分析继电保护的可靠性指标王洪洁

分析继电保护的可靠性指标王洪洁

王洪洁陈中伟

（山东五洲电气股份有限公司安丘分公司山东安丘262100）

摘要：继电保护的可靠性就是指根据不同用户的质量需要和数量标准向用户提供用电能力的度量包括安全性和充裕性。研究电气设备可靠性的目的就是评估电气设备中等子系统中不同的可靠性指标。根据各个子系统的功能特点分别评估各自或不同组合的可靠性，进而提出了系统概率充分性和概率稳定性综合评估。本文主要分析了继电保护所涉可靠性技术问题，尤其是在高压电气设备的应用中，如何充分利用继电保护作用，尽量避免一些不利的操作，减少因错误的操作而引起的损失，从而保证整个电气设备的顺利运行。

关键词：继电保护；可靠性；指标

一、简述继电保护系统

1、继电保护的意义

在电力系统当中，继电保护系统能够很好地满足系统对可靠性、安全性等方面的要求，它的基本原理是当电力系统中某些元件出现故障时系统会自动开启保护措施。而且从设计的角度来讲，继电保护装置并不是紧密连接的整体，而是由多个独立的系统相连接构成的整体，因此，增强继电保护装置功能也可以有效提高电气设备的安全性，并促进供电系统稳定运行。

2、简述可靠性指标

对于第一类拒动概率和第一类误动概率指标是根据统计的故障次数计算的的全概率，其中第一类拒动属于隐性故障。代表着某一相对独立的继电保护系统的硬件在以后一段时间内发生1次故障的可能性，也是硬件的可靠水平指标。减小这两个风险指标，可以有效的降低系统的误操作，从而提高系统的可靠性，通常的措施就是:

1)选择经严格质量控制流程而生产的断路器、继电保护装置、直流电源系统关键设备。2)保证相关二次接线的施工管理，进行认真全面的投运测试，防止错误接线。3)严格执行二次系统运行、维护、检修的安全监控流程，防止人为因素干扰。4)合理的定期测试，重视并认真分析继电保护装置的自检告警信息，充分评估其危险性，及时更换可疑元件或模块。

二、继电保护系统可靠性影响因素分析

对于电力系统中的继电保护装置可靠性，主要指标为可靠率或故障率。通常，采用概率法和故障树法等进行评估，其中故障树法能够准确识别故障，具有操作简单的优势而被广泛应用。目前，电力系统中继电保护装置种类繁多，保护原理也不尽相同。按它的组成结构，它可分为硬件和软件两大部分。下面将从对继电保护系统的硬件、软件两方面入手，分析影响继电保护系统工作可靠性的原因。

1、硬件因素

电力继电保护系统的组成，具体包括继电保护装置软件、硬件和二次回路等。元件的可靠性直接影响着保护装置运行的可靠性，关系到电力系统运行的安全可靠。若继电保护系统发生运行故障，极易造成电网整体瘫痪。

保护装置故障表现如下。第一，继电器中触点氧化或松动。继电保护装置中密布着各种继电器，如中间继电器、信号继电器等，均靠电磁原理带动触点通断来执行命令。因此，继电器的触点质量直接影响继电器能否顺利通断回路。触点松动多属于制造厂家产品设计或安装质量问题，而氧化则是由于继电器长时间使用后与空气中的氧气、水、高温环境等共同作用的结果。此外，触点经常通断大电流产生高温等均会导致触点氧化，无法正常接通回路。另外，触点的截面选择不合理也是引发故障的原因之一，均会降低继电器乃至保护装置运行的可靠性。第二，继电保护装置电源插件故障引起保护装置无法正常工作。无论是最早的晶体管保护，还是今天普遍使用的微机继电保护，其工作都离不开电源驱动。目前，使用的绝大部分微机继电保护装置都采用低压直流电源供电。因此，需要配备电源模块将站内220V直流强电变换为5V直流电源。电源插件包含整流、滤波、防雷器等组件，在继电保护装置的全寿命周期内都需要工作。因此，电源插件的可靠性、准确性直接影响保护装置的运行水平。一旦电源插件出现问题，将会导致保护装置出现误动、拒动等严重问题。电源插件作为易损件，规定每5年需更换一次。此外，运维单位均会库存备用件。第三，电流互感器的饱和。全国用电量的激增推动着电力系统规模的不断扩大，使得中、低压配电系统中短路电流随之变大。如果变电所和配电所的出口位置处发生金属性短路故障，极易造成电流互感器饱和，造成电流互感器无法正常传变。因此，必须按短路电流计算结果，配置电流饱和倍数较高的电流互感器。同时，电流互感器的传变精度也是衡量电流互感器的一个重要参数。目前，电力系统继电保护普遍采用的电流互感器精度等级为10P级，而一些对保护灵敏度要求较高的变电站也采用5P级。

