淺析電力系統(tǒng)繼電保護(hù)可靠性評估

梁先繪

摘 要：對電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置的可靠性進(jìn)行評估，有利于提高繼電保護(hù)及其自動化裝置的運(yùn)行效率，從而保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；繼電保護(hù)；可靠性評估；誤動率

中圖分類號：TM771 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.24.098

電力是一種十分重要的能源，與國家的發(fā)展和人們的生活息息相關(guān)。電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對繼電保護(hù)裝置提出了更高的要求。本文根據(jù)現(xiàn)階段繼電保護(hù)裝置的發(fā)展?fàn)顩r提出了一些關(guān)于電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)系統(tǒng)的評估指標(biāo)，以期促進(jìn)電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

1 繼電保護(hù)裝置的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，我國的繼電保護(hù)裝置逐步向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。當(dāng)今時代是一個能源緊缺的時代，電力作為一種重要能源，對我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著決定性作用，而電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)在我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中也起到了巨大的促進(jìn)作用。

2 繼電保護(hù)裝置的可靠性指標(biāo)

2.1 裝置的運(yùn)行

繼電保護(hù)裝置在智能變電站電力系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)中有著重要意義，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，繼電保護(hù)裝置能夠及時發(fā)現(xiàn)問題，從而及時排除故障。繼電保護(hù)裝置為電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障，因此，在電力系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)中，繼電保護(hù)裝置的維護(hù)和保養(yǎng)十分重要。

2.2 裝置的性能指標(biāo)

繼電保護(hù)裝置因其構(gòu)成原理不同而分為機(jī)電型和靜態(tài)型兩種。繼電保護(hù)裝置的可靠性取決于其自身的特點(diǎn)，同時也受電力系統(tǒng)運(yùn)作性能的影響。繼電保護(hù)裝置可靠性指標(biāo)的重要參數(shù)主要有以下幾個：①成功率，即在規(guī)定條件下，繼電保護(hù)裝置完成指定任務(wù)的成功率。②MTBF。MTBF又稱“平均故障間隔時間”，主要評估繼電保護(hù)裝置在規(guī)定時間內(nèi)能夠保持某種功能的能力。③MTTR。MTTR又稱“平均修復(fù)時間”，主要是指繼電保護(hù)裝置從失效到恢復(fù)運(yùn)行所需的平均時間。④有效度。有效度是反映繼電保護(hù)裝置可靠性最主要的指標(biāo)，指的是繼電保護(hù)裝置運(yùn)行的有效度。

3 繼電保護(hù)裝置的可靠性評估

將繼電保護(hù)裝置看作是一個串聯(lián)系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)中，如果某一個環(huán)節(jié)發(fā)生了故障，就會導(dǎo)致整個系統(tǒng)無法正常工作，繼電保護(hù)裝置也就失去了其可靠性。設(shè)整個串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性為P（S），串聯(lián)系統(tǒng)中其他元件的可靠性分別為P（x1）、P（x2）、P（x3）和P（x4），那么有：

P（S）=P（x1）P（x2）P（x3）P（x4）. （1）

式（1）中：P（x1）為變換器元件的可靠性；P（x2）為繼電保護(hù)裝置的可靠性；P（x3）為跳、合閘設(shè)備的可靠性；P（x4）為自動重合閘設(shè)備的可靠性。

繼電保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)一般分為正確工作和不正確工作兩種，繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行可靠性指標(biāo)分為正確工作功率和不正確工作功率兩種。當(dāng)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時，繼電保護(hù)裝置采取動作就是誤動，不采取動作就是正確動作。只有細(xì)化繼電保護(hù)裝置的動作，才能正確計(jì)算繼電保護(hù)裝置的可靠性。我們可以將繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行狀態(tài)描述為：

繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行狀態(tài)也分為正確工作和不正確工作兩種，其中，正確工作又包括正確動作和正確不動作兩種。

根據(jù)式（2）對繼電保護(hù)裝置運(yùn)行狀態(tài)的描述，可以確定繼電保護(hù)裝置可靠性指標(biāo)主要由正確動作率Pc、不正確動作率Pe、電路系統(tǒng)正常運(yùn)行時繼電保護(hù)裝置的誤動率Pe2和拒動率Pe3組成。正確動作率Pc包含區(qū)內(nèi)故障正確動作率Pc1，正、反方向區(qū)外故障正確不動作率Pc2和正常運(yùn)行時正確不動作率Pc3；不正確動作率Pe包含誤動率Pe1、正方向區(qū)外故障誤動作率Pe11和反方向區(qū)外故障誤動率Pe12。

假設(shè)繼電保護(hù)裝置正確動作次數(shù)為R，區(qū)內(nèi)故障正確動作次數(shù)為R1，區(qū)外故障正確不動作次數(shù)為R2，電路系統(tǒng)正常運(yùn)行時的正確不動作次數(shù)為R3，那么有：

以上為繼電保護(hù)可靠性評估的基本原則。除了上述的正確動作率評估和不正確動作率評估外，可靠性評估體系中還包括以下幾部分內(nèi)容：①M(fèi)TBF評估。MTBF評估主要是對裝置的平均故障間隔時間進(jìn)行評估，測試的數(shù)據(jù)是電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置在運(yùn)行中出現(xiàn)故障的時間。②MTTR評估。MTTR評估主要是指電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置自動修復(fù)故障所用的時間，評估的是繼電保護(hù)裝置自動修復(fù)故障的能力。③故障率評估。故障率評估主要針對繼電保護(hù)裝置運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障的頻率，評估的是電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)性能。④正確動作率評估。在計(jì)算正確動作率指標(biāo)的過程中，將區(qū)外故障正確不動作次數(shù)納入其中，能夠更加合理、準(zhǔn)確地評估繼電保護(hù)電路的工作性能。⑤不正確動作率評估。將不正確動作率細(xì)化為正方向區(qū)外故障誤動率和反方向區(qū)外故障誤動率，能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)中繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行性能進(jìn)行更加深入的分析和評估。⑥成功率評估。成功率是指在規(guī)定條件內(nèi)，電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置能夠成功地完成指定的某一項(xiàng)任務(wù)的概率，主要評估的是繼電保護(hù)裝置的保護(hù)性能。設(shè)某繼電保護(hù)裝置的成功率為P，那么，電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置成功率的表達(dá)式為：

4 結(jié)論

綜上所述，本文對電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置可靠性的評估進(jìn)行了研究和論述，對正確動作率的評估指標(biāo)和不正確動作率的評估指標(biāo)進(jìn)行了細(xì)化，以期促進(jìn)今后電力系統(tǒng)繼電保護(hù)可靠性的評估更加科學(xué)化、合理化。

參考文獻(xiàn)

[1]楊文英，蓋志強(qiáng)，張華峰，等.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)可靠性問題研究[J].中國電力教育，2013（27）：210，215.

[2]王姍，王朝輝.基于故障樹分析法的繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析[J].陜西電力，2011（02）：26-29.

[3]劉云根.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與自動化裝置的可靠性分析[J].機(jī)電信息，2012（24）：17，19.

〔編輯：劉曉芳〕