繼電保護(hù)的可靠性研究

青海大學(xué) 趙辰陽

繼電保護(hù)的可靠性研究

青海大學(xué) 趙辰陽

繼電保護(hù)裝置是現(xiàn)代電力系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)于維護(hù)整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性具有十分重要的作用意義。本文首先簡要介紹了繼電保護(hù)的基本內(nèi)容，然后重點(diǎn)論述了繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中的可靠性問題，最后就如何進(jìn)一步提高繼電保護(hù)裝置的可靠性提出了幾點(diǎn)對(duì)策和措施。

繼電保護(hù)；電力系統(tǒng)；可靠性

1 引言

繼電保護(hù)是指電力系統(tǒng)中用來確保供電可靠性和保證電氣設(shè)備安全的裝置或設(shè)備，而不同的相互獨(dú)立的繼電保護(hù)裝置通過一定的方式連接起來就形成了繼電保護(hù)系統(tǒng)。從工作原理上來看，當(dāng)電力系統(tǒng)中的一些元件出現(xiàn)諸如短路等異常情況時(shí)，繼電保護(hù)系統(tǒng)可以通過檢測(cè)電氣量的變化來出發(fā)相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作，從而有效地保障電力系統(tǒng)中的設(shè)備安全，提高整個(gè)電力系統(tǒng)的供電安全性。隨著當(dāng)前我國電力系統(tǒng)建設(shè)的持續(xù)推進(jìn)，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，各種先進(jìn)的智能化設(shè)備不斷增多，這一方面使得電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性得到了顯著提升，同時(shí)也對(duì)電網(wǎng)的安全性和可靠性提出了更高的要求。但是無論電網(wǎng)發(fā)展到什么程度和水平，其基本組成部分卻是保持相對(duì)不變的，而諸如線路、變壓器等基本裝置和設(shè)備的運(yùn)行均離不開相應(yīng)的繼電裝置。因此，任何時(shí)候和任何條件下，繼電保護(hù)都是電網(wǎng)發(fā)展一個(gè)不可忽視的作用方面。就繼電保護(hù)的可靠性來說，元件質(zhì)量、技術(shù)水平和配置方案等因素都能夠?qū)ζ洚a(chǎn)生直接而深遠(yuǎn)的影響。一個(gè)優(yōu)良的繼電保護(hù)系統(tǒng)要能夠在預(yù)定的條件下及時(shí)切除發(fā)生故障的線路和設(shè)備，并且不會(huì)對(duì)那些沒有故障線路的正常運(yùn)行產(chǎn)生不必要的影響。這是對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)對(duì)基本的要求，也是相關(guān)研究人員和技術(shù)人員在實(shí)踐中所不斷探索與改進(jìn)的。

2 繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中的可靠性問題

2.1 拒動(dòng)可靠性和誤動(dòng)可靠性

在工程技術(shù)上，可靠性一般被描述為一個(gè)元件、設(shè)備或者系統(tǒng)在預(yù)定時(shí)間內(nèi)和規(guī)定條件下完成或者實(shí)現(xiàn)某一特定功能的能力。將可靠性的定義與繼電保護(hù)的功能結(jié)合起來，對(duì)于繼電保護(hù)的可靠性來說，就是當(dāng)線路或者元件產(chǎn)生故障需要觸發(fā)繼電保護(hù)裝置時(shí)，對(duì)應(yīng)的繼電保護(hù)裝置要及時(shí)產(chǎn)生所應(yīng)有的動(dòng)作；而對(duì)于那些處在正常運(yùn)行狀態(tài)下的線路或者元件來說，繼電保護(hù)裝置不能夠產(chǎn)生任何不應(yīng)該有的誤動(dòng)作。從上述分析來看，影響繼電保護(hù)可靠性的因素主要存在于拒動(dòng)和誤動(dòng)這兩個(gè)方面，而這也是對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行造成嚴(yán)重危害的直接原因。對(duì)于拒動(dòng)和誤動(dòng)來說，它們所對(duì)于的原因和危害也是不盡相同的。但是從實(shí)際情況來看，某一繼電保護(hù)裝置拒動(dòng)，其他相關(guān)的繼電保護(hù)裝置仍可能發(fā)揮效果，并在一定程度上減少整個(gè)電力系統(tǒng)的故障范圍和影響深度；而當(dāng)某一繼電保護(hù)裝置做出誤動(dòng)行為時(shí)，其對(duì)本該正常運(yùn)行的電力系統(tǒng)產(chǎn)生的影響將是無法估計(jì)的。因此，盡可能地提高繼電保護(hù)裝置不誤動(dòng)的可靠性就顯得更為重要一些。

2.2 繼電保護(hù)裝置的可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)

