杨旺霞
云南电网有限公司大理供电局
摘要：随着科学技术的飞速发展，我国的电力行业也在飞速的发展着。电力行业关乎我国的各行各业，形成了一个巨大的电力市场。在这个电力环境下，电力需求越来越大，使得原先运行的电网负荷越来越重。由此，可能会引发继电保护的不正确动作，也可能导致复杂连锁故障发生，对电力系统可靠运行产生极大的隐患。本文首先叙述了影响继电保护装置的可靠性的因素和失效类型；而后针对输电线路继电保护、变压器继电保护详细的论述；最后，对输电系统运行可靠性的在线测试和在线评估系统进行了简单分析。
关键词：继电保护；失效概率；运行可靠性；影响
电力系统一直是人们生产生活的重要保障之一，国家的电力系统在国民的生活当中扮演着重要的角色。在社会高速发展的今天，城市用电越来越多，对电力系统的要求也就越来越多。运行过程中，电力系统不可避免发生异常运行状态或故障。在电力系统安全保障的体系当中，继电保护是一个十分重要的环节，时时刻刻监测着电力系统的运行状态，对系统运行状态的可容忍度进行判断，并按照既定逻辑发出告警信号或动作于跳闸隔离故障。如果其中的某一处继电保护装置未能及时反映其中的异常状态或故障，那么可能引起相邻设备远后备保护动作、带来极大的损失。因此，做好继电保护装置运行维护，对于确保电网的安全运行，为人们的用电提供极大的安全保障意义重大。
一、继电保护装置可靠性影响的因素和失效类型
1、继电保护装置的可靠性影响因素
（1）硬件：继电保护系统由若干的电子元件组成，是一个有机整体。如果要继电保护系统在规定的时间里完成人预先设定的动作，来代替人完成断路器分合闸等操作，那就需要保证整个系统当中的各个电路元件的可靠运行。如果遇到电子元器件老化或者是发生故障的情况，就不能安全有效的实现整个系统的正常运行，也就不能保证电力供应可靠性和社会生产生活的正常进行。其次，电路元件的外部环境，以及对电路元件的运行维护情况等，都会影响到整个继电保护系统的有序运行。
（2）软件：在整个继电保护系统当中，软件充当了一个数据处理核心的作用，可以实现各个电子元器件的数据接收与分析、动作逻辑判别、输出动作命令等功能，完善可靠的软件可以很好的完成各组件之间的配合，对继电保护系统的整体运行具有重要影响。
（3）相关一次设备：在继电保护系统当中，存在着很多相关一次设备，比如电压互感器、电流互感器等传感器或者断路器、隔离开关等隔离设备，这些设备的运行可以反映出一次系统的状态。所以，在继电保护系统的运行当中，同时要保证一次设备的可靠运行，使之在运行当中呈现出最佳状态。
（4）二次回路：在电力系统当中，互感器等传感器和保护装置之间都是采用屏蔽电缆、光纤以及交换机等设备来完成数据传输，在这个过程中如果发生了电缆芯线裸露、绝缘体老化等二次回路的故障，可能发生二次回路接地或短路等故障，会产生不利于保护装置的隐患。如果一旦发生短路等问题，不能正确收到传感信息，会直接影响到保护装置的可靠性。
（5）继电保护定值：继电保护定值、特性、原理和一次系统的运行状况都是直接影响继电保护装置可靠性的因素，其中，离线整定保护定值则是一个相当重要的因素。在继电保护系统当中，离线定值用于实际电网时，容易受到系统运行中运行方式、用电负荷等各方面的影响而不稳定。因此，离线定值要克服自身的不足，可以结合实际故障数据，在线校验保护定值，通过数据对比，适当修正继电保护定值，使之更加符合电网实际。
2、继电保护的失效类型
如果想对继电保护系统可靠性的数据进行收集，就必须分析继电保护的失效类型，大致可分为3类：
（1）硬件系统失效：主要包含与原理无关的保护装置自身、电路元件失效、二次回路故障、断路器以及传感器等一次设备的故障，这些硬件系统上的故障都会直接导致机电系统的保护失效。
（2）原理性失效：指在系统运行当中所依照的程序流程、保护原理以及离线保护定值等相关原理性因素。
（3）其他因素：环境因素、运行维护失误引起的失效等在继电保护当中也是经常出现的失效因素，其中也包含误接线、误操作等因素，是一个十分复杂的因素。
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二、输电线路的继电保护失效概率模型
输电线路继电保护失效的概率大致可分为继电保护失效概率、距离保护失效概率、电流保护和零序电流保护失效概率以及方向比较闭锁失效概率这四类情况。
1、继电保护失效概率；继电保护的可靠性对整个电网的可靠性来说，具有相当大的影响，其中，拒动和误动是最主要的表现形式。在继电保护装置当中，发生故障，以至于不能及时反馈信息，不能正确传输信号，从而直接引起保护装置不能可靠动作，这种情况的产生大多是由电缆老化、元件故障等因素造成的。
