電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動化裝置可靠性研究

游德華，黃琪訓(xùn)

（1.南方電網(wǎng)電力科技股份有限公司，廣東廣州 510000；2.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司汕尾供電局，廣東汕尾 516600）

1 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動化裝置的重要性

電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，通過發(fā)揮繼電保護(hù)自動化裝置的作用，可實(shí)現(xiàn)更安全與有序的運(yùn)行，在構(gòu)建相關(guān)運(yùn)行體系的基礎(chǔ)上，能帶動電力系統(tǒng)運(yùn)行效率的提高[1]。同時，一旦發(fā)生故障后，憑借該裝置的應(yīng)用能夠迅速完成故障具體位置的判斷并預(yù)警，方便有效處理故障，消除其他供電線路可能受到的影響。通過相關(guān)技術(shù)的運(yùn)用優(yōu)化運(yùn)行中的自動化裝置能形成更強(qiáng)大的裝置性能，在其他技術(shù)的作用下能形成更強(qiáng)大的裝置性能，提高對安全事故的防范能力，為電力系統(tǒng)工作效率提供保障，并取得更可觀的經(jīng)濟(jì)與社會效益。繼電保護(hù)自動化裝置能夠自主檢測電能質(zhì)量（如頻率、電壓、電流等），且支持電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和線路運(yùn)行溫度的監(jiān)控。但是，繼電保護(hù)及自動化裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜性較高、功能性較強(qiáng)，在可靠性無法得到有效保障的情況下，電力系統(tǒng)檢測與監(jiān)控可能會出現(xiàn)一系列問題，并影響電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，因此有必要做好可靠性保障工作。

2 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動化裝置可靠性影響因素

2.1 裝置本身質(zhì)量問題

部分生產(chǎn)商在把控繼電保護(hù)及自動化裝置質(zhì)量方面不夠嚴(yán)格，電力系統(tǒng)運(yùn)行中，當(dāng)個別裝置產(chǎn)生故障后，系統(tǒng)本身穩(wěn)定和安全運(yùn)行的狀態(tài)會受到影響。也有個別生產(chǎn)商在裝置具體生產(chǎn)中引入的材料不具備合格、達(dá)標(biāo)的質(zhì)量，同樣會引起裝置本身質(zhì)量不達(dá)標(biāo)或不具備良好的性能，或是在實(shí)際應(yīng)用中頻頻出現(xiàn)各類故障，導(dǎo)致電力系統(tǒng)整體運(yùn)行受影響。

2.2 周邊環(huán)境構(gòu)成的影響

電力系統(tǒng)運(yùn)行中，繼電保護(hù)及自動化裝置所處環(huán)境通常存在較高的溫度，甚至?xí)胁糠譄煔獯嬖?，而高溫環(huán)境及煙氣等可能會導(dǎo)致裝置老化速度加快，從而降低裝置的性能及應(yīng)用質(zhì)量[2]。同時，周邊環(huán)境還會帶給電力系統(tǒng)設(shè)備接頭或端子排等部件質(zhì)量及性能方面的影響，不僅會降低此類設(shè)備運(yùn)行的效率及穩(wěn)定性，且可能會造成接觸不良的問題，從而直接影響電力系統(tǒng)整體運(yùn)行情況。

2.3 設(shè)備接地保護(hù)的影響

裝置本身有接地保護(hù)的需求，以便規(guī)避外界因素帶來的影響、干擾等。但是，諸多設(shè)備裝置運(yùn)行實(shí)踐中，可能出現(xiàn)接地安裝有失規(guī)范性的情況，造成設(shè)備重啟，設(shè)備可靠性也因此受影響。例如，某生產(chǎn)現(xiàn)場繼電保護(hù)裝置遭遇雷雨天氣時出現(xiàn)停車現(xiàn)象，通過排查后得知現(xiàn)場繼電保護(hù)裝置接地保護(hù)與規(guī)范要求不符合，外界帶給信號回路的干擾電壓影響約1000V，因此繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)重啟的情況。經(jīng)規(guī)范接地保護(hù)后，繼電保護(hù)可承受外界電壓影響2500V，設(shè)備運(yùn)行可靠性大幅提升。