繼電保護(hù)裝置可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)是基于其不同工作狀態(tài)而言的。在實(shí)際研究和分析過程中，我們一般考慮繼電保護(hù)裝置的以下6種運(yùn)行狀態(tài)：一是正常運(yùn)行狀態(tài)，即繼電保護(hù)裝置性能完好，能夠按照計(jì)劃完成相應(yīng)的保護(hù)工作；二是檢修狀態(tài)，即定期或者不定期地對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行維修和保養(yǎng)，使其保持性能優(yōu)異和功能完備，并長期處于正常運(yùn)行狀態(tài)；三是正常動(dòng)作狀態(tài)，即當(dāng)某一元件或者線路發(fā)生故障并正常出發(fā)繼電保護(hù)裝置，使否則順利發(fā)揮出其應(yīng)有的功能和作用；四是拒動(dòng)作狀態(tài)，即改動(dòng)而不動(dòng)；五是誤動(dòng)作狀態(tài)，即不改動(dòng)而動(dòng)或者該動(dòng)而亂動(dòng)；六是故障維修狀態(tài)，即當(dāng)繼電保護(hù)裝置本身發(fā)生故障時(shí)，對(duì)其進(jìn)行維修時(shí)所處的狀態(tài)。

在對(duì)繼電保護(hù)裝置的可靠性進(jìn)行衡量時(shí)，一般常用以下幾種衡量方法：一是用概念來衡量繼電保護(hù)裝置的可靠性，這里所說的概念是指繼電保護(hù)裝置在既定條件下完成規(guī)定功能的概念，是一個(gè)統(tǒng)計(jì)層面上的反映，并且隨著繼電保護(hù)裝置本身使用年限的增加，這種概念也是會(huì)隨之發(fā)生改變的，因此在實(shí)際工作和應(yīng)用過程中，主要是指繼電保護(hù)裝置第一次故障前所具有的可靠性。二是用平均無故障時(shí)間（MTBF）來衡量繼電保護(hù)裝置的可靠性，即從繼電保護(hù)裝置開始使用到其發(fā)生故障所經(jīng)歷的時(shí)間，也可以表述為繼電保護(hù)裝置兩次相鄰故障之間所經(jīng)歷的時(shí)間。這種衡量方法在實(shí)際工作過程中應(yīng)用較多，不僅可以用于那些不修復(fù)的繼電保護(hù)裝置或者系統(tǒng)，也可以用于那些可以修復(fù)的繼電保護(hù)裝置或者系統(tǒng)。三是用頻率作為參數(shù)來衡量繼電保護(hù)裝置的可靠性，即某一繼電保護(hù)裝置正確動(dòng)作次數(shù)與總動(dòng)作次數(shù)之比，結(jié)果為繼電保護(hù)裝置的正確動(dòng)作頻率。這種衡量方式更為精細(xì)化一些，能夠較為客觀和準(zhǔn)確地反映出某一繼電保護(hù)裝置的可靠性，但是往往需要大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)作為支撐，并具有明顯的階段性特征。

3 提高繼電保護(hù)裝置可靠性的幾點(diǎn)措施

3.1 提高繼電保護(hù)系統(tǒng)的冗余性

這是較為簡單的一種措施，能夠在短時(shí)間內(nèi)顯著地提升整個(gè)電力系統(tǒng)的可靠性。要滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定和可靠的運(yùn)行要求，就是要能夠在系統(tǒng)中某個(gè)元件或者線路發(fā)生故障時(shí)將其迅速切除，而為了提升電網(wǎng)中繼電保護(hù)系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)的概念，最簡單的做法就是設(shè)置和安裝多重繼電保護(hù)裝置，這些相互獨(dú)立的繼電保護(hù)裝置處于并列運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)其中某一個(gè)未能正常產(chǎn)生動(dòng)作時(shí)，其余的繼電保護(hù)裝置能夠迅速產(chǎn)生響應(yīng)，確保能夠迅速將故障元件或者線路隔離出來。在實(shí)際應(yīng)用過程中，一般是采取兩套繼電保護(hù)裝置并列的方式，并且加裝相應(yīng)的故障切除設(shè)備。需要說明的是，通過增加設(shè)備來提高繼電保護(hù)系統(tǒng)冗余性的方式，會(huì)不可避免地?cái)U(kuò)大整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的投入成本和規(guī)模，并且其僅能簡單地著眼于繼電保護(hù)裝置本身，對(duì)于整個(gè)電網(wǎng)的優(yōu)化來說作用意義并不是很大。因此，在增加系統(tǒng)冗余性時(shí)，還要進(jìn)一步考慮多重繼電保護(hù)裝置在功能和特性上的配合，綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件性能和參數(shù)設(shè)置等方面的因素，來全面提升繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性程度。

