继电保护可靠性系统的设计要点分析

钟乾会　宋学平　刘亚芳

摘 要：继电保护可靠性在实现供电系统安全运行中发挥着重要作用，属于电力系统建设的关键环节。当前，我国在电力系统继电保护可靠性研究方面取得了一定的成果。本文重点论述了我国电力系统继电保护的可靠性问题。

关键词：继电保护；可靠性；设计；要点

1 继电保护的可靠性

电力系统在实际运行中，可能会出现各种各样的故障影響电力系统的正常运行。在电力系统中，不但可以应用各种办法解除故障，而且如果发生故障就可以迅速切断故障设备，将事故造成的影响降到最低，保证没有发生故障的部位正常运行，同时也有效保护了发生故障部位的安全。但要想在极短的时间内发现故障并切断故障设备，只有全面依靠继电保护装置才能做到。继电保护装置是一种自动设备，可以有效保证电力系统的安全可靠动行，它的主要职责就是监管电力系统的运行状态，有利于及时发现故障，利用合理的手段切断故障部位。

再有，一旦电力系统发生故障，那么继电保护装置也会发出警告，告知值班人员发生故障的部位，有利于值班人员及时赶到现场进行处理，保证系统的正常安全运行，而且继电保护装置还可结合应用其他自动化装置，可以解决瞬时性故障。因此继电保护装置在供电系统的安全运行和可靠供电中发挥着举足轻重的作用。当前，随着我国经济的不断发展，对供电容量的要求越来越大，供电范围也在不断扩展，系统结构越来越复杂，因此对继电保护器提出了更高的要求，研究继电保护器的可靠性就具有非常重要的现实意义。假如在电力系统运行过程中，继电保护装置出现错误判断或错误操作行为，尤其如果这种情况发生在重要的输电线路上，都会给电力系统造成巨大的经济损失，导致故障的不断扩大，有时还会造成大面积停电。这是一个值得注意的方面。

2 影响继电保护可靠性的因素

在电力系统中装好继电保护装置后，则开始运行，依据自身设定的整定值履行自身保护职责，对整个供电系统的运行情况做出正确判断，出现问题时正确操作，消除故障。如果供电系统正常运行时，保护装置不动作。就会出现“正确动作”和“正确不动作”二种情况，则证明保护装置是安全可靠的。假如被保护设置正常运行过程中，保护装置出现“误动”，或者是被保护设备出现故障时，保护装置“无动作”，也就是“不正确动作”。在电力系统当中，保护装置出现“误动或无选择性动作”没有太大影响，但保护装置如果出现“拒动”则会产生严重的后果，对整个供电系统都会产生影响，有时还会引电力系统的瘫痪。引起继电保护装置不能正确工作的主要有如下原因：

第一，在生产继电保护装置过程中，生产厂家没有严格控制好质量关，如有的继电器的工作性能没有通过运行考验而投入批量生产；制造工艺水平低下，达不到有关标准，如电磁型和机电型继电器零部件精度不达标、使用材料差、容易出现磨损情况；晶体管保护装置中元器件质量不达标，性能不稳定，插件板与插座不能紧密接触，配合不合理，则产生错动现象；保护装置产品在出厂时没有经过严格的试验。

第二，继电保护装置的安全可靠运行与所处的环境具有非常紧密的关系，如果周围空气中含在大量的粉尘和有害气体，处于高温环境中，那么继电保护装置就会缩短老化时间，自身性能发生改变。同时有害气体也会对电路板和接插座产生侵蚀作用，继电器的接点被氧化，造成接触不良而影响到保护功能的正常发挥。

第三，一些干扰源也会影响到晶体管保护装置，如电弧、闪电电路、短路等因素，可以使晶体管保护装置产生误动。

第四，保护可靠性与运行维护检修人员与具有非常密切的关系，检修人员如果具有高度的安全意识、高超的操作技能和责任心，那么就能提高继电保护装置的可靠性，如果检修人员不具备专业技术、没有工作经验、责任心差、不能及时处理问题，则可以导致保护装置不能正常运行。