2.4 人為誤操作的影響

電力系統(tǒng)本身具備一定的復(fù)雜性，在應(yīng)用繼電保護(hù)及自動化裝置時涉及的操作標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)嚴(yán)格。而工作人員在操作實(shí)際中倘若有不符合對應(yīng)規(guī)范的行為出現(xiàn)，自然會造成裝置可靠性大幅降低的結(jié)果，從而帶給電力系統(tǒng)整體運(yùn)行一定的影響，阻礙電力的正常穩(wěn)定輸送。

2.5 整定值構(gòu)成的影響

整定值設(shè)置不當(dāng)，同樣會帶給裝置可靠性一定的影響，且是引發(fā)電力系統(tǒng)故障問題的主要因素。電力系統(tǒng)中，若未能設(shè)置與對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)相符合的整定值，裝置出現(xiàn)錯誤運(yùn)行或無法運(yùn)行的可能性極高。電力系統(tǒng)運(yùn)行中如果出現(xiàn)整定值錯誤的情況，多是前期安裝、系統(tǒng)中前后電氣設(shè)備整定值不匹配或直接忽略運(yùn)行中的負(fù)荷狀態(tài)引起的。由于整定值有誤存在不可預(yù)測性及隨機(jī)性的特征，當(dāng)裝置可靠性因此受到影響時，在預(yù)防及處理中往往會面臨較大的難度。

3 繼電保護(hù)及自動化裝置可靠性

3.1 繼電保護(hù)裝置可靠性

（1）要著重優(yōu)化設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)繼電保護(hù)裝置時，建議選擇硬件冗余的方式，促進(jìn)裝置可靠性的提升。設(shè)計(jì)硬件冗余，通常是采取備用切換、多數(shù)表計(jì)、并聯(lián)的方式提升裝置工作實(shí)用性及效率。同時，此類方式有利于裝置精確度的提升，有效規(guī)避可能出現(xiàn)的失誤情況。此外，在設(shè)計(jì)實(shí)踐中要求相關(guān)人員對繼電系統(tǒng)各項(xiàng)信息展開全面深入的分析，確保使用效率的同時盡量節(jié)省成本。

（2）做好維護(hù)相關(guān)的工作。針對運(yùn)行狀態(tài)中的電力系統(tǒng)，應(yīng)對繼電保護(hù)裝置定期開展檢查及維護(hù)作業(yè)，為設(shè)備運(yùn)行提供安全及平穩(wěn)保障。具體而言，需對設(shè)備靈敏度及有無故障存在展開檢查，并全方位查驗(yàn)設(shè)備灼傷情況。做好設(shè)備配線情況及設(shè)備有無打結(jié)或脫落問題的檢查。一旦斷路器中有問題出現(xiàn)，需第一時間對問題引發(fā)原因展開分析，并引入對應(yīng)的處理措施。

（3）注重可靠性的提升。當(dāng)有故障出現(xiàn)在電力系統(tǒng)中某個設(shè)備，或某部位有問題產(chǎn)生時，不會影響繼電保護(hù)裝置，即可保障裝置的可靠性。而要想促進(jìn)裝置可靠性的提升，有必要計(jì)算分析裝置準(zhǔn)確度及可靠性，并憑借自動保護(hù)裝置的控制獲取更可觀的工作效率及效果。

3.2 自動化裝置可靠性分析

（1）起始狀態(tài)。自動化裝置涉及了較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，在排除故障時面臨著較為繁瑣的流程?；诖?，在具體應(yīng)用中需對運(yùn)行數(shù)據(jù)展開全方位分析，熟練把握設(shè)計(jì)技術(shù)及圖紙、設(shè)備整體運(yùn)行狀態(tài)，以便為設(shè)備運(yùn)行有序性及安全性提供更好的保障。

（2）統(tǒng)計(jì)運(yùn)行狀況。通過全面深入地分析自動化設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況，并做好設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的檢查及數(shù)據(jù)信息的詳細(xì)記錄，深入了解設(shè)備運(yùn)行規(guī)律，為后續(xù)開展維護(hù)保養(yǎng)工作奠定基礎(chǔ)。處于長時間運(yùn)轉(zhuǎn)中的自動化裝置存在相對較高的故障發(fā)生率，此時需做好設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)。在系統(tǒng)全面檢查結(jié)束后，應(yīng)圍繞頻發(fā)的故障做好應(yīng)對措施的制定，即可大幅提升設(shè)備安全性與可靠性。

