3.信阳供电公司 河南省信阳市 464000
摘要：随着我国经济的发展和生活质量的提升，生产和生活中的用电量在不断的增加，对我国电力系统容量和供电范围要求越来越高，加上太阳能、风能等新型能源的应用，使得电力系统的结构变得复杂。应用继电保护和自动化装置能够提升电网运行的安全性，需要对继电保护装置建立完善的评价体系，从而提升电力系统的安全。鉴于此，本文主要分析探讨了电力系统继电保护与自动化装置的可靠性，以供参阅。
关键词：电力系统；继电保护；自动化装置；可靠性
Summary: with the development of China's economy and the improvement of the quality of life, the power consumption in production and life is increasing, and the requirements for the capacity and power supply range of China's power system are becoming higher and higher. In addition, the application of new energy sources such as solar energy and wind energy makes the structure of the power system more complex. The application of relay protection and automation devices can improve the security of power grid operation. It is necessary to establish a perfect evaluation system for relay protection devices, so as to improve the security of power system. In view of this, this paper mainly analyzes and discusses the reliability of power system relay protection and automation devices for reference.
Key words: power system; relay protection; automation device; reliability
引言：随着我国科技的不断进步与发展，市民的生活质量得到有效改善，经济发展迅速，对于电量的使用也远超于从前。电力系统是一个庞大、繁杂的系统，其在运行中包含的子系统、电力设备等较多，在电力需求日益增多的同时，电力行业对于电力系统的容量、供电范围等提出了更高的要求，要求电力系统运行中相关装置必须要具备高可靠性，以提高电力系统的整体运行的稳定性与安全性。随着电力行业自动化、智能化的发展，继电保护与自动化装置在电力系统中发挥着越来越重要的作用，实现了对电力系统各种运行情况的实时监测，维持了电力系统的安全与稳定。我国在电力系统的容量上进行了扩大，将从前的供电范围变得更加广泛。近些年风能、太阳能发电技术不断兴起，人们更倾向于这种新能源更加清洁的发电方式，这样做改变了我国电网系统架构的组成，将电网系统架构变得更加复杂，同样会大大增加风险，继电保护及自动化装置可以很好的保障电网安全运行，继电保护装置内部结构智能化等方面。
一、继电保护以及自动化装置阐述
1.电力系统继电保护和自动化装置的运行特点
