继电保护可靠性研究综述

引言：继电保护系统的安全运行对于电力系统的可靠性有着非常重要的意义。电力系统发生意外时，继电保护的误动和拒动、断路器拒动及突然大负荷转移发生的连锁反应而导致系统崩溃，大面积停电，造成经济上重大的损失。探究继电保护可靠性对于探究新的配置方案与保护原理、为保护系统运行及设计提供参考依据，具有重要意义。

可靠性是指元件、设备或系统在预定时间内，规定的条件下完成规定功能的能力[1]。保障电网安全的重要防线就是继电保护，其可靠、快速的动作，将有效制止系统状态恶化，起到保护电网安全运行的作用，反之，会加速系统崩溃速度，引起长时间、大面积的停电。

一、可靠性及其常用衡量指标概括

可靠性工程设计与元件失效数据的处理和统计、系统运行维护及其可靠性评估、经济性和可靠性的协调等各方面。继电保护系统，其可靠性是指在规定范围内，该系统发生动作故障时，其不能拒动，而在其他该保护不能动作的情况下，其不能误动。

（一）用概率表示

其定义为“一个元件、设备或系统在预定时间内，在规定的条件下完成规定功能的概率”[2]。这里的概率就是指可靠性的量度。显而易见，这个衡量和定义方法用于不能修复的设备、元件或系统。对于可以修复的设备、元件或系统来说，它仅能反映其第一次事故前的可靠性。

（二）用时间表示

事故前平均时间MTBF。既是从开始使用直到产生事故的平均时间，可适用于不修复设备、元件或系统，亦可适用于可修复设备、元件或系统，表示第一次事故前的平均时间。事故间平均时间MTBF，用于可修复设备、元件或系统，表示两次事故间的时间。

（三）用频率表示

正确动作率，是在一定期限内被统计的可修复设备、元件或系统正确动作的次数与总动作次数之比，用公式表示为：

正确动作率=（正确动作次数/总动作次数）xlOO%[3]

二、继电保护系统可靠性的影响分析

继电保护系统涵盖了电压互感器、电流互感器、继电保护装置，自動重合闸、断路器。该保护系统的构成是一个串联统一整体系统，任何环节产生故障都会使整个系统失去保护功能，也就是说，继电保护系统没有了可靠性。

（一）影响继电保护系统可靠性的因素

影响继电保护系统可靠性因素有三个方面：一是继电保护系统软件因素，二是继电保护系统硬件因素，三是人为因素。软件出错将引起保护装置拒动或误动。目前，影响微机保护软件可靠性的原因有：需求分析定义不准确；编码有误；定值输入出错；软件结构设计失误；测试不规范等。继电保护系统硬件因素包括：继电保护装置；二次回路；继电保护辅助装置；自动重合闸装置；断路器；电流互感器、电压互感器[4]。人为因素主要是安装人员没有按设计要求进行正确的接线或者是接线中存在误接线问题和检修等问题等都曾出现过。

（二）提高继电保护系统可靠性的措施

保护装置运行后，会受到许多因素的影响，发现并解除继电保护系统的缺陷与故障，对继电保护系统进行有效、科学的维护、检修，对继电保护系统可靠性分析是保证继电保护系统处于良好状态的途径。提升继电保护系统可靠性的方法贯穿于系统装置的制造、原理设计、配置方案和安装调试等的全过程。而继电保护系统的可靠性取决于继电保护装置的原理设计合理性和可靠性。

三、继电保护可靠性研究的新进展

在保护可靠性模型需要持续完善的同时，广域保护的理论、全数字化保护及应用研究已经在电力系统中展开，可靠性研究作为当中重要的方面仍然是不可忽视的。

（一）全数字化保护系统可靠性

在全数字化保护系统中，不规则的互感器的数字信号输出经过合并单元，以多播方法发布到过程总线，保护智能电子装置从过程总线取得采样与控制信息。在系统层面，采用可靠性框图、最小路集、邻接矩阵技术建立全数字化保护系统装置的可靠性模型，阐述了不同技术对系统可靠性的影响。

（二）广域保护可靠性

广域保护可靠性一经提出便受到很多人的关注，国内外学者提议了很多区域或广域保护理论。目前，由于广域保护装置处于探索、研究阶段。广域保护的可靠性研究面临着以下几个问题：一是广域保护是传统的保护，在实现方式、保护原理、作用域等方面有了很大的改变，影响其可靠性的环节和因素增加，而这些问题彼此间可能并不独立，这一明显特征使得很多方法和模型在应用中受到限制。因而，确定广域保护系统及其数字模型和装置的可靠性指标都还有待研究。二是作为广域保护支撑技术的广域测量系统的可靠性对保护系统的影响值得思考。三是当保护系统或保护装置及相关的通用设备采用冗余设计时，该系统成为一个多元件或单元件备用系统。

结束语

在繁杂的大电网环境下，继电保护系统的可靠性研究越来越重要。本文在对继电保护可靠性评估模型和指标方面的探索进展综述的原则上，总结了原有的保护可靠性评估模型及评价指标存在的不足，主要体现在指标的可靠性评估、指标的选取依据和确立、保护系统动态可靠性研究等需要改进加强。特别在全数字化保护、广域保护等新技术、新原理下，由于继电保护装置构成的复杂化，保护可靠性研究需要评估难度大、涉及的因素多，怎样有效分析继电保护系统的可靠性，需要更好的深入研究。

参考文献

[1]曾克娥.电力系统继电保护装置运行可靠性指标探讨[J].电网技术，2004，（07）：28-59.

[2]韩天行，梁志成，胥岱遐.电力系统继电保护及自动化装置的可靠性试验及评估的研究 [J].江苏电器，2008，（02）：125-89.

[3]贺家李，郭征，杨晓军，李永丽.继电保护的可靠性与动态性能仿真 [J].电网技术，2004，（9）：87-154.

[4]陈少华，马碧燕，雷宇等.综合定量计算继电保护系统可靠性 [J].电力系统自动化，2007， （08）：57-105.

（作者单位：国网平泉县供电公司）

作者简介

杨俊元，男，1973年5月出生，大学本科，助理工程师。