齊士杰

大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司三門峽項(xiàng)目部

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與自動(dòng)化可靠性研究

齊士杰

大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司三門峽項(xiàng)目部

隨著我國社會(huì)的發(fā)展以及市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，人們生活與生產(chǎn)工作中對(duì)于用電的需求在不斷增長(zhǎng)，國家電網(wǎng)的建設(shè)規(guī)模也在隨之?dāng)U大中。電氣機(jī)械的運(yùn)行環(huán)境往往很復(fù)雜，對(duì)設(shè)備有著比較高的要求，然電氣設(shè)備的運(yùn)行更加復(fù)雜。設(shè)備的故障率也因此增多，這就需要通過強(qiáng)化電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)設(shè)備與自動(dòng)化設(shè)備的可靠性，使電網(wǎng)供電系統(tǒng)更加穩(wěn)定?；诖耍疚木屠^電保護(hù)與自動(dòng)化的可靠性進(jìn)行了相應(yīng)的研究，分別探討了繼電保護(hù)裝置的可靠性指標(biāo)、影響其可靠性的關(guān)鍵因素以及如何解決可靠性下降的有效措施。

電力系統(tǒng)；繼電保護(hù)裝置；自動(dòng)化；可靠性；指標(biāo)

1、繼電保護(hù)裝置可靠性指標(biāo)

在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，為了能夠從根本上保證供電的可靠性和系統(tǒng)的正常運(yùn)行，就必須進(jìn)行相應(yīng)的繼電保護(hù)。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常工況時(shí)，在可能實(shí)現(xiàn)的最短時(shí)間和最小區(qū)域內(nèi)，自動(dòng)將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除，或發(fā)出信號(hào)由值班人員消除異常工況根源，以減輕或避免設(shè)備的損壞和對(duì)相鄰地區(qū)供電的影響。

繼電保護(hù)裝置是電路系統(tǒng)中的主要構(gòu)件，自動(dòng)化裝置與繼電保護(hù)設(shè)備的功能比較多，比如遙測(cè)、遙信以及遙調(diào)等，通過這些功能可以使店里系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠，降低外界帶來的干擾，保證電網(wǎng)的運(yùn)行安全以及電力的正常供應(yīng)，當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)時(shí)，還能避免事故影響范圍的擴(kuò)大。繼電保護(hù)裝置的可靠性通常從以下這幾方面做出評(píng)定：

選擇性。繼電保護(hù)裝置能準(zhǔn)確定位出供電系統(tǒng)發(fā)生的故障點(diǎn)，并對(duì)其進(jìn)行有效切除，同時(shí)，及時(shí)切斷離故障物理點(diǎn)路程最近的斷路器，以免影響到其余系統(tǒng)的正常運(yùn)行，縮小事態(tài)造成的影響。

靈敏性。電力系統(tǒng)的任一部位出現(xiàn)短路，或是任何性質(zhì)的短路故障時(shí)，若是其處在保護(hù)區(qū)域外，保護(hù)裝置便不可出現(xiàn)誤動(dòng)作，而只要其處在保護(hù)區(qū)域內(nèi)，保護(hù)裝置便不可進(jìn)行拒動(dòng)動(dòng)作。

速動(dòng)性。保護(hù)裝置的反應(yīng)速度直接決定了故障切除的時(shí)限，當(dāng)保護(hù)裝置反應(yīng)越快時(shí)，則切除的時(shí)限越短，那么因短路電流而產(chǎn)生的各項(xiàng)損失就越小，通過提升繼電裝置的反應(yīng)速度，能夠加快發(fā)生故障的系統(tǒng)電壓恢復(fù)時(shí)間，從而極大改善了發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。

安全性。繼電保護(hù)裝置的相應(yīng)功能應(yīng)具備適時(shí)有效性，并需從裝置設(shè)計(jì)、整定計(jì)算與安裝調(diào)試中保證其不會(huì)發(fā)生失誤[2]，為了保證質(zhì)量，裝置的各級(jí)組件必須是原裝正品，安裝步驟應(yīng)正確無誤，并定期進(jìn)行維護(hù)。

可修復(fù)性。設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，修復(fù)機(jī)電設(shè)備所用的時(shí)間比較短。

2、影響繼電保護(hù)設(shè)備的可靠性原因

（1）整定值出錯(cuò)

