浅论继电保护风险评估及可靠性

【摘 要】随着电力覆盖范围的迅速扩张，提高继电保护在故障发生后的可靠性，保证电力系统正常运行，成为日益紧迫的问题，本文将从继电保护风险评估、继电保护可靠性两方面，讨论继电保护风险评估。

【关键字】继电保护；风险评估；继电保护可靠性

一、继电保护的工作原理及装置要求

1、要了解继电保护存在的风险，有必要分析继电保护的工作原理及装置要求，理论上，要去继电保护装置具有正确区分被保护元件是否处于正常运行状态，若发生故障，是区内或区外故障。根据整个电力系统的故障前后监测对比情况，检查电气量的剧烈变化，经过判断实现保护功能，对于与反应非工频量对应的工频量的继电保护，判断依据是电流的不正常增大、电压的降低、电流与电压相位角的改变、测量抗阻发生变化等，短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的电流将大大超过此前的负荷电流反映的数值，电力系统内部各个点之间的电压值也会发生变化，而且与短路点距离的远近，影响着电压值得高低。继电保护的工作原理，就是根据电力系统的可测变化，及时作出故障区位判断，从这一原理可知，继电保护存在着风险，一旦判断失误，发出错误的继电保护信息，有可能导致全电力系统大面积停电的灾难性事故，或者出现因继电保护无法识别电流、电压等异样状况，忽略潜在危险，造成大面积供电中断、损坏设备，因此，继电保护需要进行风险评估。

2、继电保护的装置要求

对继电保护进行风险评估前，应该按照继电保护的装置要求配备相应装置，提高继电保护技术上的选择性、速动性、灵敏性和可靠性，实现风险评估的辅措施，综合降低风险评估的难度。理论上，对继电器跳闸的继电保护，应同时具备选择性、速动性、灵敏性和可靠性的基本要求，在电力系统中的设备或线路发生短路时，继电保护仅将发生故障的设备或者线路的保护从电力系统且相互，但故障设备或线路的保护拒动时，由相邻设备或者线路的继电保护设施将故障切除，即继电保护的选择性，对继电保护进行风险评估，其选择性应包含在内，若继电保护的选择性方面出现纰漏，电力系统全面崩溃的风险就会增加。速动性是对继电保护装置的另一个要求，它是指继电保护装置应具备的尽快地切除故障，以减少设备及用户在大电流、低电压状态运行的时间，减少设备的损坏程度，提高系统并列运行的稳定性的功能特性，继电保护装置如果有良好的速动性，将大大减少风险，为风险评估提供良好的开头，一般而言，对继电保护设备要求速动性的条件是如下四种故障的发生：第一、故障的发生使发电厂或重要用户的母线电压低于了有效值（一般为0.7倍额定电压）。第二、大容量的发电机、变压器和电动机内部故障。第三、中、低压线路导向截而过短，发热快。第四、可能危及人身安全，对通信系统或者铁路信号造成强烈干扰的故障。如上四种故障类型，对继电保护的反应速动性要求高，否则，继电保护难以完成预期的保护电力设备，防止大面积供电突然断开的作用，即继电保护的风险增加至不可控制，此外，继电保护在灵敏性方面，亦有严格要求，灵敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生短路故障或不正常运行情况时保护装置的反应能力，作为继电保护装置的另一个重要特性，以灵敏系数衡量的灵敏性，对继电保护风险评估提供了有效的参数，能够满足灵敏性要求的继电保护，在规定的范围内发生故障时，不论短路点在哪里，是何种类型，以及是否有过渡电阻在短路点上，都能够正确执行反应动作，这种反应动作，不仅局限于最大运行状态，即三相短路时，而且在系统的最小运行方式下，面对两相或者单相的短路故障条件，也能够实现正确的反应措施，最后，对继电保护装置最根本的要求是可靠性，包括安全性和信赖性两方面的继电保护可靠性，安全性是指继电保护不误动，即不需要动作时不发生动作，信赖性是指继电保护不拒动，即在规定的保护范围内发生了应该动作的故障时有可靠动作，理论研究结果表明，继电保护的误动与拒动都会带来严重危害，综合上述关于继电保护装置要求性能的描述，运行合理、安全、高效的继电保护，要有良好的选择性、速动性、灵敏性、可靠性的性能，评估继电保护风险，也必须首先参考这些因素，检验继电保护装置能否实现以上要求。在具体的操作工程中，这四个基本要求是相互联系的，但各自又存在着矛盾，如可靠性要求继电保护有一定的反应时间，速动性和灵敏性又同时要求尽快解决接触点故障，基于此点，在继电保护装置的安装时，应该根据电网结构及用户性质，实现辩证统一。

3、继电器的选择

继电器作为继电保护装置的重要组成部分，是继电保护风险评估的参考项目之一，选择合适的、高质量的继电器，对降低继电保护的潜在风险有决定性的作用，继电器的选择，理论上受到使用环境、输入信号不同、输入参量的选定，负载情况等因素综合影响，以使继电器在正确的、相匹配的电力系统内最大限度、最安全的发挥理想作用。

二、继电保护的可靠性

继电保护可靠性（reliability of relay protection），指继电保护装置在给定条件下的给定时间累完成规定保护功能的概率，如前之所述，可靠性是继电保护最根本的要求，继电保护对整个电力系统的作用，也是以可靠性为前提，要求继电保护装置具有不误动、不拒动的判断能力，保证不因电流正常性增大等原因将相应部分切除，破坏整个电力系统与线路的正常运行甚至损坏设备，在局部有异常情况时，又能及时作出反应，不至使整体受到太大影响，提高继电保护的可靠性，根据GO法建立可靠性模型应用于检测实际。在提高继电保护可靠性的具体操作中，除了选用与电压匹配的继电器等设备外，定期维护、检修，提高工作人员的警惕也是必须的，及时更换故障设备，确保整个电力系统平稳正常运行，针对继电保护的可靠性与选择性、速动性、灵敏性之间的矛盾，鼓励技术创新，对其加以改进，使继电保护更为安全、合理、有效、便捷。

结语

虽然继电保护在切除部分电网连入设备、避免对整体的破坏方面发挥着不可替代的作用，但是只关注继电保护本身而不考虑电网运行不足的弊端，以及继电保护本身的问题，隐藏故障造成输电线路被误切的危险也会表现为电力系统连锁故障，造成大面积供电突然中断的灾难性事故，随着电力系统覆盖面积日益扩大，引起巨大的经济损失。