趙志珅　亓磊　薛志勇　陳宏　郝延雯

引言

電力系統(tǒng)是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展和社會生活的基礎(chǔ)，但由于種種原因，電力系統(tǒng)在運行過程中難免會出現(xiàn)各種故障，給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行帶來了很大的威脅。繼電保護裝置作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，可以對電力系統(tǒng)進行快速保護和自動控制，確保電力系統(tǒng)的正常運行。因此，如何確保電力系統(tǒng)繼電保護裝置運行的可靠性成為一個值得研究和探討的問題。

一、確保電力系統(tǒng)繼電保護裝置運行可靠性的現(xiàn)實意義

（一）保障電力系統(tǒng)的安全性

電力系統(tǒng)是一個高危的工業(yè)系統(tǒng)，而繼電保護裝置的核心功能是當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，其能夠迅速切斷故障區(qū)域，以確保電力系統(tǒng)可以穩(wěn)定運作。然而，如若繼電保護裝置的運行出現(xiàn)問題，可能會出現(xiàn)誤判和誤動作等，導(dǎo)致電力系統(tǒng)的運行不穩(wěn)定，對人身財產(chǎn)安全造成極大的威脅。

因此，確保繼電保護裝置的運行可靠性對于保障電力系統(tǒng)的安全性具有重要的現(xiàn)實意義。只有繼電保護裝置能夠穩(wěn)定可靠地運行，才能保證電力系統(tǒng)的正常運行和人身財產(chǎn)的安全。在實際工作中，需要加強對繼電保護裝置的維護和檢修，及時排除存在的問題，并通過不斷引入先進的技術(shù)和手段，提高繼電保護裝置的運行可靠性和安全性，以確保電力系統(tǒng)安全、可靠運行[1]。

（二）提高電力系統(tǒng)運行效率

一方面，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行需要依賴?yán)^電保護裝置的有效運作，以確保對系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生的各類故障進行及時隔離和處理，防止故障的進一步蔓延，從而減少因故障導(dǎo)致的系統(tǒng)停機時間，提升電力系統(tǒng)的整體運行效率。另一方面，繼電保護裝置的運行可靠性也對電力系統(tǒng)的能源效率有著直接影響。一個運行可靠的繼電保護裝置能夠精確地監(jiān)測和調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，比如負(fù)載均衡、電壓和電流的穩(wěn)定性等，使得電力系統(tǒng)在保證供電質(zhì)量的同時，能夠有效地降低能源消耗，進一步提升電力系統(tǒng)的運行效率。

二、電力系統(tǒng)繼電保護裝置運行可靠性指標(biāo)分析

（一）設(shè)備可用性

設(shè)備可用性是衡量電力系統(tǒng)繼電保護裝置運行可靠性的重要指標(biāo)之一。在通常的表述中，設(shè)備的可用性被定義為設(shè)備在預(yù)期運行時間內(nèi)實際能夠正常運行并完成預(yù)定任務(wù)的時間占比，這是一種度量設(shè)備在特定時間段內(nèi)，實際可供使用并執(zhí)行預(yù)定功能能力的指標(biāo)[2]。對于電力系統(tǒng)中的繼電保護裝置來說，其可用性直接影響著電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和安全。

設(shè)備的可用性可以用數(shù)學(xué)公式來表達(dá)：A = MTBF /（MTBF + MTTR）。在這個公式中，A 代表設(shè)備的可用性，MTBF（Mean Time Between Failures）代表平均無故障時間，也就是設(shè)備從開始運行到第一次出現(xiàn)故障的平均時間。而 MTTR（Mean Time To Repair）則是平均修復(fù)時間，即設(shè)備從出現(xiàn)故障到修復(fù)完畢，重新開始運行的平均時間。通過這個公式可以得知，設(shè)備的可用性與設(shè)備的無故障運行時間以及修復(fù)時間直接相關(guān)。因此，提高繼電保護裝置的可用性，減少其故障率和修復(fù)時間，對于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和服務(wù)質(zhì)量的提升具有重要的意義。

