电力系统继电保护与自动化可靠性研究

科学中国人2016年11月电力系统继电保护与自动化可靠性研究齐士杰大唐环境产业集团股份有限公司三门峡项目部摘要：随着我国社会的发展以及市场经济的进步，人们生活与生产工作中对于用电的需求在不断增长，国家电网的建设规模也在随之扩大中。

电气机械的运行环境往往很复杂，对设备有着比较高的要求，然电气设备的运行更加复杂。

设备的故障率也因此增多，这就需要通过强化电力系统的继电保护设备与自动化设备的可靠性，使电网供电系统更加稳定。

基于此，本文就继电保护与自动化的可靠性进行了相应的研究，分别探讨了继电保护装置的可靠性指标、影响其可靠性的关键因素以及如何解决可靠性下降的有效措施。

关键词：电力系统；继电保护装置；自动化；可靠性；指标1、继电保护装置可靠性指标在电力系统运行中，为了能够从根本上保证供电的可靠性和系统的正常运行，就必须进行相应的继电保护。

当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内，自动将故障设备从系统中切除，或发出信号由值班人员消除异常工况根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。

继电保护装置是电路系统中的主要构件，自动化装置与继电保护设备的功能比较多，比如遥测、遥信以及遥调等，通过这些功能可以使店里系统更加稳定可靠，降低外界带来的干扰，保证电网的运行安全以及电力的正常供应，当电网系统运行不稳时，还能避免事故影响范围的扩大。

继电保护装置的可靠性通常从以下这几方面做出评定：选择性。

继电保护装置能准确定位出供电系统发生的故障点，并对其进行有效切除，同时，及时切断离故障物理点路程最近的断路器，以免影响到其余系统的正常运行，缩小事态造成的影响。

灵敏性。

电力系统的任一部位出现短路，或是任何性质的短路故障时，若是其处在保护区域外，保护装置便不可出现误动作，而只要其处在保护区域内，保护装置便不可进行拒动动作。

速动性。

保护装置的反应速度直接决定了故障切除的时限，当保护装置反应越快时，则切除的时限越短，那么因短路电流而产生的各项损失就越小，通过提升继电装置的反应速度，能够加快发生故障的系统电压恢复时间，从而极大改善了发电机并列运行的稳定性。

安全性。

继电保护装置的相应功能应具备适时有效性，并需从装置设计、整定计算与安装调试中保证其不会发生失误[2]，为了保证质量，装置的各级组件必须是原装正品，安装步骤应正确无误，并定期进行维护。

可修复性。

设备出现故障时，修复机电设备所用的时间比较短。

2、影响继电保护设备的可靠性原因（1）整定值出错整定值若是出错，无法保证继电保护与自动化设备在投入使用后的稳定性，极可能产生各种难以预测到的问题，存在一定的安全隐患。

（2）设备质量不达标某些生产厂家会在生产继电保护与自动化设备的过程中，为降低成本，便刻意使用质量与性能较差的原材料，最终生产出来的电磁器与各零部件等无法符合规定的精度要求，从而降低继电保护设备与自动化设备的可靠性。

且某些继电保护设备在投入使用时，并未进行运行专业的测试检验，晶体管波保护装置里面的元件品质差异很大，进而影响到自动化装置与继电保护装置的运行，拒动和误动等不良现象频出。

（3）操作不当电源操作若是不当，会直接降低继电保护与自动化设备运行的安全性，特别是当设备逐渐老化时，当继电保护装置发生故障后，若是没有即刻切断电源，会影响到蓄电池电流运行功率的稳定性，继电保护装置与自动装置的可靠性会受到很大的影响。

另一方面，设备经过长时间的运行后，其磨损程度会随之上升，会使继电保护设备与自动化设备的运行不稳。

（4）环境恶化继电保护设备与自动化设备的工作环境也不容忽视，当环境温度越来越高时，周边空气中便会漂浮着各种发电物质与杂质，长时间的累积下，会使元件接触不良，自动化装置与继电保护装置会因此而迅速老化，设备有效性受到很大程度的影响。