（3）技術(shù)改造[4]。通過技術(shù)改造的方式有利于自動化裝置運(yùn)行效率的改善。在具體改造中，需要采取適宜的方法，如自動化裝置保護(hù)方面，要做好多家商品的對比，以商品原理為依據(jù)合理選擇，突出雙重保護(hù)的同時，最大限度規(guī)避設(shè)備故障的發(fā)生。值得一提的是，同一配電站內(nèi)，需要確保設(shè)備具備統(tǒng)一的型號與規(guī)格，通過有效的保護(hù)系統(tǒng)及電流互感器的運(yùn)用，便于更新及優(yōu)化，并助力系統(tǒng)可靠性的提高。

4 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動化裝置優(yōu)化應(yīng)用策略

4.1 妥善開展繼電保護(hù)及自動化裝置維護(hù)工作

通常日常運(yùn)行維護(hù)管理工作的嚴(yán)格開展，能大幅提升運(yùn)行中裝置的可靠性，具體而言可從下述幾方面入手：①以相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，定期落實(shí)裝置檢查作業(yè)。例如查驗(yàn)裝置開關(guān)按鈕靈活性是否合格達(dá)標(biāo)、接觸點(diǎn)間有無壓力不足或接觸不良的情況。檢查電壓電流互感器二次端子，若有故障存在應(yīng)第一時間排除。檢查裝置中各個配線，消除可能存在的接觸不良或松動情況。檢查隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)或斷路器，保證能夠有效、靈活操作。②在正式應(yīng)用繼電保護(hù)及自動化裝置時，事先應(yīng)聘請專業(yè)技術(shù)人員全方位檢查裝置性能及質(zhì)量，并做好對應(yīng)的調(diào)控工作，同時嚴(yán)格、詳細(xì)地填寫質(zhì)量檢測單據(jù)，并向質(zhì)量檢測部門上報(bào)，由質(zhì)量檢測部門派遣人員再次檢測裝置功能性能并給出判定結(jié)果，待確認(rèn)各方面合格后即可應(yīng)用至電力系統(tǒng)中。

4.2 優(yōu)化硬件冗余

繼電保護(hù)及自動化裝置一定程度上決定了運(yùn)行中的電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，所以電力企業(yè)需要全方位考慮裝置可靠性的提升，并在日常工作中踐行相關(guān)的提升措施。具體而言，可采取硬件冗余的方式，通過硬件冗余設(shè)計(jì)可確保裝置容錯設(shè)計(jì)符合對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)及要求，并大幅提升可靠性。容錯技術(shù)表示裝置運(yùn)行中一旦有不太明顯的故障出現(xiàn)在內(nèi)部時，特定時間段內(nèi)系統(tǒng)依舊處于穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)，能規(guī)避出現(xiàn)較大運(yùn)行故障的情況。同時，硬件冗余能使可能出現(xiàn)的拒動等得到一定的規(guī)避，賦予裝置更高的可靠性保障[5]?；诖?，相關(guān)人員在管理裝置時，需參照電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行要求，科學(xué)合理地計(jì)算裝置可靠性指標(biāo)，保證其運(yùn)行的正確率，并以實(shí)際運(yùn)行情況為參照及時分析影響因素、處理誤動等。

4.3 評價保護(hù)裝置靈敏度

繼電保護(hù)與自動化裝置本身結(jié)構(gòu)具備較高的復(fù)雜性，特別是包含結(jié)構(gòu)特殊的電子式互感器在內(nèi)的靈敏模塊，該互感器內(nèi)引入了有一定特殊性的光纖輸入/輸出口。處于運(yùn)行中的電子系統(tǒng)內(nèi)如果有運(yùn)行故障產(chǎn)生，電子式互感器在采樣中，可能會受到該類光口發(fā)熱量的影響，采樣值出現(xiàn)偏差。當(dāng)采樣值傳遞至繼電保護(hù)裝置后，自動化裝置會即可執(zhí)行備用切換操作，從而實(shí)現(xiàn)裝置的自動調(diào)節(jié)保護(hù)，相應(yīng)的也能保障冗余方式等問題。同時，裝置在反復(fù)分析采樣值的基礎(chǔ)上，即可對電力系統(tǒng)中故障處于哪一線路及母線的位置展開精準(zhǔn)判定，從而完成裝置靈敏性指標(biāo)的確定。表1呈現(xiàn)了靈敏度對應(yīng)的情況。

