电力系统中继电保护与自动化装置的可靠性研究

1概述

继电保护是电力系统安全稳定运行的重要保障,也是电力系统现代化发展的重要技术支撑。继电保护是可以检测电力系统中发生的故障或异常情况,并发出报警信号,将故障部分隔离、切除的一种技术。在实际使用时,必须正确区分被保护元件的运行状态,依据故障发生前后的电气物理量变化,判断故障发生在保护区内还是保护区外。继电保护与自动化抓装置能够判断电力系统中的故障,及时采取有效措施,减少重大安全事故的发生,保障电力系统稳定安全运行。继电保护与自动化装置在电力系统中表现出来的可靠性主要体现在选择性、灵敏性与速动性上。选择性是指当供电系统出现故障时,继电保护与自动化装置直接选择切除故障点。灵敏性是指使用灵敏系统保护装置的灵敏性。速动性是指继电保护与自动化装置能够在最短时间内将故障设备排除到系统正常运行以外。

2电力系统中继电保护与自动化装置的可靠性

2.1选择切断故障点

故障点指的是自动化装置为保证电力系统正常运行,选择解决故障问题的位置点。继电装置因其特殊的输入特征量而比较复杂,在实际工作时主要按照如图1所示的指标判断故障点。

由图1可知,继电保护装置有多项可靠性指标,可维修部分的成功率表示在特定条件下,继电保护可以完成特定功能的概率。计算无故障工作时间的平均值,继电保护装置会针对电力系统中不同种类的故障调节自身工作时间,自动调节对不可修复产品的作用时间,避免在电力系统中不可修复部分过度浪费工作时间。有效度指标表示的是自动化装置与电力系统之间的故障关系。

在自动化装置电子式互感器的可靠性不低于常规电磁型互感器的前提下,随着电力系统长时间运行,自动化装置故障的修复率与常规互感器作用相等,二次回路采用了通信网络代替铜电缆,其间指标大小发生骤变,表示故障的发生,例如基本指标成功率在不可修护的前提下,以正常成功率数值为基准,数值比正常数值大时,在距离电力系统近处的500m内,自动化装置会任意选择一点切断电缆,保护电力系统的正常运行。当数值小于基本数值时,继电保护装置会选择大于500m某处的电缆为故障点。在可维修部分,继电保护与自动化装置也会自动比较指标数值的变化,但此时自动化装置会选择一个故障点去修护,而不是采取切断电缆的操作。

这种依据故障指标判断电力系统故障的方式,得到判断指标与电力系统正常运行指标的大小关系,以此推测故障的发生点,促使自动化装置选择故障切断点,维持电力系统的正常运行,增强了继电保护自动化装置的可靠性。

2.2评价保护装置灵敏度

继电保护及自动化装置内含有灵敏模块,内置一个电子式互感器,这种电子式互感器使用了多个独特的光纤输入/输出口。当电力系统发生故障时,多个光口的发热量会影响电子式互感器的采样值,采样值会传输至继电保护装置中,自动化装置会执行备用切换操作,将保护装置自动调节到合适的冗余方式。继电保护及自动化装置分析采样值的变化规律,将其作为参考,找到电力系统中各个线路以及母线的故障部位,自动使用绕组变形测试判断保护装置的灵敏性,得到对应的灵敏度情况如表1所示。

此时继电保护及自动化装置采用优化评价方式评价灵敏度,当灵敏度发生偏差时,继电保护自动化装置会改变硬件设备的冗余方向,自动变更硬件的容错技术,采用多表计数,切换电力系统的电缆连接方式。或是使用备用零件提升灵敏模块的可用度及误动率,当灵敏模块中某个继电保护装置出现了错误行为时,灵敏模块依旧可以检测电力系统是否正常运行。继电保护装置也依旧可以继续评价电力系统保护装置的灵敏性。

2.3短时间切除故障设备

电力系统在正常运行过程中,其中的某项设备会突然发生故障,此时继电自动化装置会在最快速度内感知到设备故障发生位置,依据故障位置信息以及故障模式,将两种信息转化为信号提示给工作人员。在故障不严重时,继电装置会自行修复故障设备,在短时间内切除电力系统中的故障设备,然后将更换成功的信号发送到管理人员的监管口,提示电力系统已正常运行。当故障严重时,继电设备除了向电力系统管理人员传输警示信号外,还会根据灵敏模块接受到的故障模式及所在部位,自行判断是否要执行短时间切除指令,将电力系统局部失效与最终失效后果转化为信号,予以提示。具体的故障发生模式及后果如表2所示。

表2中的失效后果指的是继电装置在切除电力网络中的故障时,局部网络产生的后果以及对整体区域性电网产生的后果。

3结语

继电保护及自动化装置为电力系统的正常运行提供了保障,是电力系统的重要组成部分。除了在装置设计上精益求精,还要提升电力工作人员的专业素养,让技术人员在实际工作中熟练判断继电保护及自动化装置的各项活动,以及发出信号所代表的含义,以便保证电力系统的安全稳定运行。