電力系統(tǒng)繼電保護裝置運行可靠性指標的研究

古宏偉 安思琪 陳政元 王冬 曲潤 史鵬

【摘 ?要】電力系統(tǒng)中繼電保護系統(tǒng)運行可靠性的好壞，與電力系統(tǒng)運行可靠性密切相關。繼電保護系統(tǒng)的不正確動作不僅會使電力系統(tǒng)的故障擴大，甚至可能發(fā)生不良連鎖反應而造成電力系統(tǒng)崩潰，導致大面積停電和重大經濟損失，給人們生活造成嚴重影響。人們已越來越感到研究電力系統(tǒng)中繼電保護系統(tǒng)運行可靠性和安全性之重要與迫切。

【關鍵詞】電力系統(tǒng);繼電保護;裝置運行;可靠性指標

一、繼電保護裝置運行可靠性指標

1.1常用的繼電保護裝置可靠性指標

在當前我國的電力行業(yè)的發(fā)展過程中，電力系統(tǒng)的繼電保護裝置的可靠性指標的作用愈來愈重要。電力系統(tǒng)的可靠性主要就是通過可靠性指標進行衡量的，這些指標主要可以分為概率指標、頻率指標和時間指標。其中頻率指標方面就是正確的動作率，也就是在一定的期限之內，被統(tǒng)計的繼電保護系統(tǒng)正確動作的次數(shù)和總動作的次數(shù)比。而在概率指標方面主要就是一個元件、設備或者系統(tǒng)在預定的時間當中，并在規(guī)定的條件下所完成的規(guī)定功能的概率，針對繼電保護的系統(tǒng)來講這一概率指標就是繼電保護系統(tǒng)對工作完成的可靠性的表述。在時間指標方面主要就是系統(tǒng)故障從開始使用一直到發(fā)生的故障的平均時間。

1.2繼電保護裝置的運行可靠性指標

繼電保護裝置主要就是起到故障發(fā)生之后快速隔離的作用，以及保護一次設備不受到過電壓和過電流等的損害。在繼電保護裝置的主要故障模式是拒動和誤動。在一個或者是多個斷路器在發(fā)生故障而拒動時，電力系統(tǒng)就會出現(xiàn)比較嚴重的故障，在輸配電系統(tǒng)中繼電保護和控制系統(tǒng)一般是集成在一起的。在電力系統(tǒng)中，繼電保護是一個比較嚴密的串聯(lián)系統(tǒng)，在其中的任何一個環(huán)節(jié)發(fā)生了故障都會使得繼電保護系統(tǒng)的功能得不到正常的發(fā)揮，這樣就會使得繼電保護系統(tǒng)失去其可靠性。繼電保護裝置的組成見圖1，其中A、B、C、D分別表示電流電壓變換器、繼電保護裝置和斷路器、分合閘機構、自動重合閘裝置。

繼電保護裝置主要運行的狀態(tài)可以分為正確和不正確兩種狀態(tài)，同時在運行可靠性的指標方面也分為正確工作率和不正確工作率。在正確工作方面主要就是電力工作人員的精心設計、計算整定和調試之后的工作狀態(tài)。繼電保護裝置的正確工作率指在保護區(qū)內的故障正確動作次數(shù)乘以百分之百，而不正確動作率就是保護區(qū)內故障拒動次數(shù)加上正常運行時候的動作次數(shù)以及區(qū)內和區(qū)外的故障誤動作乘以百分之百。在這一過程中，正確的工作就涵蓋著正方向以及反方向區(qū)外故障的正確不動作以及在正常運行狀態(tài)中的正確不動作。

1.3繼電保護裝置的應用及發(fā)展趨勢

現(xiàn)階段電力系統(tǒng)中的電氣設備多樣、結構復雜，覆蓋的地域廣，運行中容易受到自然條件的影響，因此會出現(xiàn)一些問題，最為常見的就是發(fā)生不同形式的短路故障，從而就會引起電弧燃燒致使設備損壞。繼電保護裝置能夠有效地解決這一問題，目前已經在電力系統(tǒng)中廣泛應用。

在繼電保護的發(fā)展中，微機型繼電保護的出現(xiàn)使得繼電保護的性能以及有效性有了大幅度的提升。其功能比較強大，并能夠進行分量保護，這樣就會使得運行的正確率在很大程度上得到了提高。其中的數(shù)字元件不容易受到溫度的影響，并且在操作上更加人性化。從當前的發(fā)展形勢來看，我國繼電保護正在向著智能化的方向邁進，在測量數(shù)據(jù)以及保護和控制方面正向著一體化發(fā)展。另外，繼電保護裝置的靈敏性以及可靠性方面也將得到長足的發(fā)展，并且必然會實行智能化從而使得繼電保護裝置在運行中更加穩(wěn)定安全。

二、電力系統(tǒng)繼電保護裝置運行可靠性指標的優(yōu)化措施

2.1可靠性計算指標規(guī)范化。首先要將區(qū)外正確無運行行為的狀態(tài)納入繼電保護裝置的正常運行的指標范圍內，這樣可以正確高效的促進性能指標和系統(tǒng)的進一步完善。其次要對正確工作率的指標進行精細劃分，詳細標注區(qū)內外正確與不正確動作的概念，甚至正反方向也要進行區(qū)分，對故障和正常運動時的行為和誤動元素進行甄別，幫助相關管理研究人員對繼電保護裝置深層次研究。但是，怎樣更好的對電力系統(tǒng)繼電保護裝置的可靠性指標進行合理計算，是需要業(yè)內人士長遠探討改進的大課題。

2.2人工智能技術的應用。人工智能控制器更便于操作，不需要控制對象的模型。人工智能控制器可以自己去進行調整，根據(jù)各部分響應時間和下降時間的不同做出判斷。比如說模糊邏輯控制器要比高級PID還要快四倍左右，在提升上也要快到兩倍左右。相比于古典控制器，人工智能的更容易使人接收。人工的智能化技術對于傳統(tǒng)的智能技術來說，可以忽略掉很多不確定的影響因素，根據(jù)自身的性能來調整數(shù)據(jù)分析狀態(tài)。在現(xiàn)場不需要諸多專家的現(xiàn)場指導也可以根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)來自動完成一系列操作，甚至達到語音操控的功能。不同的智能化技術使用要根據(jù)現(xiàn)場的實際情況來決斷，例如相對于某些特殊的對象，不采用人工智能的方法也照樣可以達到預定的目標效果，但是對于一些其他的操作對象來說就不然。要實現(xiàn)諸多的自動化工序，還需要穩(wěn)定的系統(tǒng)技術才能夠達到。

三、結語

在電力系統(tǒng)繼電保護裝置運行可靠性指標的研究過程中會遇到諸多的問題，由于這一指標的計算關系著繼電保護裝置性能的正確評估，并且還會影響到繼電保護裝置的正確使用，所以如何能夠更加合理地對保護裝置的運行可靠性指標進行計算在當前是一個非常值得探究的問題。

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（作者單位：東北電力大學）