表1 對應(yīng)靈敏度情況

在評價靈敏度時，裝置中實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化評價方式的應(yīng)用。如果靈敏度一定程度上偏離了實(shí)際情況，此時裝置自動化模塊能夠第一時間合理調(diào)整硬件設(shè)備冗余方向，并同步改變硬件容錯技術(shù)，在聯(lián)合電纜連接切換方式的前提下，即可使系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性迅速恢復(fù)。

4.4 落實(shí)保護(hù)工作和檢修記載工作

由于繼電保護(hù)及自動化裝置是組成電力系統(tǒng)的重要成分，電力企業(yè)管理部門人員在工作實(shí)踐中應(yīng)當(dāng)熟練掌握裝置運(yùn)行原理及特點(diǎn)等相關(guān)內(nèi)容，以電力系統(tǒng)中裝置實(shí)際使用及運(yùn)行情況為依據(jù)，做好裝置可靠性的準(zhǔn)確判斷。如電力輸送前期，要求相關(guān)人員以對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)嚴(yán)格開展保護(hù)檢修記載工作，并積極優(yōu)化完善閉環(huán)管理制度，消除可能出現(xiàn)在裝置運(yùn)行中的故障，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，并規(guī)避可能出現(xiàn)的誤動現(xiàn)象，確保設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)能夠保持安全。這樣一來，處于運(yùn)行狀態(tài)的電力系統(tǒng)中發(fā)生故障后，裝置能迅速反應(yīng)，預(yù)警并處理故障。

4.5 優(yōu)化控制自動化總線

控制自動化總線即在對自動化裝置加以改良的基礎(chǔ)上，通過對有關(guān)配置及設(shè)備的持續(xù)優(yōu)化，促進(jìn)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行率的提高。從自動化總線的控制入手，能使電路形成更快的否認(rèn)反應(yīng)速度，且能夠大幅簡化有關(guān)檢修保護(hù)方面的實(shí)際進(jìn)程。通常情況下，自動化總線的控制主要是在工作人員實(shí)際操作中實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)各設(shè)備的連接，為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自我調(diào)節(jié)奠定基礎(chǔ)，同時采取入庫式管理的方法管理設(shè)備相關(guān)性能數(shù)據(jù)，加快內(nèi)網(wǎng)儲存庫數(shù)據(jù)更新率。光纖及雙絞線在連接相關(guān)工作中發(fā)揮著不可忽視的作用，可優(yōu)化控制成本并賦予設(shè)備更可觀的反應(yīng)速度。

4.6 降低電磁干擾

要想充分發(fā)揮電力系統(tǒng)傳輸電力的效果，在構(gòu)建電力傳輸體系時需要全面落實(shí)電磁波干擾的排除作業(yè)。具體而言可從下述幾方面入手：①積極排除電磁干擾濾波。②電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中，相關(guān)人員應(yīng)借助先進(jìn)技術(shù)手段屏蔽消除電磁干擾問題，并在電力輸送保護(hù)體系中設(shè)置如電磁干擾屏蔽工作，消除電磁干擾的同時，為電力系統(tǒng)安全平穩(wěn)輸送電力提供保障，并助力電力系統(tǒng)整體工作能力優(yōu)化提升的實(shí)現(xiàn)。

5 結(jié)語

我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)及社會進(jìn)步中，電力系統(tǒng)發(fā)揮的作用至關(guān)重要?，F(xiàn)代智能電網(wǎng)的建設(shè)相比傳統(tǒng)電力體系而言，需要借助繼電保護(hù)及自動化裝置展開監(jiān)測監(jiān)控作業(yè)，由此推進(jìn)智能化監(jiān)測管理目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。繼電保護(hù)及自動化裝置能為電力系統(tǒng)可靠性提供關(guān)鍵的保障。本文圍繞繼電保護(hù)及自動化裝置可靠性展開了研究，對于保障電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性方面能夠體現(xiàn)出一定的現(xiàn)實(shí)意義，能為優(yōu)化繼電保護(hù)及自動化裝置的可靠性提供參考及幫助。