发电厂继电保护可靠性影响因素研究

张孟宽

摘 要：发电厂继电保护是保障电力系统正常且稳定运行的重要组成部分，其运行的可靠性直接影响着电力系统的整体质量。文章结合发电厂继电保护可靠性的影响，分析其失效的原因，并从继电保护可靠性指标与评估方法以及应采取的提高发电厂继电保护可靠性的具体措施上进行分析。

关键词：发电厂；继电保护；可靠性；影响因素

1 继电保护系统可靠性影响因素及保护失效分类

1.1 继电保护系统可靠性特点

继电保护属于可修复系统，对其可靠性的影响因素进行归类分析是电力系统进行选取指标、建立模型以及进行可靠性分析的重要前提，继电保护系统的可靠性特点主要包含以下几个方面。

因为继电保护系统受到其运行环境和自身设备运行情况的影响，其可靠度和系统失效的具体发生时间具有一定的随机概率性，因此在保护对策的制订上具有较高的难度。

发电厂继电保护可靠性所涉及的相关制约性因素较多，其建模、指标选取以及计算上具有一定的复杂性。从广义来讲，影响发电厂继电保护系统可靠性相关的因素包括保护装置、与保护装置相关的通讯通道、继电保护定值、一次设备以及人为因素等。同时发电厂继电保护的设计方案、设备配置方式以及电网实际运行情况都影响着继电保护的动作情况。就继电保护装置而言，又分为装置硬件、装置软件和冗余逻辑等，其中装置软件的运行可靠程度难预测性较大，主要取决于软件系统的输入、输出形式以及软件框架的设计方案等；装置硬件的可靠程度则取决于各组成部件以及电路系统设计的可靠性等方面。

发电厂继电保护系统的失效可以分为拒动失效和误动失效两种，在继电保护可靠性指标的制定时应综合分析这两种失效情况的产生原因以及外在表现特点，其中每种失效又可以大致分为可被检测和不可被检测两类。

1.2 发电厂继电保护系统可靠性影响因素

1.2.1 装置硬件

无论是传统的微机保护装置形式还是现代的全数字化智能保护装置，根本上都是由硬件设置和软件操控系统构成的统一体。而电子设备有着一定可正常使用期限，长期使用导致的电子元件老化和设备损坏会直接影响发电厂继电保护系统在规定条件下完成规定功能的能力。例如，现代先进的全数字化继电保护系统的硬件设置方式简单，装置了较多的光纤输入、输出接口，但这也同时引入了更多的可靠性不稳定因素，如光口在使用中因为发热而容易受损，这将直接影响采样值的输入和保护跳闸的输出。

1.2.2 装置软件

发电厂继电保护系统中的硬件设置是保护功能实现的平台装置，而软件算法则是实现保护能力的核心与“灵魂”。软件的设计、架构、模块形式、操作界面对继电保护系统的正常且高效运作有着极大的影响。软件的可靠性很难根据物理要素进行预计，其影响因素包括軟件设计原理、系统输入/输出方式、系统的使用方法和软件的设计框架等方面。

1.2.3 互感器等相关一次设备

CT、RT等互感器及断路器等一次设备通过传变输入量和执行输出而直接影响着保护系统正确反映一次系统状态、不拒动、不误动的能力。微机保护形式一般采用电磁式互感器，其中接线是否正确、传变误差的大小等因素影响到继电保护系统的正确运作可靠性；全数字化保护系统中一般采用电子互感或光学互感器，这些新技术和新方法在系统的抗饱和性能上体现出了极高的优势，但由于相关配置设置和生产技术方面有待提高，其可靠性往往存在着较多的不稳定因素，导致继电保护系统的可靠性存在着潜在的威胁。

