摘要：继电保护是维护电力系统稳定运行的重要机制，我国在该领域的研发、应用能力已经得到了验证，特别是在利用重合闸提高输电系统稳定性方面，在世界范围内属于领先水平。但同时，随着社会发展对电力系统智能化的需求，二次自动装置的要求也在提高，针对继电器风险、可靠性的评估也备受关注。本文中笔者一方面描述继电保护可靠性的概念，提出评估标准与方法，另一方面分析继电保护的影响要素，以此为依据针对风险评估展开研究。
关键词：继电保护；风险评估；可靠性影响；二次设备
整体上，我国经济快速发展过程中离不开现代电力系统的支持，在社会效益和经济效益层面，现代电力系统不仅要有较高的效率，还要体现出安全性、可靠性、智能化的优势。同时，电力系统在大容量、远距离、超高压等方面的进化，也带来了自身运行的不确定性影响，并最终在二次设备中表现出来。换句话说，二次设备是电网安全运行的保障机制，继电保护系统在电力系统中是不可或缺的。
1、继电保护可靠性概述
继电保护通过对电力系统规定监测实现，检测对象包括电流、电压、阻抗等，一旦出现不正常电气量变化，可做出相应的判断。如果判断为故障出现，就要针对故障种类、位置等实施“切断”操作，以确保电力系统的整体安全，与此同时将报警信号传递给电力维护人员。很显然，继电保护的可靠性，不仅直接关系到电力系统的正常运营，还关系到人民群众生命财产安全，如果误判、错判，就可能造成严重的电力事故。
图1 成功流法分析过程图
1.1 继电保护可靠性评估标准
从定性分析角度说，继电保护可靠性评估指标包括两个方面。
一方面，就国内而言，我国《继电保护和安全自动装置技术规程》（GB/T14285-2016）提出的可靠性要求为：“继电保护应当动作时必须动作，不该动作时绝不能动作，即不拒动且不误动”，这也是继电保护可靠性评估的基本指标，概括地说就是继电保护要保持高度精确、灵敏。另一方面，国外在继电保护评估方面，则主要考虑“可依赖性”和“安全性”两个维度。所谓“可依赖性”，是指电力系统的设备元件都能在继电保护的下正常运转，而其自身也能够正常动作，例如，当某一个电气设备发生故障时，在该区域内继电保护能够发出跳闸信号。所谓“安全性”是指继电保护必须根据安全设计进行动作，也可以认为，继电保护行为必须有实际触发动作，系统不会发生没有选择性的执行，例如，整个电力系统中没有任何故障出现，而继电保护发出跳闸信号，说明其自身的可靠性出现了问题。
从定量分析角度出发，继电保护可靠性评估指标主要有概率表示、时间表示、频率表示：（1）概率表示，泛指电气系统中一个设备、元件或整个系统，在规定时间内完成额定功率的概率。（2）时间表示，即发生故障的平均时间，设备从介入电力系统到发生故障的平均时间（MTTF）以及故障平均时间（MTBF）。（3）频率表示，在一定时间内可以统计到的、可修复性的系统或者原件正确次数与总次数的比例。根据失效率的基本定义形式，我们将继电保护的误动失效率设为λω，拒动失效率设为λj，保护装置无故障工作时间为t。在t后无限小的时间Δt内，拒动和误动失效的概率判断模型为：
。
1.2 继电保护可靠性评估方法
立足国内而言，当前继电保护可靠性评估方法中，主要包括故障树解析法、Markov建模法、成功流法等。“故障树解析法”对我国电力系统故障模式较为实用，它基于故障形态出发，采用瞬间抓拍技术进行过程推理，然后依次计算得到最小割集，而“最小割集”的概率引导可以求得系统事件的故障概率，进而判断故障情况。很显然，这种可靠性评估方法存在明显缺陷，我们无法保障“小概率事件”的规避。
要弥补故障树解析法的不足，可以引入成功流法进行综合评估，“成功流法”又称之为“GO法”，它通过定义系统、确定边界、成功法则、建立GO图、输入数据、GO运算等步骤，最后实现系统可靠性评价（如图1所示）。相对来说，成功流法是将系统结构图作为出发点，以信息流为媒介，反应系统、部件之间的逻辑关系。
