提高继电保护运行可靠性的方法及措施分析

2020-11-28王晨光席文兵吴冰石宋云飞段素平

中国科技纵横 2020年5期

王晨光席文兵吴冰石宋云飞段素平

(1.唐山冀东水泥股份有限公司,河北唐山 063031;2.国网江苏省电力公司淮安供电分公司,江苏淮安 223002;3.内蒙古包钢股份有限公司动供总厂,内蒙古包头 014000)

0 引言

当今社会中，电力事业的发展可谓蓬勃向上，电力设备及线路对电力保护装置的依赖程度也越来越高，及时发现电力系统的问题所在并在第一时间作出正确判断、操作已经是继电保护装置的重要使命。因此，减少甚至排除影响继电保护装置可靠性的影响因素，结合现代科学信息技术提高继电保护运行的可靠性已经成为众多学者、研究机构以及电力企业高度关注的问题，有必要进一步开展此方面的研究。

1 继电保护运行可靠性概述

1.1 继电保护运行可靠性的相关要求

通常，电力系统对继电保护装置的可靠性具有相当高的要求。一般来说，继电保护运行的可靠性主要表现在选择性、速动性、灵敏性、可靠性等四大方面。其中，速动性主要是要求继电保护装置不仅可以在极为短暂的时间内检测到电力系统及其元件发生的运行故障，同时继电保护装置要在其保护范围内及时切断故障并给出相应的保护处理，以达到最大程度缩小故障范围，将损失与危害控制在最低值，避免小问题变为大灾难的目的。继电保护的灵敏性主要是要求继电保护装置能够对元件或线路中的短路等故障给出相应程度的响应[1]，也就是说继电保护装置必须要具有相应的灵敏度。需要注意的是，继电保护装置的灵敏系数应当满足相关的标准和规范要求。所谓继电保护装置的稳定性，其指的是保护装置具有协同合作的作用，能够辅助电力系统开展维护和管理工作，帮助电力设备与线路在良好的技术状态下运行。继电保护装置的选择性地要求是：在电力系统发生故障的时候，继电保护装置可以根据不同的故障类型有选择地给出正确的操作指令与动作，使故障点最近位置的断路器断开，从而一方面将故障位置隔离出来，同时保证无故障的部分能够照常运行。

1.2 继电保护的可靠性指标

要对电力系统中的继电保护的可靠性进行评估必须要有用于参照的评估指标。就目前继电保护装置可靠性指标的研究成果来看，其可以选择的评估方法较多，对应的侧重点不尽相同，所涉及的内容不够全面，评估指标也存在较大的偏差。这种现象给实际生产运行中继电保护装置的可靠性评估带来了较多的麻烦。在实际工作中，想要更为准确的评估继电保护的可靠性，就必须尽可能多得收集相关测试样本，并且要针对继电保护装置的可靠性评估方法进行不断优化，想方设法使评估结果具有说服力[2]。

根据电力系统中保护装置的稳定运行状态进行分析，并严格按照我国有关电力系统的相关标准探究适合我国国情的继电保护装置可靠性评估方法，通常将PC作为继电保护装置运行可靠性评估的主要指标。需要注意的是，主要指标PC一般包含了正确故障的动作率PC1、正向与反向区外正确故障的动作率PC2以及设备在正常的运行状态下其正确故障的动作率PC3。假如在一个时间段内，继电保护装置一共发生了R次动作，其中正确的故障区内动作、正常情况下的不动作以及故障区外不正确的动作次数分别是：R1、R2、R3，那么有：

R=R1+R2+R3

2 继电保护运行可靠性的影响因素

2.1 硬件因素

所谓硬件因素，其主要是指因为电路元件、机电装置以及线路材质等的质量问题给继电保护运行的可靠性带来影响。从某种层面上可以说，硬件质量优良不仅是继电保护装置可靠性最基本的保障，其更是及时发现、处理电力系统故障的前提条件。因此，要想将电力故障带来的危害降低至最小就必须首先保证继电保护装置硬件具有良好的质量。倘若继电保护装置硬件质量较差，这必然会成为生产现场的安全隐患，也极大可能会影响继电保护装置运行的可靠性，严重时还会危及整个电力系统的安全[3]。

2.2 软件因素

软件环境是计算机控制条件下继电保护装置智能化运行的一种表现。软件因素对继电保护装置可靠性的影响主要表现在编程问题、设计不合理、编码错乱以及测试出错等。软件一旦存在问题将会直接影响继电保护装置的逻辑判断以及程序执行的对错。为此，软件因素产生的影响对于电力系统来说是致命的打击，其将引起可靠性的直接下降。

2.3 人为因素

电力继电保护运行的可靠性很大程度上会受到人为因素的影响。这种影响主要发生在继电保护装置的安装与调试过程中。因此，工作人员一定要特别注意按照规程与标准对继电保护装置进行正确安装与合理调试。相关单位一定要选派专业水平突出、责任心强的工作人员在现场开展工作，并反复确认。如果在此过程中有人为的疏忽或是因为专业技能欠缺引起的工作偏差，那么就很可能使得继电保护装置运行的可靠性出现严重缺失。

