繼電保護系統的可靠性分析及電網中的應用

摘 要：隨著我國電力行業的快速發展，在電力企業中自動化水平也在不斷提高，電網工程項目的建設結構也更加復雜，所用的器件數量在不斷增加。為了確保電力系統運行的可靠性和安全性，在電網中廣泛采用繼電保護系統，本文就對繼電保護系統的可靠性進行分析，并對繼電保護系統在電網中的應用策略進行探討，為電力行業的發展提供依據。

關鍵詞：繼電保護系統；可靠性分析；電力系統；應用策略

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.141

當電力系統設備在受到人為損壞，或是因操作不當，設備元件發生故障等多種情況導致電力系統在運行過程中出現異常狀況時，繼電保護裝置會使被保護元件迅速切斷，確保其他線路運行正常，縮小電力故障發生的范圍和產生的影響程度，為我國的電力事業發展提供了可靠的依據，在電電網中繼電保護系統的應用具有重要的現實意義[1]。

1 繼電保護系統的可靠性分析

（1）繼電保護裝置。繼電保護裝置主要是在電力系統出現故障時執行故障隔離操作，對被保護的元件進行隔離，確保其他線路可以得到正常運轉，避免故障區域對正常運行的線路產生影響。為此，在繼電保護系統可靠性分析時，首先需要對繼電保護裝置的可靠性進行分析，并用具體的數值來反映出裝置的可靠程度。在電力系統中對機電保護裝置可靠性分析的主要指標包括修復率、平均修復時間、可靠度和切換時間等。為確保裝置可靠性能良好，因將裝置各個方面性能進行綜合考慮，最終找出對裝置可靠性產生影響的因素和原因等，根據具體的原因和影響因素提出針對性的措施和設計相關保護措施，對于裝置中可能會對整體可靠性能產生影響的部位要定期進行維修和養護[2]。目前電力企業在電網系統中通常采用的是微機繼電保護裝置，對現代電力線路傳輸提供保護，而這種微機繼電保護裝置可以根據電路實際運行情況對保護方式進行實時調整，從而滿足現代化電力系統復雜性的需求。在微機繼電保護裝置工作中主要是應用了現代計算機技術，因此對繼電保護裝置可靠性的分析還要確保計算機應用軟件的可靠性，在微機繼電保護程序編寫時要防止外界因素的干擾，不能出現一點點差錯，為微機繼電保護裝置運行狀態的正常和可靠提供保障。

（2）故障樹分析法。目前在國際中對繼電保護裝置可靠性的分析主要是采用故障樹分析法來進行檢測，通過數學邏輯思維來構建分析過程，將繼電保護系統的特點直觀、清晰的展現出來[3]。在繼電保護系統中主要硬件設施包括二次回路、電壓電力互感裝置、繼電保護通信裝置、繼電保護裝置等，通過故障樹分析法對裝置進行分組，具體分為斷路器失效和繼電保護失效兩個方面，其中A表示正確保護，B表示斷路器正確，具體如下圖1所示。

根據故障樹分析法主要是利用數學概率分析法，通過精密計算來體現出繼電保護系統各個模塊概率重要性，其中保護裝置在繼電保護硬件各個模塊中概率重要性較大，大約占據總裝置各模塊比重的45%，其次依次是二次回路、TVTA、通信接口、斷路器和繼電保護輔助裝置。由此表明，保護裝置和二次回路在繼電保護裝置中所發揮的實際作用更大，一旦發生故障也會對繼電保護裝置硬件產生較大的影響，當繼電保護裝置發生故障問題時，保護裝置和二次回路也是最容易出現故障的。

2 繼電保護系統在電網中的應用

（1）電力系統繼電保護裝置。繼電保護的工作狀態只有正常動作和不正常動作兩種，其中不正常動作分為拒動和誤動兩種。在電力系統運行過程中，但電力系統中的元件出現故障時，和元件相連接的保護系統則會做出跳閘命令，使故障線路和故障元件相隔離，對其他正常部位進行保護，對繼電保護進行合理配置，對電力系統運行狀態的正常性和穩定性發揮著重要的意義，有利于提高電網系統的傳輸能力和穩定性。線路繼電保護裝置通常是中性點直接接地，而線路單側接地則使接地故障保護所采用的是零序電流保護模式，雙側線路接地時對零序電流保護測試則轉變為對階段式相間和電流保護的接地距離保護。而母線繼電保護配置則主要采用母線保護系統，當發電廠和110KV相連母線發生故障時，會做到及時切除，在母線上會安裝繼電保護系統，對專用母線進行保護，在滿足線路保護基礎上來保護變壓器，從而使母線保護能力提高。在電網系統中主要組成部分是變壓器，因此就需要對變壓器采取一定的保護措施，通過現有繼電保護系統的保護性能來對過電流、過電壓符合、電流速斷和零序電流安裝進行保護。

（2）明確配電網可靠性指標。配電網繼電保護系統可靠性的指標主要是對平均供電可用率、用戶平均停電頻率、系統平均停電頻率等指標參數進行明確。系統平均停電頻率主要是對供電網絡或企業在單位時間內的停電次數建立相關指標，而用戶平均停電頻率則是對一年中電力用戶的平均停電頻率建立指標；平均供電可用率則是對用戶實際用電時間和電網的實際供電時間建立指標。通過對具體指標計算時得出準確和具體的數據分析結果，從而綜合評價出電網運行的穩定性，進而得出繼電保護系統可靠性。

3 結語

電力企業的發展對我國國民經濟發展和社會發展做出了較大的貢獻，也成為人們日常生活和工業生產作業開展的重要依據，隨著現代計算機技術、通訊技術等科技行業的發展，電力系統中相關設備數量和規模在不斷增加和擴大，對設備的檢修工作量大，也存在一定的復雜性，為了確保電力系統運行的穩定性，就需要提高繼電保護系統可靠性，對電網運行中的相關元件和電力線路進行保護，確保故障區域外的電力線路運行正常和穩定，從而使我國電力行業整體發展水平得到顯著提升。

參考文獻：

[1]林捷.關于智能變電站繼電保護系統的一些優化策略研究[J].通訊世界，2017（11）：143-144.

[2]吳晨.繼電保護系統與配電自動化協調對于電網故障處理方法與建議[J].科技創新導報，2017，14（10）：65-65.

作者簡介：張瑞（1981-），男，碩士，工程師，從事電網繼電保護工作。