继电保护系统的可靠性分析及在电网中的应用

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摘要：随着我国电力系统的发展，继电保护也有了长足的发展，人们对电力系统的要求也越来越高，因此，加强对继电保护系统可靠性的研究也相当重要。基于此，文中笔者就继电保护系统进行了详细的分析，希望能给广大同行以参考。

关键词：继电保护、可靠性、应用分析

中图分类号： TM774 文献标识码： A

1、前言

随着经济的不断发展，电力系统也在不断完善中，其中继电保护技术的好坏直接影响着国家电网的稳定运行，因此，加强对继电保护技术的可靠性研究是非常必要的。

2、影响继电保护系统可靠性因素

2.1、硬件装置的影响

电力网络是由继电保护装置、二次回路、通道、装置通信等一些重要元件构成的，这些元件的可靠性不仅影响着继电保护运行中的可靠性，还直接关系着电力系统中线路的可靠性，所以一旦发生问题，将会对整个系统造成严重损失。主要有以下内容：一是继电器中触点的松动。触点对继电器切换负荷工作有着重要的作用，许多出现故障的继电器都是由于触点松动或是开裂造成的，也有的是因为触点尺寸不合理形成误差而造成的，这些都会降低继电器的可靠性。其中触点松动主要是因为接触点和簧片没有进行合理的配合造成的，而触点开裂则是由于材料问题，例如材料硬度过高或者压力太大等，上述中任一弊病，都会对电力系统安全性造成影响。二是电流互感器的饱和。近几年来，人们用电量不断增加，使得电力系统的规模不断扩大，低压配电系统中的短路电流也随着变大，若变电所与配电所中的出口发生短路现象，就会导致电流互感器的饱和，从而增加了电流互感器中的变感误差，在这种环境下，灵敏度不高的继电保护装置就很有可能发生拒动行为。

2.2、软件因素

若电力系统中的软件出现问题就会使保护装置出现误动或是拒动的行为。目前主要的软件问题有：编码不正确；不能明确需求分析定义、设计软件结构时出现失误；没有规范测试及定值输入有误等。

2.3、人为因素

安装人员没有根据指定的设计要求进行接线，或是没有正确安装线路的极性，或是操作人员在工作过程中出现失误等，这些问题在电网中时有发生。

3、加强机电系统可靠性的相关技术措施

继电保护运行可靠性的提高将会很大程度上提高电网运行的效率，从而能够降低电网运行过程中的风险。而要想提高继电保护日常工作的效率和质量，高水平的继电保护技术及先进的保护措施是必不可少的，具有重要意义。

例如：为了进一步提高电力系统继电保护的可靠性，某电力公司合理应用先进技术，成功将一个传统电磁式继电器保护的35kV变电所改造成微机保护装置系统的终端变电站。在电力系统的改造过程中，应充分利用先进的电力电子技术研究成果，逐步实现输、变、配电设备的状态监测与检修，通过在线检测及带电测温等先进的测试手段，对于继电保护装置的可靠性进行科学的评估，运行管理人员应及时掌握继电保护装置的实际性能，以此作为指导检修工作的依据，及时排除可能存在的不可靠因素，从而且确保电力系统的安全、经济、高效、稳定运行。另外，在电力系统保护装置及监控系统方面进行了多方面的技术革新，具体表现为：（1）通过对线路保护装置、主变保护装置进行技术改造，可以满足变压器的主、后备保护、线路保护、综合保护、电容器保护、小电流接地检测、备用电源自投、综合数据采集等方面的功能需要，以进一步提高其整体可靠性；（2）监控系统的基本功能扩展为数据采集、控制操作、事故处理、监视显示、画面制作、制表与打印等，为继电保护可靠性的提高做好必要的准备。经过技术改造后，该供电公司的电力线路及站内设备的继电保护均采用计算机采集、运算、判断,反应灵敏、迅速,在设备或线路有故障时可靠切除故障点。对此，笔者总结了以下几点，旨在提高继电保护系统的可靠性。

3.1、提高信息化与微机化的水平

近些年来，电子信息技术得到了高速发展和创新，电力系统的微机保护技术也逐渐成为人们关注的焦点。例如工控机的应用，无论是在功能、容量及速度上，工控机都比以前的小型机更有优势。所以，继电保护应用工控机技术可操作性强。这样可以降低继电保护运行过程中的不可靠性风险。计算机技术的发展也对继电保护技术产生了很大的影响，因为继电保护装置作用较为单一，主要用于切除存有故障的元件，但是在工作中还存在一些问题。为了能够解决这些问题，保障电力系统的安全运行，就需把整个电力系统连接成一个体，而利用计算机网络技术就可以很好的实现该效果。