2.4 外部因素

众所周知，继电保护装置都是由各种精密电子元件组成的设备。温湿度、磁极干扰、灰尘以及其他外界因素的稍微改变都可能破坏其监测的准确性，所以要注意保证继电保护装置位于较好的外部环境中，减少因为环境因素造成的继电保护装置运行可靠性下降。

3 提高继电保护运行可靠性的方法及措施

3.1 使用冗余技术优化设备可靠性

所谓冗余技术主要是指，在继电保护装置自身出现内部故障时，系统可以自动对其错误信号和指令进行判断，从而防止发出错误动作，减少错误的操作[4]，避免影响电力系统及装置运行的可靠性。也就是说，利用冗余技术可以让继电保护装置具有一定的容错率。实践表明，此方法是对继电保护装置硬件进行优化的重要手段之一，其具有较高的实用性。

3.2 落实针对继电保护设备的维护工作

对继电保护装置进行维护是保证设备正常运行，保障电力系统可靠性的最基本工作，在开展维护工作的过程中应注意以下几点：

（1）要针对继电保护设备开展日常检修工作。相关检修人员应当特别注意检查各元件的标注是否正确、完整，开关、按钮使用是否灵活，行程位置是否准确、到位。当然，继电保护装置的指示灯、仪表盘等的显示情况也不可忽视，整套装置中的螺栓不得松动，相关的配线、固定卡子也必须牢固。

（2）工作人员应当结合继电保护装置的运行状态等方面表现出的问题仔细排查故障发生的位置，并及时消除故障。

（3）要注意对继电保护设备进行等级划分。如果设备运行正常则应划分为第一类标准。如果设备中出现了个别零部件缺失破损但未危及核心部件的运行应划分为第二类标准，此时应安排人员及时进行消缺处理。如果设备运行已经受到影响甚至可能会危及电力系统的安全、稳定运行，则应划分为第三类标准，此时必须安排维修人员对设备进行全面的检修。

3.3 使用辅助设备

因为合理使用辅助设备能够对继电保护装置进行监控和辅助，因此其可以为继电保护装置的运行提供帮助，为整个电力系统及设备运行稳定性的提升提供支持。所以，辅助设备对于整个电网的安全保障具有很大帮助。站在一定的角度上看，虽然辅助设备通常都不会直接影响继电保护装置的性能，但是其起到的作用是十分明显的。合理利用辅助设备对继电保护装置进行自动化监控，可以在一定程度上降低设备故障发生的概率，有利于保障电力系统的安全、稳定运行。

3.4 加强继电保护运行的智能化程度

想方设法进一步提升保护装置运行的智能化程度不仅是强化继电保护运行可靠性的重要手段之一，其更是电力系统运行管理取得创新、突破的关键点。现代社会对于人工智能的运用已愈来愈广泛，而在电力系统中也不例外。在电力行业中，已经越来越注意引入先进科学、前沿技术以及现代管理理念。类似于遗传算法、神经网络以及模糊逻辑等先进方法都逐步在电力系统中得到了广泛推广和不断深化。而人工智能作为当今社会高新科技，其处理问题快速、逻辑思维严谨，由于优越性相当突出，其更是受到了电力行业的热烈欢迎。利用人工智能技术不但可以让继电保护装置的稳定性能得到大幅度提升，而且其还可以对工作的隐蔽性、连续性以及其他不可靠因素进行控制。在现在的实践生产应用中已经表明，人工智能能够在在线评估工作中起到举足轻重的作用，其展现出来的优势是十分明显的，并且，人工智能技术在一定程度上已经占有了主导地位[5]。从以上分析不难看出，人工智能对于电力系统可靠性的提高具有突出贡献。

3.5 提高继电运行的微机化和信息化水平

当今社会中，电子信息技术一直在不断的发展与进步，与其相关的创新性成果也层出不穷。这些科学的进步给微机保护技术的提升带来了巨大的福音，当前微机保护的科技含量也因此得到了大幅度的增加。在当今社会中新研究制造生产的工控机已开始向微机化和信息化发展，其不但体积小、功能丰富，而且运行速度和存储容量等都比曾经的小型机出色太多。基于以上分析，在世界范围内都已经开始尝试使用成套的工控机承载继电保护技术。在此条件下，结合现代的信息技术可以让继电运行保护过程面临的各种不可靠性得到明显降低。可以说，将现代计算机技术运用在电力系统中已经让传统的继电保护装置状态及其运行方式发生了翻天覆地的变化。实际上，单纯的看继电保护装置的作用，其主要就是将故障元件从系统中切除，其功能还是比较单一的，因此，继电保护装置对于保护整个电力系统的可靠运行是存在一定漏洞和缺陷的。如果想要提高电力系统保护的可靠性，进一步保证保护动作的及时、准确，就要想办法使每一个保护单元都可以实现对运行状态以及故障信息的共享，就要想方设法让整个电力系统连接为一个整体。所以，专家学者们以及相关的研究机构与企业要进一步在提高继电保护装置运行的微机化和信息化水平方面做足功课。