整定值若是出錯(cuò)，無法保證繼電保護(hù)與自動(dòng)化設(shè)備在投入使用后的穩(wěn)定性，極可能產(chǎn)生各種難以預(yù)測(cè)到的問題，存在一定的安全隱患。

（2）設(shè)備質(zhì)量不達(dá)標(biāo)

某些生產(chǎn)廠家會(huì)在生產(chǎn)繼電保護(hù)與自動(dòng)化設(shè)備的過程中，為降低成本，便刻意使用質(zhì)量與性能較差的原材料，最終生產(chǎn)出來的電磁器與各零部件等無法符合規(guī)定的精度要求，從而降低繼電保護(hù)設(shè)備與自動(dòng)化設(shè)備的可靠性。且某些繼電保護(hù)設(shè)備在投入使用時(shí)，并未進(jìn)行運(yùn)行專業(yè)的測(cè)試檢驗(yàn)，晶體管波保護(hù)裝置里面的元件品質(zhì)差異很大，進(jìn)而影響到自動(dòng)化裝置與繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行，拒動(dòng)和誤動(dòng)等不良現(xiàn)象頻出。

（3）操作不當(dāng)

電源操作若是不當(dāng)，會(huì)直接降低繼電保護(hù)與自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行的安全性，特別是當(dāng)設(shè)備逐漸老化時(shí)，當(dāng)繼電保護(hù)裝置發(fā)生故障后，若是沒有即刻切斷電源，會(huì)影響到蓄電池電流運(yùn)行功率的穩(wěn)定性，繼電保護(hù)裝置與自動(dòng)裝置的可靠性會(huì)受到很大的影響。另一方面，設(shè)備經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行后，其磨損程度會(huì)隨之上升，會(huì)使繼電保護(hù)設(shè)備與自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行不穩(wěn)。

（4）環(huán)境惡化

繼電保護(hù)設(shè)備與自動(dòng)化設(shè)備的工作環(huán)境也不容忽視，當(dāng)環(huán)境溫度越來越高時(shí)，周邊空氣中便會(huì)漂浮著各種發(fā)電物質(zhì)與雜質(zhì)，長(zhǎng)時(shí)間的累積下，會(huì)使元件接觸不良，自動(dòng)化裝置與繼電保護(hù)裝置會(huì)因此而迅速老化，設(shè)備有效性受到很大程度的影響。同時(shí)，電源插頭與插線板位置插反也會(huì)使設(shè)備受到有害物質(zhì)的侵蝕，從而導(dǎo)致繼電器接觸不良，并迅速老化，并直接影響繼電器保護(hù)設(shè)備的功能。

3、加強(qiáng)自動(dòng)化裝置與繼電保護(hù)裝置的可靠性分析

（1）優(yōu)化冗余設(shè)計(jì)

即便繼電電器內(nèi)的某一保護(hù)裝置發(fā)生錯(cuò)誤，使用冗余技術(shù)后并不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生較大影響，通過對(duì)該技術(shù)的使用，可以極大改善到包括切換與并聯(lián)等拒動(dòng)率與可用度的指標(biāo)，并且當(dāng)誤動(dòng)率惡化時(shí)，也可通過硬件冗余能予以顯示。為是系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)符合規(guī)定的要求，應(yīng)在實(shí)際使用冗余技術(shù)得過程中，根據(jù)繼電器保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀況來選用相應(yīng)的冗余方式，通過優(yōu)化硬件冗余，使最小數(shù)量的裝置以及最小金額的投資管理目標(biāo)能達(dá)到相應(yīng)的目的[1]。

（2）重視對(duì)繼電保護(hù)裝置的日常維護(hù)

首先，應(yīng)定期對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行檢查檢修與評(píng)價(jià)，尤其是要檢查二次設(shè)備元件標(biāo)志與名稱的是否齊全，各開關(guān)和按鈕的動(dòng)作是否依然靈活，并及時(shí)解決接點(diǎn)壓力不足或是被燒傷等問題詳細(xì)檢驗(yàn)指示中的紅綠指示燈泡與光字牌，確保其完好無誤，排查各繼電器與接線端子螺釘松動(dòng)、電流及電壓互感器的二次引線端子等故障，認(rèn)真檢查配線的固定卡子有無脫落。