3.2、加强智能化程度

智能化是提高继电保护运行过程中可靠性的重要措施，同时也是一项技术创新。目前人工智能化已广泛应用于人们的日常生活中，电力系统也无例外，比如进化规划、神经网络、遗传算法等技术都已得到电力系统的广泛利用，其应用领域也在不断的扩大中。电力系统引进人工智能化技术很大程度上保障了继电保护设备的稳定性，并且还能控制继电保护设备中的一些不可靠因素，例如工作隐蔽性和连续性等。人工智能化技术最突出的优势就是可以快速处理故障，并且逻辑思维能力较强。经调查表明，在线评估工作中人工智能的运用意义重大，不仅能够突出人工智能的优势，还具有很大程度上的主导地位。所以，电力系统中的继电保护设备运用人工智能技术将会很大程度上提高其运行中的可靠性，从而保障工作质量。

3.3、使用性能好的数字控制器件

使用性能相对较高的数字控制器件能够很大程度上提高继电保护工作的质量。目前在电力系统继电保护中常用的器件为CPLD 与FPGA。其中CPLD 较为复杂并可编程，而FPGA 属于现场可编程的门阵列，二者均在继电保护中拥有很大的优势，这是因为CPLD 与FPGA 具有很强的高度集成特点，能集中多个微机系统中的功能。通过使用这些性能高的数字控制器件能够使电子系统的设计发生极大变革，增强继电保护设置的生命力。由于这一控制器件与确保系统快速响应、提高系统可靠性与系统集成度具有密切的联系，同时还可以缩短研制保护装置的周期，所以大大保障了继电保护装置在运行时的可靠性。

4、继电保护技术的发展趋势

随着智能电网建设的推进，相关研究的深入，继电保护专业一定会适应电网需求向智能化方向发展，跟进电网建设步伐，对于继电保护装置的控制和测量提出数据信息一体化的要求。

4.1、继电保护技术的智能化应用

在智能电网中，电力系统对遗传算法和神经网络的应用较为普遍，将智能化的应用在电力领域打下良好的基础。神经网络可以充分解决非线性的问题，而以生物神经系统为基础的人工神经网络以其分布式储存信息和自组织的优势迅速占据智能化的前沿。由于人工神经具有方向保护、判定故障距离和保护主设备的诸多功能，在电力系统的继电保护中产生巨大的应用效应。通过使用神经网络的办法，分析故障样本的信息，从而快速判定故障发生的地点，提高解决问题的效率。

4.2、继电保护综合自动化的应用

由于现代网络技术的发展，继电保护装置作为一个多功能性的计算机装置，实现对整个网络的智能终端指导。继电保护装置通过互联网获取电力系统的故障数据和信息，快速传递给电力系统的网络控制中心。同时，由于智能电网的电力系统逐步向综合性的自动化方向完善，变电站的各种功能得到了有效的实现，不断促进电力系统的健康运行。

4.3、继电保护技术广域化的应用

近年来，由于人们的生产和生活对用电的需求加大，电网的电压等级也有很大幅度的提高。在需求的高压的之下，供电的不稳定性越来越明显，而且故障的出现频率也大为增加。因此，智能电网需要不断提高信息技术和通信技术的应用，通过广域测量的技术为电力系统的信息输送提供保护，从而提高自动化装置的性能，减少电力故障，确保电力系统的安全和稳定。

4.4、提高继电保护故障人员的专业技术和素质

智能电网的稳定运行需要继电保护技术来保驾护航。电力系统的工作关乎人民群众的生产和生活的许多方面，安全责任重大，所以需要不断提高工作人员的业务水平。加强对于继电保护故障人员的专业技术培训，可以开展相关的知识竞赛，实现人才储备的战略要求。同时，业务人员的个人素质也是重要的考核部分，加强其岗前培训，建立一支高素质和高技能的从业队伍，推动继电保护技术的不断进步。

5、结语

综上所述，在社会经济不断发展的浪潮中，人们生活水平质量的提高对用电量和输电方式等都提出了较高的要求，由于继电保护装置在整个电力系统中所占据的重要地位，所以必须对其进行探索，不断研究应用新的手段和技术，从而为电力系统的安全运行创造良好的环境。

参考文献：

[1]陈丽萍：《提升电网继电保护系统运行可靠性措施研究》，《科技与企业》，2011年15期

[2]徐卫文：《浅谈电力系统的继电保护》，《广东科技》，2009年24期

[3]付鹏：《对继电保护可靠性有关问题的探讨》，《黑龙江科技信息》，2011年01期

[4]郑国强：《探讨微机继电保护技术的特点及发展趋势》，《广东科技》，2009年08期