第五，保护装置的正确动作还受操作电源的影响，尤其是电容储能装置，由于使用时间过久，电解电容出现老化现象，出现故障时断路器不能断开；酸性或镉镍蓄电池容易发生故障的部位是接地或电压电流，假如不能正常维护则会造成不可靠现象。

第六，互感器质量不达标，在长期使用过程中，工作性质出现改变，对保护装置产生不良作用。

第七，保护方案应用的方式和上下级保护不配套，不能实现正确选型。

第八，继电保护整定值不准，不同级别间的保护整定值不能有效配合，会形成保护误动现象。

3提高继电保护可靠运行的措施

3.1 设计和优化

设计人员在设计继电系统的软件时，一般情况下采取的做法是利用备用切换和多数表决的方式，对继电保护的可用性起到一定的作用，有利于促进可用性指标，进一步减少误动率。再有，依据多数表决方式可以固定可靠性，达到提高指标的目的。备用切换方式可以改变可用度指标，但这种方法不会影响到其他方面。所以，在设计过程中，设计人员还需考虑到电力系统中继电保护的实际情况，应用最为恰当的方法。还有一个问题值得注意，进行继电保护系统的优化设计要保证实现电力系统的可靠性前提下进行，应用最少的装置数量，达到节约成本的效果，帮助企业收到最好的经济效益。在实际运行中，设计人员首先考虑的问题应该是系统的可靠性指标，在此原则下开展设计工作。

3.2 提高继电保护装置的可靠性

电力系统的继电保护装置正常运行中，指标计算直接关系到继电保护系统，其中主要内容有：装置的发展、使用、评价和改善等。在研究电力系统继电保护可靠性的基础上确定继电保护装置的运行状况。继电保护系统的可靠性主要指的是，如果系统装置在规定范围内产生动作故障，可以及时制止这种情况，防止发生误动作。要正确分析继电保护装置的可靠性，工作人员可以重点做好下面这二方面工作：一电力系统的继电保护装置正常运行中，工作人员要利用合理手段科学计算工作率指标，同时在故障动作范围中引入计算结果。

再有可以细分工作率。一般情况下，高效的工作率主要包括二个方面的内容：一是正确的动作率，一是不正确的动作率。在这二种划分的基础上，深入研究继电保护装置的正常运行具有重要的现实意义。还有值得提出的是，继电保护装置要求拥有科学的配套辅助设备，保证继电保护的准确率不断提高，达到安全运行的目的，有利于促进电力系统的稳定。存在于电力系统继电保护装置中的辅助设备就是为了有效控制断路器，同时可以应用于电力系统的二次回路切换。利用辅助设备会对继电保护装置的可靠性造成一定的影响，所以，要合理控制辅助设备，保证应用可靠的辅助设备，引进高质量和合格的新器件是保证系统安全可靠运行的关键。如工作人员可以应用具有较高可靠性的中间继电器，可以保护工作继电器中的技术数据。再有，在一些特殊设计中，工作人员应该重视辅助设备中的发热电阻，采取措施使机箱内的温度不断下降，同时也要兼顾到辅助设备中的回路耐压水平和绝缘电阻。

3.3 要做好继电保护装置的巡检

施工人员要认真观察继电保护装置的运行情况，有利于随时掌握电力系统中的继电保护装置存在的安全隐患，防止在使用过程中产生大面积事故。主要手段就是定期检查电力系统设备的运行情况，保证设备正常运行。全面检查工作的主要内容有：监视灯、警铃、指示灯是否运行正常，接点是否安全，装置的回路接线有没有出现异常情况。同时认真检查保护压板、自动装置等部位，进一步核对其投入、开关、压板位置等是否存在问题。

4 结语

总之，随着我国经济的快速发展，人们的生活水平不断提高，对电力企业的供电提出了更高的要求，要求在继电保护技术上实现改革与创新。它的研究与开发也增添了新的内容，如保护、控制、测量、通信一体化。所以，要求电力系统继电保护工作人员具备更高的素质。我国的继电保护技术还处于发展阶段，还需要得到各界的大力支持与帮助，继电保护技术才能健康发展，在电力系统可靠性中发挥更大的作用。

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