電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與自動(dòng)化裝置可靠性分析

林利鋒

摘 要：繼電保護(hù)裝置除了可以分辨和保護(hù)元件之外，還能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)當(dāng)中的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行辨析。自動(dòng)化裝置可以對電力設(shè)備起到監(jiān)控保護(hù)的目的，可以對電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)試和調(diào)整，保證電力系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠。本文對電力系統(tǒng)內(nèi)的繼電保護(hù)及自動(dòng)化裝置工作特點(diǎn)、繼電保護(hù)基本要求、可靠性指標(biāo)體系及驗(yàn)證試驗(yàn)進(jìn)行了分析和探討。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)；自動(dòng)化裝置；運(yùn)行可靠性；試驗(yàn)分析

中圖分類號：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）11-0202-02

在整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行當(dāng)中，繼電保護(hù)與自動(dòng)化裝置起到至關(guān)重要的作用，所以，為了保證電力系統(tǒng)能夠安全運(yùn)轉(zhuǎn)，我們需要對繼電保護(hù)和自動(dòng)化裝置采用科學(xué)、合理的測試方式進(jìn)行可靠性測試，通過測試和詳細(xì)分析其相應(yīng)指標(biāo)，進(jìn)而保證試驗(yàn)的可靠性和科學(xué)性。電力系統(tǒng)當(dāng)中繼電保護(hù)和自動(dòng)化裝置可以幫助電力系統(tǒng)保持平穩(wěn)運(yùn)行狀態(tài)，而科學(xué)合理的可靠性分析才能得出正確的結(jié)論，保障電力系統(tǒng)運(yùn)行可以穩(wěn)定。

1 繼電保護(hù)與自動(dòng)化設(shè)備工作特點(diǎn)

如果在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，發(fā)生了短路、過載等系統(tǒng)故障，需要繼電保護(hù)自動(dòng)化設(shè)備在較短時(shí)間里將信號發(fā)送出去，及時(shí)切除其他電氣設(shè)備的故障點(diǎn)。而電力系統(tǒng)在平時(shí)工作時(shí)不太容易發(fā)生故障，所以繼電保護(hù)通常處于安靜的待命狀態(tài)，不會(huì)發(fā)生動(dòng)作。繼電保護(hù)設(shè)備的主要故障有誤動(dòng)與拒動(dòng)。拒動(dòng)故障就是繼電保護(hù)設(shè)備在電力系統(tǒng)發(fā)生問題時(shí)沒有可靠及時(shí)做出反應(yīng)，最終沒能及時(shí)切段故障段，要是繼電保護(hù)裝置存在嚴(yán)重故障，拒絕動(dòng)作，就會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)無法正常作業(yè)；誤動(dòng)故障就是繼電保護(hù)設(shè)備由于本身存在動(dòng)作特性不良問題，或因?yàn)槭艿狡渌蛩氐挠绊?，在系統(tǒng)還沒出現(xiàn)問題時(shí)就發(fā)生了誤動(dòng)作，導(dǎo)致電力系統(tǒng)供應(yīng)受影響，造成較大經(jīng)濟(jì)損失，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。自動(dòng)化裝置主要功能其實(shí)就是控制和監(jiān)測電力系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)。所以故障常表現(xiàn)為不能確保參數(shù)準(zhǔn)確性[1]。

2 繼電保護(hù)基本要求

首先要有選擇性，當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置一定要可以有選擇的將故障點(diǎn)切斷，要先切斷跟故障點(diǎn)最近的斷路器，確保系統(tǒng)中沒有問題的其他部位能夠穩(wěn)定工作。其次要有靈敏性，可使用靈敏系統(tǒng)評價(jià)保護(hù)裝置來評價(jià)實(shí)際靈敏性，不管哪個(gè)位置出現(xiàn)了短路，保護(hù)裝置都不能出現(xiàn)拒動(dòng)動(dòng)作。再次，要有速動(dòng)性，保護(hù)裝置要能迅速切斷設(shè)備故障段，把短路電流對于電氣設(shè)備的破壞減到最小，讓電壓早日恢復(fù)正常，使得電氣設(shè)備能盡早正常啟動(dòng)，也能有效提高發(fā)電設(shè)備在并列運(yùn)行狀態(tài)嚇得穩(wěn)定性水平。最后，要確?？煽啃裕挥欣^電保護(hù)裝置可靠，才能將事故影響控制在一定范圍的[2]。

