继电保护系统的可靠性分析及在电网中的应用探讨

黄兴平

文章编号：2095-6835（2016）13-0119-01

摘 要：随着电力系统的快速发展，我国电力企业的供电效率和自动化水平在不断提高，电网结构也越来越复杂，电网系统中电力元件的种类和数量也在增多。一旦电网系统发生故障，就会造成巨大的社会影响和经济损失。继电保护作为防止故障发生的第一道防线，对保证电力系统安全、稳定、可靠运行有十分重要的意义。简要分析了继电保护系统可靠性方面的内容，探讨了继电保护在电网中的实际应用情况，以期为日后的相关工作提供参考。

关键词：继电保护；可靠性分析；电力系统；运行安全

中图分类号：TM774 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.13.119

继电保护的主要作用是监控电网，及时隔离发生故障的部位，防止电力事故进一步扩大。因此，继电保护装置在电网系统中发挥着非常重要的作用。继电保护的可靠性是电力系统安全运行的保障。

1 继电保护系统的可靠性分析

1.1 继电保护的可靠性指标

继电保护装置的可靠性是指当电力系统发生故障时，继电保护装置能够及时切断故障电力，防止事故进一步蔓延。装置的可靠性指标通常是用数值来衡量的，主要包括可靠度、故障率、可用度、计划检修率、切除时间和平均修复时间等。

1.2 基于故障分析法的继电系统可靠性分析

故障树分析法是美国贝尔电报公司提出并研发的继电可靠性分析系统。它借鉴数学逻辑思维的方法，能够形成生动、形象的理解，有效提高了分析的准确性和处理结果的可靠性，是继电系统安全运行的保障。在继电保护系统中，硬件部分通常是由电压电力互感器、二次回路、继电保护装置、断路期和通信装置等组成的。故障分析法是通过分析硬件部分的故障发生率来确定继电保护失效的部位，以便及时发现问题。如果用A表示保护正确，B表示断路期正常，则继电保护硬件失效的条件可以表示为： .

在具体分析时，通过精确的计算能够清楚地认识到硬件组成影响失效的重要性。比如，在某次计算中，结果显示，二次回路与保护装置分别占总概率的26.53%和52.64%.这说明，这两种装置是最有可能出现继电保护失效问题的。因此，在检查故障时，应首先从这两个装置入手。

2 继电保护系统在电网中的应用分析

继电保护系统是电网系统中的重要组成部分，它能保证电力系统安全、稳定运行，尤其是在现代大容量的输电系统中，电压越来越高，容量也越来越大。电网要想安全、稳定的运行，就要连接更加高效的继电保护装置。本文以110 kV电路为例，分析了继电保护在电网系统中的应用情况。

2.1 电力系统中继电保护的配置

继电保护主要分为正常和不正常2种工作状况，不正常工作又被分为误动和拒动2种情况。在电力系统中，正常运行的继电保护装置能够向距离故障最近的元件发出跳闸命令，使故障元件与电力系统分离。因此，在电力系统中，正确、合理地配置继电保护是提高电网安全性和可靠性的关键。

2.1.1 线路继电保护的配置

在110 kV电网中，输电线路通常为中性点直接接地，如果线路为单侧电源接线，在配置继电保护时，主要采取阶段式相电流与零序电流形成保护；如果线路为双侧电源接线，则采取零序电流保护、阶段式相间和接地距离保护。

2.1.2 母线继电保护配置

在110 kV电流输送中，在接母线时，必须有相应的母线保护，当需要切除发生在母线上的故障时，也需要接相应的母线保护。对于已经装有母线保护的接电线，为了使母线保护能够正常工作，需要接入灵敏系数优异的变压器，以实现母线的后备保护。

2.1.3 变压器继电保护配置

变压器作为电网系统中的重要组成部分，是将生产电力转变为民用电力的关键。因此，要做好变压器的继电保护工作。一般情况下，变压器需要安装零序电路保护、电力快速切断保护、过电流保护、过电压保护等继电保护装置。

2.2 明确配电网可靠性指标

通常情况下，配电网的可靠性指标是由3个基本参数组成的，即系统平均通电频率指标（SAIFI）、用户平均停电频率指标（CAIFI）、平均供电可用率指标（ASAI）。系统平均通电频率指标（SAIFI）主要反映的是供电网络中用户在单位时间内遇到的平均停电次数；用户平均停电频率指标（CAIFI）主要反映的是用户在一个供电年度遇到的平均停电次数；平均供电可用率指标（ASAI）主要反映的是实际供电总时间与要求供电时间的比。

2.3 配电网可靠性分析计算方法

电力系统是一个复杂的体系，为了简化计算过程，得出准确的可靠性分析结果，可以利用等值法进行计算。该方法分为向上等效和向下等效2个过程。向上等效过程的主要思路是将分支馈线对上级馈线的影响用串联在上级馈线中的等效节点表示。在等效计算时，要先对配电系统的馈线分支进行判断和分层操作，每条分支馈线用隔离开关、熔断器划分，然后从下而上使用等效分支线表示。向下等效的基本思想就是与向上等效对换，即等效节点串联在下线馈线的首端，向下等效中。为了表示上层元件故障对下层的影响，往往在主馈线上增加一个等值的串联元件。

3 结束语

电力系统作为经济发展的保障，提高电力系统的稳定性有非常重要的意义。随着我国电力改革的快速发展，电力系统也逐渐朝着智能化、数字化、网络化的方向发展。为了保证电力系统改革后的稳定运行，更新与发展继电保护技术是非常有必要的。这样做，能够切实提高我国电力行业的整体水平。

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〔编辑：白洁〕