（二）故障率

故障率反映了在一定的工作條件和時間內(nèi)，繼電保護裝置出現(xiàn)故障的頻率。電力系統(tǒng)繼電保護裝置的故障率越低，說明其在運行過程中的穩(wěn)定性越好，運行可靠性越高。因此，對電力系統(tǒng)繼電保護裝置的故障率進行控制，是提高電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性和可靠性的關(guān)鍵措施之一。電力系統(tǒng)的繼電保護裝置具有極其重要的作用，它負(fù)責(zé)在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，快速隔離故障部分，防止故障的擴散，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。因此，繼電保護裝置故障，特別是在關(guān)鍵時刻不能正常工作，可能會導(dǎo)致電力系統(tǒng)的重大損失，甚至可能引發(fā)大規(guī)模的電力停電事件。由此可見，繼電保護裝置的故障率對于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和安全具有重要影響。

故障率通常用每小時故障次數(shù)（Failure per hour）或者平均無故障時間（Mean Time Between Failures，MTBF）來衡量。每小時故障次數(shù)是在一定的時間內(nèi)，設(shè)備出現(xiàn)故障的次數(shù)與總運行時間的比值。平均無故障時間則是設(shè)備從開始運行到第一次出現(xiàn)故障的平均時間。通過這兩個指標(biāo)，工作人員可以對設(shè)備的故障頻率進行量化評估，進而對設(shè)備的運行可靠性進行評估。

（三）故障恢復(fù)時間

故障恢復(fù)時間，或者稱之為恢復(fù)時間，其定義為從系統(tǒng)出現(xiàn)故障，到系統(tǒng)恢復(fù)正常運行所需的總時間。這個時間包括了從故障檢測開始，到故障分析、修復(fù)，再到系統(tǒng)恢復(fù)正常運行的全過程。根據(jù)具體的情況，故障恢復(fù)時間包括自動恢復(fù)時間和手動恢復(fù)時間兩部分。其中，自動恢復(fù)時間是指通過自動化設(shè)備進行故障檢測、隔離和修復(fù)所需要的時間，而手動恢復(fù)時間則是人工介入進行修復(fù)和恢復(fù)所需的時間。

電力系統(tǒng)繼電保護裝置的運行可靠性以及其故障恢復(fù)時間，是電力系統(tǒng)運行安全和穩(wěn)定的重要保障。較短的故障恢復(fù)時間意味著電力系統(tǒng)在遇到故障后能更快地恢復(fù)正常運行，進而保證電力供應(yīng)的穩(wěn)定，降低故障對電力系統(tǒng)運行的影響。因此，電力系統(tǒng)繼電保護裝置的設(shè)計、維護和改進，都應(yīng)致力于縮短故障恢復(fù)時間，提高其運行可靠性。

（四）保護正確動作率

保護正確動作率，作為衡量電力系統(tǒng)繼電保護裝置運行可靠性的重要指標(biāo)，關(guān)乎整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性。這個指標(biāo)定義為在電力系統(tǒng)遇到故障或異常狀態(tài)時，保護裝置能夠準(zhǔn)確、有效地執(zhí)行其預(yù)定動作的概率。簡單地說，保護正確動作率就是保護裝置“做正確事”的能力，這一“正確的事”通常包括正確識別故障，采取正確的保護措施，以及在正確的時間內(nèi)完成這些動作。保護正確動作率直接影響著電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。較高的保護正確動作率意味著繼電保護裝置在故障發(fā)生時能夠可靠地隔離故障，及時恢復(fù)電力供應(yīng)，降低故障帶來的影響。相反，如果保護正確動作率低，那么繼電保護裝置可能無法在故障發(fā)生時采取有效的保護措施，從而導(dǎo)致電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性和安全性受到威脅。

電力系統(tǒng)繼電保護裝置的設(shè)計和運行，都應(yīng)致力于提高保護正確動作率。從設(shè)計角度來看，這需要根據(jù)電力系統(tǒng)的特性和需求，選擇適當(dāng)?shù)谋Ｗo原理和方法，以及適應(yīng)性強、反應(yīng)靈敏的保護裝置。在運行過程中，需要定期對保護裝置進行維護和檢查，確保其始終處于良好的運行狀態(tài)[3]。同時，也需要進行有效的故障模擬和故障分析，以不斷提升保護裝置的故障識別能力和保護動作準(zhǔn)確性。