同时，电源插头与插线板位置插反也会使设备受到有害物质的侵蚀，从而导致继电器接触不良，并迅速老化，并直接影响继电器保护设备的功能。

3、加强自动化装置与继电保护装置的可靠性分析（1）优化冗余设计即便继电电器内的某一保护装置发生错误，使用冗余技术后并不会对其产生较大影响，通过对该技术的使用，可以极大改善到包括切换与并联等拒动率与可用度的指标，并且当误动率恶化时，也可通过硬件冗余能予以显示。

为是系统的各项指标符合规定的要求，应在实际使用冗余技术得过程中，根据继电器保护系统的实际运行状况来选用相应的冗余方式，通过优化硬件冗余，使最小数量的装置以及最小金额的投资管理目标能达到相应的目的[1]。

（2）重视对继电保护装置的日常维护首先，应定期对继电保护装置进行检查检修与评价，尤其是要检查二次设备元件标志与名称的是否齐全，各开关和按钮的动作是否依然灵活，并及时解决接点压力不足或是被烧伤等问题详细检验指示中的红绿指示灯泡与光字牌，确保其完好无误，排查各继电器与接线端子螺钉松动、电流及电压互感器的二次引线端子等故障，认真检查配线的固定卡子有无脱落。

其次，详细排查各断路器操作机构出现的各种问题，在检查完继电器保护装置后，应结合设备的实际状况作出三方面的分类。

一类设备的运行不能出现任何缺陷，有效保护好系统的经济与安全性标准；二类设备的部分零件可以有部分缺陷，但是整体情况应该良好，不可因缺陷过大而导致人与设备的安全受到影响；三类设--282016年11月级警报（同时受到感烟探测器和感温探测器就叫二级报警）的时候，就会发出一个信号给气体灭火系统的控制盘，由灭火控制板控制气体灭火装置释放，向发生火灾区域喷放气体从而达到灭火的目的。

具有手动、自动和机械操作三种方式。

一般情况下灭火指令有延迟0-30s （可以调节）才启动灭火系统，目的就是为了让乘客有时间撤离即将实施灭火的区域。

3）高压细水雾自动灭火系统高压细水雾灭火系统是纯物理灭火系统，提供水从液态常温到高温蒸发变成气态的物理作用，达到吸收火场能量的目的，水蒸汽快速膨胀还能降低火场氧气的浓度，无污染，绝对环保，和气体灭火相比水的成本要低很多。

此系统通过高压和喷嘴将通过管道的水雾化城具有高动能100um 下以的毛细水珠。

在火场中，毛细水珠庞大的接触表面积能够快速充分的吸收火源附近的能量，通过毛细水珠在火场中从液态到气态的蒸发，置换火场中的氧气，达到使火源窒息的作用，同时，此系统具有高加速度的毛细水珠可实现对火场的全淹没，并且可以用于被遮挡和受阻空间的火灾的处理；此外，毛细水珠气化所产生的水蒸气还可以吸附烟尘粒子，而较大的水雾面积作用可对有毒烟气进行过滤和降解。

4）火探管式自动探火灭火系统火探(FIREDETECT)管式自动探火灭火装置(以下简称火探装置)是消防行业的一个创新发明。

作为一套简单、低成本且高度可靠的独立自动灭火系统，它无需任何电源，无需专门的烟、温探测器，无需复杂的设备及管线，利用自身储压，依靠一根经充压的火探管及一套火探瓶组就能快速、准确、有效地探测及扑灭火源，集报警和灭火于一体，将火患扑灭在最初阶段。