分析随着电网建设的持续深入，电力系统的复杂性不断提升，因此其在运行的过程中不可避免的会出现一些故障，这是就需要系统中的继电保护装置发挥作用，防止故障影响的扩大。继电保护装置的具体作用是将一定的信息发出去，使其他电气设备在操作的过程中对故障进行有效的隔离。目前，电力系统运行中遇到的故障大致可以分为两种类型，分别是拒动故障和误动故障。前者是指电力系统出现故障时，继电保护装置没有及时动作将故障点进行隔离，导致故障范围不断扩大，最终危害到电力系统的正常运行。后者则是指电力系统运行因外部因素的影响发出不该有的动作，这种故障的原因就是继电保护装置自身的特性。因此自动化装置的主要作用就是对系统运行的各项参数进行监控，一旦无法掌握精确的参数情况，即代表着自动化装置出现故障。
2.电力系统对继电保护的基本要求分析
继电保护在电力系统运行中主要发挥着保护作用，因此必须满足以下几个方面的要求：其一，继电保护装置在电力系统出现不明原因的故障时，必须能够在所有可能的故障点中选择性的进行隔离，保障系统其他部分仍旧可以保持正常运行的状态。其二，继电保护装置必须具备较强的灵敏性，可以在任意装置出现故障，继电保护都能够及时动作，同时针对其保护范围之外的问题不能产生误动作。其三，继电保护装置必须具备较快的动作速度，即在故障发生的短时间内，将故障进行切除，最大程度的降低故障带来的损失和影响。最后，继电保护装置应具备良好的可靠性，这是其作用发挥的基础。对此，应该从设计、安装等多方面入手保障元件质量。
二、电力系统中继电保护与自动化装置价值
1.切除故障点
由于继电保护系统是自动化控制装置，其可以根据运行的具体情况来自动进行风险因素的识别与判定，也就可以在短时间内对相关位置点加以切除，尽量使故障点的存在不影响电力系统的整体运行，缩小故障影响的实际范围。另外，在此过程中，自动化装置与继电保护还可以实行有关风险的识别，从而使得相关的电力管理人员采取必要的控制措施，以达到电力系统运行的总体目标。
2.提高灵敏性
相关的控制系统可以及时进行风险因素的识别与处理，使得电力系统中的各个组成部门可以在系统运行中充分发挥其协调与配合作用，有效推动了电力系统故障的分析与处理。另外，较高的灵敏性也提高了电力系统的运行效率。
3.保障速动性
继电保护与自动化装置的速冻性较好，可以第一时间进行故障问题的反馈，使得后台管理人员可以及时处理故障问题，缩小停电范围等，使得电力系统可以在短时间内进行故障的处理，有效保障了故障的处理效率。
三、电力系统中继电保护与自动化装置的可靠性
1.选择切断故障点
故障点指的是自动化装置为保证电力系统正常运行，选择解决故障问题的位置点。继电装置因其特殊的输入特征量而比较复杂，继电保护装置有多项可靠性指标，可维修部分的成功率表示在特定条件下，继电保护可以完成特定功能的概率。计算无故障工作时间的平均值，继电保护装置会针对电力系统中不同种类的故障调节自身工作时间，自动调节对不可修复产品的作用时间，避免在电力系统中不可修复部分过度浪费工作时间。有效度指标表示的是自动化装置与电力系统之间的故障关系。在自动化装置电子式互感器的可靠性不低于常规电磁型互感器的前提下，随着电力系统长时间运行，自动化装置故障的修复率与常规互感器作用相等，二次回路采用了通信网络代替铜电缆，其间指标大小发生骤变，表示故障的发生，例如基本指标成功率在不可修护的前提下，以正常成功率数值为基准，数值比正常数值大时，在距离电力系统近处的500m内，自动化装置会任意选择一点切断电缆，保护电力系统的正常运行。当数值小于基本数值时，继电保护装置会选择大于500m某处的电缆为故障点。在可维修部分，继电保护与自动化装置也会自动比较指标数值的变化，但此时自动化装置会选择一个故障点去修护，而不是采取切断电缆的操作。这种依据故障指标判断电力系统故障的方式，得到判断指标与电力系统正常运行指标的大小关系，以此推测故障的发生点，促使自动化装置选择故障切断点，维持电力系统的正常运行，增强了继电保护自动化装置的可靠性。
2.评价保护装置灵敏度