3.2 強(qiáng)化繼電保護(hù)裝置管理工作質(zhì)量

從實(shí)際工作情況來看，加強(qiáng)對(duì)于繼電保護(hù)系統(tǒng)設(shè)施設(shè)備的管理工作，不僅能夠有效地延長和提高各類元器件的使用壽命，還可以顯著地提升整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行時(shí)間和質(zhì)量。因此，當(dāng)前繼電保護(hù)裝置管理工作已經(jīng)引起了相關(guān)領(lǐng)域從業(yè)人員的普遍認(rèn)同和廣泛重視?？偨Y(jié)來看，強(qiáng)化繼電保護(hù)裝置管理工作質(zhì)量，主要從以下兩個(gè)方面入手：首先是要嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，做好繼電保護(hù)系統(tǒng)的檢查驗(yàn)收工作。由于繼電保護(hù)裝置對(duì)于電網(wǎng)運(yùn)行起著非常基礎(chǔ)且十分重要的保護(hù)作用，在實(shí)際管理過程中，要結(jié)合電網(wǎng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行情況，制定出相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置質(zhì)量措施，尤其是要強(qiáng)化檢查驗(yàn)收環(huán)節(jié)的管理舉措。一方面，要在工程人員對(duì)繼電保護(hù)裝置完成相關(guān)調(diào)試之后，確定設(shè)備和施工是否達(dá)到預(yù)定的要求，是否已經(jīng)足夠完善以確保電力系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定地運(yùn)行，并進(jìn)行相應(yīng)的開機(jī)自檢等環(huán)節(jié)檢查工作。另一方面要及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)工作，包括繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行、檢修和開關(guān)合跳等試驗(yàn)，在試驗(yàn)過程中，要對(duì)試驗(yàn)對(duì)象的各項(xiàng)性能數(shù)據(jù)進(jìn)行全面記錄，以便在之后的運(yùn)行和檢修過程中有據(jù)可查。其次是加強(qiáng)檢查維護(hù)，做好針對(duì)繼電保護(hù)裝置的各項(xiàng)巡視工作。在實(shí)際運(yùn)行過程中，要時(shí)常關(guān)注繼電保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，重點(diǎn)查看線路是否松動(dòng)、接點(diǎn)是否完好、保護(hù)壓板和自動(dòng)裝置等方面，以期及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題和隱患，并有針對(duì)性地做好各項(xiàng)預(yù)防工作，確保繼電保護(hù)裝置本身始終處于完好狀態(tài)，從而有效地提升整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性程度。

3.3 提高相關(guān)崗位從業(yè)人員的能力素質(zhì)

隨著我國電網(wǎng)系統(tǒng)的整體水平和智能化程度有了長足的進(jìn)步和提高，一方面將人從繁重的勞動(dòng)中解放出來，可以在相對(duì)舒適的環(huán)境下來從事管理和調(diào)試工作，但同時(shí)也對(duì)相關(guān)從業(yè)人員的能力素質(zhì)提出了更高的要求。以之前相比，雖然人直接參與繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控和管理工作的程度有所下降，但是人對(duì)于繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性卻產(chǎn)生了越來越重要的影響。因此，在當(dāng)前的發(fā)展和應(yīng)用背景下，著力強(qiáng)化相關(guān)從業(yè)人員的能力和素質(zhì)也是提升繼電保護(hù)體系可能性水平的一個(gè)重要方面。一是努力完善相關(guān)崗位從業(yè)人員的知識(shí)結(jié)構(gòu)，設(shè)備和技術(shù)的更新直接推動(dòng)著人員知識(shí)結(jié)構(gòu)的發(fā)展，要積極鼓勵(lì)工作人員學(xué)習(xí)和掌握最新的繼電保護(hù)裝置工作原理和操作方法，切實(shí)摒棄傳統(tǒng)的落后思想理念，嚴(yán)格按照最新的要求來進(jìn)一步正規(guī)日常管理和維護(hù)工作，防止由于個(gè)人的操作失誤對(duì)整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行造成不利影響。其次是要嚴(yán)格考核評(píng)價(jià)機(jī)制，要定期對(duì)從業(yè)人員進(jìn)行業(yè)務(wù)考核，一方面促進(jìn)其及時(shí)學(xué)習(xí)和掌握先進(jìn)的技術(shù)和理念，切實(shí)滿足日常工作的要求；同時(shí)，對(duì)于那些不能滿足崗位能力要求的從業(yè)人員，要及時(shí)調(diào)離工作崗位，從源頭上消除可能存在的潛在風(fēng)險(xiǎn)，防止設(shè)備出現(xiàn)問題需要人為干預(yù)時(shí)，得不到及時(shí)有效地解決。電網(wǎng)運(yùn)行是一個(gè)影響面很廣的工作，任何人為的差錯(cuò)和疏忽都能夠?qū)е率謬?yán)重的后果，因此要求工作人員的能力素質(zhì)必須絕對(duì)過硬。

4 結(jié)論

隨著電力在國民經(jīng)濟(jì)和人們生活中的地位作用日益突出，電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行也顯得越來越重要，而繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性直接影響甚至決定著整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。在這種背景下，我們一方面要積極地學(xué)習(xí)國內(nèi)外先進(jìn)的技術(shù)知識(shí)和管理理念，進(jìn)一步充實(shí)和完善繼電保護(hù)系統(tǒng)技術(shù)水平和維護(hù)質(zhì)量，制定出一套行之有效的管理和維護(hù)措施，并在實(shí)際工作過程中不斷發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，以便使繼電保護(hù)系統(tǒng)更好地發(fā)揮出其應(yīng)有的作用，最終促進(jìn)整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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