3 可靠性指標(biāo)體系

3.1 裝置的運(yùn)行

電力系統(tǒng)在實(shí)施運(yùn)行和維護(hù)時(shí)，繼電保護(hù)裝置會(huì)起到至關(guān)重要的作用，如果電力在運(yùn)行過程當(dāng)中出現(xiàn)問題，繼電保護(hù)裝置就能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)而把故障給解決掉。在電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行當(dāng)中，繼電保護(hù)裝置可以對其安全運(yùn)行提供保障作用，所以，需要定期對繼電保護(hù)裝置進(jìn)行檢測、保養(yǎng)和維護(hù)的工作，從而讓繼電保護(hù)裝置能夠正常運(yùn)行。

3.2 裝置可靠性指標(biāo)

通常而言，我們可以根據(jù)幾個(gè)參數(shù)來評定繼電保護(hù)是否可靠：（1）成功率R：在規(guī)定的條件下，繼電保護(hù)設(shè)備可以完成指定任務(wù)的實(shí)際成功率。（2）MTBF，是平均故障間隔，指的是在一定的時(shí)間里，繼電保護(hù)裝置能夠維持某一種功能的實(shí)際能力。（3）MTTR，平均恢復(fù)時(shí)間，指的是繼電保護(hù)在運(yùn)轉(zhuǎn)失效后直到恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)的平均所需時(shí)間。（4）有效度：指繼電保護(hù)設(shè)備有效運(yùn)行程度，這可以體現(xiàn)出繼電保護(hù)裝置實(shí)際可靠性。

4 可靠性試驗(yàn)

4.1 試驗(yàn)條件

在試驗(yàn)中，環(huán)境溫度和電源強(qiáng)度都會(huì)對繼電保護(hù)及自動(dòng)化設(shè)備可靠性試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。在試驗(yàn)當(dāng)中，必須保證試驗(yàn)的環(huán)境溫度為25℃，相對濕度維持50%左右，且大氣壓力在90-100KPa。在試驗(yàn)當(dāng)中，不止要求必須是交流電源，且交流電源要是正弦波，波形遙大于2%，所需的條件是交流電源的頻率要在49.5-50.5之間，交流分量要控制在-6%以內(nèi)，并且，三相電源之間處于平衡狀態(tài)。

4.2 試驗(yàn)方案及步驟

4.2.1 MTBF測試

在實(shí)驗(yàn)室當(dāng)中采用傳統(tǒng)試驗(yàn)手段對其進(jìn)行測試，在測試MTBF時(shí)，把定數(shù)截尾實(shí)驗(yàn)定位首選實(shí)驗(yàn)手段。嚴(yán)格來說，繼電保護(hù)裝置需要達(dá)到一定的MTBF值才可以歸結(jié)為可靠繼電保護(hù)。截尾實(shí)效書范圍定在4-7天，在試驗(yàn)當(dāng)中，MTBF的值規(guī)定為M，但M的值可以用截尾實(shí)踐的倍數(shù)值進(jìn)行表示。在實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，我們采用抽樣調(diào)查的方式，所以，試驗(yàn)樣品r必須有代表性。通常而言，試驗(yàn)樣品r可以通過批量大小R來確定。試驗(yàn)的過程當(dāng)中必須保證持續(xù)通電，繼電保護(hù)設(shè)備的出口回路觸點(diǎn)實(shí)際工作狀態(tài)能夠準(zhǔn)確體現(xiàn)該設(shè)備平均故障間隔，所以，我們需要保持對出口回路觸點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測。實(shí)驗(yàn)當(dāng)中的參數(shù)可以自己進(jìn)行調(diào)整，若相關(guān)失效數(shù)相比截尾實(shí)效數(shù)小，這個(gè)裝置才能屬于接受裝置；若相關(guān)失效數(shù)相比截尾實(shí)效數(shù)大，這個(gè)裝置才能屬于拒絕接受裝置[3]。

