电力系统继电保护及自动化装置分析

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【摘要】电力系统中的继电保护和自动化装置可以监测电力系统以及设备的运行状态并且可以在发生故障时及时找到故障的原因，减少由故障引起的损失，对于保证电力系统的安全运行具有重要的意义。本文对电力系统继电保护及自动化装置特点、提高继电保护运行的可靠性及验证试验进行了分析和探讨。

【关键词】电力；系统；继电保护；自动化

1 继电保护和自动化装置的特点

当电力系统出现短路或者是过载运行的状态后，为了能够将对应的信号及时的发送出去，必须要确保继电保护装置有着足够的可靠性，这样才能及时的将对应的信号发送出去。为了及时的切除故障点时，可以联合其它设备进行排除。继电保护装置在发生故障时，包括两种形式，主要是拒动和误动故障。在出现拒动故障时，主要表现在当电力系统出现故障后，继电保护装置无法做出及时准确的动作，从而不能及时的切除电力系统的故障。当继电保护出现严重的故障后，那么会导致电力系统崩溃的现象。继电保护的误动故障主要表现在电力系统没有发生故障后，当受到其它因素的影响或者是自身特性不良，从而发生误动作，这时就会出现一定的经济损失。自动化装置主要是实时检测和控制电力系统的运行参数，当自动化装置在出现故障后，在对电力系统运行测量、调节和控制参数时，其准确性会受到影响。

2 提高继电保护运行的可靠性

2.1 冗余设计以及优化措施

增强继电保护工作的可靠性，减少继电保护装置的数目，压缩电力企业投资以及运营成本，离不开容错技术，这一技术的使用又可以通过硬件冗余来完成。运用这一技术的最简单直接的方法就是设计并联电路，当部分继电保护装置出现故障，不至于产生粘连效应，破坏整个电力系统的运行能力。另外，也可以采取备用装置切换技术，当某些继电保护装置不能正常工作时，有足够的备用的和替补可以取而代之，完成规划电力系统功能作业。

2.2 加强继电保护装置的可靠性

当保护装置在发生故障时，依然是在规定的范围中，那么继电保护装置不应该出现拒动故障，当其他保护装置在对拒动进行保护时，继电保护装置不会出现误动作，这就是继电保护的可靠性。为了保证继电保护能够安全可靠的运行，必须要对继电保护装置的可靠性指标进行科学合理的计算，确保可靠性指标的准确性和有效性。在对继电保护装置运行工作的正确率进行有效的计算时，要排除不正确动作。

2.3 加强继电保护装置的维护工作

继电保护装置主要由名称、二次设备的零部件的标示、装置转换开关、操作按钮、以及连接装置、控制室的报警提示装置构成。在对其进行维护的时候，也应主要从以上方面进行进行检查，要检查装置标示是否明确，名称是否混乱、运行连接装置运行是否自如，警示红绿灯是否正常工作，整体保护装置是否缺少零部件等等。

2.4无人值守继保装置的遥测遥控

遥测往往又分为重要遥测、次要遥测、一般遥测和总加遥测等。遥测功能常用于变压器的有功和无功采集;线路的有功功率采集;母线电压和线路电流采集;温度、压力、流量(流速) 等采集;周波频率采集和其它模拟信号采集。遥控采用无源接点方式,要求其正确动作率不小于99.99 %. 所谓遥控的正确动作率是指其不误动的概率,一般拒动不认为是不正确,遥控功能常用于断路器的合、分和电容器以及其它可以采用继电器控制的场合。

3加强自动化装置的可靠性

（1）自动化保护装置是继电保护装置中的一项重要应用，目前大多数电力企业更倾向于将自动化装置应用到此项工程之中，虽然该装置自身结构繁琐，影响其正常运行的因素较多。既然这样，那么就要求相应技术工作人员能够熟练的掌握自动化装置的操作，对其相关技术资料耳熟能详，定期的对自动化装置进行数据校对，以维持它良好稳定运行，进而提高继电保护装置的可靠性。