继电保护及自动化装置内含有灵敏模块，内置一个电子式互感器，这种电子式互感器使用了多个独特的光纤输入/输出口。当电力系统发生故障时，多个光口的发热量会影响电子式互感器的采样值，采样值会传输至继电保护装置中，自动化装置会执行备用切换操作，将保护装置自动调节到合适的冗余方式。继电保护及自动化装置分析采样值的变化规律，将其作为参考，找到电力系统中各个线路以及母线的故障部位，自动使用绕组变形测试判断保护装置的灵敏性，得到对应的灵敏度情况。此时继电保护及自动化装置采用优化评价方式评价灵敏度，当灵敏度发生偏差时，继电保护自动化装置会改变硬件设备的冗余方向，自动变更硬件的容错技术，采用多表计数，切换电力系统的电缆连接方式。或是使用备用零件提升灵敏模块的可用度及误动率，当灵敏模块中某个继电保护装置出现了错误行为时，灵敏模块依旧可以检测电力系统是否正常运行。继电保护装置也依旧可以继续评价电力系统保护装置的灵敏性。
3.短时间切除故障设备
电力系统在正常运行过程中，其中的某项设备会突然发生故障，此时继电自动化装置会在最快速度内感知到设备故障发生位置，依据故障位置信息以及故障模式，将两种信息转化为信号提示给工作人员。在故障不严重时，继电装置会自行修复故障设备，在短时间内切除电力系统中的故障设备，然后将更换成功的信号发送到管理人员的监管口，提示电力系统已正常运行。当故障严重时，继电设备除了向电力系统管理人员传输警示信号外，还会根据灵敏模块接受到的故障模式及所在部位，自行判断是否要执行短时间切除指令，将电力系统局部失效与最终失效后果转化为信号，予以提示。
四、电力系统继电保护与自动化装置可靠性的影响因素
电力系统的传输和运行中，对于外界环境的影响和感知是非常明显的，如果在电力系统的电力传输运行过程中，出现了较为明显的电力传输阻碍现象，就会造成电力系统的运行传输出现故障，在很大程度上阻碍了电力系统的稳定性运行。比如，电力系统在电力传输过程中，一直处于一种超负荷运行状态，当超负荷运行状态达到一定的峰值时，就会造成电力系统运行内部的温度集聚升温，这对于电力系统的供电运行安全，是非常不利的。当电力系统运行内部出现温度升高时，就会造成电力传输接线损坏或故障现象，这对于电力输送而言是非常不利的，温度太高，会造成电力传输电线的损坏及熔断现象出现，这种现象的出现，对于我国电力传输安全的架设管理存在着一定的影响，只有保障在电力系统的运行中，其周围运行环境控制好，保障电力系统运行的安全，这样才能实现继电保护装置的应用安全。总结来看电力系统继电保护器的影响因素具体有三个方面：
1.电器元件质量问题
电器元件的质量问题以及其灵明度是影响继电保护与自动化装置性能的重要参数，阻流电器元件一般安装在开关以及线路接头位置，当电流出现异常时可以直接做出反应，进而实现断电保护，因此电器元件的重要性不言而喻。但近年来，由于我国部分电力部门采购管理制度不够完善，人员责任意识不高，导致不合格电器元件产品涌入电力设备使用当中，对电力系统安全性造成很大威胁。因此，电器元件的质量性能对继电保护与自动化装置有着直接影响，是电力体系安全性的重要保障。
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2.安装维护问题
继电保护及自动化装置安装与维护的严谨性与科学性是保证电力体系正常高效使用的基础保障，起到了至关重要的作用。然而由于部分电力部门安装制度不够完善，人员工作态度不够认真以及专业技能缺失，造成电器元件安装过程中出现偏差，使电力体系运营存在安全隐患，对电气设备以及人员安全产生较大威胁。
3.环境影响
继电保护及自动化装置的电器元件如果长时间暴露在空气中的话，会与空气发生氧化作用，加之太阳的照射、雨水的腐蚀以及温度的差异都会导致电器元件的阻流性能降低以及灵敏度达不到标准甚至失去阻流的作用。
五、提高电力系统继电保护与自动化装置可靠性措施
1.优化设计