4.2.2 成功率實(shí)驗(yàn)

成功率實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果只有兩種，就是成功和實(shí)效。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表現(xiàn)為成功說明這個(gè)裝置具備穩(wěn)定的可靠性；實(shí)驗(yàn)結(jié)果表現(xiàn)為實(shí)效說明這個(gè)裝置的可靠性需要進(jìn)行進(jìn)一步的改善。成功率實(shí)驗(yàn)也是采用抽樣調(diào)查，總的來說，成功率試驗(yàn)所用試驗(yàn)樣品數(shù)量要和MTBF一樣，所以，我們可以同時(shí)做MTBF試驗(yàn)和成功率試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)當(dāng)中指定：若試驗(yàn)當(dāng)中表現(xiàn)出的成功率值不小于指定成功率值時(shí)，則這個(gè)裝置屬于接收裝置；若試驗(yàn)當(dāng)中表現(xiàn)出的成功率值比指定成功率值還要小，則這個(gè)裝置屬于拒收裝置。

5 可靠性試驗(yàn)評估

（1）MTBF評估。這里主要評估裝置當(dāng)中平均故障間隔，以了解設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)生故障時(shí)間。（2）MTTR評估。這里主要評估裝置當(dāng)中的系統(tǒng)平均恢復(fù)時(shí)間，以便了解系統(tǒng)繼電保護(hù)和自動(dòng)化設(shè)備自動(dòng)進(jìn)行故障修復(fù)的能力。（3）故障率評估。對于電力系統(tǒng)當(dāng)中的繼電保護(hù)和自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行故障率評估可以幫助和分析裝置在運(yùn)行狀態(tài)時(shí)出現(xiàn)故障的概率。（4）成功率評估。在指定的條件下，繼電保護(hù)裝置可以成功達(dá)成指定任務(wù)目標(biāo)的概率。成功率、平均故障時(shí)間和系統(tǒng)平均修復(fù)時(shí)間之間息息相關(guān)，可以用以下的表達(dá)式說明三者之間的關(guān)系：成功率=平均故障時(shí)間/（平均故障時(shí)間+平均修復(fù)時(shí)間）。（5）正確成功率。正確執(zhí)行動(dòng)作的次數(shù)和做出動(dòng)作次數(shù)可以得出正確成功率，也可以用以下的表達(dá)式進(jìn)行表達(dá)：正確成功率=正確執(zhí)行動(dòng)作次數(shù)/做出動(dòng)作的總次數(shù)。（6）不正確動(dòng)作率。裝置做出的不正確動(dòng)作數(shù)和總共做出的動(dòng)作次數(shù)可以得出不正確動(dòng)作概率，也可以用以下的表達(dá)式進(jìn)行表達(dá)：不正確動(dòng)作概率=進(jìn)行的不正確動(dòng)作數(shù)/做出動(dòng)作總數(shù)。

6 結(jié)語

電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)和自動(dòng)化設(shè)備可以監(jiān)測電力系統(tǒng)以及設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)并且可以在發(fā)生故障時(shí)及時(shí)找到故障的原因，減少由故障引起的損失，對于保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行有現(xiàn)實(shí)意義。只有加強(qiáng)管理維護(hù)，做好試驗(yàn)分析，才能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，提高裝置性能和可靠性，全力保障電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]楊凱.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與自動(dòng)化裝置可靠性試驗(yàn)及評估分析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2017，（4）：13.

[2]楊志崗.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動(dòng)化裝置可靠性研究[J].中國科技投資，2017，（21）：182.

[3]李記英.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與自動(dòng)化裝置的可靠性分析[J].海峽科技與產(chǎn)業(yè)，2017，（4）：88-89.