既可大幅度降低工程的造价，也可降低每次灭火的费用，并且不会对人员造成任何伤害。

采用火探装置，可由原来对较大封闭空间的保护改为直接对各种较小封闭空间和贵重设备的保护。

作为一种新型探火灭火装置，火探装置解决了困扰消防行业已久的对电器设备、控制箱、配电板等易发生火患的空间的防火问题。

机车车头部分配备较多的配电柜以及其他系统的电气控制柜，比较适合配备火探管式自动探火灭火系统。

5）车厢内安装通风排烟系统发展迅速，燃烧蔓延快，火灾引发的烟气在车厢内会迅速地蔓延，并在短时间内充满整个车厢，造成重大人员伤亡和经济损失。

当车厢内发生火灾时，在短时间内所产生的大量的燃烧热和浓密的烟雾，以及各种新型高分子合成材料燃烧时产生的有毒，刺激性气体，是造成人员伤亡的主要原因。

同时，由于混杂着高温可燃性气体烟气的迅速流动，容易引起火势的进一步蔓延和扩大，造成更大的损失。

因此，车厢内的通风排烟系统就显得格外重要了。

根据实验情况，要正确安装并调节车厢的排烟风速，可以迅速将烟气排到车厢之外，将人员伤亡和损失降到最低。

6）置灭火器在机车车厢内部配置一定比例的灭火器，在发生火灾时便于乘务人员或者乘客用来灭火。

总结随着我国高速铁路的成功实施及大力发展，铁路正朝着高速、重载、高密度的方向发展，现代化的高速铁路系统在国家城际之间的交通领域，正发挥着越来越重要的作用。

高速机车的消防安全工作作为一项社会化的系统工作，需要全社会各个方面的共同协作。

社会相关单位和个人要在“预防为主、防消结合"的方针指导下，结合高速机车的特点、吸取历史经验教训，各司其职，共同构建一个完善合理的机车消防安全社会化的管理体系。

让高速铁路真正成为安全、快捷、绿色、舒适的出行方式。

参考文献：[1]杨佐东，黄志鹏.铁路货运列车火灾事故成因及预防对策[J].铁道警官高等专科学校学报.2010年3期[2]孟昭宁.客车火灾事故的分析与预防[J].安全.2008年02期[3]侯海英.城市地铁或者事故分析和预防措施探讨[J].科技风.2015年10期[4]张力,张梅红.地铁消防安全存在的问题与管理分析对策[J].防技术与产品信息.2015年03月作者简介：马新维（1991-），男，汉族，河南省南阳县人，陕西省西安市高新一中高三在读学生。

（上接第27页）备的缺陷若是比较严重，会极大危及到系统安全可靠的运行，在对其进行检查与维护的过程中，若是出现了比较大的问题，应及时对其进行处理，并排除隐患，记录下故障维修的过程，以用作日后的检修资料。

在电力系统运行中，为了能够从根本上保证供电的可靠性和系统的正常运行，就必须进行相应的继电保护。

当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内，自动将故障设备从系统中切除，或发出信号由值班人员消除异常工况根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。

（3）提升继电保护装置的可靠性计算出的继电装置各项指标应科学可靠，准确率高，在计算其正确率的过程中，应纳入区外故障正确的动作，在继电保护与自动回路的过程中，主要使用继电保护辅助配套设施来进行保护，整个继电保护设备的运行状况都会受到继电保护辅助设备的影响，因此，应通过多种多样的有效措施强化继电保护辅助设备管理的可靠性。

结束语总而言之，对于人们的生活与生产工作来说，电力起着至关重要的作用，是整个电网系统都应着重保护的一项关卡，电力系统能否稳定、可靠的运行及其整体性能直接受到继电保护与自动化装置的影响。

因此，探析继电保护设备与自动化设备的可靠性有着很强的现实意义，能同时提升系统运行稳定性与运行效率。

本文浅要探析了继电保护与自动化的可靠性，列出了继电保护装置的可靠性指标，提出了目前继电保护装置中存在的关键问题，并从优化冗余设计、重视对继电保护装置的日常维护、提升继电保护装置的可靠性等三方面提出了增强继电保护设备与自动化设备的可靠性。