提高繼電保護運行可靠性的方法及措施分析

王晨光 席文兵 吳冰石 宋云飛 段素平

(1.唐山冀東水泥股份有限公司,河北唐山 063031;2.國網江蘇省電力公司淮安供電分公司,江蘇淮安 223002;3.內蒙古包鋼股份有限公司動供總廠,內蒙古包頭 014000)

0 引言

當今社會中，電力事業的發展可謂蓬勃向上，電力設備及線路對電力保護裝置的依賴程度也越來越高，及時發現電力系統的問題所在并在第一時間作出正確判斷、操作已經是繼電保護裝置的重要使命。因此，減少甚至排除影響繼電保護裝置可靠性的影響因素，結合現代科學信息技術提高繼電保護運行的可靠性已經成為眾多學者、研究機構以及電力企業高度關注的問題，有必要進一步開展此方面的研究。

1 繼電保護運行可靠性概述

1.1 繼電保護運行可靠性的相關要求

通常，電力系統對繼電保護裝置的可靠性具有相當高的要求。一般來說，繼電保護運行的可靠性主要表現在選擇性、速動性、靈敏性、可靠性等四大方面。其中，速動性主要是要求繼電保護裝置不僅可以在極為短暫的時間內檢測到電力系統及其元件發生的運行故障，同時繼電保護裝置要在其保護范圍內及時切斷故障并給出相應的保護處理，以達到最大程度縮小故障范圍，將損失與危害控制在最低值，避免小問題變為大災難的目的。繼電保護的靈敏性主要是要求繼電保護裝置能夠對元件或線路中的短路等故障給出相應程度的響應[1]，也就是說繼電保護裝置必須要具有相應的靈敏度。需要注意的是，繼電保護裝置的靈敏系數應當滿足相關的標準和規范要求。所謂繼電保護裝置的穩定性，其指的是保護裝置具有協同合作的作用，能夠輔助電力系統開展維護和管理工作，幫助電力設備與線路在良好的技術狀態下運行。繼電保護裝置的選擇性地要求是：在電力系統發生故障的時候，繼電保護裝置可以根據不同的故障類型有選擇地給出正確的操作指令與動作，使故障點最近位置的斷路器斷開，從而一方面將故障位置隔離出來，同時保證無故障的部分能夠照常運行。

1.2 繼電保護的可靠性指標

要對電力系統中的繼電保護的可靠性進行評估必須要有用于參照的評估指標。就目前繼電保護裝置可靠性指標的研究成果來看，其可以選擇的評估方法較多，對應的側重點不盡相同，所涉及的內容不夠全面，評估指標也存在較大的偏差。這種現象給實際生產運行中繼電保護裝置的可靠性評估帶來了較多的麻煩。在實際工作中，想要更為準確的評估繼電保護的可靠性，就必須盡可能多得收集相關測試樣本，并且要針對繼電保護裝置的可靠性評估方法進行不斷優化，想方設法使評估結果具有說服力[2]。

根據電力系統中保護裝置的穩定運行狀態進行分析，并嚴格按照我國有關電力系統的相關標準探究適合我國國情的繼電保護裝置可靠性評估方法，通常將PC作為繼電保護裝置運行可靠性評估的主要指標。需要注意的是，主要指標PC一般包含了正確故障的動作率PC1、正向與反向區外正確故障的動作率PC2以及設備在正常的運行狀態下其正確故障的動作率PC3。假如在一個時間段內，繼電保護裝置一共發生了R次動作，其中正確的故障區內動作、正常情況下的不動作以及故障區外不正確的動作次數分別是：R1、R2、R3，那么有：

R=R1+R2+R3

2 繼電保護運行可靠性的影響因素

2.1 硬件因素

所謂硬件因素，其主要是指因為電路元件、機電裝置以及線路材質等的質量問題給繼電保護運行的可靠性帶來影響。從某種層面上可以說，硬件質量優良不僅是繼電保護裝置可靠性最基本的保障，其更是及時發現、處理電力系統故障的前提條件。因此，要想將電力故障帶來的危害降低至最小就必須首先保證繼電保護裝置硬件具有良好的質量。倘若繼電保護裝置硬件質量較差，這必然會成為生產現場的安全隱患，也極大可能會影響繼電保護裝置運行的可靠性，嚴重時還會危及整個電力系統的安全[3]。

2.2 軟件因素

軟件環境是計算機控制條件下繼電保護裝置智能化運行的一種表現。軟件因素對繼電保護裝置可靠性的影響主要表現在編程問題、設計不合理、編碼錯亂以及測試出錯等。軟件一旦存在問題將會直接影響繼電保護裝置的邏輯判斷以及程序執行的對錯。為此，軟件因素產生的影響對于電力系統來說是致命的打擊，其將引起可靠性的直接下降。

2.3 人為因素

電力繼電保護運行的可靠性很大程度上會受到人為因素的影響。這種影響主要發生在繼電保護裝置的安裝與調試過程中。因此，工作人員一定要特別注意按照規程與標準對繼電保護裝置進行正確安裝與合理調試。相關單位一定要選派專業水平突出、責任心強的工作人員在現場開展工作，并反復確認。如果在此過程中有人為的疏忽或是因為專業技能欠缺引起的工作偏差，那么就很可能使得繼電保護裝置運行的可靠性出現嚴重缺失。

