摘要：当今年代，人们的生活已经离不开电力，人们生活及企业常用电通常源于220kV及以上电压，所以人们对该段电压输电线路的要求较高。继电保护系统是电力系统的首道防线，它直接决定了电力系统能否有效运行。对继电保护系统的运行状态进行实时检测，同时根据检测结果进行合理的修复，防止整个输电线路瘫痪，对整个电力系统安全可靠的运行非常关键。研究了220kV及以上电压输电线路的继电保护可靠性及状态检修过程，以保证线路的安全稳定运行。
关键词：220kV；电压；输电线路；继电保护；可靠性；状态检修
1 220kV及以上电压输电线路继电保护可靠性分析
1.1继电保护装置硬件部分可靠性分析
220kV及以上电压输电线路继电保护装置的硬件部分主要包括继电保护部分、各设备的信道和接口、断路器、二次回路部分、电压电流互感器部分以及继电保护的辅助装置。继电保护装置硬件部分故障可分成两大类，第一类是断路器故障，另一类是保护装置失效。
R1、R2依次用于描述继电保护装置硬件部分断路器失效与保护设施失效；（1）、（2）依次用于描述或门逻辑和与门逻辑；P1表示断路器发生故障；P2表示断路器正常运行；P3表示电压电流互感器发生故障；P4表示二次回路发生故障；P5表示继电保护装置发生故障；P6表示各设备的信道和接口发生故障；P7表示继电保护辅助设备发生故障
若用A描述断路器处于无故障状态，用
描述断路器处于故障状态，用B描述保护设施处于正常状态，用
描述保护设施处于非正常状态那么该硬件部分故障可描述如下：
设p1、p2、p3、p4、p5、p6、p7依次代表p1~p7这7种情况的发生概率，求出其失效概率，计算公式为
分析式（2）可知，为了求出220kV及以上电压输电线路继电保护装置硬件部分的失效概率，需确定出其中各个硬件发生故障的概率。
健康指数也是评价装置可靠运行的重要指标，该指数是通过每个硬件的检测结果得到的，根据该指数求出硬件发生故障的概率，计算公式为
式（3）中，ps用于描述某硬件发生故障的概率；K用于描述比例系数；C用于描述曲率系数；HI用于描述健康指数。
1.2继电保护装置软件部分可靠性分析
220kV及以上电压输电线路继电保护装置的软件部分在继电保护装置起主导作用，软件出现错误会使继电保护装置发生误动甚至不动等问题。根据软件自身特点，构建相应的指数与对数模型，并求出软件的失效率，以此来评价220kV及以上电压输电线路继电保护装置软件的可靠性，其公式描述如下：
式（4）中，λ用于描述软件的故障率；λ0用于描述软件起始故障率；μ用于描述软件运行过程中总共出现的错误数；θ用于描述故障缩减系数。
在对220kV及以上电压输电线路继电保护装置软件的可靠性进行研究的过程中，马尔科夫矩阵转移法能够实现继电保护装置工作状态的表述，构建继电保护装置空间状态模型。
220kV及以上电压输电线路继电保护装置的转移矩阵，其矩阵描述如下：
式（5）中，λ1=bp；λ2=（1-b）p；b用于描述硬件失效可自检率。
用T=[pU，pYY，pYN，pRN]描述状态转移概率矩阵，则各个状态概率描述如下：
U指的是继电保护装置处于正常运行状态[11]；YY指的是继电保护装置中硬件故障能自动检修；YN指的是继电保护装置中硬件故障无法自动检修；RN指的是继电保护装置中软件出错；λ1用于描述继电保护装置中硬件故障能自动检修的失效率；μ1用于描述装置中硬件故障能自动检修的检修率；λ2用于描述装置中硬件故障无法自动检修的失效率；μ2用于描述装置中硬件故障无法自动检修的检修率；λ3用于描述装置中软件失效率；μ3用于描述装置中软件的修复率
根据式（6）与式（7）计算出保护装置可以正常工作的概率pU，计算公式如下：
根据计算出的pU就可以求出继电保护装置的失效率pE，公式描述如下：
2继电保护装置状态检修
2.1检修周期对继电保护装置可靠性的影响
220kV及以上电压输电线路继电保护装置的失效率为一个相对固定的常数，故障发生具有随机性，其函数是按照指数分布的。因此当继电保护装置出现任意失效情况，且没有进行有效检修时，故障发生概率将上升，可用度将下降，可靠性随时间增加而减小。按照相同的原理，将完成检修的装置恢复至起始状态，研究出检修周期对继电保护装置可靠性的影响程度。
