廖淼軍　陳旭

摘要：社會(huì)的發(fā)展讓電力的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，建設(shè)電站的數(shù)量越來(lái)越多，帶給了人們更加方便、快捷的生活方式。對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性研究方面所獲得的數(shù)據(jù)并不完善，對(duì)其可靠性管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也成為此行業(yè)的重要內(nèi)容。文章就繼電保護(hù)的可靠性進(jìn)行了分析，對(duì)其管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)；可靠性管理；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；電力應(yīng)用；電站建設(shè) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM77 文章編號(hào)：1009-2374（2016）07-0022-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.07.011

當(dāng)前階段，電站的建設(shè)如火如荼地開(kāi)展起來(lái)，其帶給人們更加方便快捷的生活，讓人們的生活發(fā)生了極大的變化，帶領(lǐng)人們走進(jìn)新時(shí)代的現(xiàn)代化社會(huì)。但是，電站的蓬勃興起，并沒(méi)有讓繼電保護(hù)獲得更大的發(fā)展，繼電保護(hù)的可靠性依然是其主要的研究方向和重要內(nèi)容，繼電保護(hù)可靠性管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)成為其未來(lái)的研究重點(diǎn)。由于保護(hù)系統(tǒng)可靠性所涉及的因素較多，其進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方面的難度較大，更加需要相關(guān)人員的付出和努力對(duì)其進(jìn)行不斷的探索和研究。因此，更加成熟的保護(hù)方案也正在研究過(guò)程中。雖然對(duì)繼電保護(hù)的可靠性正處于研究階段，但是其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)我們可以預(yù)見(jiàn)，其必將為我們帶來(lái)更加安全的用電系統(tǒng)，為人類的用電安全保駕護(hù)航，為人類的電力發(fā)展提供更加堅(jiān)強(qiáng)的后盾和支持。

1 繼電保護(hù)淺析

電力系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中，會(huì)因?yàn)橥饨缫蛩鼗蛘咦陨碓虬l(fā)生各種故障，對(duì)電力系統(tǒng)或者電站的保護(hù)非常不利。為了更好地避免由于故障而給電力系統(tǒng)或者電站造成損失，對(duì)故障進(jìn)行提前預(yù)防就顯得非常有必要。在對(duì)電力系統(tǒng)安全保護(hù)措施的研究中我們發(fā)現(xiàn)，帶有觸點(diǎn)的繼電器可以對(duì)其進(jìn)行有效保護(hù)，這種機(jī)電保護(hù)裝置保護(hù)電力系統(tǒng)的過(guò)程就叫做繼電保護(hù)。保護(hù)系統(tǒng)可靠性涉及的因素多、保護(hù)可靠性基礎(chǔ)數(shù)據(jù)量大等問(wèn)題，有針對(duì)性的實(shí)用化軟件系統(tǒng)仍在探索中。做好繼電保護(hù)的研究不僅對(duì)電力企業(yè)具有非常重要的作用，對(duì)我國(guó)電力建設(shè)也具有非常深遠(yuǎn)的意義。一般情況下，繼電保護(hù)能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)運(yùn)行中的故障進(jìn)行預(yù)警設(shè)置，也就是說(shuō)電力系統(tǒng)在發(fā)生運(yùn)行異常的時(shí)候，繼電保護(hù)就會(huì)采取相應(yīng)的手段，對(duì)異常進(jìn)行警報(bào)處理，便于維護(hù)人能夠及時(shí)了解故障的發(fā)生時(shí)間，并采取有效手段對(duì)故障進(jìn)行排除。在配電網(wǎng)的環(huán)境下，電力系統(tǒng)發(fā)生異常的時(shí)候，繼電保護(hù)能夠讓電力設(shè)備與配電網(wǎng)相脫離，保證電力設(shè)備的安全。因此，在電力系統(tǒng)中進(jìn)行繼電保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行，能夠有效地對(duì)電力系統(tǒng)的可靠性提供支持，為電力企業(yè)的安全提供支撐。電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的主要依靠是繼電保護(hù)的正常運(yùn)行，對(duì)其可靠性管理進(jìn)行設(shè)計(jì)和研究，對(duì)其裝置發(fā)揮正常作用、優(yōu)化功能方面具有重要意義。

2 繼電保護(hù)可靠性數(shù)據(jù)及預(yù)處理

繼電保護(hù)所需要的可靠性數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式多樣，不僅包括數(shù)字，還包括圖表、符號(hào)等形式，均產(chǎn)生于系統(tǒng)各項(xiàng)工作正常運(yùn)行的情況下所收集的數(shù)據(jù)。對(duì)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，主要包括裝置運(yùn)行時(shí)間、裝置產(chǎn)生缺陷時(shí)間、缺陷類型、系統(tǒng)運(yùn)行記錄、系統(tǒng)動(dòng)作記錄等。其數(shù)據(jù)的來(lái)源主要為系統(tǒng)進(jìn)行檢修時(shí)的報(bào)告、系統(tǒng)的故障信息、相應(yīng)的維護(hù)記錄、調(diào)度中心出具的運(yùn)行報(bào)告等。