2.4 外部因素

眾所周知，繼電保護裝置都是由各種精密電子元件組成的設備。溫濕度、磁極干擾、灰塵以及其他外界因素的稍微改變都可能破壞其監測的準確性，所以要注意保證繼電保護裝置位于較好的外部環境中，減少因為環境因素造成的繼電保護裝置運行可靠性下降。

3 提高繼電保護運行可靠性的方法及措施

3.1 使用冗余技術優化設備可靠性

所謂冗余技術主要是指，在繼電保護裝置自身出現內部故障時，系統可以自動對其錯誤信號和指令進行判斷，從而防止發出錯誤動作，減少錯誤的操作[4]，避免影響電力系統及裝置運行的可靠性。也就是說，利用冗余技術可以讓繼電保護裝置具有一定的容錯率。實踐表明，此方法是對繼電保護裝置硬件進行優化的重要手段之一，其具有較高的實用性。

3.2 落實針對繼電保護設備的維護工作

對繼電保護裝置進行維護是保證設備正常運行，保障電力系統可靠性的最基本工作，在開展維護工作的過程中應注意以下幾點：

（1）要針對繼電保護設備開展日常檢修工作。相關檢修人員應當特別注意檢查各元件的標注是否正確、完整，開關、按鈕使用是否靈活，行程位置是否準確、到位。當然，繼電保護裝置的指示燈、儀表盤等的顯示情況也不可忽視，整套裝置中的螺栓不得松動，相關的配線、固定卡子也必須牢固。

（2）工作人員應當結合繼電保護裝置的運行狀態等方面表現出的問題仔細排查故障發生的位置，并及時消除故障。

（3）要注意對繼電保護設備進行等級劃分。如果設備運行正常則應劃分為第一類標準。如果設備中出現了個別零部件缺失破損但未危及核心部件的運行應劃分為第二類標準，此時應安排人員及時進行消缺處理。如果設備運行已經受到影響甚至可能會危及電力系統的安全、穩定運行，則應劃分為第三類標準，此時必須安排維修人員對設備進行全面的檢修。

3.3 使用輔助設備

因為合理使用輔助設備能夠對繼電保護裝置進行監控和輔助，因此其可以為繼電保護裝置的運行提供幫助，為整個電力系統及設備運行穩定性的提升提供支持。所以，輔助設備對于整個電網的安全保障具有很大幫助。站在一定的角度上看，雖然輔助設備通常都不會直接影響繼電保護裝置的性能，但是其起到的作用是十分明顯的。合理利用輔助設備對繼電保護裝置進行自動化監控，可以在一定程度上降低設備故障發生的概率，有利于保障電力系統的安全、穩定運行。

3.4 加強繼電保護運行的智能化程度

想方設法進一步提升保護裝置運行的智能化程度不僅是強化繼電保護運行可靠性的重要手段之一，其更是電力系統運行管理取得創新、突破的關鍵點。現代社會對于人工智能的運用已愈來愈廣泛，而在電力系統中也不例外。在電力行業中，已經越來越注意引入先進科學、前沿技術以及現代管理理念。類似于遺傳算法、神經網絡以及模糊邏輯等先進方法都逐步在電力系統中得到了廣泛推廣和不斷深化。而人工智能作為當今社會高新科技，其處理問題快速、邏輯思維嚴謹，由于優越性相當突出，其更是受到了電力行業的熱烈歡迎。利用人工智能技術不但可以讓繼電保護裝置的穩定性能得到大幅度提升，而且其還可以對工作的隱蔽性、連續性以及其他不可靠因素進行控制。在現在的實踐生產應用中已經表明，人工智能能夠在在線評估工作中起到舉足輕重的作用，其展現出來的優勢是十分明顯的，并且，人工智能技術在一定程度上已經占有了主導地位[5]。從以上分析不難看出，人工智能對于電力系統可靠性的提高具有突出貢獻。

3.5 提高繼電運行的微機化和信息化水平

當今社會中，電子信息技術一直在不斷的發展與進步，與其相關的創新性成果也層出不窮。這些科學的進步給微機保護技術的提升帶來了巨大的福音，當前微機保護的科技含量也因此得到了大幅度的增加。在當今社會中新研究制造生產的工控機已開始向微機化和信息化發展，其不但體積小、功能豐富，而且運行速度和存儲容量等都比曾經的小型機出色太多。基于以上分析，在世界范圍內都已經開始嘗試使用成套的工控機承載繼電保護技術。在此條件下，結合現代的信息技術可以讓繼電運行保護過程面臨的各種不可靠性得到明顯降低。可以說，將現代計算機技術運用在電力系統中已經讓傳統的繼電保護裝置狀態及其運行方式發生了翻天覆地的變化。實際上，單純的看繼電保護裝置的作用，其主要就是將故障元件從系統中切除，其功能還是比較單一的，因此，繼電保護裝置對于保護整個電力系統的可靠運行是存在一定漏洞和缺陷的。如果想要提高電力系統保護的可靠性，進一步保證保護動作的及時、準確，就要想辦法使每一個保護單元都可以實現對運行狀態以及故障信息的共享，就要想方設法讓整個電力系統連接為一個整體。所以，專家學者們以及相關的研究機構與企業要進一步在提高繼電保護裝置運行的微機化和信息化水平方面做足功課。

4 結語

電力系統中的繼電保護裝置是電力系統安全、穩定運行的重要保證，當電力設備及元件有故障出現后，繼電保護裝置可以及時檢測出問題所在，向電力管理人員及時發送警報，并自動動作，對電力系統作出保護響應。因此，要結合現代科技進一步提高繼電保護運行的可靠性。