2、继电保护可靠性影响因素分析
2.1 继电保护自身软件的缺陷
继电保护装置对保障电网运行的安全性、可靠性有着极大的作用，是电网系统运行过程中的重要组成部分。然而，通过大量的实践调查发现，继电保护装置在运行的过程中存在一些隐患，给电网的运行安全造成极大影响，尤其是继电保护装置自身软件的缺陷，如，保护装置在出厂的过程中，其程序上存在一定的漏洞，在测试时却未能及时有效发现其问题，导致继电保护装置的运行存在一定安全隐患。
另外，在电网系统长期运行过程中，由于对继电保护装置的软件升级不足，也使得继电保护装置存在诸多的隐患，对电网系统的正常运行构成极大的安全威肋。
2.2 继电保护自身硬件的缺陷
继电保护系统在正常运行的过程中，除了继电保护装置软件之外，还需要一定的硬件支持，这也是继电保护装置运行最基础的因素。然而，就当前电网系统运行的实际情况来看，继电保护装置的硬件存在一定的缺陷，对电网的安全运行造成极大的影响，例如，继电保护装置中一些接线松动的问题。
同时，电网系统在长期运行下，继电保护装置的部件陈旧破损未能及时补修，给电网的安全运行埋下隐患，不利于电网的安全运行，如，部件老化、二次回路接线松动等问题，影响到电力系统的运行质量。
3、继电保护风险评估研究
3.1 预估定值风险
在对继电保护风险进行评估的时候，需要预先对于固定的数值进行判断和预测，再进行相关的判断。在预估继电保护系统的定值的时
候，因为电网存在不稳定性，所以这些继电保护系统的数值也会进行不断的变化，所以，在将这些数值进行使用的过程中可能存在一定的风险性。
首先，己经确定下来的数值和其安全标准出现不相符合的情况，这样就不能实现继电保护系统的所应该具备的灵敏度，也就会干扰继电保护系统相关保护功能的正常展开；其次，己经确定下来的数值和继电保护装置的选择性出现无法吻合的情况，就是指该数值比安全标准值要高，这样就容易引发跳闸的现象，能够严重影响电网的正常运行；其次，己经确定下来的继电保护系统的数值的相关设置和电网运行的最大负荷要求不相符合，也就是指不能对于电网的运行的情况达到调整的目的。
3.2 判断系统硬件的安全
继电保护系统中的硬件安全是关系到继电保护系统正常运行的重要因素，所以在对继电保护急性风险评估的时候，需要对继电保护系统的硬件安全进行评定，只有这样才能够最大限度的减少安全隐患的出现，提升运行质量。在系统发生一定故障的时候，继电保护系统硬件出现故障会影响其他硬件出现失误情况；系统发生故障并发现硬件出现问题会导致其他的硬件保护功能消失；在出现故障的时候如果继电系统的硬件出现问题也会引发误动的情况。
所以，在进行继电保护系统的风险评估的时候，对于继电保护硬件的情况需要进行细致的检查和判断，以免出现更多的事故。
4、结束语
总体而言，继电保护在现代电力系统中发挥了重要的作用，提高继电保护可靠性管理、规避其风险的目的，与确保电力系统可靠性、安全性是一致的。结合实践表明，继电保护可靠性的不良影响因素很多，针对风险需要科学分析并展开可靠性评估，以此为依据提供管理方法和技术。展望未来，我国电力系统智能化趋势十分明显，在继电保护可靠性及其风险评估研究上，还需要全面、深入展开，最大限度地反应出继电保护特征和需求，并充分考虑全球数字化保护系统、光电保护系统等新技术理念。
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作者简介：
敬海兵(1985-)男，汉族，硕士，工程师，主要从事二次检修及工程质量管理。
论文作者:敬海兵
论文发表刊物:《电力设备》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/17
标签：继电保护论文; 可靠性论文; 系统论文; 电网论文; 电力系统论文; 故障论文; 保护装置论文; 《电力设备》2017年第33期论文;