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摘要：继电保护系统是维持电力系统的正常运转的保护伞。明确继电保护系统可靠性定义和评估指标，采用有效地评估计算方法，可对继电保护的可靠性来进行风险评估，为电力系统的正常有序发展提供有效意见。
关键词：继电保护；可靠性；风险评估
引言
继电保护是在对电力系统运作进行监测的过程中，根据电压非正常减小、电流量非正常加大或测量抗阻不正常等电气量的改变来对所保护的单元是否处在正常运作状态加以判定，倘若察觉出现故障，要依据对故障种类及故障出现点的判定来自动实施切断对应故障点的操作，以确保电力系统得以安全地运作，同时及时地将警报信号传递给值班工作人员。由于有某些安全风险存在，倘若判断错误，实施了错误的保护操作，那么极有可能造成严重的电力事故。
1继电保护系统的相关工作原理
在电力系统的运行当中，通过对各个子系统的变化进行测量，如此来判断电力是否运行正常。如果测量的结果和系统之间的要求存在一定的差距，那么电力系统就是有一定的故障存在的，需要系统对此进行检测，由此来避免相关装置的损害危险。这样的工作过程就是继电保护系统的工作原理。通过分析工作原理，我们可以看到在电力系统中，继电保护系统的作用是非常大的。
2继电保护可靠性评估模型及求解
在保护可靠性评估建模及指标求解方面，系统级与装置级采用的思路相似，主要有解析法和模拟法两大类。解析法主要根据系统的结构、系统和元件的功能以及两者之间的逻辑关系，建立可靠性概率模型，通过递推或迭代等过程精确求解模型，从而计算出系统的可靠性指标。其优点是物理概念清晰，模型精度高，但缺点是其计算量随系统规模的增大而急剧增大。模拟法是通过对概率分布采样来进行状态的选择和估计，是利用统计学的方法得到可靠性指标，包括蒙特卡罗模拟法等。模拟法比较直观，但它具有明显的统计性质，且计算时间和计算精度紧密相关。目前保护可靠性评估中广泛采用的还是解析法，如Markov模型法、故障树法等。故障树法是以系统故障模式为出发点，以瞬间照相的方式进行演绎推理，通常需要先求出最小割集，然后通过最小割集的概率计算得出系统顶事件的概率。Markov模型法首先定义保护系统的状态，并根据系统的实际运行情况画出状态转移空间图，基于状态转移空间图，建立状态转移密度矩阵，进而形成状态转移概率矩阵，求解状态转移密度矩阵和状态转移概率矩阵的线性方程，即可计算出系统各状态的平稳概率。
3影响继电保护可靠性的原因
3.1继电保护装置本身潜在的质量缺陷
有些继电保护装置的生产厂家出于对经济利益的考虑，时常会制造一些不符合质量标准要求的产品，从而导致继电保护装置出厂时在调试及配置方面就有许多缺陷存在，另一方面，企业的工作人员在许多时候贪图方便，时常在安装及验收继电保护装置的过程中会省去二次检查这一工作环节，进而给继电保护装置的可靠性埋下了安全隐患。
3.2电磁波干扰
近年来，电力系统中应用比较广泛的一种继电保护方法就是微机保护装置，其不仅拥有较高的正确性，而且也极易操作，根据目前的发展态势而言，日后它极有可能会取代其他保护装置。然而它也存在着一定的缺陷，那就是在运作微机保护装置的过程中会产生电磁场，而电磁波的干扰会极大地影响继电保护的可靠性。
3.3继电保护装置的硬件方面
不管是全数字化的保护装置，还是微机保护装置，它们的实质都是一个包含许多软件和电子设备的有机整体。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此，倘若电子设备有老化现象出现，或是受到损毁，都会极大地影响继电保护装置以及系统特定条件下规定功能的完成能力。譬如，全数字化的保护装置与微机保护装置相比，它的硬件结构相对更加简单，然而由于全数字保护装置当中存在着许多的光纤输入接口以及输出接口，因此，其在继电保护可靠性方面也面临着更多的问题，倘若光口因为发热等因素而发生损毁，必将直接干扰保护跳闸的输出以及采样值的输入。
3.4继电保护装置的软件方面
