继电保护系统的可靠性分析及在电网中的运用

王欣伟　薛澄华

【摘 要】电力系统的稳定运行可以为广大用户提供优质可靠的供电服务，为我国的生产生活活动提供保障。继电保护是电力系统重要的保护机制，对于防止发生电力事故，维持国家电网正常运行具有重要作用。随着计算机的网络化，机械技术的自动化，通信技术的效率化，继电保护也在向着智能化发展。技术人员要在实际工作中，对继电保护系统的可靠性认真分析，保证继电保护装置的健康运行，从而为电力系统的可持续发展做出贡献。

【关键词】继电保护系统；可靠性分析；电网中的运用；

随着科学技术的提高，我国电力工业也得到了很大的发展。电力系统的稳定运行可以为广大用户提供优质可靠的供电服务，为我国的生产生活活动提供保障。继电保护是电力系统重要的保护机制，对于防止发生电力事故，维持国家电网正常运行具有重要作用。本文将对继电保护系统的可靠性进行分析，探讨继电保护系统在电网中运用的方法，希望为我国电力系统的发展提供帮助。

一、继电保护系统概述

目前，电力系统的主要环节包括发电环节、变电环节、输电环节、配电环节以及用电环节等。电力系统主要将自然界中一次能源通过电力转化装置转化成生活和生产所需的电力能源。继电保护系统在国家电网中是发生故障时候的第一道保护机制，主要有测量元部件、逻辑环节和执行输出三个内容组成。为了确保继电保护系统的良好运行，电网工作人员要对系统的运行情况进行了解，对发生的故障进行记录，总结出相似故障发生的规律，从而为解决故障提供重要的参考意见。

二、继电保护系统可靠性分析

（1）继电保护系统可靠性指标内涵

对于继电保护系统来说，其可靠性指的是如果电力系统出现故障的时候，要能够通过对应的保护机制，为电力系统提供安全性保障，当电力系统正常运转的时候，继电保护系统处于拒动的状态。继电保护系统的可靠性指标是对可靠性的具体数值评价，通常用到的可靠性指标包括可靠度、故障发生率、设备可用率、计划检修率、以及平均无故障和修复时间。

（2）完善继电保护系统的措施

继电保护系统可靠性指标的确定对于完善机电保护系统具有重要意义。故障人员可以根据可靠性指标分析出可能造成系统故障的原因，在设计和维修故障中进行重点关注，并作为具体维修周期的制定依据。过去的继电保护系统缺乏自检功能，因此需要人工定期检修工作来弥补系统的缺陷。目前，采用比较广泛的继电保护装置是微机继电保护装置，具有较强的自检功能，同时可以对系统运行状态随时监测。通常情况下，微机继电保护系统的自检功能就能够实现对故障的有效排查，但为了避免特殊情况的发生，在实际工作中也不能忽略人工定期检查的作用。当前计算机软件技术的安全性也成为了继电保护系统中一个比较重要的安全因素，由于软件自身算法的编写原理出现问题很可能造成软件的误动或者拒动。

（3）继电保护系统可靠性分析

在对继电保护系统进行可靠性分析的时候，可以用到的方法有概率法、马尔科夫模型分析法以及故障树分析法等。其中故障树分析法具有识别准确，操作相对简单的特点，在目前对继电保护系统可靠性的分析中应用的比较广泛【1】。

故障树分析法主要通过对继电保护装置的硬件部分进行分析，从而确定系统可靠性。在实际操作中将继电保护硬件部分的失效分为两部分，分别是断路器失效和继电保护失效。用表示断路器失效，用表示继电保护失效，那么继电保护装置失效的公式为：

三、继电保护系统在电网中的应用分析

随着我国国网电力系统的规模越来越大，在电力系统安全性上的要求也越来越高。继电保护系统作为国网电力系统发生故障时的第一道安全放线，对于电力系统的正常运行具有重要意义。本文以110kV电线路为例，对继电保护在电网中的应用进行分析。

