电力系统继电保护装置运行可靠性指标探讨

朱 玮

（南京供电公司，江苏 南京 210013）

0 引 言

在电力系统运行过程中，继电保护装置主要用以切除故障设备或线路来降低系统故障和设备异常状况的发生率，是电力系统可靠性运行必不可少的装置之一。近年来，随着电力系统建设规模的持续增加，虽然“互联网+”技术的广泛应用为继电保护装置智能化建设创造了良好条件，但由于受诸多不可控因素的影响，系统继电保护装置运行可靠性未能达到预期指标。因此，对继电保护装置运行优化措施展开系统化剖析已迫在眉睫。

1 电力系统继电保护装置的基本概述

1.1 运行原理

简单来讲，所谓的继电保护装置指的是在当前电力系统运行过程中，电力元件出现故障后，能够将故障信息及时传递给值班人员，并对故障环节进行自动化切除操作的成套硬件设备。在当前电力系统建设规模持续增加的新市场经济常态下，继电保护装置在使用过程中，通过正确划分故障区和安全区，对故障区的故障问题及时进行信号传递，并切除故障区域，保证元件的正常运转，减少安全事故的发生。此外，经大量调研数据分析可知，相对于系统其他装置而言，继电保护装置运行的基本任务是确保及时自动切除故障元件，准确传递实时故障信息，简单处理系统出现的问题。据调查，当系统发生故障后会出现电流增大、电压降低、测量阻抗改变、不对称短路以及负序电压和负序电流分量显著变化等问题。

1.2 装置特点

作为电力系统可靠性运行的基本装置之一，继电保护装置在不同状态下的工作特点各不相同。在准备阶段，继电保护装置并非静止，此时若保护装置出现动作，属于系统无故障误动。在工作状态，系统出现故障后，继电保护装置会继续保持一段时间，此时装置动作属于正确动作，不动作则属于拒动[1]。

1.3 运行要求

近年来，电力系统的规模化建设和科学技术的广泛应用，实现了智能化建设目标。不但降低了电力系统安全事故的发生率，而且在推动产业可持续发展中也发挥了重要作用。继电保护装置主要用于系统发生故障时进行警报发送和问题处理。在运行过程中，继电保护装置运行要求分为选择性（保护装置切除发生故障元件，保留正常元件）、速度性（在故障出现后第一时间进行切除操作）、灵敏性（故障出现后装置进行灵敏可靠性动作）以及可靠性（规避拒动和误动情况的出现）4类。

2 电力系统继电保护装置运行可靠性的基本概述

2.1 可靠性介绍

所谓的电力系统继电保护装置运行可靠性，就是当电力系统运行出现故障后，继电保护装置能在第一时间及时、有效以及准确地切除故障元件并发生警报，最大程度地规避系统拒动和误动状况的发生。

2.2 可靠性指标

在当前城乡一体化建设进程不断加快的新产业时代背景下，人们日常生产生活的电力需求量在持续增加。安装继电保护装置是为了在满足用电需求的基础上，切实有效地保障人员的生命财产安全。继电保护装置的可靠性指标主要由概率（装置运行的不可靠度和可靠度）、平均持续时间（故障出现平均的持续时间及维修时间）、频率（故障出现次数）以及期望值（保护装置一年内故障出现次数期望值）4部分组成。此外，为从根本上准确对继电保护装置的正确动作性能进行计算，工作人员计算时所参考的可靠性指标分为继电保护装置中故障的正确动作率、装置中正反双向区外的故障正确动作率以及装置正常运行时的正常不动作率3方面。由于不动作数无法计算，一般计算时正确动作性能是前两者之和。

3 电力系统继电保护装置运行可靠性指标的影响因素

3.1 装置硬件

装置运行可靠性受装置硬件的影响。继电保护系统中的保护装置主要指微机保护和全数字化保护两种。在结构方面，两种装置具有一定的相似性，都是由某些电子设备和软件构成。在后期保护过程中，若基层产业机构和相关部门工作人员未能对保护装置进行及时有效维护，则会加快电子设备老化，同时会导致装置未能充分发挥原有的作用，影响系统运行的安全性和可靠性，给人们生命财产埋下巨大的安全隐患[2]。

3.2 装置软件

在电力系统运行过程中，从某方面而言，继电保护装置硬件是一种为实现保护功能所搭建的平台。硬件设备的优劣对保护功能的实现具有外在影响，而装置软件作为继电保护装置的核心部分，影响系统运行的可靠性。软件的可靠性无法依靠物理要素评估。装置软件问题可归纳为软件原理性能、系统输入以及系统使用等方面的问题。

3.3 一次设备

电气一次设备保护设备的保护行动有报警和跳闸两种。保护动作的灵敏系数对电气一次设备保护可靠性具有直接影响。目前，运行过程中电气一次设备保护设备存在互感器问题和短路问题，不仅影响继电保护装置的可靠性，而且阻碍了企业发展。对于电气一次设备保护装置而言，用于实时监控整个电力系统运行状态的互感器是电气一次设备保护设备的核心。随着近年来用电量的持续增加，电流过高导致互感器电流过大，二次电流失真现象愈发普遍。此外，短路是在没有用电设备时形成的额外通路，这种通路具备很大的电流，将对变压器的相关设备造成极大冲击，影响设备的稳定运行。