（五）預(yù)期壽命

預(yù)期壽命反映了該裝置在預(yù)定工況和維護條件下能夠正常運行的預(yù)期時間。預(yù)期壽命是通過大量的實驗數(shù)據(jù)和統(tǒng)計分析得出的，它涉及許多因素，包括設(shè)備設(shè)計、制造工藝、材料質(zhì)量、運行環(huán)境、維護策略等。預(yù)期壽命對于電力系統(tǒng)的規(guī)劃和運營至關(guān)重要。從規(guī)劃角度來看，了解設(shè)備的預(yù)期壽命有助于進行有效的資產(chǎn)管理，優(yōu)化設(shè)備的更換和維護計劃，從而使投資回報最大化。在運營過程中，預(yù)期壽命則可以用作設(shè)備健康狀況的一種重要參考指標(biāo)，輔助決策制定者進行故障預(yù)測和維護決策。預(yù)期壽命的長短，不僅反映了繼電保護裝置本身的質(zhì)量和可靠性，還與其運行和維護環(huán)境密切相關(guān)。良好的設(shè)計和制造工藝可以提高設(shè)備的預(yù)期壽命，而合理的運行和維護策略則可以最大限度地延長設(shè)備的實際使用壽命，使其接近甚至超過預(yù)期壽命。

三、確保繼電保護裝置可靠性的措施

（一）加強繼電保護裝置的設(shè)計和制造

在繼電保護裝置設(shè)計和制造過程中，需要嚴(yán)格按照電力系統(tǒng)的實際需求進行設(shè)計，采用先進的電路、元器件和制造工藝，確保繼電保護裝置在各種工況下都能夠穩(wěn)定運行。例如，繼電保護裝置中的電容、電阻、電感等元器件的選用和制造質(zhì)量，對繼電保護裝置的穩(wěn)定性和可靠性具有重要影響。因此，需要選擇高品質(zhì)的元器件，并采用高精度、高質(zhì)量的制造工藝，以確保繼電保護裝置的可靠性。同時，繼電保護裝置的設(shè)計和制造還需要考慮到電力系統(tǒng)的環(huán)境和工作條件，例如高溫、低溫、高濕、低濕、雷擊等因素，以及繼電保護裝置的密封性、防護等級等方面的要求，并采取相應(yīng)的防護措施，以確保繼電保護裝置能夠在復(fù)雜的環(huán)境條件下穩(wěn)定運行。

（二）加強繼電保護裝置的檢修和維護

定期對繼電保護裝置進行檢查和維護，可以有效地減少因故障和損壞而造成的停電和損失，在檢查和維護工作中，可以及時發(fā)現(xiàn)問題，并進行有效處理，以確保繼電保護裝置運行質(zhì)量。此外，需要對維修人員進行培訓(xùn)和考核，提高其技術(shù)和操作水平，確保維修質(zhì)量和安全。例如，在中國廣東電網(wǎng)公司，針對繼電保護裝置的檢修和維護，建立了完整的制度和流程，從制定檢修計劃、執(zhí)行檢修任務(wù)、檢修數(shù)據(jù)分析等方面，保障了繼電保護裝置的可靠運行。

同時，繼電保護裝置的日常維護也非常重要，包括對設(shè)備周圍環(huán)境的清理、通風(fēng)設(shè)備的清洗、電氣接線的檢查和緊固、電容和電感元器件的清洗和更換等。定期對繼電保護裝置的運行狀況進行檢查和記錄，可以及時發(fā)現(xiàn)潛藏問題，降低故障發(fā)生概率。因此，檢修和維護工作意義重大，是確保其可靠性的重要手段。

（三）加強對操作人員的培訓(xùn)和管理

在培訓(xùn)方面，需要對操作人員進行系統(tǒng)、全面的培訓(xùn)，包括繼電保護裝置的原理、參數(shù)設(shè)置、操作規(guī)程、故障排除等方面的知識。同時，還需要對不同級別的操作人員進行不同程度的培訓(xùn)和考核，以確保其操作技能符合要求。在管理方面，需要加強對操作人員的監(jiān)督和管理，規(guī)范其操作行為，減少誤操作和疏忽帶來的影響，同時鼓勵和激勵操作人員積極參與維護和管理工作，提高其責(zé)任心和積極性[4]。此外，建立健全操作人員考核和評價制度，可以對操作人員的維護水平和安全意識進行評估，為其提供持續(xù)的職業(yè)發(fā)展機會。加強對操作人員的培訓(xùn)和管理，有利于增強其操作技能和意識，有效地降低繼電保護裝置的失效率，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

