[电力系统中继电保护的应用及可靠性分析] 电力系统继电保护第二版答案

　　【摘 要】继电保护装置承担着电力系统安全运行的任务，当电力系统出现故障时，继电保护装置会发出信号，提工作人员及时采取措施、排除故障，使系统恢复正常运行。本文着重对继电保护装置在电力系统中的应用及可靠性进行分析。
　　【关键词】电力系统；继电保护；应用；可靠性
　　
　　继电保护作为一种自动装置，继电保护能反映电力系统中各个元件的运行状态，并发出相关指令信息，如减负荷，跳闸，断路等。其逻辑组成：保护对象、给定值→测量部分→逻辑部分→执行部分→跳闸，断电。测量部分的值为从监视的对象中获得，其与给定值进行比较进行逻辑判断，就可以判断电器元件是否处于正常工作状态，逻辑判断相对较复杂，因其必须根据测量值，可能出现的顺序组合进行比对以确定究竟是什么元件出现故障。执行部分是根据逻辑判断的结果发出相关指令，如跳闸，断电，实现继电保护的目的。由以上分析得知，继电保护指令的发出只会出现在电力系统故障时。
　　1.继电保护装置在电力系统中的应用
　　继电保护被广泛的应用于电力系统中，为确保继电保护的可靠运行，应切实做好以下工作：
　　(1)在对定值或二次网路进行变更时，应进行整定值或保护网路 有关注意事项的核对，并对变更内容进行详细登记。如时间，更改人，更改前数值等，在管理上还需要强化签名制度，确保继电保护的给定值正确无误。因为一旦给定值出现失误，那么继电保护也将失去意义。另外，对主设备的保护进行更改时还必须进行试运行或相关实验，如差动保护取用CT更换，就应作六角图实验合格。
　　(2)严格继电保护裟置与二次回路的巡检。尽管继电保护属于自动装置，但是对于电力系统而言，最可靠的手段还是提前认为判断，识别电力系统的异常部分，这就有必要加强对以下巡视设备的检查：开关、压板位置是否正确，是否按调度要求投入；熔断器接触是否良好，继电器触点是否有抖动或烧毁现象；同路接线是否正常 如松脱、发热、存在焦臭味等；还包括CT、PT回路、指示灯、运行监视灯、光字牌、警铃以及相关事放报告、更改报告是否正常。
　　(3)在硬件上要提高其可靠性。对成熟的继电保护装置而言，其在软件功能上应相差不大，但在电子元件上，由于其一旦被封装就很难检查，而且现代元器件的尺寸和数量要求在高生产率情况下，出现问题是不可避免的。在使用中要针对性能、应力和防护方面进行正确的挑选和使用，保证在组装到电路中时，没有缺陷，同时电子元器件不能出现超限应力或损伤。
　　2.基于状态树的继电保护可靠性分析
　　继电保护系统是一个由软件系统和硬件系统(电压互感器、电流互感器、断路器、二次回路等)和软件系统构成的一个装置。因此，其可靠性可以分别找出影响硬软件系统的各类因素，并建立相应的计算模型，最后运用马尔科夫状态法综合求解出保护的可用度
　　2.1 影响硬件系统的可靠性因素与模型
　　硬件保护系统由以下模块组成：①继电保护装置。它由以下部分组成，即：电源供应模块；中央处理模块，完成保护的分析、计算和逻辑判断；数字量输入模块；模拟量输入模块，即采集滤波、采样、保持、多路转换和模数转换等多种信号；数字量输出模块，即输出各种指令信号；通讯模块和人机接口模块。如打印、键盘、显示等：在各个元件上，影响他们的可靠性因素主要有：②二次回路，多为线路老化，裸露，或者元件连接接触不良、松动而造成故障；③电压电流互感器。它负责信号的采集，错误主要发生在二次接线错误和接线的连接松动；④继电保护的辅助装置。它主要用作二次回路的切换及作为断路器操作的辅助控制。如交流电压切换箱、三相操作继电器箱、分相操作继电器箱等；⑤装置的通信、通道及接口。该部分的容易发生通信阻断，主要原因在于纵联差动保护的光纤、高频保护的收发讯机、微波的通信接口和相关网络接口本身就是通信装置的薄弱点；⑥断路器及其操作机构。它的结构复杂，这直接影响到其使用的可靠性，进而直接影响着故障能否完全切除。
　　由上可知，继电保护的可靠性主要取决于保护和断路两部分，如果以AB表示两者的正确执行，和表示两者的非正确执行，那么运用状态树可以表示为图1：
　　在图1中，②③④⑤⑥为5个模块，如果以P2，P3，P4，P5，P6分别表示着5个模块的失效率，以P1表示出现率，也即表示断路器失效，P为断路器可靠动作率，那么整个系统的失效率P0为：
　　P0=P*( P2+P3+P4+P5+ P6)+P1
　　在实践中，各个图1硬件状态树的状态分析，保护装置的重要程度可以通过下行法求最小割集的方法计算。因此某个部件所占的比例越大，表明其对硬件系统的失效贡献也就越大，反则反之。另外，继电保护的可靠性还必须考虑到器件质量系数、电路复杂系数、温度加速系数、电压应力减额系数、为封装复杂系数、为应用环境系数、器件成熟系数、模块中的器件数等多个因素。
　　2.2 影响软件系统的可靠性因素与可靠度计算
　　软件系统的可靠性主要取决于软件算法，如算法的逻辑严密性、科学性、计算效率等。就逻辑性和科学性而言，软件算法主要完成以下任务：根据测算量和给定值，以各个硬件的可靠性系数为基础，运用排列组合，逻辑分析等方法对电力系统的故障进行有效性分析。显然，如果算法出错，将直接导致继电保护装置失效，甚至导致更大的问题出现。就计算效率而言，因为继电保护是在非常短的时间内做出判断，并发出相关指令以便保护电力系统，因此效率低下的计算速度显然不符合要求，否则待计算完成，事故已经发生，损火不可挽回。导致软件出错的因素分为两个方面，一是人为的因素：如需求分析定义不够准确，软件开发人员和用户对需求的理解不同；软件结构设计失误和算法原理，这是比较严重的失误；编码错误，这可能导致计算效率低下，计算逻辑不严谨等；测试不规范，导致末发现可能存在的问题，一旦电力系统出现故障，继电保护失效；定值输入出错；二是机械因素。如新硬件的出现导致原有的软件系统性能下降，不能满足继电保护的要求；电力系统老化，隐故障过多，增加软件系统的计算量等。但是总体上看，软件的可靠性还是可以通过概率来进行判断和分析。如编码错误几率，定值输入错误几率等。相比较硬件而言，它的挑战性在于它较少依赖硬件，而是依赖人的可靠性建模和测量。实践中通常采用Logarithmic Exponential模型来研究保护软件的可靠性，其计算方法为：，其中θ为故障减少率系数；λ0为初始故障概率；μ为系统运行中累计发现的错误。
　　3.结论
　　掌握和了解继电保护故障的原因和处理的基本方法是提高继电保护故障和事故处理水平的重要条件，提高了继电保护工作人员现场校验保护装置的工作效率，从而保证了电力系统继电保护及安全自动装置的可靠稳定运行。
　　参考文献
　　[1]陈正才.电力系统中继电保护装置的可靠性分析[J].科技创新导报.2010,13.