(shù)的變化使保護定值不能滿足高負荷運行情況下的保護標準[3]。

因此，合理的保護定值的計算及設定可以降低繼電保護風險，而對于不同的安裝位置，以上情況所帶來的影響也有所不同。同時，電力系統(tǒng)在不同的負荷情況和不同的運行方式下，保護定值的設定所帶來的風險也不盡相同。如下頁圖1所示。

在此基礎上，由于繼電保護設備在硬件性質上的不同，其硬件系統(tǒng)同樣會在一定程度上影響繼電保護質量，造成一定的影響，例如系統(tǒng)硬件故障所造成的保護拒動、誤動等。所以，繼電保護設備的硬件缺陷同樣可能造成保護非正常動作，影響繼電保護質量。

圖1　不同定值造成的風險系數(shù)改變

3　繼電保護的可靠性

繼電保護可靠性（ReliabilityofRelay Protection），指繼電保護裝置在給定時間內給定條件下累積完成規(guī)定保護動作的概率[4]。為表述保護可靠性，以保護可靠動作率為主要考察點，對保護非正常動作概率進行綜合考察，分析保護正常/非正常動作特征。可靠性是對繼電保護系統(tǒng)的最基本要求，也是繼電保護在電力系統(tǒng)運行評價中的重要指標。另外，由于繼電保護系統(tǒng)的非正常狀態(tài)可以分為故障狀態(tài)和維修狀態(tài)，因此在不同的繼電保護研究模型下，可以通過不同的方向表述可靠性，例如可用率、修復率等。目前，隨著電力行業(yè)的市場化，也可以從經(jīng)濟價值角度來考量繼電保護可靠性，如圖2所示。

圖2　繼電保護可靠性評估系統(tǒng)流程圖

繼電保護可靠性的研究是建立在數(shù)學模型上的參數(shù)估計及概率計算，通過數(shù)學模型對系統(tǒng)狀態(tài)及可靠性進行評估。但在實際操作中，事故后果及損失是衡量系統(tǒng)是否安全可靠的重要的客觀依據(jù)，所以以概率來評價系統(tǒng)質量過于單一和失實，并不能準確表述其可靠性。因此，在同時考慮繼電保護風險性的情況下，兼顧設備失效概率及其后果，能夠更準確而全面地表述繼電保護系統(tǒng)的質量。

4　結語

繼電保護設備的運行可靠性是保障整個電力網(wǎng)絡正常工作的一項重要指標，與電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行密切相關，也時刻關系著各行各業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展和每個人的生產(chǎn)生活。提高繼電保護運行狀態(tài)風險評估的準確性及其系統(tǒng)可靠性，將是電力行業(yè)研究的一項重大課題。

[1]段懿倫.淺論繼電保護風險評估及可靠性[J].科技與企業(yè),2013(7): 346.

[2]王清亮,侯媛彬,付周興,等.基于風險性的繼電保護裝置可靠性計算[J].電工電能新技術,2009,28(1):29-33.

[3]陳為化，江全元，曹一家.考慮繼電保護隱性故障的電力系統(tǒng)連鎖故障風險評估[J].電網(wǎng)技術,2016,30(13):14-19.

[4]易永輝.繼電保護裝置壽命分析及壽命影響機理研究[J].電力系統(tǒng)保護與控制,2013,41(2):79-83.

（編輯：賈娟）

Discussion on Operation Reliability of Relay Protection Equipment

Xie Ying1,Wang Pingping1,Yang Jie2,Luo Qian2
(1.Power Grid Huainan Power Supply Com pany,Huainan Anhui232001; 2.Anhui University of Science and Technology,Huainan Anhui232001)

The reliability of relay protection equipment is directly related to the safe and stable operation of the power system,and it is also an important indicator to ensure the normal operation of the power system.In this paper,the operation state of relay protection equipment is studied,and the risk and operational reliability of relay protection equipmentare analyzed.

relay protection;power system;reliability

TM 774

A

2095-0748(2016)21-0057-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.21.25

2016-10-19

謝穎（1985—），女，遼寧朝陽人，工學學士，工程師，主要從事電力系統(tǒng)的工作。