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[摘 要]在电力系统二次系统可靠性的研究中，继电保护的可靠性显得尤其重要，它不仅与电力系统的运行可靠性密切相关，其不正确动作更会使电力系统的故障扩大，甚至可能发生不良连锁反应而造成电力系统崩溃，导致大面积停电，造成重大经济损失。本文论述了电力系统继电保护模型，原理和可靠性响应，对继电保护对电力系统运行可靠性指标进行了一一分析。
[关键词]继电保护；模型；可靠性指标
中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）44-0065-01
继电保护系统是一个由继电保护装置、测量装置（电压互感器、电流互感器）、断路器及其操作机构及二次回路（由继电器、电器元件和连接不同电器设备的导线及电缆所组成）构成的统一整体。电力系统二次系统，如继电保护、自动装置等是保护一次设备的哨兵，它们能自动、快速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，直接关系到电力系统的安全运行与可靠性。过去人们一直把可靠性分析的重心放在一次系统上，这造成了二次系统可靠性理论研究的空白。近几十年来，一些国家大停电的教训使得建立二次系统可靠性标准越来越迫切。因此，电力系统二次系统可靠性研究的理论意义和实践意义也越来越深远。
1 电网可靠性分析中继电保护模型
1.1 继电保护保护模式分析
电力系统继电保护一般遵循主保护加后备保护的配置模式。不同的电压等级，保护的配置模式也有着很大差别。不同的保护硬件和软件配置模式，使得保护装置切除故障的概率不一样，而且由主保护或后备保护切除故障的概率也不一样。继电保护切除故障的机理均可认为是由主保护或后备保护通过操作断路器来切除故障完成的。当一次元件发生故障时，则可能由主保护或后备保护切除故障，其中包括主保护正确切除和主保护未及时动作后备保护误动切除。如果主保护发生拒动，在被保护元件故障的情况下，主保护不可能再出现误动，因为误动一般出现在被保护元件受到扰动的情况下，则由有后备保护切除故障。
1.2 继电保护运行原理
在配电网可靠性分析中，某一元件发生了金属性接地故障，如果其所配置的保护都完好，则由该区段的主保护动作切除故障，故障被切除后该元件所在的负荷点对其他负荷点没有影响但会使整个系统的供电可用度降低。主保护发生了故障而拒动则由其近后备保护来断开故障元件，和主保护一样切掉的是同一故障区域，对其他负荷点的影响也相同。如果近后备保护也故障，不能正确动作切除故障，必然使停电范围扩大。由于上段线路的保护无故障，其作为本段线路的远后备保护正确切除故障，使停电范围仅保留在本段和上段线路，避免了事故的继续扩大，多重保护的设置使得系统更能稳定可靠运行。
1.3 继电保护对系统运行可靠性响应
保护系统的不同配置直接影响保护系统的可靠性，而保护系统的动作行为将影响电网可靠性评估的准确性，因此，对于由不同保护单元（主保护、后备保护）组成的保护系统，根据各保护单元之间的动作逻辑，计算在一次元件故障情况下各保护单元的正确动作概率。设一次元件的保护配置为一套主保护以及近、远后备保护。当一次元件故障时，如果主后备保护都正常，则首先由主保护正确切除故障，也可能是由于主保护未来得及动作而由近后备保护或远后备保护误动切除故障；如果主保护故障，近后备保护也可能未及时动作而由远后备保护误动切除故障；如果主保护故障而拒动，则近后备保护由备用状态转启用并且正确切除故障；如果主保护和近后备保护都故障，则远后备保护由备用状态转启用并且正确切除故障；如果主保护和近远后备保护都故障，则保护系统完全失效。
2 继电保护装置的可靠性指标
2.1 可靠性指标的引出
继电保护装置即指能反映电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作与断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。它的基本任务是自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行；反映电力设备的不正常运行状态，并根据运行维护条件而动作并发出信号或跳闸。继电保护装置的可靠性是指在该装置规定的范围内发生故障时，它不应拒动，而在任何其他不应动作的情况下，它不应误动。对传统继电保护装置可靠性的研究已经有很多，随着微机保护的发展，微机继电保护装置逐渐取代了传统继电保护装置，本文针对微机保护的特点运用马尔科夫理论建立其状态空间模型，准确全面评估微机保护装置的可靠性指标。