维护继电保护及自动化装置在进行继电保护及自动化装置硬件冗余设计过程中，应采用并联、多数表计、备用切换等方式将装置的可用性及拒动率提高，全方位的显示设备误动率，在进行冗余硬件的设计过程中应立足于全方位的继电保护系统情况进行分析，采用最合适的冗余方式，节省设计成本，减少继电保护装置的使用。此外，在设备运行使用过程中还应加强维护设备，提高设备使用的安全性及可靠性。首先针对继电保护及自动化装置实施定期检查及维修，针对设备原件标志、按钮及动作等进行检查，针对设备的配线进行检查，一旦发现脱落、打结现象应及时进行故障排除，针对出现的故障进行总结分析，采用预防性的手段及措施进行解决，将故障的安全隐患降至最低，保证电力系统的安全稳定运行。
2.改善工艺，提升其容错率
若想实现继电保护装置在可靠性方面的提升，则必须要借助硬件冗余技术来实现，使其容错率能够得到有效的提升，以此来保证其可靠性。也即是说如果系统当中虽然会有一个装置出现错误，但是就整个电力运行的安全性而言，这样的小错误是不会对其产生影响，使得系统运行的稳定性有所保证。在进行关于硬件冗余的具体设计时，通常会采用设备并联、多表共计以及备用切换这三种方式来提升器可靠性，降低其拒动率，同时也有利于对于整个系统的运行状态进行全面化的监测。设计要求应当以该区域内的继电保护要求为基准，在冗余方式的选择上则要以该片区域的各设备布置为基准，一方面是为了节约成本，另一方面也是为了能够提高其保护的效率。
3.保障电器元件性能
电力部门应该加强电器元件的采购管理力度，制定完善的采购管理措施，加大材料的监督检测力度，从根本上保证电器元件的质量性能，进而促使电力体系运营能够保持高效性与安全性，对于设备损害以及人员安全起到了很好的保障作用。
4.提升继电保护自动化装置的可靠性
首先，对继电保护自动化装置的初始状态进行记录。目前电力系统中应用的继电保护自动化装置的结构和功能十分多样化，因此在实际运行中会出现参数变化，引起装置故障。因此应该对其初始状态进行详细的记录，为系统管理工作提供支持。其次，对继电保护自动化装置的运行情况进行统计。在继电保护自动化装置运行的过程中，管理人员要对其各项参数进行全面统计，以此实现对电力系统各项设备运行情况的掌握，实现动态化管理，及时发现并消除系统中存在的故障，为电力系统的安全稳定运行创造良好的条件。最后，强化继电保护自动化装置管理力度。电力系统继电保护自动化装置中包含了大量的继电保护软件，这些软件的稳定运行是保障继电保护自动化装置效果正常发挥的重要基础。若是疏于对继电保护的管理，很容易因软件的不规范操作导致继电保护自动化装置运行出现问题，进而引发故障。对此，必须加快推动继电保护操作制度的完善，提升对继电保护操作的约束力。同时，做好软件升级更新工作，及时排除自动化装置运行中存在的问题，促进其保护作用的最大化发挥。同时，定期借助计算机系统对装置软件进行调试，一方面继电保护系统和电力系统运行的适应性，另一方面帮助工作人员尽快掌握软件升级后的操作方法，如此才能为管理工作的有效落实奠定坚实的基础。
5.做好继电保护装置的维护工作
电力系统继电保护和自动化装置日常运行中，维护工作十分重要，通过做好继电保护的维护工作，可以有效的提高电力系统运行的稳定性和可靠性。在具体维护工作中，需要定期检查继电保护中的自动化设备，具体要针对二次设备标志、设备名牌、继电保护装置开关、固定按钮的灵活性、各接触点情况、继电保护光子牌或是指示灯等进行检查，确保其处于正常的状态下。同时还要查询电压互感器和电流互感器的二次端子故障，并及时对各类故障进行排除。对继电保护装置中各类配线进行检查，重点检查固定线路卡子是否存在松动情况。详细检查隔离开关或是断路器的各种操作机构，保证操作的有效性。通过做好继电保护装置的维护工作，及时发现异常情况并加以处理，可以保证继电保护装置正常的运行，为电力系统稳定和经济运行起到积极的作用。
6.统计设备运行信息
统计设备运行信息是指将设备运行当中的各项参数，科学合理的分析，总结相关资料与数据，从而有效保障电力系统安全性，可靠性。整理设备运行信息将其系统总结为档案，以便于电力系统运行发生故障时有根可循，有据可依。并且相关技术人员应当根据整理出的数据以及设备运行状态，对继电保护装置及时调整，具备解决突发故障的能力。.
