继电保护自动化装置可靠性分析

中国电力建设企业协会 李文超

内蒙古北方重工业集团有限公司特钢事业部 何寅超

继电保护自动化装置为电力系统的安全稳定运行提供支撑。如果继电保护自动化装置出现产品质量低劣、保护功能误判或人员操作处理不当、检修效果不佳等现象，就会产生可靠性和保护能力达不到预期的效果，甚至出现有保无护的现象，对整个电力系统安全运行也会产生巨大的影响。这也凸显了对继电保护自动化装置进行可靠性分析的重要性和必要性。

引言

随着社会经济的快速发展，在“碳达峰、碳中和”目标的约束下，构建以新能源为主体的新型电力系统成为新趋势，更加庞大、复杂的新型电网对电力系统的可靠性、稳定性提出了更高的要求和全新的挑战。在电力系统快速发展的十几年内，自动化技术在继电保护领域得到了广泛应用，提升了电网的可靠性。继电保护自动化装置作为电网安全运行的屏障，其可靠性的重要程度不言而喻。

继电保护自动化装置及工作原理分析

继电保护自动化装置应用场景包括发电、输变电、配电等电力系统的各个环节。以输变电为例，继电保护自动化装置保护的对象主要是高压输电线路及变电站，继电保护自动化装置的保护功能主要包括以下三个方面：一是主变压器保护，保护功能以电流保护、电压保护、后备保护等为主；二是线路保护，以过流速断保护、重合闸保护等为主；三是母线保护，保护功能以两段充电保护、过流保护等为主。

产品质量可靠性

改善研发生产工艺，提升产品质量

通过不断完善研发生产工艺来提升产品质量，以增强继电保护自动化装置的可靠性，来保障电力系统安全、稳定运行。简单来讲，单一继电保护自动化装置出现问题不会对电力系统的可靠性产生重大影响，但是对于以新能源为主体的新型电力系统来讲，电力系统稳定性是以继电保护自动化装置为基础的，单一继电保护自动化装置故障也应当是极力避免的。单一装置越复杂，装置出现故障的可能性就越大，因此需要继电保护装置生产厂家提升研发水平，改善生产工艺，做到继电保护自动化装置简单化，一方面可以节约成本，达到提质增效的效果，另一方面可减轻自身负荷，减少芯片压力，提升保护功能效率。

生产工艺也会对产品质量产生不可忽视的影响。生产工艺主要体现在生产流程、原材料、人员操作等。继电保护自动化装置在生产流程方面有严格的规范，按照电子器件的相关特性，需要编制焊接、组装、测试、老化生产管理规范，提升焊接水平，强化产品组装能力等，通过检测确保产品没有虚焊、漏焊、静电击穿等生产不当造成的产品质量问题。原材料的质量直接决定最终产品的质量，影响产品的生命周期，以晶闸管为例，在小信号输入、大电流大电压输出的实验中，产品质量低劣的晶闸管无法长期起到放大作用，导致实验失败。此外应当加强生产人员培训，确保生产人员能够严格按照生产管理规范进行生产，做好防静电措施，以认真负责的态度对待生产的每个环节。

丰富检测手段，提升产品合格率

检测作为出厂前的最后一个环节，应当采用技术+人工的方式加强对继电保护自动化装置的测试，以提升产品出厂合格率。继电保护装置生产厂家应借助自动检测系统、老化房老化、人工抽检等方式确保产品出厂前单一装置的软件功能的可靠性。同时，定期对单一装置的硬件进行测试，不定期对单一装置进行EMC测试，确保继电保护自动化装置硬件功能的可靠性。通过软件、硬件的测试，提升保护的有效率。

功能可靠性

继电保护技术革新

面对科技的高速发展进步及电力系统的日益庞大、复杂，继电保护自动化装置也应当不断提升、革新。例如，多台继电保护自动化装置通过记录的故障电流、故障的波形等，能够对故障进行定位，同时能够避免因不能正确分析出故障点而出现误报。此外，随着技术的进步，可以实现毫秒级保护动作，采样数据也更加精准。

随着智能变电站的出现和快速发展，电网变得日益复杂，在运行过程中容易出现一些问题，打破了传统继电保护的“四个基本特性”，“变压器+合并单元”模式将整个继电保护单元的工作时间延长，同时单个元件可能导致操作失误出现误动作的现象，这违背了继电保护的快速保护独立性，连接系统配置文件和次级设备受到了影响，由于没有可视化“虚拟电路”的辅助，也没有明确进行维护隔离的断点，增加了变电站现场保护维护等相关风险。因此需要通过继电保护的技术革新，不断解决继电保护时间与选择方面的矛盾。

保护功能有效性

继电保护自动化装置的保护功能是实现对电网保护的关键。以现实电网故障中电流出现突变为例，继电保护自动化装置需要通过电流采样感知电流突变，通过比较电流突变程度以及电流大小与整定定值的关系判断电网是否有故障，以采取相应保护报警或动作，达到保护电网的效果。因此，产品的研发设计人员应当充分考虑电力系统实际运行情况，根据电力系统特点，合理设计装置保护功能保护逻辑，同时减轻代码复杂性，让产品保护功能的有效性不断提升。此外，在继电保护自动化装置定值整定过程中，通过程序计算系统故障数据等，能够准确判断继电保护自动化装置整定值是否合理、保护功能是否能够起到作用。

操作可靠性

工作人员的可靠性

继电保护自动化装置可靠性一方面体现在产品的质量和功能，一方面体现在操作人员的职业素养，其中包括操作人员的专业水平和综合素养。这里要求操作人员能够以认真负责的态度，正确处理在日常运行过程中遇到的突发情况，以确保产品能够正常发挥保护功能。

此外，电力企业应定期对检修人员进行培训，不断强化提升继电保护检修技能，强化检修人员的工作素养。明确继电保护检修工作人员在检修过程中应当严格按照检修流程逐个巡检，杜绝侥幸心理，确保继电器没有磨损，继电器触点没有粘连、烧坏、卡住等现象。检查继电保护自动化装置面板显示、指示灯、连接线、转换开关、软硬压板位置是否正确等。通过培训和实际操作训练，不断提高继电保护自动化装置检修的效率，强化其运行效果。

定期检修

定期检修是保障继电保护自动化装置有效运行必不可少的一环。在定期检修前做好准备工作，主要包括通过图纸了解设备的接线及二次回路安装情况，了解产品近期的运行情况等。在检修过程中，考虑到安全性，应当将继电保护自动化装置设定于检修状态，检查二次回路、二次回路绝缘情况、屏柜、保护功能有效性等。在所有检查结束后，严禁插拔插件。检修过程应当严格按照操作手册进行，避免有漏检项，减少产品出错的可能性。

结语

经济社会不断发展，科学技术不断进步，电力行业的竞争更加激烈，要求也不断提高。电力企业要想在竞争激烈且要求严格的电力行业立足，就需要使用质量过关的继电保护自动化装置，并培养一批技术过硬，有能力有担当的员工。通过继电保护自动化装置的质量可靠、功能可靠及操作人员可靠保障电力系统安全稳定运行，在竞争激烈的电力市场中保持核心竞争力。■