2.2 可靠性指标含义
可靠性指标是用数值大小来表示可靠性各个方面性质的量，它既可以从成功的观点出发，也可以从失败的观点出发。通常采用以下可靠性指标：
各项指标分析
2.3 继电保护装置可靠性指标的分析
继电保护装置的运行状态一般有正确工作和不正确工作2种，相应的，继电保护装置运行的可靠性指标也存在正确工作率和不正确工作率2种。过去，继电保护装置运行的正确动作率的定义为保护区内故障正确动作次数/总动作次数）×100%，不正确动作率的定义为保护区内故障拒动作次数+区内、外故障误动作次数+正常运行时的误动作次数）/总动作次数]×100%。这里总动作次数等于正确动作次数和不正确动作次数之和。如果将保护装置在正、反方向区外动作统计在不正确动作次数内，则保护装置在正、反方向区外故障不动作也应认为是一种正确动作而计入正确动作率内，否则将出现不正确结论。
若某一继电保护装置在1年内因为系统未发生内部故障而没有区内故障动作次数，但在正、反方向区外发生的100次故障却有1次误动，按前述正确动作率计算方法，则保护装置的正确动作率为0，不正确动作率为100%。这种结论当然是不能接受的，对保护装置的评价也极不合理。而更加准确的可靠性指标定义为：正确动作率包括区内故障正确动作率、正反方向区外故障正确不动作率、正常运行时的正确不动作率；不正确动作率包括正常运行时的误动率、正反方向区外故障的误动率、拒动率。
3 结语
总之，继电保护系统是防止故障及扰动对电力系统危害的第一道防线，是电力系统必不可少的组成部分，对保证系统安全运行、电能质量、防止事故的发生和故障的扩大都有着极其重要的作用。
参考文献
[1]王树春，双重化继电保护系统可靠性分析的数学模型，继电器，2005，23（18）：6～10
[2]周玉兰，王玉玲，赵曼勇，2004年全国电网继电保护与安全自动装置运行情况与分析[J]，电网技术，2005，29（16）：42～55
[3]付勇，电力系统继电保护装置运行可靠性指标的研究，电力建设，2005，26（10）：39～43
[关键词]继电保护；模型；可靠性指标
中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）44-0065-01
继电保护系统是一个由继电保护装置、测量装置（电压互感器、电流互感器）、断路器及其操作机构及二次回路（由继电器、电器元件和连接不同电器设备的导线及电缆所组成）构成的统一整体。电力系统二次系统，如继电保护、自动装置等是保护一次设备的哨兵，它们能自动、快速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，直接关系到电力系统的安全运行与可靠性。过去人们一直把可靠性分析的重心放在一次系统上，这造成了二次系统可靠性理论研究的空白。近几十年来，一些国家大停电的教训使得建立二次系统可靠性标准越来越迫切。因此，电力系统二次系统可靠性研究的理论意义和实践意义也越来越深远。
1 电网可靠性分析中继电保护模型
1.1 继电保护保护模式分析
电力系统继电保护一般遵循主保护加后备保护的配置模式。不同的电压等级，保护的配置模式也有着很大差别。不同的保护硬件和软件配置模式，使得保护装置切除故障的概率不一样，而且由主保护或后备保护切除故障的概率也不一样。继电保护切除故障的机理均可认为是由主保护或后备保护通过操作断路器来切除故障完成的。当一次元件发生故障时，则可能由主保护或后备保护切除故障，其中包括主保护正确切除和主保护未及时动作后备保护误动切除。如果主保护发生拒动，在被保护元件故障的情况下，主保护不可能再出现误动，因为误动一般出现在被保护元件受到扰动的情况下，则由有后备保护切除故障。
1.2 继电保护运行原理
