电力系统继电保护及自动化装置可靠性研究

游德华，黄琪训

（1.南方电网电力科技股份有限公司，广东广州 510000；2.广东电网有限责任公司汕尾供电局，广东汕尾 516600）

1 电力系统继电保护及自动化装置的重要性

电力系统运行过程中，通过发挥继电保护自动化装置的作用，可实现更安全与有序的运行，在构建相关运行体系的基础上，能带动电力系统运行效率的提高[1]。同时，一旦发生故障后，凭借该装置的应用能够迅速完成故障具体位置的判断并预警，方便有效处理故障，消除其他供电线路可能受到的影响。通过相关技术的运用优化运行中的自动化装置能形成更强大的装置性能，在其他技术的作用下能形成更强大的装置性能，提高对安全事故的防范能力，为电力系统工作效率提供保障，并取得更可观的经济与社会效益。继电保护自动化装置能够自主检测电能质量（如频率、电压、电流等），且支持电力设备运行状态和线路运行温度的监控。但是，继电保护及自动化装置结构复杂性较高、功能性较强，在可靠性无法得到有效保障的情况下，电力系统检测与监控可能会出现一系列问题，并影响电力系统运行状态，因此有必要做好可靠性保障工作。

2 电力系统继电保护及自动化装置可靠性影响因素

2.1 装置本身质量问题

部分生产商在把控继电保护及自动化装置质量方面不够严格，电力系统运行中，当个别装置产生故障后，系统本身稳定和安全运行的状态会受到影响。也有个别生产商在装置具体生产中引入的材料不具备合格、达标的质量，同样会引起装置本身质量不达标或不具备良好的性能，或是在实际应用中频频出现各类故障，导致电力系统整体运行受影响。

2.2 周边环境构成的影响

电力系统运行中，继电保护及自动化装置所处环境通常存在较高的温度，甚至会有部分烟气存在，而高温环境及烟气等可能会导致装置老化速度加快，从而降低装置的性能及应用质量[2]。同时，周边环境还会带给电力系统设备接头或端子排等部件质量及性能方面的影响，不仅会降低此类设备运行的效率及稳定性，且可能会造成接触不良的问题，从而直接影响电力系统整体运行情况。

2.3 设备接地保护的影响

装置本身有接地保护的需求，以便规避外界因素带来的影响、干扰等。但是，诸多设备装置运行实践中，可能出现接地安装有失规范性的情况，造成设备重启，设备可靠性也因此受影响。例如，某生产现场继电保护装置遭遇雷雨天气时出现停车现象，通过排查后得知现场继电保护装置接地保护与规范要求不符合，外界带给信号回路的干扰电压影响约1000V，因此继电保护装置出现重启的情况。经规范接地保护后，继电保护可承受外界电压影响2500V，设备运行可靠性大幅提升。

2.4 人为误操作的影响

电力系统本身具备一定的复杂性，在应用继电保护及自动化装置时涉及的操作标准相当严格。而工作人员在操作实际中倘若有不符合对应规范的行为出现，自然会造成装置可靠性大幅降低的结果，从而带给电力系统整体运行一定的影响，阻碍电力的正常稳定输送。

2.5 整定值构成的影响

整定值设置不当，同样会带给装置可靠性一定的影响，且是引发电力系统故障问题的主要因素。电力系统中，若未能设置与对应标准相符合的整定值，装置出现错误运行或无法运行的可能性极高。电力系统运行中如果出现整定值错误的情况，多是前期安装、系统中前后电气设备整定值不匹配或直接忽略运行中的负荷状态引起的。由于整定值有误存在不可预测性及随机性的特征，当装置可靠性因此受到影响时，在预防及处理中往往会面临较大的难度。

3 继电保护及自动化装置可靠性

3.1 继电保护装置可靠性

（1）要着重优化设计。在设计继电保护装置时，建议选择硬件冗余的方式，促进装置可靠性的提升。设计硬件冗余，通常是采取备用切换、多数表计、并联的方式提升装置工作实用性及效率。同时，此类方式有利于装置精确度的提升，有效规避可能出现的失误情况。此外，在设计实践中要求相关人员对继电系统各项信息展开全面深入的分析，确保使用效率的同时尽量节省成本。

（2）做好维护相关的工作。针对运行状态中的电力系统，应对继电保护装置定期开展检查及维护作业，为设备运行提供安全及平稳保障。具体而言，需对设备灵敏度及有无故障存在展开检查，并全方位查验设备灼伤情况。做好设备配线情况及设备有无打结或脱落问题的检查。一旦断路器中有问题出现，需第一时间对问题引发原因展开分析，并引入对应的处理措施。

（3）注重可靠性的提升。当有故障出现在电力系统中某个设备，或某部位有问题产生时，不会影响继电保护装置，即可保障装置的可靠性。而要想促进装置可靠性的提升，有必要计算分析装置准确度及可靠性，并凭借自动保护装置的控制获取更可观的工作效率及效果。

3.2 自动化装置可靠性分析

（1）起始状态。自动化装置涉及了较为复杂的结构，在排除故障时面临着较为繁琐的流程。基于此，在具体应用中需对运行数据展开全方位分析，熟练把握设计技术及图纸、设备整体运行状态，以便为设备运行有序性及安全性提供更好的保障。

（2）统计运行状况。通过全面深入地分析自动化设备实际运行情况，并做好设备运行数据的检查及数据信息的详细记录，深入了解设备运行规律，为后续开展维护保养工作奠定基础。处于长时间运转中的自动化装置存在相对较高的故障发生率，此时需做好设备运行状态的统计。在系统全面检查结束后，应围绕频发的故障做好应对措施的制定，即可大幅提升设备安全性与可靠性。

