继电保护系统对一次设备可靠性的影响研究刘桂民

继电保护系统对一次设备可靠性的影响研究刘桂民

刘桂民

（威立雅（哈尔滨）热电有限公司黑龙江省150000）

摘要：由于大电网元件数多、网络复杂、导致准确可靠性计算困难，现在的大电网可靠性分析，一般不考虑继电保护的影响。然而作为电力系统第一道防线，继电保护系统拒动和误动将直接影响到电力系统运行的可靠性。北美可靠性委员会的研究表明：75%的电力系统事故与继电保护有关。因此，在大电网可靠性评估中不考虑继电保护系统的影响，会使受继电保护系统影响较大的地区的可靠性分析结果与实际可靠性统计数据相差较大，降低了大电网可靠性分析结果的可信度，从而会对考虑可靠性的电网规划和运行产生一定的影响。目前的继电保护可靠性研究主要是评估继电保护系统本身的可靠性，基本上没有定量分析继电保护对一次设备可靠性影响，在大电网可靠性评估中有必要定量计算继电保护对一次设备可靠性影响。

关键词：继电保护；可靠性；一次设备；马尔可夫

前言

继电保护系统不同于一次设备，其对电力系统的可靠性影响是通过一次设备起作用，而一次设备的可靠性又直接影响到电力系统可靠性。继电保护系统对一次设备可靠性的影响不仅与保护系统自身可靠性相关，而且受一次设备可靠性和一次设备在电网中的位置影响，即使是可靠性相同的继电保护系统，其对不同的一次设备可靠性的影响也是不同的。由于继电保护系统与一次设备之间的耦合性以及相邻继电保护系统之间的协调配合关系，使得传统的继电保护可靠性模型难以准确评估继电保护系统对一次设备可靠性的影响，因此建立新的模型十分必要。本文根据一次设备和继电保护系统的运行特点，结合继电保护系统的配置方案，并考虑继电保护系统之间的协调配合，研究邻接保护系统的影响，将一次设备与保护系统综合建模。将继电保护系统对一次设备可靠性的影响定量描述为继电保护系统可靠性对一次设备不可用度的贡献量。分别在不考虑邻接保护系统的影响和计及邻接保护系统的影响两种情况下，通过算例定量计算了继电保护系统可靠性对一次设备不可用度的贡献量，并对一次设备和继电保护系统的部分可靠性参数进行了灵敏度分析。

1继电保护系统可靠性影响因素分析

所谓“继电保护”，指的是当前电力系统发生故障或者异常的情况下，继电保护装置可以在最短的时间内判断并在最小的区域内将故障因素从电力系统中排除出去，同时通过通讯系统向电力检查人员提醒，促使其进行人工维护，避免在电流突发异常的情况下造成其他地区和领域的用电损害；相对应地，一次设备指的是在电力系统中，直接用于生产（发电机组）或使用（电气设备）电能的设备，如果把整个电力系统中的一次设备考虑在内，那么所要筛选的元件数量会超出想象，试图进行管理、分析和计算根本就无从下手。但是，完全放弃继电保护对一次设备的影响考虑，也是不科学的，可以采取相对这种的方法，即将影响较大的继电保护系统以及一次设备进行配比，进而采取可靠性评估；一方面，可以确保评价精度方面的基本需求得到满足，将需要分析的元器件数量固定在一个可控的范围内，减少分析和评估时间。另一方面，所获得的数据具有较好的安全、稳定参考价值，为电力系统的可靠性运行提供了参考。

2影响继电保护系统可靠性的因素分析

2.1软硬件装置影响

无论是何种继电保护系统，在应用中采取哪种安装方式，其原理都是电子设备和软件系统的有机结合。软件和硬件的运行原理不同，但任何一方出现问题，都会导致电力系统的稳定性大大折扣，如保护装置的运行会受到电子设备老化和损坏的影响，而当电子设备老化的过程中，基点保护系统也同样受到牵连。我国目前应用较为先进的继电保护装置为数字化设备，这一装置从硬件方面来说十分简单，但在装置内部增加了许多其他功能的元器件，间接地导致了系统运行可靠性的破坏，单纯地以来硬件装置的做法存在很大缺陷。因此，硬件在保护系统中可以看作是起到了平台作用，而软件则是发挥了核心功能。软件的运行相对来说不会受外部环境的干扰，更多地要满足系统测试的稳定性以及软件测试可靠性，并综合考虑系统鲁棒性特征。