不同检修周期下继电保护装置对应的可用度，假定该装置的失效情况是随机发生的，装置失效率是一固定常数。确保每次检修后继电保护装置可以恢复至起始正常状态。断电后继电保护装置检修过程，也就是当前继电保护装置已经停止保护工作。
检测周期包括2个过程：继电保护装置可用度降低时的工作过程与继电保护装置停止工作时的检修过程。对检修周期进一步分析发现，当检修周期为零时，装置只进行检修，保护停止，其平均可用度也为0；当检修周期增加至临界值且τ不变时，继电保护装置将逐渐失去作用。因此需确定一个最优的检修周期，保证继电保护装置的高可行性。
2.2串联继电保护装置可靠性计算
它的构建非常容易，只需将各个设备依次连接就可实现。但最大缺点就是其中任何一个设备失效将导致整个装置崩溃。
2.3实例应用
为了验证本文方法的有效性，将其应用在河北某工程500kV的输电线路配置中，通过将三种不同方法应用在某工程的输电线路配置中，经相关技术人员进行状态检修后，得出以下实验数据。其正确动作率明显低于本文方法，说明在本文方法下的继电保护系统的运行状态优于两种对比方法下的运行状态。同时，采用本文方法的条件下，发现该工程的整个输电线路一直保持安全运行，没有出现任何瘫痪现象，研究的方法成为该工程输电线路可靠的保护防线。
3输电线路继电保护技术应用分析
差动欠压保护技术应用广泛切适用性强，对输电线路进行差分欠压保护是基于电压幅值和电压差的技术，它可用于高压直流输电线路的主保护系统和后备保护系统。
低电压保护技术在高压直流输电线路中，低压保护技术是一种比较常见的继电保护技术，它可以根据检测到的电压幅值进行故障诊断和继电保护。在低压保护技术应用中，应充分发挥计算机控制低压和互联线路低压的保护功能。因此，在低压保护技术的应用中，应辩证地考虑线路情况。
行波保护技术在高压直流输电线路中，采用ABB方案可以准确地进行故障定位，地波和极波的主要功能是断层类型和断层水平的缺陷，使系统在lOms内聚焦于反向微波分量的基础上确定故障类型。四是纵向电流差动保护技术采用双端功率实现绝对选择性。故障方向由该区域内或外部电流的突然变化来刻蚀。技术人员可以采用电容电流补偿技术来提高差动保护的灵敏度。五是高压直流继电保护技术的发展趋势。高压变电站系统的继电保护，对保证电力系统安全稳定运行起着重要作用，为继电保护技术的发展提供了重要保证，从而保护高压变电站系统适应信息社会。
目前，在电压互感器系统进入了软件和数字化时代趋势下，智能化对高压继电保护系统的未来发展方向起着重要的指导作用，实现了计算机同步控制和操作，在保证各保护装置保护的同时，实现信息共享即在计算机上模拟继电保护装置的虚拟化接口，并与Intemet连接仪器虚拟接口提高继电保护的效率，将检测到的索引数据上传到计算机，对继电保护装置的保护、测量数据和通信进行集成。继电保护系统的便捷性、灵活性和可靠性大大提高，继电保护虚拟化系统正在不断发展，从而实现了高压继电系统的高稳定性。
结论
本文研究了一种新的继电保护可靠性及状态检修过程，同时研究了继电保护装置硬件和软件部分的可靠性。经实例分析发现，继电保护装置的可用度随检修效率、状态评估效率和检修工人效率的增大呈先增加后不变的趋势。分析了检修周期对继电保护装置可靠性的影响，研究了继电保护状态检修过程。
参考文献：
[1]郭伟红，张磊，王萌，马晓东.高压直流输电线路继电保护技术研究[J].科技创新导报，2018，25：26.
[2]王芳，浅析高压变电站继电保护中的问题及对策[J].科技创新与应用，2018（29）.
论文作者:李春娜1,刘海一2
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/9
标签：保护装置论文; 继电论文; 故障论文; 线路论文; 继电保护论文; 电压论文; 状态论文; 《电力设备》2019年第6期论文;