摘要：随着社会民众生活水平的不断提升，人们对电量的需求逐渐增加，这也就给电力系统带来了源源不断的经营效益，因此，我国电力系统与社会民众之间有着必然的联系。继电保护系统是我国电力系统中最为关键的系统，无论是电力系统中的发电、输电、配电，还是变电、用电，都离不开继电保护系统的重要功能作用。因此，需要综合分析我国继电保护系统的可靠性，并深度研究继电保护系统在电网中的实际应用，从而确保电力系统能够维系正常的电力运行与供应，切实为民众的生产和生活提供安全、可靠的电力系统保障。
关键词：电力系统；继电保护；可靠性分析
1继电保护系统可靠性概念
电力系统是由发电厂、变电站等多种设备，通过输电线路连接而组成的复杂网络，由于涉及的设备众多，分布范围广泛，大部分设备裸露在外受到自然灾害的影响，发生故障的可能性很大。在电力系统中，任何一个设备发生故障都会影响到整个网络的正常运行，甚至会造成大面积断点。而继电保护装置的作用就是持续监测电力系统的运行状态，对出现故障的设备进行迅速隔离，以保障系统的正常运行。一个合格的继电保护系统应具备四条特性：可靠性、选择性、快速性以及灵敏性。可靠性是其他三条特性实现的前提，指继电保护系统在预定工况下及相应时间内成功完成预定功能的能力。可靠性又可分为安全性和信赖性：安全性指继电保护系统仅在电力系统出现故障、需要对设备进行隔离时工作，在系统中不存在故障时不工作。信赖性指电力系统出现故障的情况下，继电保护系统可以主动工作。以上两点是对继电保护装置的最基本要求，任何一点出现问题都会给电力系统带来严重损害，因而在进行继电保护系统的可靠性评价时必须综合考虑安全性和信赖性两点。
2制约继电保护系统可靠性的几个方面
2.1 硬件系统装置方面
我国的电力系统网络主要是由一些重要元件组合而成的，其中包括通道、继电保护系统装置、装置通信系统、二次回路等。这些重要元件的可靠性直接影响着继电保护的可靠性，不仅如此，在一定程度上还对整个电力系统正常运行的安全性、可靠性产生极大的影响。当其中一个重要的元件出现可靠性问题时，将会直接导致整个电力系统无法正常运行，比如继电保护装置因触电而出现开裂或松动情况，导致继电器的负荷切换工作出现重大故障。这些故障的发生主要是由于继电器所设置的尺寸缺乏合理性，导致继电器的可靠性极大地降低，从而对整个电力系统产生巨大的影响。
2.2 软件系统方面
电力系统中的软件系统与继电保护系统有着密切的关联，因此，一旦软件系统出现故障问题，将会使继电保护系统出现无法执行命令行动的情况，比如系统软件出现编码问题，将会直接导致继电保护系统的执行命令发生系统错乱，可靠性极大地下降，严重影响了电力系统的安全运行。
2.3 技术操作方面
除了电力系统中的硬件系统与软件系统外，还有一个制约继电保护系统可靠性的重要方面，那就是技术操作。如果电力安装人员在进行技术操作时，并没有按照相应的技术设计图纸进行接线，或者在进行接线的过程中产生一些失误现象。这对于继电保护系统可靠性也会产生一定的不利影响，导致电力系统无法继续运行，甚至会出现严重的人为事故，给电力企业与技术操作人员带来巨大的损失。
3继电保护系统可靠性分析方法
3.1 概率法
概率法进行系统可靠性分析是最常用、最简单而有效的分析手段之一。通过将继电保护系统的正常与非正常运行状态进行分类，并对系统出现正常或者不正常运行状态的时间或者次数进行统计，进而以统计的手段对正常或不正常的工作状态进行概率分析，进而确定继电保护系统的可靠性。具体来说，继电保护的状态可划分为两类：一是投运状态，即需要继电保护系统运行或随时待机的待命状态；二是停运状态，即保护退出状态。继电保护的停运状态又可细分为五种原因造成的停运：计划检修、随机停运、误动停运、拒动停运以及无选择动停运。除计划检修造成停运外，其余四种停运均为外界因素强迫造成的停运。假设继电保护系统处于两种运行状态的概率分别为 P1和 P2，其中处于五种不同原因造成的停运状态概率分别记为P12、P22、P23、P24以及 P25。在某一特定时间段内（一般取为一年）对继电保护系统的运行状态进行统计分析，求出以上提到的七个概率值，进而可以计算出相应的可靠性评价指标。