2.2一次设备影响

结合现实分析，国内目前针对继电保护可靠性研究主要集中在继电保护系统自身的可靠性方面，而缺少对一次设备可靠性研究的影响。硬件组成和软硬件结合所能提供的模型也有一些欠缺，由此可见，继电保护系统和一次设备之间存在较大的差异性；继电保护系统对电力系统的可靠性作用，是通过一次设备实现的，于是出现一个问题，针对不同的一次设备，继电保护系统的耦合性和相邻继电保护系统之间的配合也是不同的，这种变化会导致每次的测试数据呈现出不同的变化；继电保护系统可以正确、有效地反应一次设备误动、拒动的功能，并在系统正确运行状态下实现执行输出。

2.3二次回路影响

“二次回路”是相对一次设备而言的，包括测量回路、开关控制、信号回路以及断路器等，基本上属于低压回路。当二次回路发生问题，如线路裸露、绝缘老化、线路接地或者元器件松动等，就会造成继电保护系统的不正确动作发生。为了避免这种情况发生，二次回路也逐渐采取了继电器保护系统升级，如采取数字化技术的引入，这样一来二次回路就具有了更强大的自我检测能力，在一定程度上缓解了对电力系统的干扰，减弱了对稳定性的影响。

3提高继电保护系统对一次设备可靠性的策略

3.1加强对继电保护装置的检查

继电保护装置是分布在电力系统中的重要组成部分，在进行设备检查的过程中，必须严格遵守电力系统规定的流程展开。例如，在进行继电保护装置例行检查的最后一步中，所有的检测工作完成之后，就不允许在对设备进行插拔，因为这样做会导致前面统计的数据失去价值，同时也不允许进行定制区以及二次回路接线在做出任何的改变。

3.2提高接地布置的安全可靠性

处于安全角度考虑，线路接地安全是十分重要的，同时对继电保护系统的可靠性也是如此。要实现接地安全和可靠性，就需要检查可保护屏装置以及相应地的屏障接地位置，在布置的过程中做到无遗漏、无缺陷，在接地网中应该选择大截面的铜线，事先做好测定接地的安全区域选择，降低对一次设备可靠性的影响。

3.3加大高新技术的应用程度

随着高新科学技术的不断发展，尤其在硬件设施方面取得的巨大成就，为继电保护系统的升级提供了可能。我国在继电保护装置方面提出了很多改进方案，并结合发达国家经验，将网络技术、计算机技术、信息化技术进行了引进，如实现了监控体系的融合，以及远程终端检测装置结合，等等。新技术的应用不仅体现在硬件方面，在软件方面的也收到了很好的效果，如在继电器的控制中实现了多程连接，简化了原有的逻辑关系，促使操作变得更加简便。同时，在继电保护中，高新技术的引进也有效地提升了保护系统的相应速度和改善效果，进而实现了整个用电系统可靠性的提升。

3.4改善电力系统工作方式

电力系统是我国重要的基础功能构成部分，从人事上来说呈现出明显的垂直状态，在管理方面也表现出严格的趋势。但在业务处理方面，依然存在较为被动的态势。很多情况下，只有发生电力故障之后，电力工作人员才会去“抢修”，而在平时却疏忽管理，如针对发生紧急问题制定必要的预防措施，或主动地进行电力设备检查以及填写工作等，工作中所出现的问题缺乏深入、细致思考，更缺乏主动的档案归类。因此，在改善电力系统工作方式方面，必须从一般性入手，明确检查人员的日常工作重要性，在电力企业中展开相应地定期检查和不定期检查，把可能出现的继电保护故障处理在危害最小阶段。

结束语

综上所述，在现实的电力系统管理中，加强继电保护系统对一次设备可靠性的管理，不仅有助于电力系统保护，可有利于电网运行可靠性的提升。尤其在大电网的可靠性评估中，从实际需求出发，可借鉴马尔科夫状态模型建立相应地一次设备可靠性分析模型，其中关于选择那些设备作为参考因素较为重要，要重点参考其灵敏度的分析，并将其作为权重加入到整个电网的稳定性评估当中。

参考文献

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