继电保护系统可靠性研究及其在电网中应用

1、继电保护系统可靠性研究及其在电网中应用摘？要继电保护系统已成为电力系统安全、稳定和可靠运 行的基本保障，特别是在大容量、高电压的现代电力系统中 显得更加重要。本文将以110 kv线路为例，从以下几个方 面对继电保护系统的具体应用进行阐述。关键词继电保护系统；可靠性分析；应用中图分类号tm774文献标识码a文章编号 1673-9671- (2012) 112-0176-01电力系统在社会生产与生活中的主要职责就是为整个 社会经济发展提供优质的电力供应服务，从而给广大用户提 供安全、可靠的用电。近年来，随着生产与科技水平的逐步 提升，也使电力系统内的自动化水平有了较大幅度的改进， 不仅系统的结构也

2、呈现出了日益复杂的情况，而且系统内的 元器件的数量也进一步增加。这也就在一定程度上增加了系 统内发生随机故障的可能性。而就电力系统闻言，只要是存 在故障的发生就会为社会的生产与生活带来不可估量的损 失和社会影响。在过去，人们往往都认为电力系统中的一次 设备是解决电力系统可靠性的关键，因此，也就将可靠性的 管理仅仅局限在了发电机组、输电设备、用户供电等一次设 备。1继电保护系统的可靠性分析1.1继电保护装置的可靠性指标所谓继电保护装置的可靠性主要是指一旦在电力系统 中出现故障时，继电保护装置能够及时、准确的介入；而当 电力系统运行一切运行正常的时候，继电保护装置又处于拒 动的状态之下。而可靠性指

3、标的实现则是通过一种数值的大 小来判断和衡量的。一般而言，这种评价指标既可以从正确 的角度出发，又可以从错误的角度来思考。而指标方式的选 择则主要包括：可靠度、故障率、可用度、计划检修率、修 复率、切换时问、平均无故障工作时间和平均修复时问。1.2提高继电保护装置可靠性的方法在电力系统中对继电保护装置进行可靠性分析的目的 是为了能够全面、客观的找出影响继电保护装置可靠性指标 的内在因素，只有对这些潜在的因素有了深入的了解以后， 才能够在设计的过程中根据现状采取有针对性、目的性的设 计，从而使继电保护装置能够最大限度的发挥自身的优势特 点。尤其是在继电保护装置中的自检和状态监视功能方面有 着更为

4、重要的作用。众所周知，在传统的继电保护装置中由 于其中缺少自检和状态监视功能。因此，只有通过对设备进 行定期检修才能发现设备在运行中存在的问题和缺陷，从而 减少继电保护装置在运行过程中发生误动的概率。而当前在 电力系统中所广泛采用的微机继电保护装置而言，往往都是 依靠设备自身的自检和状态监视功能来发现自身在运行中 潜在的故障，而对于那些依靠自检功能无法发现的故障则可 以通过定期的检修来进行消除。尽管微机保护的软件在一定 程度上改进了继电保护装置的可靠性，但是，这一软件自身 也存在着一定的问题值得我们去进一步改进与完善。那就是 在软件的编写过程中算法原理本身的缺陷和软件运作过程 中外界的干扰都能

5、导致软件的错误判断，从而造成继电保护 装置拒动或误动。1.3基于故障树分析法的继电保护系统可靠性分析就目前继电保护装置中在对可靠性分析过程中所常用 的检测方法主要包括马尔可夫模型法、概率法和故障树分析 法三种方法，其中故障树分析法应用的更为广泛。根据故障 树分析法的相关要求与规定，又可以将继电保护系统的硬件 失效进一步细化为继电保护失效与断路器失效两个基本部 分。如果用a表示继电保护正确，用b表示断路器正确，继 电保护系统失效就可以表示为：ab+ab+ab二ab+b。2继电保护系统在电网中的应用目前，继电保护系统已经成为了保证整个电力系统安 全、可靠、稳定运行的基本保障，这一点在大容量、高电压

6、 系统中表现的更为重要。而本文在写作过程中则以110 kv 线路为例，从以下几个方面对继电保护系统的具体应用进行 阐述。2. 1电力系统中继电保护的配置一般而言，整个继电保护的工作状态主要分为正确与非 正确动作两种。其中非正确的动作又分为误动和拒动两种。 一旦当电力系统中的继电元件出现故障时，该元件的继电保 护会在很短的时间内距离这一元件最近的断路器发出跳扎 指令，从而使出现故障的元件能够及时从电力系统中断开。 由此可见，继电保护装置的配置对电力系统一次元件的正常 运行有着极为重要的作用。因此，在电力系统运行过程中， 通过对电力保护系统的合理配置是降低继电保护系统故障 率和提高电网可靠性的关键

7、。1）线路继电保护的配置。110 kv的线路主要是中性点 直接接地所构成的一种网络线路，这一线路的配置主要可以 从两个方面着手：首先当采用单侧电源线路时，相间或者接 地的继电保护配置会采取一种阶段式相电流和零序电流保 护形式：而当采用的是双侧电源线路的时候，继电保护配置 则会采取一种零序电流保护、阶段式相间和接地距离保护。2）母线继电保护的配置。当110 kv母线是双母线的时 候，必须要装设专用的母线保护配置。所谓双母线主要是指 由110 kv单母线和另外一根重要发电厂的母线构成的。在 电力系统运行过程中，如果要想迅速切除母线中存在的故障 的话，就要在母线上安装专用的母线保护设施。此外，除了

8、要安装专用母线保护以外，还要具备能够满足灵敏系数要求 的线路或变压器的保护以实现对母线的后备保护。3）变压器继电保护的配置。对于变压器而言，作为电 力系统中的一个重要的设备，减少变压器故障发生的概率对 提高电力系统工作效率，减少损失等方面有着重要的意义。 一般要安装零序电流保护、电流速断保护、纵联差动保护、 瓦斯保护、过电流保护、过电压保护和过负荷保护。2.2配电网可靠性指标的确定就配电网可靠性的指标而言，主要可以从以下三个方面 的指标来进行确定。首先是系统平均停电的频率指标，主要是供电系统的用 户在一定的时间内的平均停电次数。其次是用户停电频率指标，这一指标主要是每个被停电 用户在一个供电年

9、度内所遭受的平均停电次数。最后是平均供电可用率指标，这一指标主要是指实际供 电总时间与要求供电总时间之间的比率。2. 3配电网可靠性分析的计算方法实际的配电系统通常是由主馈线和副馈线组成的一个 复杂系统，为了简化计算可以用网络等值的方法将其简化成 简单的配电网，等值法又分为向上等效及向下等效2个过程。1）向上等效过程。该等效过程的基本思想是将分支馈 线对上级馈线的影响用一个串在上级馈线中的等效节点元 件来表示。存等效时首先对配电系统的馈线进行分层，每条 馈线和该馈线连接的隔离开关、熔断器等划分为同一层，然 后将每一层用一条等效的分支线来表示2)向下等效过程。该等效过程的基本思想是将上级馈 线对下级馈线的影响用一个串在下级馈线首端的等效节点 元件来表示。为了表示上层元件故障对下层负荷点可靠性的 影响，因此，在向下等效过程中，在下一层的主馈线上增加 一个等值的串联元件。3结束语电力系统作为国民经济发展的基础，其运作的可靠性和 安全性极其重要。随着电力系统的飞速发展，计算机技术、 自动控制技术、通信技术和电力技术的进步，继电保护技术 也呈现出新的特点，网络化、智能化、保护、控制和数据通 信一体化是今后继电保护发展的趋势。同时，随着继电保护 技术的日益发展，我们对继电保护系统的可靠性