繼電保護裝置可靠性及其最佳檢修周期的相關探討

柳旭東

摘要：繼電保護裝置是否可靠，直接關系到電力系統運行是否安全與穩(wěn)定。在社會持續(xù)發(fā)展過程中，電力系統運行環(huán)境更加復雜，繼電保護裝置所受干擾因素也不斷增多，尤其在智能化繼電保護發(fā)展中，要更關注繼電保護裝置的檢修工作。本文重點探究繼電保護裝置可靠性以及裝置的最佳檢修周期，通過科學理論和科技手段不斷優(yōu)化繼電保護裝置。

關鍵詞：繼電保護裝置;可靠性;最佳檢修周期

一、繼電保護裝置可靠性

繼電保護裝置是電力系統中維護電氣設備安全，保障供電可靠的重要技術手段，可靠的繼電保護系統可使電力系統更具選擇性、可靠性、速動性及靈敏性，基本原理是在電力系統當中相關元件發(fā)生異常情況或短路時，通過感應電氣量變化做出繼電保護動作。繼電保護裝置包括硬件系統、軟件系統，在可靠性分析中，需基于軟件與硬件特點劃分可靠性影響因素，同步構建故障計算模型，進而通過馬爾可夫狀態(tài)對保護可用性以及故障率進行解決。

1、硬件系統模型

結合繼電保護裝置的硬件功能以及系統特點，主要將其劃分成6個部分，分別為繼電保護裝置、斷路器與相關操作機構、電流與電壓互感器、次級電路、設備通信通道以及接口、繼電保護輔助裝置，也就是作用于二次電路開關，通過操作斷路器來控制斷路器的輔助控制器。對于硬件系統，其故障主要有保護失效、斷路器故障，基于此創(chuàng)建硬件系統故障樹。結合硬件系統故障樹，可得出保護硬件系統實際故障率是：

在對硬件系統實際故障率進行計算期間，要結合硬件系統內所有硬件組具體故障率對設備健康指數加以應用，進而構建狀態(tài)維修相關可靠性指標。其中，設備健康指標需按照設備狀態(tài)檢測數據對設備狀態(tài)展開量化評估。設備失效概率和健康指數兩者關系式為：

公式當中的ps代表設備故障概率、K代表比例系數、C代表曲率系數、HI代表設備健康指數。其中曲率系數、比例系數可基于2a之上設備故障總體數據以及設備健康指數實現逆向計算，最終得到所需結果。

2、軟件系統模型

在微處理器繼電保護當中，其關鍵核心在于軟件算法，一旦軟件錯誤，會使保護設備拒絕運行或出現故障。為分析保護軟件功能，可通過相關模型對保護軟件可靠性展開衡量，進而得出保護軟件算法具體失效率，是：

公式當中的λ代表軟件系統具體故障率、λ0代表軟件系統的初始故障率、θ代表故障減少系數、μ代表軟件運行中已知錯誤次數累計值。

3、可靠性計算

對于繼電保護系統，可通過馬爾可夫過程進行工作描述。根據系統狀態(tài)空間，可得出系統轉移矩陣：

公式當中，λ1代表硬件故障在自檢中的失效率、μ1代表硬件故障經自檢后的修復率、λ2代表硬件故障在無法自檢情況下的失效率、μ2代表硬件故障在未自檢情況下的修復率、λ3代表軟件失效率、μ3代表軟件修復率。另外λ1=cp，且λ2=（1-c）p，c指的是硬件失效后能自檢的幾率。

結合相關狀態(tài)概率，可知保護系統維持正常工作狀態(tài)其概率pU是：

二、繼電保護裝置最佳檢修周期

在檢查及維修系統當中，主要把檢查過程分成三個層次：維護決策層、計劃層、實施層。在保護及檢查決策層中，主要內容是決定對保護是否展開大修、具體的保護以及維護順序、詳細的維護內容。為確定最佳檢修周期，本文主要探討是否對保護進行徹底檢修和具體的維護順序。

為最大程度降低檢修難度，提升檢修效率，目前主要將繼電保護系統維護分成小修與大修兩類。結合上文計算的故障概率，先預設兩個檢查閾值：Pmax、Pmin。繼電保護系統其故障保護率是pE，若其超過Pmax，則證明保護系統故障問題比較嚴重，要全方位的檢查與維護保護系統，即進行檢修工作;若pE在Pmin至Pmax區(qū)間內，則證明保護系統其故障問題相對較大，有故障概率不過嚴重程度不高，有必要展開維護，此時可結合實際情況適當簡化維護流程，也就是進行小修;pE在Pmin之下，則代表保護系統處于正常運行狀態(tài)，無需進行維護工作。

另外，要對電網系統當中全部繼電保護系統實現詳細統計，于系統之內收集并統計在線監(jiān)測信息、故障缺陷信息、保護自檢信息、日常維護信息、系統內各個組成部分有關運行維護信息等。在資料統計與整理基礎上，結合國家規(guī)范化評估指引以及專家分析系統展開組分分析，進而得到具體的健康指數。結合相關參數，通過上文公式對不同組分具體失效概率進行計算，可結合馬爾可夫空間模型以及保護故障樹對保護系統發(fā)生故障的概率進行計算，結合以往維護中積累的經驗數據確定兩個檢查門限，根據閾值范圍明確是否對保護系統進行檢修，若檢修需明確是大修還是小修，或確定為未修復。

根據檢修決定及方案明確系統維護成本，并對拒絕分析進行維護保護，對誤操作加以處理，科學計算負載流量以及保護失效整體風險，結合公式計算獲得綜合保護風險。之后，需明確詳細的保護維護順序，全方位的分析班級成績，根據現有資源組織檢修工作，完善的制定檢修方案與計劃，最后落實維修。

三、結束語

為保證繼電保護裝置具有較高可靠性，需要保證相關裝置配置合理，技術性能高，各項內部構件質量優(yōu)良，以維護繼電保護裝置能夠正常穩(wěn)定運行，并做好日常管理。無論哪種電力設備，均嚴禁在沒有繼電保護情況下運行，所以電力部門要高度重視對繼電保護系統進行可靠性研究，并結合系統設備運行情況明確最佳檢修周期，在繼電保護可靠、穩(wěn)定基礎上，維護電網運行正常。

參考文獻：

[1]楊洋.電力系統中繼電保護和自動化裝置可靠性研究[J].科技經濟導刊，2020（34）：78-79.