变电站继电保护的可靠性分析

夏泽春

摘 要：变电站的继电保护装置具有防止故障及抗干扰的作用，是电力系统运行安全的第一道防线，其工作状态直接影响着整个电力系统。文章介绍了继电保护装置的作用，及造成继电保护装置失效的因素，并提出利用故障树分析法对继电保护装置的可靠性进行分析。实践证明，该分析方法所得结果可信度较高，可根据其分析结果制定增强继电保护可靠性的方法。

关键词：继电保护；可靠性；影响因素；故障树分析

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）26-0079-01

近年来，在社会经济快速发展及用电量日益增加下，电力系统的负载越来越大，系统构造也越来越复杂，对运行安全提供了更高的要求。继电保护作为电力系统的第一道防线，其工作状态是否良好就显得尤为重要。为此，必须想方设法提高继电保护的可靠性，为整个电力系统的安全、稳定、可靠运行奠定坚实的基础。

1 继电保护装置及其作用

继电保护装置主要由测量装置、保护装置、二次回路、断路器及操作机构组成，其中继电器是主要元件。在整个电力系统中，继电保护承担着保护电力系统运行安全可靠的重责，具有防止故障及抗干扰的作用。电力系统发生故障后，继电保护装置自动检测到故障或不工作的原件，及时发出故障信号或自动断开不工作的原件，隔离故障设备与电力系统，使电力系统及其附属设备免于受到损坏，将故障危害程度降至最低，有效保证了电力系统运行安全，确保供电安全、连续。

2 继电保护的可靠性及失效原因

继电保护的可靠性是指发生故障或不工作时，继电保护装置不应拒动，而在任何其他不应动作的情况下，不应误动。继电保护的可靠性是继电保护装置发挥作用的前提和基础，若保障不了可靠性，继电保护装置就会失效，当电力系统发生故障或不工作时，也就不能及时做出相应的动作。

在实际运行中，影响继电保护可靠性的因素较多，既有产品质量上，也有工作环境、人为操作和软件等方面。这些因素的存在，导致继电保护装置的拒动率、误动率和缺陷率较高，严重降低了继电保护的可靠性，造成是继电保护装置失效。为了切实提高继电保护的可靠性，就要采用科学的方法来分析与评估继电保护的可靠性，避免继电保护装置失效。

3 基于故障树分析法继电保护的可靠性分析

3.1 故障树分析法

故障树分析法是一种理论与实践相结合的分析方法，常用于评价工程的可靠性。该分析方法的实施主要是在继电保护装置设计中，通过对可能造成装置发生故障的各种因素（产品质量、工作环境、人为操作等）进行单独分析，得到逻辑分析图，从而判断哪些因素或组合能导致装置发生故障，并计算出故障发生的概率，然后制定应对措施，并消除不利因素的影响，避免发生故障，从而提高继电保护的可靠性。

3.2 可靠性指标

可靠性指标是用数值的大小来表示可靠性各个方面性质的量。其设定要遵循四个原则：第一，满足使用要求，覆盖保护行为特点；第二，满足一定先进性的前提条件，保证成本最小化；第三，不同的使用条件，设定不同的指标水平；第四，具有可测性、可行性及指标间的相关性。

常用的可靠性指标有可靠度、可用度、故障率、修复率、计划修复率、切换时间、平均无故障工作时间、平均修复时间等，每一个指标代表着继电保护装置可靠性的每一个性质。为了科学分析继电保护装置的可靠性，基于继电保护装置的工作原理，合理设定继电保护装置可靠性指标。继电保护装置一般有两种运行状态，一种是正确工作状态，另一种是不正确工作状态。

3.3 继电保护装置失效模型建立

基于继电保护装置的工作原理，把继电保护装置失效分为两部分，一部分是保护的失效，另一部分是断路器的失效。在这里，用A表示保护正确，用B表示断路器正确，那么，继电保护装置的失效表示为：

AB+AB+AB=AB+B。

AB表示：保护失效、断路器正确；AB表示保护正确、断路器失效；AB表示保护失效、断路器失效。在这三种失效组合下，得到两种失效结果，一种是保护失效、断路器正确，另一种是断路器失效。基于这样的结果，继电保护装置的失效模型故障树模型，如图1所示。

图1 继电保护装置失效的故障树模型

在模型中，AB、B分别是继电保护装置失效的两种情况。①代表断路器可靠动作率，②……⑦表示发生的故障事件，②表示断路器发生故障，③代表二次回路、接线发生故障，④代表继电保护辅助装置发生故障，⑤代表电压、电流互感器发生故障。⑥代表装置的通信、通道及接口发生故障，⑦代表继电保护装置发生故障。确定了每一种故障事件后，则要求解出它们的失效率。

3.4 继电保护装置的失效率和可用度求解

在继电保护装置的失效模型故障树模型确定基础上，根据马尔科夫状态法，设以上七种事件的失效率分别为x1、x2……x7，那么，根据

AB+AB+AB=AB+B

可知，继电保护装置的失效率为

x1（x3+x4+x5+x6+x7）+x2=x1x3+x1x4+x1x5+x1x6+x1x7+x2。

从这一结果中不难看出，保护装置的失效率所占比重最大，这说明了在整个继电保护装置系统中，保护装置是最薄弱的部位，若想要增强继电保护的可靠性，应注重从这一方面入手。

基于以上分析，将相关数据带入故障树模型中，经过计算模型的数据处理后，得到相应的故障率，用以评价继电保护装置运行的可靠性。

4 增强继电保护装置运行的可靠性途径

根据以上分析，我们知道继电装置设备是整个继电保护系统中比较薄弱的部位。所以，在保护装置购买、安装、调试中应做好质量控制工作，确保设备使用性能良好。在变电站日常的巡检和维修工作中，严格按照国家相关的规定进行检修，及时发现保护装置中存在的故障隐患，并采取有效的综合防治措施，尽早消除故障隐患。

5 结 语

综上所述，在变电站工作中利用故障树分析法对继电保护可靠性进行分析，切实提高保护装置运行的可靠性，确保继电保护充分发挥自身的作用，为电力系统的正常运行保驾护航。

参考文献：

[1] 冯俊杰.继电保护风险及其可靠性分析[J].企业技术开发，2015，（12）.