假如说继电保护装置的硬件为实现保护功能搭建了一个平台，则软件算法就是实现保护功能的关键，换言之就是继电保护系统的正常运作能否实现在一定程度上取决于软件的可靠性，而应用系统、原理性能、设计软件以及输入系统等原因都会在很大程度上干扰软件的可靠性。
4继电保护可靠性的计算方法
继电保护可靠性的计算是我们保障继电装置使用的关键问题。采用合适的计算方法对于继电保护设备元件的可靠计算至关重要。目前广泛应用的继电保护的计算方法包括故障树法、Markov模型法和GO法等。
4.1故障树法
系统可靠性分析方法就是建立分析系统的评价模型，利用评价模型可以全面的了解继电设备的中存在的问题，并可以判断继电系统的薄弱设备，从而对继电设备系统进行可靠性评价。故障树法就是利用逻辑分析方法，建立故障分析的层次性，使设备运行的问题非常明确。故障树法层次清晰，目标明确，逐层分析，是行之有效的继电保护系统可靠性分析方法。
4.2 Markov模型法
继电保护可靠性是随时间不断变化的，Markov模型正是这样一种根据时间变化考虑变量特征的分析方法，我们利用Markov模型可对继电系统的设备元件进行有效评价。考虑时间变化分析是在已知时刻t0的问题，分析在t>t0状态的设备可靠性。3.3GO法我们采用一种系统的概率分析，以成功为导向，输入时间进行GO法计算。GO法可以操作符号流和信号流，进行逻辑分析。
5继电保护系统风险评估
起步较早的电力系统可靠性研究在国内外大致经历了3个阶段：确定性评估、概率评估和风险评估。其中，确定性评估注重对最严重事故的研究，如“N-1”安全分析，略显保守；概率评估考虑了事故发生的概率，但并未考虑其造成的后果，因此容易忽视那些发生概率很小但后果严重的事件；风险评估综合考虑了事故发生的概率及其产生的后果，能定量反映除概率以外的其它安全指标，是确定性分析方法和概率分析方法的延伸。在继电保护可靠性研究中，确定性分析和概率分析方法已被普遍釆用，但风险分析仍然寥寥可数。在电力系统运行风险评估中，由于对保护系统的可靠性模型欠缺考虑，因此影响了评估的效果。为提高电力系统风险评估的准确程度和保护系统本身风险评估的水平，应该突破一次系统元件的范畴，建立涵盖一、二次系统的保护风险评估模型。电力系统安全度和充裕度的概念也应合理延伸至保护系统可靠性研究领域。目前在保护可靠性研究领域，诸如正确动作率、误动率和拒动率等指标均是从保护动作失效后果统计的层面来反映继电保护整体的长期可靠性，而对于继电保护系统短期的动态可靠性考虑不够。因为没有计及继电保护实际运行环境对其的影响，难以有效反映系统方式变化时继电保护的实际风险。少数文献阐述了距离保护、特殊保护系统（Special Protection System，SPS）的风险计算方法，但更注重保护失效概率的计算，风险评估的流程仍需改进。概括起来，继电保护风险评估还需进一步深入研究，例如：（1）保护风险评估的数学模型方面应尽可能准确地反映保护特性和实际的运行风险。（2）在评估流程上，应考虑继电保护动作的时序特性，例如不同保护、同一保护不同阶段可能发生拒动和误动情况，以及继电保护动作后潮流转移引起的连锁跳闹等。
结束语
继电保护是保障电网安全稳定运行关键所在，其存在拒动和误动的风险。因此，需要建立科学和全面的继电保护风险评估和可靠性评估模型，从设备、技术、管理等方面对继电保护系统进行整体及细节的提升，进一步加强保护可靠性及运行水平，保障电网安全可靠运行的作用。
参考文献：
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[3]张文力.继电保护多信息融合处理技术浅析[J].民营科技，2011（07）
论文作者:侯骁,秘吉喆,牛理达
论文发表刊物:《电力设备》2017年第35期
论文发表时间:2018/4/28
标签：可靠性论文; 继电保护论文; 系统论文; 概率论文; 保护装置论文; 模型论文; 电力系统论文; 《电力设备》2017年第35期论文;