摘要：随着电力系统规模的不断扩大，电网发生复杂故障的可能性也日益增加。作为保证电网安全运行的第一道防线，继电保护系统在防止故障及扰动上发挥着极为重要的作用，其可靠性与电网运行的稳定性密切相关。对继电保护系统进行可靠性分析与评估有利于及时发现继电保护装置存在的隐患。基于此，本文就继电保护系统可靠性方面的问题进行了分析探讨，以供参阅。
关键词：继电保护系统；可靠性
引言
继电保护作为保障电网安全稳定运行的第一道防线，担负着保卫电网和设备安全运行的重要职责，随着电网的快速发展和微机保护的大范围应用，我国继电保护的技术水平取得了长足进展，为保障电网安全稳定运行发挥了重要作用。但是，由于大功率、远距离和特高压交、直流输电网的发展，对继电保护技术方面提出了更高的要求。
1研究继电保护可靠性的必要性
如果继电保护装置在电力系统某部分或其他电气设备（如输电线路、变压器、发电机等）出现故障时发生拒动或误动，特别是在重要的输电线路发生故障时发生拒动，都将造成电力系统故障的蔓延，甚至引发大面积的停电。要使容量不断扩大的电力系统达到安全、可靠、稳定的运行，可靠的继电保护显得极为重要。
2影响继电保护可靠性的因素
继电保护装置在投入运行后，便进入了工作状态，按照给定的整定值正确地执行保护功能，时刻监视供电系统运行状态的变化，出现故障时正确动作，把故障切除。当供电系统正常运行时，保护装置不动作。这就有“正确动作”和“正确不动作”两种完好状态，说明保护装置是可靠的。如果保护装置在被保护设备处于正常运行而发生“误动”，或被保护设备发生故障时，保护装置却“拒动或无选择性动作”，则为“不正确动作”。就电力系统而言，保护装置“误动或无选择性动作”并不可怕，可怕的是保护装置的“拒动”，造成的大面积影响，可能导致电力系统解列而崩溃，导致继电保护工作不正常的原因可能有以下几种：（1）质量因素。继电保护装置的制造厂家在生产过程中没有严格进行质量管理、把好质量关，在质量方面存在问题，造成继电保护可靠性的下降。（2）外界环境因素。继电保护装置在运行过程中受周围环境影响较大，由于其周围空气中存在大量的粉尘和有害气体，同时又受到高温的影响，将加速继电保护装置的老化，导致性能改变。有害气体也会腐蚀电路板和接插座，造成继电器接点氧化，引起接触不良，失去保护功能。（3）干扰源因素。晶体管保护装置易受干扰源的影响，如电弧、闪电电路、短路故障等诸多因素，导致发生误动或拒动。（4）人为操作因素。保护可靠性在很大程度上还依赖于运行维护检修人员的安全意识、技能和责任心。
3电保护系统可靠性研究综述分析
3.1继电保护系统可靠性指标
将继电保护系统正确动作率描述为继电保护装置的正确动作次数与总动作次数之比，不能全面地反映保护的可靠性。比如当被保护元件其故障率很低或在一段统计时间内并未发生区内故障，按传统的计算正确动作率的方法得出的结果很低，而实际上保护装置可能经过了若干次区外故障而未误动，没有考虑在正常运行时继电保护系统正确不动作的次数等因素不能被该统计方法所反映。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆文献[1]针对这一存在问题建议将区外故障正确不动作纳入继电保护装置运行时正确工作率指标计算内，将正确工作率指标细分为区内故障正确动作率、区外故障正确不动作率（又分为正方向区外故障正确不动作率和反方向区外故障正确不动作率），不正确工作率分为正方向区外故障误动作率、反方向区外故障误动作率、正常运行时误动作率和拒动率。这样能更合理、完善、正确地评价其运行陛能指标。文献[2]提出保护装置及保护系统的失效率及保护装置可用度2个指标来评价保护可靠性。探讨软件失效和人员失误等影响可靠性的重要因素，并根据继电保护系统的特殊逻辑结构，加入对二次回路、继电保护辅助装置、通信信道及断路器的分析。