（福建福清核电有限公司 350318）
摘要：本文是作者近几年的工作经验总结的，介绍了继电保护可靠性的含义，并根据继电保护的特点分析了可靠性分析技术及可靠性评价指标，最后在此基础上讨论了风险管理措施，对企业加强继电保护有一定指导意义。
关键词：继电保护；可靠性；风险管理；评估
引言
随着国家工业的迅猛发展，电力系统的复杂程度和运行效率也得到了大幅提升，这为系统运行的可靠性和安全性带来隐患。由于电网规模、分布差异性越来越大，产生故障的因素也越来越多，电力市场的开放，也为电力系统的稳定性产生一定影响。新能源电力在近年来也得到了较快的发展，系统二次设备工作的重要性愈发明显。继电保护是电力系统的首道防线，继电保护的可靠性对于确保电力系统稳定工作有重要意义。
1 继电保护可靠性的含义及特点
继电保护可靠性指的是元器件在预定时间内，确定条件下实现一定功能的能力。可靠性本身也是一门学科，从安全性、质量和可修性等方面评价一件产品或者一套系统。从上述继电保护可靠性的定义可以看出，影响继电保护可靠性的主要有三个因素。即时间、条件和功能实现。研究继电保护可靠性应当分为两个层次：组件和系统。
继电系统是一种可修复性的系统，因此具备以下特点：①工作环境是动态的，可靠性的研究符合随机性原则；②影响因素多，进行模拟计算时难度较高；③可靠性研究需要同时考虑误动失效和拒动失效，两者有分别可以分成可检测和不可检测。
2 影响继电保护可靠性的因素
研究影响继电保护可靠性因素需要分别从硬件、软件和人为因素三个方面分析，装置硬件主要包括电子设备等，通过利用光纤进行输入，可以有效提高可靠性。装置软件中主要依靠软件算法进行保护，软件只能从原理、软件设计等方面确保可靠性。二次回路是影响继电保护可靠性的重要因素，一旦二次回路出现故障，会直接影响整个系统。目前采用的二次回路自带监控功能，一旦出现故障，将第一时间发出警报，将损失降至最低。分析继电保护可靠性主要依据可靠度、可用度、失效密度、失效率、MTBF、修复分布函数、修复密度、修复率、MTTR等指标进行分析。
3 继电保护失效类型
为了提高继电保护可靠性，需要对继电保护失效机理有足够的了解。目前继电保护的失效形式主要分为硬件失效、原理性失效和环境干扰失效。硬件失效主要是保护装置本身出现问题、二次回路发生故障等，一般用GO法可以诊断硬件失效。原理性失效主要是软件出现差错。环境干扰失效包括人为干扰和天气干扰，前者主要是对设备进行了错误操作，后者则是复杂的气候天气条件对继电保护产生影响。
4 风险管理的含义
提出风险的概念主要是为了对小概率事件进行研究，最大程度确保电力系统运行稳定性。风险管理是在继电保护可靠性出现问题之后，对该风险产生的不良影响及造成的经济损失实现量化评价的工作。风险管理工作包括风险识别、风险评估和风险控制这三个主要步骤。风险管理是建立在继电保护可靠性分析之上的，通常采用解析法和仿真法，前者侧重于根据系统中的参数搭建数学模型，然后确定各个指标，这种方法是一种精确算法，通过简化条件，得到置信度较高的结果，但是在处理系统结构复杂的问题时将会变得十分繁琐，繁杂的建模和庞大的计算量对计算的精确度都会产生很大阻碍。仿真法则是实际过程进行模拟，用模拟的方法得出各项指标，仿真法相比解析法约束条件更少，在复杂的系统分析时经常取得良好的分析效果。
5 继电保护可靠性评价模型
除了第3节介绍的GO法外，故障树解析法和Markov法也经常运用于可靠性评价。故障树法以最小割集作为计算原点，并以此推出系统概率。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆GO法是在故障树解析法的基础上发展起来的实用性更强的评价方法，在进行数据分析时更加直观和明确。GO法的分级过程是从定义系统出发，经历确定边界、成功准则、建立GO图、输入数据、进行GO运算到最后得到评价。
6 继电保护风险评估
在对继电保护进行风险评估时，要保证时效性和准确性，必须不断优化评估流程，通过动态的保护动作对各阶段的继电保护失效进行管理，全面地监控电力系统稳定性。
6.1 制定风险评估方案
继电保护风险评估的任务是降低系统失效的发生概率，并将失效带来的损失量化、具体化，便于定量分析。科学的风险管理要求评估方案包括可靠性模型、评估具体流程、失效损失程度等级和风险指标的计算方法。笔者搭建的继电保护系统风险评估方案包括电网拓扑信息、基本数据模块、失效模式分解、故障分析板块和一次系统分析板块。
6.2 风险评估指标
由于不同继电保护失效形式不同，因此失效发生的概率也不尽相同。除了用概率来表征失效外，还需要确定某个量值对失效损失的程度进行表示。通常电力系统用充裕性评估指标和安全性评估指标。前者包含LOLP、EENS、ELC等，后者则包括PLOS、MTTIS、PDLC等。由于继电保护失效将对一次系统产生极大的不利，所以把失效造成一次系统改变看为衡量。
6.3 保护系统运行风险指标
运行风险指标包括绝对风险指标和相对风险指标。为了评价失效产生损失的程度，通常用到损失负荷的概念。损失负荷通常用最优潮流法进行求解，软件使用MATPOWER。
6.4 风险评估流程
首先进行拓扑分析、潮流计算、整定计算并读取相关值，对运行的状态进行估计。以电网拓扑为基础，然后实现继电保护系统失效分析，得到硬件系统可靠性，计算误动概率。再完成系统状态分析、计算负荷损失。最后进行风险评估，如果误动源没有遍历完毕，则返回进行计算误动概率。
目前继电保护风险管理过程仍然处于初级阶段，评估效果很难达到预期效果。为了提高继电保护可靠性，应当优化风险评估过程，提高风险评估准确度，突破一次系统的约束，搭建起能够综合分析一次、二次系统的评估模型。
7 小结
随着电力行业的发展，继电保护逐渐凸显出智能化、系统化的特征，提高继电保护可靠性是确保整个电力系统稳定性的关键，由于各种原因继电保护系统可能会发生失效现象，对电力系统的正常运行产生不良影响。必须加强继电保护可靠性的研究，优化风险评估过程，通过开发更加完善的可靠性和风险评估程序，为电力行业的发展注入新活力。
参考文献
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论文作者:范迪,杨晓东
论文发表刊物:《电力设备》2016年第2期
论文发表时间:2016/5/23
标签：继电保护论文; 可靠性论文; 系统论文; 风险评估论文; 电力系统论文; 指标论文; 风险论文; 《电力设备》2016年第2期论文;