（3）技术改造[4]。通过技术改造的方式有利于自动化装置运行效率的改善。在具体改造中，需要采取适宜的方法，如自动化装置保护方面，要做好多家商品的对比，以商品原理为依据合理选择，突出双重保护的同时，最大限度规避设备故障的发生。值得一提的是，同一配电站内，需要确保设备具备统一的型号与规格，通过有效的保护系统及电流互感器的运用，便于更新及优化，并助力系统可靠性的提高。

4 电力系统继电保护及自动化装置优化应用策略

4.1 妥善开展继电保护及自动化装置维护工作

通常日常运行维护管理工作的严格开展，能大幅提升运行中装置的可靠性，具体而言可从下述几方面入手：①以相关标准为依据，定期落实装置检查作业。例如查验装置开关按钮灵活性是否合格达标、接触点间有无压力不足或接触不良的情况。检查电压电流互感器二次端子，若有故障存在应第一时间排除。检查装置中各个配线，消除可能存在的接触不良或松动情况。检查隔离开关操作机构或断路器，保证能够有效、灵活操作。②在正式应用继电保护及自动化装置时，事先应聘请专业技术人员全方位检查装置性能及质量，并做好对应的调控工作，同时严格、详细地填写质量检测单据，并向质量检测部门上报，由质量检测部门派遣人员再次检测装置功能性能并给出判定结果，待确认各方面合格后即可应用至电力系统中。

4.2 优化硬件冗余

继电保护及自动化装置一定程度上决定了运行中的电力系统的稳定性和安全性，所以电力企业需要全方位考虑装置可靠性的提升，并在日常工作中践行相关的提升措施。具体而言，可采取硬件冗余的方式，通过硬件冗余设计可确保装置容错设计符合对应的标准及要求，并大幅提升可靠性。容错技术表示装置运行中一旦有不太明显的故障出现在内部时，特定时间段内系统依旧处于稳定运行的状态，能规避出现较大运行故障的情况。同时，硬件冗余能使可能出现的拒动等得到一定的规避，赋予装置更高的可靠性保障[5]。基于此，相关人员在管理装置时，需参照电力系统实际运行要求，科学合理地计算装置可靠性指标，保证其运行的正确率，并以实际运行情况为参照及时分析影响因素、处理误动等。

4.3 评价保护装置灵敏度

继电保护与自动化装置本身结构具备较高的复杂性，特别是包含结构特殊的电子式互感器在内的灵敏模块，该互感器内引入了有一定特殊性的光纤输入/输出口。处于运行中的电子系统内如果有运行故障产生，电子式互感器在采样中，可能会受到该类光口发热量的影响，采样值出现偏差。当采样值传递至继电保护装置后，自动化装置会即可执行备用切换操作，从而实现装置的自动调节保护，相应的也能保障冗余方式等问题。同时，装置在反复分析采样值的基础上，即可对电力系统中故障处于哪一线路及母线的位置展开精准判定，从而完成装置灵敏性指标的确定。表1呈现了灵敏度对应的情况。

表1 对应灵敏度情况

在评价灵敏度时，装置中实现了优化评价方式的应用。如果灵敏度一定程度上偏离了实际情况，此时装置自动化模块能够第一时间合理调整硬件设备冗余方向，并同步改变硬件容错技术，在联合电缆连接切换方式的前提下，即可使系统运行的可靠性迅速恢复。

4.4 落实保护工作和检修记载工作

由于继电保护及自动化装置是组成电力系统的重要成分，电力企业管理部门人员在工作实践中应当熟练掌握装置运行原理及特点等相关内容，以电力系统中装置实际使用及运行情况为依据，做好装置可靠性的准确判断。如电力输送前期，要求相关人员以对应标准为依据严格开展保护检修记载工作，并积极优化完善闭环管理制度，消除可能出现在装置运行中的故障，提高电力系统运行稳定性，并规避可能出现的误动现象，确保设备运行状态能够保持安全。这样一来，处于运行状态的电力系统中发生故障后，装置能迅速反应，预警并处理故障。

4.5 优化控制自动化总线

控制自动化总线即在对自动化装置加以改良的基础上，通过对有关配置及设备的持续优化，促进系统设备运行率的提高。从自动化总线的控制入手，能使电路形成更快的否认反应速度，且能够大幅简化有关检修保护方面的实际进程。通常情况下，自动化总线的控制主要是在工作人员实际操作中实现电力系统各设备的连接，为系统实现自我调节奠定基础，同时采取入库式管理的方法管理设备相关性能数据，加快内网储存库数据更新率。光纤及双绞线在连接相关工作中发挥着不可忽视的作用，可优化控制成本并赋予设备更可观的反应速度。

4.6 降低电磁干扰

要想充分发挥电力系统传输电力的效果，在构建电力传输体系时需要全面落实电磁波干扰的排除作业。具体而言可从下述几方面入手：①积极排除电磁干扰滤波。②电力系统继电保护中，相关人员应借助先进技术手段屏蔽消除电磁干扰问题，并在电力输送保护体系中设置如电磁干扰屏蔽工作，消除电磁干扰的同时，为电力系统安全平稳输送电力提供保障，并助力电力系统整体工作能力优化提升的实现。

5 结语

我国经济建设及社会进步中，电力系统发挥的作用至关重要。现代智能电网的建设相比传统电力体系而言，需要借助继电保护及自动化装置展开监测监控作业，由此推进智能化监测管理目标的实现。继电保护及自动化装置能为电力系统可靠性提供关键的保障。本文围绕继电保护及自动化装置可靠性展开了研究，对于保障电力系统运行可靠性方面能够体现出一定的现实意义，能为优化继电保护及自动化装置的可靠性提供参考及帮助。