在配电网可靠性分析中，某一元件发生了金属性接地故障，如果其所配置的保护都完好，则由该区段的主保护动作切除故障，故障被切除后该元件所在的负荷点对其他负荷点没有影响但会使整个系统的供电可用度降低。主保护发生了故障而拒动则由其近后备保护来断开故障元件，和主保护一样切掉的是同一故障区域，对其他负荷点的影响也相同。如果近后备保护也故障，不能正确动作切除故障，必然使停电范围扩大。由于上段线路的保护无故障，其作为本段线路的远后备保护正确切除故障，使停电范围仅保留在本段和上段线路，避免了事故的继续扩大，多重保护的设置使得系统更能稳定可靠运行。
1.3 继电保护对系统运行可靠性响应
保护系统的不同配置直接影响保护系统的可靠性，而保护系统的动作行为将影响电网可靠性评估的准确性，因此，对于由不同保护单元（主保护、后备保护）组成的保护系统，根据各保护单元之间的动作逻辑，计算在一次元件故障情况下各保护单元的正确动作概率。设一次元件的保护配置为一套主保护以及近、远后备保护。当一次元件故障时，如果主后备保护都正常，则首先由主保护正确切除故障，也可能是由于主保护未来得及动作而由近后备保护或远后备保护误动切除故障；如果主保护故障，近后备保护也可能未及时动作而由远后备保护误动切除故障；如果主保护故障而拒动，则近后备保护由备用状态转启用并且正确切除故障；如果主保护和近后备保护都故障，则远后备保护由备用状态转启用并且正确切除故障；如果主保护和近远后备保护都故障，则保护系统完全失效。
2 继电保护装置的可靠性指标
2.1 可靠性指标的引出
继电保护装置即指能反映电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作与断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。它的基本任务是自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行；反映电力设备的不正常运行状态，并根据运行维护条件而动作并发出信号或跳闸。继电保护装置的可靠性是指在该装置规定的范围内发生故障时，它不应拒动，而在任何其他不应动作的情况下，它不应误动。对传统继电保护装置可靠性的研究已经有很多，随着微机保护的发展，微机继电保护装置逐渐取代了传统继电保护装置，本文针对微机保护的特点运用马尔科夫理论建立其状态空间模型，准确全面评估微机保护装置的可靠性指标。
2.2 可靠性指标含义
可靠性指标是用数值大小来表示可靠性各个方面性质的量，它既可以从成功的观点出发，也可以从失败的观点出发。通常采用以下可靠性指标：
各项指标分析
2.3 继电保护装置可靠性指标的分析
继电保护装置的运行状态一般有正确工作和不正确工作2种，相应的，继电保护装置运行的可靠性指标也存在正确工作率和不正确工作率2种。过去，继电保护装置运行的正确动作率的定义为保护区内故障正确动作次数/总动作次数）×100%，不正确动作率的定义为保护区内故障拒动作次数+区内、外故障误动作次数+正常运行时的误动作次数）/总动作次数]×100%。这里总动作次数等于正确动作次数和不正确动作次数之和。如果将保护装置在正、反方向区外动作统计在不正确动作次数内，则保护装置在正、反方向区外故障不动作也应认为是一种正确动作而计入正确动作率内，否则将出现不正确结论。
若某一继电保护装置在1年内因为系统未发生内部故障而没有区内故障动作次数，但在正、反方向区外发生的100次故障却有1次误动，按前述正确动作率计算方法，则保护装置的正确动作率为0，不正确动作率为100%。这种结论当然是不能接受的，对保护装置的评价也极不合理。而更加准确的可靠性指标定义为：正确动作率包括区内故障正确动作率、正反方向区外故障正确不动作率、正常运行时的正确不动作率；不正确动作率包括正常运行时的误动率、正反方向区外故障的误动率、拒动率。
3 结语
总之，继电保护系统是防止故障及扰动对电力系统危害的第一道防线，是电力系统必不可少的组成部分，对保证系统安全运行、电能质量、防止事故的发生和故障的扩大都有着极其重要的作用。
参考文献
[1]王树春，双重化继电保护系统可靠性分析的数学模型，继电器，2005，23（18）：6～10
[2]周玉兰，王玉玲，赵曼勇，2004年全国电网继电保护与安全自动装置运行情况与分析[J]，电网技术，2005，29（16）：42～55
[3]付勇，电力系统继电保护装置运行可靠性指标的研究，电力建设，2005，26（10）：39～43