2、软件因素

继电保护装置软件系统运行的可靠性，也直接影响继电保护系统运行的可靠性。若软件系统发生故障，继电保护极易出现拒动、误动等情况。比如，系统软件出现死机，将会直接导致继电保护装置逻辑判断、执行命令发生错乱，可靠性大大下降，严重影响电力系统的安全运行。因此，为了保证继电保护系统在电网中的可靠运行，要做好软件系统的管理和维护，如保护装置逻辑功能的预试、年检，软件版本升级等。需要说明的是，作为电力系统的核心组成部分，继电保护的程序、逻辑要采取严密措施，严防黑客、病毒入侵，以免对电网造成规模性破坏。

3、技术操作因素

继电保护系统运行可靠性除了硬件因素和软件因素外，运行维护人员技术的技术水平、操作能力等也是重要因素。虽然目前电力系统为避免对人为操作失误造成继电保护事故采取了诸多措施，如加装电气回路闭锁、加装防误闭锁操作系统等，但此类事故依然存在。究其原因，则存在于电网建设、运行的各个阶段。例如，电网建设时，安装人员没有严格按照操作规范开展作业，二次接线失误、装置调试漏项等则会影响继电保护系统运行的可靠性，甚至引发继电保护安全事故，给电力生产造成极大的损失。因此，需要从电网建设到运行维护的全过程入手，做好继电保护系统安全管理。

三、提高继电保护可靠性运行的有效策略

容错技术经常会被应用到继电保护系统的设计当中，因为使用容错技术可以有效减少故障的发生率。使用硬件的冗余可以有效地实现容错技术。当前，在有关继电保护系统硬件冗余设计的过程当中，工作人员一般会使用并联的方法，使用此种设计方法可以有效的提高继电保护系统当中的可靠性，但

是此种设计方法有利也有弊，虽然有效提高了可靠性，但是其弊端却是大大增加了相关指标当中的误动率。所以在系统设计时可以使用多种表决方式，如此一来就能更好地达到规定当中的指标数值，并进一步改善指标。

在设计继电保护系统时将相关的冗余设计进行优化可以更好地满足可靠性指标的要求，还能在一定程度上减少企业成本的开支。虽然不能在继电保护系统当中实现在增加可靠性的基础上减少成本开支，但是如果对两者求极值就可以将不同的设计方案进行对比，然后优先选择更好的方案，所以在继电保护系统的设计当中，应该将满足可靠性指标放在首要考虑位置。

结束语

综合考虑各种不确定因素对其进行运行可靠性评估确有必要且是可行的。本文提出的评估模型能够量化出保护在特定差动量和制动量下的拒动和误动概率，而且其分布的平均值能够综合评估保护在各种情况下的总体性能，对于整定计算和保护判据设计也具有指导意义。在相对意义上，这些指标能够一定程度地反映差动保护运行性能的优劣以及电气设备因此而面临的风险。

参考文献

[1]冯海波.电力系统继电保护可靠性研究[D].天津：天津科技大学，2016.

[2]戴志辉.继电保护可靠性及其风险评估研究[D].北京：华北电力大学，2012.