（一）继电保护在国网电力系统中的配置情况

当电力系统发生故障的时候，继电保护会发生动作机制，动作主要分为正确动作和错误动作两种，其中错误动作又有拒动和误动两种情况。具体的工作原理是：当国网电力系统的元件运行出现问题时会产生故障信号，继电保护系统探测到故障信号发生动作，向最近距离的跳闸传递故障信息，该故障元件进行跳闸处理，从而保证系统整体的安全性。在实际工作中，继电保护的配制情况和系统元件的工作情况具有很大的关联【2】。因此，在对系统设计的时候，选择正确的继电保护配置对于提高电力系统稳定性和安全性具有重要意义。

继电保护中线路的配置分析。110kV线路的中性点通常进行接地连接，对于单侧线路来说，通常应用阶段式相电流保护的方法，来对接地故障进行保护。对于双侧线路来说，通常应用零序保护、阶段式保护等方式来对线路故障进行保护。

继电保护中的母线配置。如果线路母线是双母线的情况，那么必须装置双母线保护设施，所谓的双母线指的是电线线路单母线和从发电厂引出的母线。在实际工作中，如果出现起初母线故障的情况，此时也要通过专门的母线保护装置对母线进行保护。同时，还要做好母线的后备保护工作。后备保护主要是通过变压器保护和灵敏度高的线路来实现。

（二）配电网的可靠性指标分析

配电网可靠性指标主要包括三个内容：分别是SAIFI指标、CAIFI指标以及ASAI指标。其中SAIFI指标指的是用户在特定时间内遇到的平均停电次数。CAIFI指标指的是在一年中，用户遇到的停电次数。ASAI指标指的是实际发生的供电时间和用户希望的供电时间比值。

（三）对配电网可靠性指标的计算

实际的配电系统比较复杂，通常由主、副馈线两部分组成。在计算配电网可靠性的时候，可以采取简化计算的方法，通过网络等值法将其转化成配电网。网络等值法有向上和向下等效两种形式。

1.向上等效。向上等效是通过分支馈线发生作用，进而影响上级馈线的等效元件。在实际工作中，技术人员首先要做好馈线分层工作，通常情况馈线和隔离开关保持同一层，接下来确保等效分支线对分层的表达。

2.向下等效。和向上等效方式不同，该等效方法也是通过分支馈线发生作用，但影响的是下级馈线的等效元件。在该等效方法中，为了确保对可靠性影响的分析正确，要在下层的馈线上加入串联元件，该串联元件要和等效元件保持等值【3】。

（四）继电保护系统的实例分析

下面，以我国电网系统中，某配电系统为例进行探讨，来分析继电保护的可靠性在电网中运行机制。在某配电系统中，包括一座35kV变电所，4条出线，馈线总共有36条以及22个负荷点。整个配电系统中的平均负荷为13.547MW。对可靠性指标采取决策树方法进行测量，测量结果如表1所示：

从表1可以看出，继电保护系统对于配电系统有着很大的影响，是电力系统重要的保护机制。隔离开关以及备用电源对于保持继电保护系统的良性运行，防范电力系统安全风险的发生具有重要作用。在电力系统中加入继电保护装置，改变了系统的整体拓扑结构，从而增加了系统的可靠性。

四、结束语

国网电力系统是关系到国泰民安的重要系统，是人民生产生活顺利进行的有力保障。随着计算机的网络化，机械技术的自动化，通信技术的效率化，电力系统也在向着智能化发展。同时超大规模电力系统的出现对于继电保护工作也提出了更高的要求。为了更好地适应电力系统的发展，继电保护系统也要向着通信一体化、网络化、智能化发展。技术人员要在实际工作中，对继电保护系统的可靠性认真分析，保证继电保护装置的健康运行，从而为电力系统的可持续发展做出贡献。

参考文献：

[1]朱立峰. 继电保护系统的可靠性分析及其在电网中的应用[J]. 机电信息，2011，24：60-61.

[2]闫峰，李晓龙. 继电保护系统的可靠性分析及在电网中的应用[J]. 黑龙江科技信息，2013，30：106.

[3]刘铝. 继电保护系统的可靠性及在电网中的应用探讨[J]. 企业技术开发，2014，20：51-52.