3.2 故障树分析法
故障树分析法是常用的系统可靠性评价手段之一。采取故障树分析法对继电系统的可靠性进行分析时，首先需要建立继电系统的工作模型，然后以模型作为基础进行分析。以继电保护系统硬件模型的建立为例，继电保护系统的硬件可以划分为继电保护装置、保护二次回路、电压电流互感器以及其他辅助装置及接口等四大类。其中继电保护装置是继电保护系统的核心，通过命令控制保护系统的运作；二次回路主要包括控制继电保护装置的回路；互感器的作用是将外界电压转换为系统工作电压；其他辅助装置及接口包括一些切换控制装置，系统与外界信息交换的通信接口等。在采用故障树分析法时，需要根据各模块失效率的高低以及对继电保护装置正常运行的作用，分配给各模块以制定的概率重要度系数，如表 1 所示。
根据相关资料计算出各个模块中电子元件的失效率，进而求出各个模块的整体失效率，最终可以确定整个硬件系统的失效率，记为 λ。由于继电保护装置的工作过程是马尔科夫过程，即其条件概率仅仅与系统的当前状态相关，而与它的过去历史或未来状态，都是独立、不相关的，因此其可靠性指标可采用状态空间法综合求解，求解过程与概率法的分析过程相似，此处不再赘述。
3.3成功流法
成功流法作为一种系统可靠性分析手段，近些年开始被应用于继电保护系统的分析中。其核心思想是通过用逻辑符号表示具体模块的操作来建立 GO 运算，通过给定各元件的可靠性参数推断出整个系统的成功概率。成功流法进行系统可靠性分析的距离流程可以具体分为以下几个步骤：（1）建立模型：对继电保护系统中的各个模块进行划分，过程与故障树分析法中提到的硬件模型建立基本相同，但此时建立的模型是动态模型；（2）确定系统的输入以及输出数据，界定继电保护系统与外界系统的接口；（3）建立成功准则：指确定继电保护系统正常运行所需的最小输出信号集合；（4）将（1）中确定的系统模型图，根据成功流方法的原则转化为GO图，将系统图元件转化为操作符；（5）输入原始数据，进行运算；（6）输出结果，评价系统。
4强化继电保护系统可靠性的策略
4.1 全面提升微机化与信息化水准
在大力推行新科技的发展态势下，我国的信息技术呈现出日益创新发展的趋势。而我国的微机保护技术系统作为电力系统中的关键技术系统，也被大众普遍关注。继电保护系统装置，其基本的功能是将故障中的元件予以清除，这也就决定了其自身所具备的功能较为单一，无法满足日益复杂化的电力系统需求。因此，为了切实保障电力系统能够正常地运行，也为了提升继电保护系统装置的可靠性，我国的电力企业就需要把整个电力系统中所有的系统关联到一起，将系统的整体功能作用扩大化，实现全面提升微机化与信息化水准，有效地将计算机的网络系统功能利用起来，切实维护电力系统的正常运行。
4.2 提升继电保护系统的智能化
在继电保护系统中，智能化起着至关重要的作用，因此，需进一步提升继电保护系统的智能化，将人工智能化技术的系统功能作用完全凸显出来，并实际应用到继电保护系统中。在发生故障时，人工智能化技术能够协助继电保护系统更加高效地解决故障问题。此外，该技术还能够实现对故障处理结果进行在线综合评估分析，确保继电保护系统的安全性和可靠性进一步提高。
结束语
随着继电保护技术的发展，系统结构有了很大变化，对模型的适用性也有了新的要求。比如在全数字化保护系统中，通过非常规互感器的数字信号传输实现智能保护，传统的可靠性评价指标与系统模型并不适用。然而只要建立合适的系统模型，可靠性评价的基本方法（概率法、故障树分析法以及成功流法）仍然有效。
参考文献：
[1]贺家李.电力系统继电保护原理[M].北京：中国电力出版社，2010.
[2]肖飞，吕飞鹏，张向亮，等.继电保护系统可靠性的区间分析方法[J].电力系统及其自动化学报，2012，24（6）：152-156.
论文作者:李君豪
论文发表刊物:《电力设备》2018年第1期
论文发表时间:2018/7/11
标签：系统论文; 继电保护论文; 电力系统论文; 可靠性论文; 故障论文; 概率论文; 模型论文; 《电力设备》2018年第1期论文;