7.降低电磁干扰
电力企业通过电力传输体系将生产出的电能传送至市民日常使用中，因此电力传输体系在电力的生产及使用过程当中尤为重要。电力传输体系主要受电磁波干扰，进而影响到电力传输体系构建中系统运行的效果以及风险，如何减少电磁波对电力传输的干扰成为电力运输的重中之重，通常来说电磁波对电力运输过程当中影响的措施有以下几种：①排除电磁干扰滤波，电磁波对电力运输过程当中主要影响体现在电磁干扰滤波，如果能将电磁干扰滤波减少或消除，就可以使得电力传输系统性能得到提升。②在电力系统运行继电保护过程当中控制电磁波的产生与传播，将此类工作放在具体实施过程中，保证在电力系统正常运行过程中电力运输方面安全得到保障。
8.提高维护人员的职业素养及专业技能
继电保护及自动化装置需要人工对其进行校准与维修，维修人员的水平会对维修效果造成最直观的影响。由于我过继电保护自动化技术的日益提高，相对于设备维护人员的技能熟练程度更高、自身专业素养更强。这样的要求不仅能够延长设备的使用寿命，还能保证工作的安全性。必要时还应该对技术人员进行技术上的培训，使工作人员了解先进技术，掌握维护设备的技巧。使其可以更好的投入到工作环境当中，适当的奖罚制度以及考核制度，督促维修人员自主提升专业水平，采用责任制，这样可以在维修人员方面减少风险。
9.改进现有技术
要想保障电力系统继电保护装置的控制和自动化装置的控制应用能够实现可靠性，就应该在装置的控制实施过程中，注重对装置实施中的技术改建，保障在装置控制实施技术的改进中，能够提升整体的技术应用效果。相关的电力系统传输人员，在进行电力系统的传输构建中，还应该注重电力系统传输中的技术应用改进，保障在技术应用的改进过程中，能够提升电力系统继电保护装置的应用效果。比如，在电力系统继电保护装置的控制实施过程中，为了能够提升整体的电力传输架设效果，相关的电力传输人员，在进行技术改进措施的实施中，首先应该按照母线传输改进技术的实施原则，对母线传输电压改进实施保护措施，将220kV母线保护控制好。并且在保护装置的控制实施过程中，将多功能集成PMH-42/13母差值固定在统一的范围内，降低信号的传输影响因素，实现电力传输系统技术控制效果提升。引用新工艺，我国电力部门应该积极引用新工艺技术，以此来提升继电保护及自动化装置的阻流性能，进而保证电气体系的可靠性与安全性。其次，要加强电器元件安装环境管理，尽量避免环境问题对继电保护及自动化装置的性能产生影响，加大电器元件的防护措施，提高使用性能，以此来确保电器元件的优越性以及防护性不会受到影响。
六、继电保护自动化技术的发展前景
当今科技时代迅速发展，在科技时代的带动下，许多事物的必然发展方向就是科技化，多半都在计算机技术上加以提升，在继电保护自动化技术上更是一马当先。由于科技的加入，使整个电力系统迅速发展，在电力系统的运行上，也多半都采取了先进的科学技术，将整个电力系统、继电保护自动化技术整体科技化势在必得，实现只是时间问题。只有将继电保护自动化技术逐渐与先进科技靠近，才能满足环境对于电力系统的高要求，今后的继电保护自动化技术只会越来越平稳、效率越来越高、安全性能越来越强。
结束语
继电保护与自动化装置作为当前电力系统中的重要组成部分，其可靠性直接关系着电力系统运行的稳定性与安全性，因此，电力企业日常的工作中，需要注重继电保护与自动化装置可靠性的提升，保持其设计的科学性与合理性，加强装置运行监测，做好相应的抗干扰处理，实现电力系统的稳定运行，促进电力行业的可持续发展。
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论文作者:米卫1,孙珂2,孙立存3
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/3/13
标签：电力系统论文; 装置论文; 继电保护论文; 故障论文; 保护装置论文; 可靠性论文; 继电论文; 《基层建设》2019年第29期论文;