3.4 二次回路

在当前电力系统运行过程中，二次回路的异常状态对继电保护装置运行的可靠性具有重要影响。绝缘老化和线路裸露是导致二次回路发生率的主要原因。当出现上述情况的一种亦或两种时，二次回路保护系统将无法及时传递故障信息，无法及时处理和切除故障元件，从而影响系统运行的可靠性，且阻碍了企业的可持续发展。

3.5 继电保护定值

作为一种自动装置，继电保护装置主要用以确保电力系统运行的安全性和可靠性。保护系统可靠性指标的影响因素囊括系统保护原理、保护特性和保护定值，但最主要的还是继电保护定值。不科学和不合理的定值设置，对于电力系统运行的可靠性十分不利。在以往计算继电保护定值时，电力系统一般会采离线整定的方式，为电力系统可靠性运行提供了重要参考依据。但是，近年来电力系统建设规模的持续增加和结构的复杂化，在整定计算时离线整定的弊端也日益显露。

4 电力系统继电保护装置运行可靠性措施的基本概述

4.1 加强对保护装置质量的把关

继电保护装置运行可靠性是否达到预期要求，在一定程度上与装置硬件和软件有着直接关系。因此，为从根本上规避上述问题，切实保障企业的可持续发展，需加强对保护装置质量的把关，确保硬件和软件达到预期使用要求。在进行保护装置选择过程中，基层产业机构和相关部门工作人员需加强对继电保护装置的性能检测，确保其硬件装置和软件设计等方面均达到预期使用要求，方能投入使用。在进行检测时，除了要记录功能状况外，还要详细记录保护装置变更内容及时间，待全部检测工作结束后负责人签名。在完成调试工作后，部门工作人员需对使用的装置进行自检和验收，确保接线、元件、压板以及标志符合质量要求后才可投入使用。

4.2 不断优化和革新保护技术

“互联网+”技术的广泛应用，为产业发展注入了新的动力。因此，在当前多元化市场竞争环境下，对保护技术进行不断优化和革新十分必要。基层产业机构和相关部门需将人工智能控制器应用到电力系统继电保护装置控制。人工智能控制器的操作更加简单便捷，在控制时无需控制对象模型就可进行自主调整，且能降低人为操作遗留的安全隐患和故障，达到预期的系统可靠运行的目的。

4.3 加强对工作人员的教育培训力度

在继电保护装置运行过程中，为从根本上确保电力系统继电保护装置的安全可靠性，基层产业机构需构建科学完善的培训机制，加强对工作人员的教育培训力度，在不断强化人员自身专业能力和综合素养的同时，规避一系列安全隐患。管理人员作为企业运行的重要执行者，构建合理化的培训机制，不仅有助于提高工作人员的业务水平，还能显著增强他们及时处理异常情况和故障的能力。此外，企业在进行人员培训过程中，不仅要加强对管理人员和监督人员的教育培训力度，还要培训值班人员，确保他们在多看、多问以及多想中积累经验，同时将各项工作落实到位[3]。

4.4 加强继电保护装置与二次回路的检查

电力系统的规模化建设虽然满足了现阶段人们日常生产生活的用电需求，但电力安全事故的发生率也在逐年增加。因此，需加强继电保护装置与二次回路的检查，确保继电保护装置的二次接线设计落实到位。

电网建设初期，将电能从发电厂直接传输给用户端的一次设备（直接经过的设备与传输设施附属连接的设备），虽然在一定程度上满足了人们的用电需求，但存在较大的安全隐患。为了在电网安全运行的前提下保证相关人员的生命财产安全，将高电压和强电流的操作环境通过电气隔离方式达到低电压和小容量操作环境的二次设备应运而生。在进行二次接线设计过程中，为确保设计的科学性、合理性以及有效性，基层产业机构和相关主管部门的工作人员需从工程特点出发，选择最合适的接线形式，谨遵可靠性、经济性以及灵活性原则，保证每个节点设计的合理性和科学性[4]。在进行继电保护装置二次接线电流电压回路设计过程中，全面分析实际情况，选择合适的电流互感器、电压互感器以及接线形式。与110 kV继电保护装置相比，220 kV继电保护装置一般采用单母线分段式或者双母线的接线方式。此外，为确保设计的合理化，单母线接线形式多用于电压等级比较低、线路少以及容量小的继电保护装置，而双母线连接形式多用于位于电网系统重要地位、负荷较大以及出线回路多的继电保护装置。设计时，工作人员需根据现场实际情况进行合理化选择。在进行二次接线作业过程中，为确保最大化发挥其功能，基层产业机构和相关主管部门需要结合规划因地制宜，选定正确接线方案，分析用电负荷（特别是高峰期负荷），确定变压器的数量、布局及容量等，以确保电力系统的可靠运行[5]。

5 结 论

综上所述，作为电力系统可靠性运行的重要基础设备，继电保护装置的广泛应用推动了企业的可持续发展，确保了人员的生命财产安全。随着电力系统建设规模和数量的持续增加，再加之“互联网+”技术的广泛应用，为确保供电系统的安全运行，需加强对保护装置质量的把关，不断优化和革新保护技术，构建科学完善的培训机制，加强对继电保护装置与二次回路的检查力度。