2、距离保护失效概率；距离保护在继电保护系统当中具有极好的选择性和灵敏性，能够比较准确的限定保护范围、避免发生保护超越和灵敏度不足，但是同时阻抗继电器对测量阻抗有很大的影响，比如过渡电阻、传感器误差等都是影响测量结果的因素，它与其他继电器相比而言，是比较复杂的。
3、电流保护和零序电流保护失效概率；电流保护通常是用于35kV及以下电压等级的输电线路主要保护，可以有效反映相间短路故障；而零序电流则通常是用于110kV及以上电压等级的输电线路保护，采用测量零序电流的方式，属于接地短路主要保护原理。两者都具有设计方案、整定方法和灵敏度上的相似。电流保护和零序电流保护的主要区别在于，故障情况下，相间电流从电源流向故障点、而零序电流则从故障点流向电网中接地运行变压器的中性点。
4、方向比较闭锁失效概率；现代高压电网中，都要求无限制的实时快速运行，为了保证输电线路的快速运行，通常都会设置专用辅助导线、高频载波、微波以及OPGW专用光纤通道等方式，其中的原理都是故障发生的时候，如果两端电流方向相同的情况下判断为保护区内故障、允许保护出口跳闸，反之则闭锁保护出口、防止超范围或反向误动作。在运行中，不需要进行离线定值和动作时限上的配合，就能够实现全线故障保护快速动作。
三、变压器继电保护失效概率
变压器继电保护失效概率一般包括比率差动保护失效概率以及差动速断保护失效概率这两类型。
1、比率差动保护失效概率：此类保护是大型变压器内部故障的主保护之一。此类保护的拒动和误动都会对变压器甚至整个电网系统带来极其不利的影响。为了确保差动保护可靠性，当区内发生故障的时候，制动量尽量减小，以提高保护的灵敏度；反之，如果区外发生故障的时候，则要求制动量尽可能增大，来确保保护装置不发生误动。但是在实际电网的运行当中，很难保持一贯的平衡，始终都存在不平衡的现象，这就造成了灵敏度和保护不误动之间矛盾的发生。
2、差动速断保护失效概率：此类保护是作为辅助保护之一来实现的。如果内部的电流过大，及时的阻止在运行过程中的延迟动作。差动速断保护是不受制于电流约束的，其中的定值是按照可靠躲过了变压器最初充电励磁涌流与外部短路时候产生的最大不平衡电流整定的。变压器的容量不同，所取的数值也是不尽相同的；容量约小、需要躲过额定电流的倍数越高。
四、继电保护失效概率的影响
主要包括输电线路停运以及变压器停运这两方面的失效概率。
1、输电线路停运：导线、两侧断路器与刀闸、两侧继电保护都是属于输电线路的范畴。输电线路停运，一般情况下，是线路元件导致的故障、天气环境的因素、线路上所负载的电流大于长期允许工作电流情况下发生的保护动作。
2、变压器停运：一般情况下，如果变压器单独停运，则要进行检查修复。此外，还要考虑天气的因素，某一种恶劣的天气对某种变压器的影响也是不尽相同的。同时，一定要考虑大变压器的负荷能力，在规定的环境温度下，长时间的连续运作，才能使其发挥最大的效率。
五、输电系统运行可靠性的在线测试和在线评估系统
输电系统的安全可靠性必须在稳定的一次设备和性能稳定的继电保护系统保障下才能保证。所以，我们要对这些设备进行检测，来确保设备的良好运行。就电网运行而言，可以开发独立于继电保护系统的设计方案，并且准确分析出一次设备运行的可靠性，预估出事件发生的概率，以确保方案在运行过程中得到很好的运用。不止如此，还要确立测评对象，以此来将实验方案准确的运用到电网设备当中去，做好设备状态准确的记录，根据设备的运行实际、保护配置等通过分析评价调整可行性方案。
结语：
电力系统是保证千家万户供电的重要保障，关系到国民的生产生活，要不断的降低经济成本；与此同时，更要不断的完善和改进继电保护系统的安全性，保证每一个电子元件的顺畅运行，保证整个继电保护系统的安全稳定运行，使其发挥最大功能，确保电网更好的服务于人民。
参考文献：
[1]谭启福.继电保护系统可靠性评估方法研究[D].华北电力大学，2014.
[2]张晶晶.保护系统的隐性故障相关问题研究[D].合肥工业大学，2012.
[3]郑远德.基于动态故障树的继电保护可靠性建模及应用[D].华北电力大学，2012.
论文作者:杨旺霞
论文发表刊物:《基层建设》2015年28期供稿
论文发表时间:2016/4/1
标签：继电保护论文; 系统论文; 概率论文; 故障论文; 可靠性论文; 电流论文; 电网论文; 《基层建设》2015年28期供稿论文;