（2）自动化装置在使用的过程中，常常会由于其自身质量问题，使用过程中的维护保修缺漏，使用时间过长，装置老化问题等等，面对此类问题，我们要不断的对装置运行规律进行记录总结，然后有针对性地对相关数据进行分析处理，为日常工作提供理论依据；同时，我们还可以对其进行定期的科学合理的检查与维修，对于不适合的自动化装置及时的更换。

（3）要对自动化装置的技术更新和改造进行全面的关注，为了与不断发展的电力系统相适应，在选择自动化装置时，必须要科学合理的选择。在选择继电保护装置和自动化装置时，可以选择两套不同的生产厂家，同时也具备着不同的原理，从而能够有效的保护继电保护、自动化装置对线路以及母线。这时能够降低装置发生事故的现象，但是在同一站内，不能够使用太多的保护装置型号。在对信息进行采样、控制和存储时，可以相应的利用全数字化保护系统以及非常规互感器数字信号等方式。

4 继电保护及自动化装置的可靠性指标

继电保护装置在构成原理以及输入特征量都比较复杂，但是由于继电保护装置工作的特殊性，必须采用多项可靠性特征量来表示它的可靠性指标，可以通过以下几种可靠性指标来监测继电保护的可靠性：

（1）成功率 R，在规定的条件下，产品试验成功和完成规定功能的概率；

（2）平均无故障工作时间（MTBF)或平均寿命（MTTF），MTBF 是指产品在两次故障之间的工作时间的平均值；MTTF 是指在产品无法工作前的所有工作时间的平均值；

（3）有效度 A，有效度可以反映继电保护和自动化装置运行状态，同时还可以反映出电力系统运行状态的可靠性，A=MTBF/ (MTBF+MTTR)，其中 MTTR 是指产品维修时间的平均值。

自动化装置主要针对可维修产品，可靠性指标主要包括成功率R，平均无故障工作时间 MTBF 和平均修复时间 MTTR 等。

5 继电保护和自动化装置的可靠性试验及评定方法

5.1 试验条件

环境条件：试验的环境温度需要在 15～35℃之间；相对湿度要在 45％～75％之间；大气压要在 86～106kPa 之间。交流电压条件：交流电源的频率保持在（50±0.5）Hz；正弦波不大于 2％或者 5％；交流分量不大于 6％；三相电源应为平衡电源。

5.2 可靠性试验及评定方法

（1）MTTF 的验证试验

MTTF 验证试验采用实验室验证方法，一般采用定时或定数截尾试验。对于不可维修的产品的寿命是指产品失效前工作时间的平均值；对于可维修的产品寿命是指相邻的两次故障中间的工作时间。

（2）成功率 R 的验证试验

成功率的验证试验一般采用取样试验，即在产品中抽取几个样品，然后模拟电力系统的故障，检查继电保护装置是否发出正确的动作，根据继电保护装置发出动作的可靠性将产品分为合格与失效。同样也可以抽取一个样品进行多次试验，通过样品多次发出的动作进行区分合格与失效。但是在进行多次试验时，需要保证样品在每次试验时恢复到初始状态，由此保证试验的准确性。

（3）误动故障率的验证

试验产品误动故障率的验证试验可以通过抽取样品的方式进行，进行试验时给产品不断加入各种干扰信号，观察产品的误动情况，同时分析发生误动故障的原因，对产品进行改正。试验也可以采取定时与定数截尾的方式进行。

6 结语

继电保护装置和自动化装置是电力运行系统正常作业、安全稳定运行的重要环节，在其优化设计、定时维护维修、及时了解调整系统数据、不断的将新型的高科技创新装置应用到生产实践中，提高装置的自身工作性能，以及工作人员的安全检修研究意识，都可以有效的解决这些装置的可靠安全运行问题。

参考文献：

[1]陈光灿.电力系统继电保护与自动化装置技术分析[J].科技向导,2011(18).