繼電保護(hù)裝置龐大、型號(hào)較多，并且在部分電廠更新的較為頻繁。其原始數(shù)據(jù)較多，在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過(guò)程中還發(fā)現(xiàn)很多無(wú)效數(shù)據(jù)，因此對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理就顯得非常有必要。繼電保護(hù)裝置正常運(yùn)行的前提是需要對(duì)其運(yùn)行中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和補(bǔ)充，保證在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)的時(shí)候所獲得的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。所謂的“原始數(shù)據(jù)”指的是包括記錄號(hào)、電壓等級(jí)、設(shè)備投入時(shí)間、型號(hào)、批次、ID、設(shè)備發(fā)生故障的時(shí)間、狀態(tài)、原因、故障處理時(shí)間、恢復(fù)運(yùn)行時(shí)間等相關(guān)信息，其中的每一條信息都有其特殊性，都需要對(duì)其進(jìn)行充分收集和整理，在其中篩選出具有價(jià)值的信息。

經(jīng)過(guò)篩選之后所得的數(shù)據(jù)包括完整數(shù)據(jù)、左截尾數(shù)據(jù)和定時(shí)截尾數(shù)據(jù)。不同的設(shè)備因?yàn)槠渫度氲臅r(shí)間和運(yùn)行的情況不同，獲得的數(shù)據(jù)也不盡相同，甚至還會(huì)有很大的差別。因此完整數(shù)據(jù)的獲得大多數(shù)情況下很難實(shí)現(xiàn)，大部分?jǐn)?shù)據(jù)為定時(shí)截尾數(shù)據(jù)。定時(shí)截尾數(shù)據(jù)還需要對(duì)設(shè)備的維修情況進(jìn)行考慮，這時(shí)候才能說(shuō)對(duì)其數(shù)據(jù)的收集和整理具有一定的完整性。

3 繼電保護(hù)可靠性的時(shí)變特征

繼電保護(hù)裝置其實(shí)質(zhì)的函數(shù)的套用，通過(guò)函數(shù)計(jì)算出其使用壽命、可靠性程度、失效率等。對(duì)其可靠性的保護(hù)不僅需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和整理，同時(shí)也需要對(duì)其時(shí)變特征進(jìn)行分析，以保證客觀地反映保護(hù)系統(tǒng)可靠性水平。

3.1 偶然失效及失效率估算

繼電器的偶然失效一半是因?yàn)橥饬Φ淖饔?，也就是說(shuō)因?yàn)橥饨绛h(huán)境的突然作用而造成的保護(hù)裝置故障。外界環(huán)境對(duì)繼電保護(hù)裝置作用的強(qiáng)度不同，其所產(chǎn)生的常數(shù)不同，那么對(duì)其失效率的計(jì)算就可以通過(guò)函數(shù)公式進(jìn)行計(jì)算。對(duì)n個(gè)裝置進(jìn)行觀察和監(jiān)測(cè)，此時(shí)如果存在截尾數(shù)據(jù)，則應(yīng)當(dāng)對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行截尾實(shí)驗(yàn)。

3.2 老化失效及失效率估算

老化失效指的是設(shè)備因?yàn)槭褂媚晗薜木眠h(yuǎn)而造成的老化現(xiàn)象或者因?yàn)榻^緣而產(chǎn)生的設(shè)備故障。對(duì)老化率的計(jì)算一般采用威布爾分布和正態(tài)分布，兩者因?yàn)閰?shù)和指數(shù)的不同，在等效指數(shù)分布方面有所不同。其通過(guò)函數(shù)公式，對(duì)可靠度和失效率方面進(jìn)行明確的表達(dá)。其典型的函數(shù)公式包括如下：

式中：m為形狀參數(shù)；為尺度參數(shù)。就老化失效率方面采用的是威布爾函數(shù)，在結(jié)合最小二乘擬合法估算方法之后，將兩個(gè)參數(shù)代入到其他公式進(jìn)行計(jì)算。

4 繼電保護(hù)程序設(shè)計(jì)

繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)從數(shù)據(jù)處理和可靠性內(nèi)核分析兩方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，以保證系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理方面的準(zhǔn)確性，在對(duì)其可靠性運(yùn)行方面做到準(zhǔn)確把握。

4.1 數(shù)據(jù)處理

程序在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理方面，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過(guò)兩個(gè)步驟：一個(gè)是原始數(shù)據(jù)的獲得；另一個(gè)是對(duì)數(shù)據(jù)的整理和分析。在原始數(shù)據(jù)取得方面，要做到數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、全面，力爭(zhēng)將不同系統(tǒng)不同部分的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集整理，從而為系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理分析做好準(zhǔn)備。另外，要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，其主要是原始數(shù)據(jù)中的“系統(tǒng)狀態(tài)變化時(shí)間”和“設(shè)備投入運(yùn)行時(shí)間”相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，通過(guò)設(shè)備的運(yùn)行和變化了解到設(shè)備的狀態(tài)，對(duì)設(shè)備的各個(gè)部分運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測(cè)。其經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)收集整理，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)篩選，最后所形成的數(shù)據(jù)將會(huì)具有極大的使用價(jià)值，因此人員在進(jìn)行數(shù)據(jù)收集整理中要認(rèn)真對(duì)待，仔細(xì)核對(duì)。