（四）加強繼電保護裝置的監(jiān)測和測試

在長期運行中，繼電保護裝置可能會出現(xiàn)各種問題，如故障、誤動作等。定期的監(jiān)測和測試可以幫助及時發(fā)現(xiàn)這些問題，并進行維修或更換，避免因繼電保護裝置失效而造成的電力系統(tǒng)事故。與傳統(tǒng)的人工監(jiān)測方式相比，自動化測試設(shè)備可以更加精準(zhǔn)和高效地進行測試和診斷，減少人為誤差和漏測情況。同時，通過對測試結(jié)果的分析和評估，可以不斷改進和優(yōu)化繼電保護裝置的設(shè)計和運行參數(shù)，進一步提高其可靠性和穩(wěn)定性。

圖1 繼電保護裝置的測試圖

（五）人工智能技術(shù)的有效應(yīng)用

首先，人工智能技術(shù)可以用于繼電保護裝置的故障預(yù)測和診斷。通過對電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行采集、分析和處理，可以利用人工智能技術(shù)中的機器學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等算法，構(gòu)建故障預(yù)測和診斷模型。通過這些模型，可以對繼電保護裝置的潛在問題進行精準(zhǔn)的預(yù)見和分析，提升對故障定位和處理的速度、效果，進而確保電力系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定運作。

其次，人工智能技術(shù)還可以應(yīng)用于繼電保護裝置的狀態(tài)監(jiān)測和維護。通過對繼電保護裝置進行實時監(jiān)測和遠(yuǎn)程診斷，可以快速發(fā)現(xiàn)和解決問題。例如，通過與繼電保護裝置的網(wǎng)絡(luò)連接，可以獲取到即時的狀態(tài)信息，并進行持續(xù)的觀測和分析。在繼電保護裝置遇到問題時，可以通過遠(yuǎn)程控制和維修，實現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的故障處理。

再次，人工智能技術(shù)還可以用于繼電保護裝置的優(yōu)化設(shè)計。通過分析獲得的數(shù)據(jù)信息，可以結(jié)合信息中的相關(guān)問題，優(yōu)化繼電保護裝置。例如，可以通過機器學(xué)習(xí)算法對電力系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)的異常狀態(tài)，并對繼電保護裝置進行優(yōu)化設(shè)計，提高其響應(yīng)速度和穩(wěn)定性。

最后，人工智能技術(shù)還可以應(yīng)用于繼電保護裝置的智能化運維。通過人工智能技術(shù)中的自動化、智能化算法，可以實現(xiàn)對繼電保護裝置的自動化運維。以自動化算法為例，該技術(shù)可以對繼電保護裝置的故障進行分析和判斷，并自動進行維護和修復(fù)，這不僅可以提高運維效率，還可以減少人為因素對繼電保護裝置可靠性的影響，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

結(jié)束語

綜上所述，確保電力系統(tǒng)繼電保護裝置運行的可靠性，不僅對于保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行至關(guān)重要，更關(guān)乎社會經(jīng)濟的正常發(fā)展和人民群眾的生活需求。因此，電力工作者和研究者有必要不斷研究并實踐，提高繼電保護裝置的可靠性。在這過程中，相關(guān)人員應(yīng)明確的是，提升繼電保護裝置的運行可靠性是一項長期而艱巨的任務(wù)，需要電力工作者不斷探索，持續(xù)改進，積累經(jīng)驗，并持續(xù)關(guān)注新技術(shù)、新方法的應(yīng)用和發(fā)展，期待其能夠?qū)ΡＷo裝置運行可靠性的提升作出貢獻。

參考文獻：

[1] 賈少華. 電力系統(tǒng)繼電保護與自動化裝置的可靠性提升策略分析[J]. 大眾標(biāo)準(zhǔn)化，2022，（22）：158-160.

[2] 陳蒙. 關(guān)于電力系統(tǒng)繼電保護裝置運行可靠性指標(biāo)的思考[J]. 中國金屬通報，2022，（10）：171-173.

[3] 賴澤亮. 電力系統(tǒng)繼電保護與自動化裝置的可靠性分析[J]. 中外企業(yè)家，2019，（27）：108.

[4] 王日霞. 電力系統(tǒng)繼電保護裝置運行可靠性的提高方法[J]. 電子技術(shù)與軟件工程，2019，（12）：215.