文献[3]从系统设计的观点提出继电保护可靠性指标，即继电保护系统的可靠性可用设备可靠性（用R表示）和功能可靠性（指继电保护系统能够正确工作的概率，通常用不误动和不拒动概率表示，即系统的安全性和可信赖性）2个指标来衡量，并将功能可靠性作为保护装置最重要的一个可靠性指标。通过3种主保护配置方案分析了误动与拒动的比较关系以及影响可靠性比较，认为二倍冗余对不误动的可靠性和不拒动的可靠性是相互矛盾的，应该根据被保护系统的不同情况采取不同的保护配置方式。如电源备用容量充足、网络结构的冗余度较大时，要侧重于提高不拒动的可靠性，可采用二中取一（2套主保护按或逻辑出口）的保护方案。
3.2继电保护系统可靠性建模
研究继电保护系统可靠性的方法很多，其中以马尔可夫（Markov）状态空间法、故障树法、概率法最常见。继电保护系统为典型的可修复系统，Markov在可修复系统可靠性研究中是一种非常有效的方法。因此多数文献使用Markov状态空间法研究继电保护系统的可靠性，区别在于建模过程中选取的角度不同，如计及不同保护配置方案模型、保护装置软硬件和功能失效模型等。文献[4]对各种保护系统配置方案建立了继电保护系统状态空问模型并进行了定量的计算和比较。考虑了继电保护装置自动检测，认为自检功能大大提高了继电保护装置的可用度，并能带来经济效益。但文章未对所带来的经济效益进行具体的分析，也未能将反映电网因为继电保护运行中可靠性变化所面临的实际风险考虑进来。文献[5]认为以硬件失效分析基础上的可靠性模型不能反映保护系统的实际情况。基于Markov方法，建立了计及不同保护配置方案的继电保护系统可靠性模型。为完善电网风险分析及可靠性评估方法提供了可用的数学方法。文献[6]考虑了自检、误动、拒动等各种隋况，在检修时保护装置必须停运、对保护装置检修过程中不导致新的故障等假设下，建立了单套数字保护的9种状态空间模型，在此基础上对继电保护装置可靠性及其最佳检修周期进行了研究，模型还对最佳检修周期进行了研究，分析了自检周期对保护装置故障率的影响。文献[7]文献建立了不依赖于保护装置具体结构而按照保护系统切除故障的作用机理、计及主保护和后备保护作用的概率模型和状态空间模型。认为保护系统的硬件越来越可靠，采用自检、双重化等措施后几乎可不考虑故障瞬间硬件失效的问题，而影响可靠性的主要因素集中在保护的动作原理、系统模型和参数的准确性等方面。
结束语
总之，中国的电力工业作为国家最重要的能源工业，一直处于优先发展的地位，电力企业的发展也是令人瞩目的。随着我国社会、经济的快速发展和全国联网战略的实施，电网将处于一个更加快速发展的机遇期，而继电保护作为电力系统的安全卫士，必须同时把它的发展战略提到一个新的高度，以确保电力系统的安全、稳定运行和国民经济的长期、快速、稳步增长。
参考文献：
[1]戴志辉.继电保护可靠性及其风险评估研究[D].北京：华北电力大学，2012.
[2]罗泳，李永丽，李仲青，等.考虑隐性故障的继电保护系统可靠性分析及评估[J].电力系统保护与控制，2014，42（1）：84-89.
[3]王超.数字化变电站继电保护系统可靠性研究[D].杭州：浙江大学，2013.
[4]付聪，安灵旭，方华亮，等.继电保护系统对一次设备可靠性的影响研究[J].电力系统保护与控制，2013，41（11）：38-44.
[5]王方.继电保护系统可靠性评估的研究[D].北京：华北电力大学（北京），2010.
[6]王同文，谢民，孙月琴.智能变电站继电保护系统可靠性分析[J].电力系统保护与控制，2015，43（6）：58-66.
论文作者:沙洪晨
论文发表刊物:《电力设备》2018年第14期
论文发表时间:2018/8/16
标签：可靠性论文; 继电保护论文; 保护装置论文; 系统论文; 故障论文; 动作论文; 正确论文; 《电力设备》2018年第14期论文;