4.2 可靠性分析軟件內(nèi)核

可靠性分析軟件主要包括以下三部分：

第一部分為數(shù)據(jù)運(yùn)算。其中包括對(duì)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的統(tǒng)計(jì)和運(yùn)算，對(duì)設(shè)備整體運(yùn)行的可靠性分析以及對(duì)設(shè)備運(yùn)行的細(xì)節(jié)部分的可靠性分析。通過(guò)對(duì)此三類數(shù)據(jù)的分析，可以得出設(shè)備可靠性運(yùn)行方面的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)也是對(duì)其可靠性運(yùn)行的有力支撐。在此部分首先對(duì)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，主要計(jì)算設(shè)備運(yùn)行時(shí)間，是數(shù)據(jù)預(yù)處理和指標(biāo)計(jì)算必需的組成部分；其次，統(tǒng)計(jì)計(jì)算整體平均可靠性指標(biāo)。電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置的平均運(yùn)行概況，如統(tǒng)計(jì)全年的裝置總動(dòng)作次數(shù)，計(jì)算一定范圍內(nèi)所有保護(hù)裝置的正確動(dòng)作率、誤動(dòng)率等指標(biāo)；最后，細(xì)節(jié)可靠性指標(biāo)的計(jì)算?？梢愿鶕?jù)需要選擇不同變電站、不同電壓等級(jí)、不同型號(hào)、不同批次的設(shè)備計(jì)算其統(tǒng)計(jì)可靠性指標(biāo)。

第二部分為對(duì)可靠性時(shí)變特征的分析。此部分是在原始數(shù)據(jù)收集整理的基礎(chǔ)上，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行變化所做的分析，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析獲得設(shè)備可靠性隨著時(shí)間變化而產(chǎn)生的變化。此部分能夠獲得設(shè)備老化率、失效率的相關(guān)計(jì)算，其通過(guò)函數(shù)運(yùn)行得到對(duì)設(shè)備的可靠性運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過(guò)模塊管理提供可靠性管理。比如，針對(duì)不同區(qū)域的電壓等級(jí)進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)，對(duì)其主設(shè)備裝置進(jìn)行相應(yīng)的記錄，對(duì)臺(tái)賬進(jìn)行信息記錄，此時(shí)可以將數(shù)據(jù)預(yù)處理之后的文件名保存為“電網(wǎng)保護(hù)可靠性數(shù)據(jù)”，通過(guò)老化率進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，通過(guò)“電壓等級(jí)”“設(shè)備型號(hào)”“設(shè)備批次”選出符合用戶要求評(píng)估的繼電保護(hù)裝置，點(diǎn)擊“確定”即得失效率函數(shù)和可靠度函數(shù)，同時(shí)可通過(guò)點(diǎn)擊“函數(shù)圖形顯示”按鈕，顯示失效率和可靠度函數(shù)圖形。

第三部分是對(duì)繼電保護(hù)的可靠性進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)其未來(lái)可能發(fā)生的故障進(jìn)行預(yù)防。此部分建立在第二部分基礎(chǔ)上，只有做好第二部分，才能做好第三部分的預(yù)測(cè)。此部分主要是針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的數(shù)形，比如所取得的硬件故障等數(shù)據(jù)，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行和故障進(jìn)行計(jì)算和預(yù)算，計(jì)算設(shè)備故障的工作時(shí)間、失效率函數(shù)、可靠度函數(shù)等，并通過(guò)核實(shí)的數(shù)值及函數(shù)進(jìn)行時(shí)間變量的取值，從而對(duì)被研究的對(duì)象進(jìn)行時(shí)間點(diǎn)上的可靠性檢測(cè)分析，為特定檢修策略提供參考。

5 結(jié)語(yǔ)

繼電保護(hù)的可靠性管理系統(tǒng)是對(duì)電力系統(tǒng)最有效的保護(hù)，無(wú)論從電廠建設(shè)考慮，還是從管理人員角度考慮，都應(yīng)當(dāng)做好繼電保護(hù)系統(tǒng)的建設(shè)和管理，讓繼電保護(hù)能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)的運(yùn)行提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持，為人類提供更加安全、有效的電力服務(wù)。國(guó)家層面也要對(duì)繼電的保護(hù)做好相應(yīng)的政策支持，從相關(guān)的規(guī)章制度上對(duì)電力企業(yè)做好規(guī)范，讓電力企業(yè)對(duì)繼電保護(hù)引起高度重視，在電力運(yùn)行過(guò)程中做好相應(yīng)管理工作，保證電力可靠、有序、穩(wěn)定地發(fā)展，保證電力生產(chǎn)能夠?yàn)槿藗兊纳钤旄?，為人類的未?lái)做好積淀。

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作者簡(jiǎn)介：廖淼軍（1986-），男，廣東梅州人，廣東惠州平海發(fā)電廠有限公司繼保檢修工，助理工程師，研究方向：繼電保護(hù)。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）