1.2.4 继电保护定值

从理论上分析，发电厂继电保护系统的保护原理、保护特性、一次设备、装置硬件与软件对系统运行的可靠性都有着极大的关联，而从电力系统的实际运行情况来看，离线整定的保护定值是影响继续保护系统正确运作的主要因素。传统继电保护通常采用离线计算保护定值并在运行中使其保持不变的方式。现阶段，随着科学技术的国家经济的发展，电网结构的日益复杂、建设成本日益加大、交直流混合运行、也经常出现临时运行方式，此外加上继电保护后备保护系统的日益复杂、系统持续运作时间延长、影响系统正常运行的因素逐渐增多，最终导致离线整定模式的弊端日益突出。另一方面，在对继电保护定值进行整定计算的过程中，诸如可靠系数、返回系数等的数值确定会对继电保护的整体性产生关联性影响。

1.2.5 人为因素

在发电厂，由于继电保护检修人员技能水平不高、不能及时发现问题并及时处理；经常发生保护定值误整定现象；运行人员不熟悉保护原理，对设备运行方式不熟悉及发生误碰、投错保护压板等现象，这些不可控人为因素也是影响继电保护可靠性的重要因素。

2 继电保护可靠性指标与提高可靠性的具体措施

2.1 可靠性指标

要针对发电厂的实际运行情况，制订详细的继电保护方案，就必须要对继电保护的可靠性指标进行确定并制定评价系统。可靠性指标体系的科学性与合理性直接关系着继电保护系统可靠性评估的整体质量。然而，要建立并完善一套整体质量水平较高的可靠性指标评价系统是一项庞杂的工作。为此，必须在方案制定的初期按照一定的原则去分析与判断，其原则性一般包括以下几个方面。

可靠性指标的制定必须结合发电厂的实际情况，以满足要求为原则，并且完整的覆盖发电厂继电保护行为的特征。

在满足发电厂继电保护要求的前提下，结合资金投入有效的控制系统建设成本；在满足一定先进性和使用要求的前提下，尽可能降低成本。

根据硬件与软件使用条件的不同确定与之相匹配的可靠性指标。

指标的可测定性原则。

2.2 提高可靠性的具体措施

2.2.1 完善规章制度

结合发电厂具体的继电保护实际情况，制定相应的继电保护管理规章制度，发电厂应建立并健全一整套继电保护监管框架以及科学、合理的管理模式，如制定设备运行和维护管理条例、责任人管理制度、事故预警与处理方案、设备定期校准与缺陷处理准则等。

2.2.2 加强继电保护运行操作的可靠性

要求发电厂继电保护工作负责人员不仅要具备相关的专业技术能力，更要具备高度的社会责任感，提高继电保护的工作意识，在工作中不断学习与积累经验，从而不断地增强对继电保护系统的操作能力。例如，发电厂继电保护负责人员，应在具备相关专业知识的前提下，深入掌握继电保护的工作原理并熟悉二次回路的图纸，确保负责人员准确的排除继电保护装置产生的异常问题，并及时的找出对应的解决方案，确保电力系统的正常、稳定运行；再如，在进行旁路开关取代线操作时，需要涉及到继点保护定值的确认与调整，以确保与所带线路定值得以匹配性一致，如操作人员检测出装置的异常运行状况，再进行必要的应急处理措施同时，与管理人员进行联系，以确保在最短的时间内完成系统检修，将事故的负面影响控制在最小范围内。

3 结束语

结合文章对发电厂继电保护系统可靠性影响因素的分析，我们明确应从哪几个要素进行技术改造以及管理方式改进来提高发电厂继电保护的可靠性。只有找准各个影响因素，从源头上保证电力系统安全、稳定运行，才能为我国国民经济的发展提供动力保障。

参考文献

[1]李生虎，王京景，刘正楷.基于瞬时状态概率的保护系统短期可靠性评估[J].中国电机工程学报，2009（25）.

[2]熊小伏，欧阳前方，周家启，等.继电保护系统正确切除故障的概率模型[J].电力系统自动化，2007（07）.

[3]王超，高鹏，徐政，等.GO法在继电保护可靠性评估中的初步应用[J].电力系统自动化，2007（24）.