电力系统继电保护与自动化装置的可靠性分析

杨婷

摘 要 如今，中国国内的电网规模、电厂数量、用电要求日益提高，同时也伴随着各种自动化装置的发展与应用，使得国内电力系统的负荷与复杂性也不断上升，想要使电力系统保持安全稳定运行，避免停电、电压波动等问题的出现，就必须对电力系统继电保护进行详尽的可靠性分析。本文首先对于电力系统继电保护保护装置进行简要叙述，之后阐述继电保护装置可靠性的影响因素，最后根据以上因素提出相关建议，期望提高可靠性分析的精确度与正确性。

关键词 电力系统;继电保护;可靠性

1继电保护系统概述

早在十九世纪六十年代，我国电力系统就进入了机电式继电保护阶段，开始逐步建立起一套完整的，系统的对继电保护装置进行研究、开发、应用的体系。之后，于二十世纪六十年代，晶体管继电保护设备开始兴起，同时我国已经有了相对成熟的自主设计生产相关元器件的能力，不再过度依赖国外进口。在随后的七十年代，电力系统的保护装置开始基于集成电路进行研究开发，进入了我国继电保护技术的新时期。如今，自二十一世纪起，继电保护装置开始向微型化、智能化、集成化的方向发展，在满足安全稳定要求同时也逐渐符合社会经济发展的要求。

在评估继电保护装置可靠性时，我们常用例如概率、平均故障持续时间、故障频率、平均正常工作时间等等可靠性指标进行评估。

（1）概率：故障问题发生的概率，即可靠度（不可靠度）。继电保护系统是将电流电压互感器、断路器、自动重合闸等元器件串联起来的电路系统。其整体的可靠性与各个元器件的可靠性息息相关[1]。因此，在计算系统整体概率时，是将系统内各个元器件概率相乘得出的：

P（S）=P（t1）P（t2）……P（tn）

式中：P（S）——整体系统故障概率

P（tn）——第n个元器件的故障概率

（2）平均故障持续时间：是指故障从发生到发现再到修复的平均时间。该时间越长，意味着整体系统可靠性越低。

（3）故障频率：在单位时间中系统发生故障的次数称为频率，频率数值与系统可靠性呈负相关。

（4）平均正常工作时间：是指系统在一次故障维修后至下一次故障发生的平均时间。

2影响继电保护装置可靠性的因素

（1）软件影响：如今的继电保护系统中都会含有微型计算机，以此对一次元器件收集到的信息进行处理判断，从而实现保护功能。因此，软件的算法逻辑与框架构成很大程度上决定了继电保护系统整体的可靠性[2]。

（2）一次元器件的影响：继电保护系统做出的一切动作都是基于一次元器件如电流/电压互感器所收集的信息进行的。一次元器件收集信息的准确度对于整个继电系统的可靠都有很大影响。例如，当电磁互感器达到饱和时，继电系统整体的反应速度都会大幅下降，甚至不动作，从而发生停电等电网故障。此外，互感器的接线，传变误差大小都影响着系统保护功能的实现。

（3）微机保护装置硬件影响：微型计算机中的硬件老化、损坏、结构复杂程度也都会对系统可靠性带来影响。与传统的保护设备相比，如今较多使用的数字化保护设备通过新增光纤传感大大降低了硬件结构的复杂程度，但也带来了光纤接口、光纤材料的保护等的可靠性问题，是仍需进一步提高解决的。

（4）二次回路的影响：二次回路承担了电信号输送反馈的功能，以往的二次电缆往往会发生线皮老化、接触不良、连接松动等故障。而如今多使用的全数字化通信网络，有效避免了二次电缆的一些缺點，且具有一定的自我监测功能。

（5）人为操作的影响：在安装继电保护装置的时候，施工人员是否安装作业指导书规定作业，是否遵循设计图纸安装，都直接影响着系统运行时的可靠性。特别是在干燥环境中作业时，操作人员一定要穿绝缘鞋，佩戴静电防护手环，避免在接触电子元器件时因静电烧毁电路。

（6）外部环境的影响：继电保护装置属于精密电路设备，十分容易受到外界因素的干扰，空气中的粉尘、腐蚀性气体、电磁波、湿度、温度等等，都会对元器件造成损坏干扰，加速设备老化，降低使用可靠性。

3提高继电保护系统可靠性的相关方法

想要切实提高继电保护系统以及自动化装置的可靠性，可以从“人机料法环”五个方面入手。

（1）提升相关从业人员专业素养与水平。所以施工人员、维修人员必须经过系统的培训，通过考核后持证方可上岗。同时，在日常工作中要培养工作人员养成良好的工作习惯，定期开展专业技能培训，营造认真操作，持续学习，积极总结的良好工作氛围。此外，还可以鼓励员工充分发挥主观能动性，参与技术创新。

（2）积极引进新设备，并定期开展检修维护。仪表仪器是检测电力系统中电信号的重要工具，是确保系统安全稳定的基础。因此，首先要在购买设备的时候技术先进，稳定可靠的设备，其次需要建立合理的设备管理制度，定期进行检查保养，并记录在案。

（3）严格把控继电保护装置的元器件质量。在继电保护系统安装前，要对于所有来料的电子元器件进行检验，拒绝接受不合格品与残次品。在安装完成后，要对继电装置进行整组与非整组实验，确保其安全合格。

（4）优化电路设计。所谓一切质量问题归根到底都是设计问题，只有在设计时不断优化改善，才是解决问题的根本方法。在设计继电保护系统时，可以采取硬件冗余的方法进行优化，即通过切换、并联、表决等形式改善拒动率，提升可靠度。

（5）排除环境干扰。根据电路中继电保护装置的安装环境进行适当防护，避免温度、湿度、粉尘、气体对电路中元器件进行腐蚀损坏，从而延长电路使用寿命，保证其可靠性。

4结束语

随着自动化水平的不断提高，越来越多的自动化装置被应用到电力系统继电保护中去。因此，在如今，自动化、智能化、集成化将是继电保护系统发展的核心趋势。在提升电网系统经济效益的同时，要始终坚守安全稳定的底线，将可靠性保护放在设计、施工的第一位。如何不断引入新技术，新设备，保障电力系统可靠运行是每一个相关从业人员应该思考的问题。

参考文献

[1] 王瑞梅，张晓娜，孟昱，等.电力系统中的继电保护设备及其自动化可靠性研究[J].通信电源技术，2020，37（6）：35-36.

[2] 岳峰，史志伟，董金才，等.智能电网继电保护控制设备硬件可靠性设计及测试[J].华电技术，2020，42（2）：50-57.

[3] 陈忠敏.电力继电保护抗干扰措施研究[J].装备维修技术，2020（1）：115，49.