其次，詳細(xì)排查各斷路器操作機(jī)構(gòu)出現(xiàn)的各種問題，在檢查完繼電器保護(hù)裝置后，應(yīng)結(jié)合設(shè)備的實(shí)際狀況作出三方面的分類。一類設(shè)備的運(yùn)行不能出現(xiàn)任何缺陷，有效保護(hù)好系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)與安全性標(biāo)準(zhǔn)；二類設(shè)備的部分零件可以有部分缺陷，但是整體情況應(yīng)該良好，不可因缺陷過大而導(dǎo)致人與設(shè)備的安全受到影響；三類設(shè)備的缺陷若是比較嚴(yán)重，會(huì)極大危及到系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行，在對(duì)其進(jìn)行檢查與維護(hù)的過程中，若是出現(xiàn)了比較大的問題，應(yīng)及時(shí)對(duì)其進(jìn)行處理，并排除隱患，記錄下故障維修的過程，以用作日后的檢修資料。

在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，為了能夠從根本上保證供電的可靠性和系統(tǒng)的正常運(yùn)行，就必須進(jìn)行相應(yīng)的繼電保護(hù)。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常工況時(shí)，在可能實(shí)現(xiàn)的最短時(shí)間和最小區(qū)域內(nèi)，自動(dòng)將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除，或發(fā)出信號(hào)由值班人員消除異常工況根源，以減輕或避免設(shè)備的損壞和對(duì)相鄰地區(qū)供電的影響。

（3）提升繼電保護(hù)裝置的可靠性

計(jì)算出的繼電裝置各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)科學(xué)可靠，準(zhǔn)確率高，在計(jì)算其正確率的過程中，應(yīng)納入?yún)^(qū)外故障正確的動(dòng)作，在繼電保護(hù)與自動(dòng)回路的過程中，主要使用繼電保護(hù)輔助配套設(shè)施來進(jìn)行保護(hù)，整個(gè)繼電保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行狀況都會(huì)受到繼電保護(hù)輔助設(shè)備的影響，因此，應(yīng)通過多種多樣的有效措施強(qiáng)化繼電保護(hù)輔助設(shè)備管理的可靠性。

結(jié)束語

總而言之，對(duì)于人們的生活與生產(chǎn)工作來說，電力起著至關(guān)重要的作用，是整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)都應(yīng)著重保護(hù)的一項(xiàng)關(guān)卡，電力系統(tǒng)能否穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行及其整體性能直接受到繼電保護(hù)與自動(dòng)化裝置的影響。因此，探析繼電保護(hù)設(shè)備與自動(dòng)化設(shè)備的可靠性有著很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義，能同時(shí)提升系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性與運(yùn)行效率。本文淺要探析了繼電保護(hù)與自動(dòng)化的可靠性，列出了繼電保護(hù)裝置的可靠性指標(biāo)，提出了目前繼電保護(hù)裝置中存在的關(guān)鍵問題，并從優(yōu)化冗余設(shè)計(jì)、重視對(duì)繼電保護(hù)裝置的日常維護(hù)、提升繼電保護(hù)裝置的可靠性等三方面提出了增強(qiáng)繼電保護(hù)設(shè)備與自動(dòng)化設(shè)備的可靠性。

[1]戴志輝,王增平,焦彥軍.基于動(dòng)態(tài)故障樹與蒙特卡羅仿真的保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)可靠性評(píng)估[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào).2011(19)

[2]王佳明,劉文穎,魏帆,杜培,汪隆臻.基于壽命周期成本管理的輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修策略研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制.2011(05)

[3]胥岱遐,韓天行,梁志成.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動(dòng)化裝置可靠性試驗(yàn)與評(píng)估[J].中國電力.2008(03)

[4]薛禹勝,肖世杰.綜合防御高風(fēng)險(xiǎn)的小概率事件：對(duì)日本相繼天災(zāi)引發(fā)大停電及核泄漏事件的思考[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化.2011 (08)

[5]張秋麗,黃純,賀建輝,安明.一種消除衰減直流分量影響的改進(jìn)DFT遞推算法[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制.2010(24)

[6]周玉蘭,王俊永,王玉玲,王德林.2001年全國電網(wǎng)繼電保護(hù)與安全自動(dòng)裝置運(yùn)行情況與分析[J].電網(wǎng)技術(shù).2002(09)

齊士杰(1989-),男,漢,河南省周口人，大專，單位：大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司三門峽項(xiàng)目部，研究方向：電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與自動(dòng)化。