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摘要：本文从继电保护设备在电力系统的重要性入手，深入阐述了继电保护在电力系统的应用，分析了继电保护设备可靠性的几个相关问题，对继电保护设备可靠性影响因素进行探讨，提出了提高继电保护动作可靠性的技术策略，为电力系统初学者提供了初步知识。
关键词： 继电;保护;可靠性；策略
Abstract: in this paper, starting from the relay protection equipment in the importance of power system, expounds the application of relay protection in electric power system, analyzes several issues related to the reliability of relay protection equipment, discusses the factors affecting the reliability of relay protection equipment, put forward to improve the reliability of relay protection technology policy action, provides preliminary knowledge is power system for beginners.
Key Words: relay protection; reliability; strategy;
中图分类号：TM774 文献标识码：A
一、前言
电力在现代社会各方面都起着非常重要的作用，随着经济的发展，对电力的需求越来越大，没有稳定的电力支持，社会生产生活就无法进行。如何提高电力系统的可靠性就显得尤其重要，继电保护及其装置是电力系统的重要组成部分，对保护电力系统的安全经济运行，防止事故扩大起着关键的作用，一旦发生局部电网和设备故障而得不到有效控制，就会造成电网不稳和大面积停电事故，我们有必要提出应对措施，以提高继电保护设备动作可靠性。
二、继电保护设备的基本要素
继电保护设备要遵循选择性、速动性、灵敏性和可靠性的要求，这四方面之间即紧密联系又矛盾统一。
（一）动作的选择性
指首先由故障设备或者线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护或者继路器拒动时，才允许由相邻的设备、线路失灵保护切除故障以保证电网发生故障时有选择性地切除故障，而其它非故障部分仍然继续供电。
（二）动作的速动性
指保护装置应尽快切除短路故障，其目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及的范围，尽量使损失降到最低程度，提高自动重合闸率和备用设备自动投入的效果。
（三）动作的灵敏性
是指在设备或线路的被保护范围内发生金属性短路时，保护装置应有必要的灵敏系数。
（四）动作的可靠性
指继电保护装置在该保护应动作时可靠动作，在正常运行状态下，不该动作时应可靠不动作。
三、影响继电保护可靠性的因素
影响继电保护可靠性的因素主要分为以下几种，即：设备自身的因素、电磁干扰的因素、外部环境因素及人为因素，下面将对其逐一介绍。
（一） 继电保护设备自身的因素
电力系统保护分为主保护、后备保护、辅助保护和异常运行保护四类。主保护满足运行需求和安全措施，能以最快的速度有选择性地切除被保护设备的故障，后备保护是当主保护拒动时，用以切除故障的保护。为补充主保护和后备保护的不足而增设的比较简单的保护称为辅助保护。当保护拒动时会使故障扩大，当保护误动时会加大设备的故障范围，因此，保证继电保护装置不拒动和误动是提高可靠性的关键。
（二） 电磁干扰因素
微电子器件在继电保护装置中得到了广泛应用，但耐受干扰的水平不高，且大多数为电磁敏感設备，因而很容易受到干扰影响和危害，最终可能导致保护装置误动和拒动等各种异常情况发生，严重影响电网的安全稳定运行。干扰分为内部干扰和外部干扰，由系统结构，元件布局和生产工艺等所决定的干扰为内部干扰，包括杂散电感和电容的结合而引起的不同感应信号，与系统结构无关而由使用条件和外部环境因素所决定的干扰称为外部干扰，包括由其它物体和设备辐射的电磁波，由其它物体和设备产生的强电场和强磁场，来自电源的工频干扰等。
（三）外部环境因素的干扰
外部环境因素主要有温度、湿度、冲击、振动、变形、弯曲及部件之间的相互撞击。
温度变化使元器件涂覆层脱落，灌封材料和密封化合物龟裂甚至密封外壳开裂，填充料泄漏，从而使得元器件的性能下降。
潮湿环境可以引起材料机械性能和化学性能的变化，如膨胀、机械强度降低。由于潮湿，使密封产品的密封性能降低或遭到破坏。
冲击及振动可以引起继电设备元器件的变化，弯曲乃至断裂，严重影响继电保护的可靠性。
（四）人为因素的干扰
安装人员未能按照设计要求正确接线或接线中极性不正确等问题，运行人员的误操作问题在不少电厂都曾发生过，继电保护的动作定值设计有误也是继电保护拒动和误动的原因之一，此外，技术人员水平不高也是其隐患。
四、提高继电保护设备可靠性策略
提高继电保护可靠性要从冗余设计、降额设计、EMC设计、提高软件可靠性、提高人机交互可靠性等各方面采取措施，使其达到预定的性能指标。
（一）冗余技术设计
提高继电保护设备的质量，避免因设备自身的因素而发生故障。在设备设计时使用冗余设计技术，冗余技术可以有如下几种形式：应用附加的硬件来实现故障检测及容错；应用附加的软件来实现故障检测及容错；应用附加信息来实现检错或纠错；应用附加的时间以执行系统的功能。
（二）降额设计技术
为提升电子设备的可靠性而常用降额设计，主要是指构成电子设备的元器件使用中所承受的应力低于元器件本身的额定值，以达到延缓其参数退化，增加工作寿命，提高使用可靠性的目的。在降额设计中，“降”得越多，要选用的元器件在性能就应该越好，成本也就越高，所以在降额设计过程中，要综合考虑。并不所有的电子产品都可以“降额”，不应将标准所推荐的降额量值绝对化，应根据产品的特殊性适当调整；对于电子元器件，其应用应力越降低越能提高其使用可靠性。为了降低元器件的失效率，提高设备可靠性而大幅值降低其应用应力，按其功能往往需要增加元器件数量和接点，反而降低了设备可靠性。
（三）EMC设计技术
电磁兼容（EMC）包括电磁干扰（EMI）和电磁敏感度（EMS）两个方面。电磁兼容是指设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成电磁骚扰的能力。要提升这种能力，有许多应用课题要解决，如：电磁波的散射、透射、传输、孔缝耦合，各种干扰源的机理和特性，各种干扰参数的计算和测试，各种结构的屏蔽效果。
1.静电放电的防护。要阻止电流直接进入电子线路，最普通的办法就是建立完善的屏蔽结构，屏蔽层接到电路的公共接地点上。对内部的电路来说，如果需要与金属外壳相连时，必须采用单点接地的方式。
2.屏蔽。采用屏蔽的目的有两个：一是限制内部的辐射电磁能越过某一区域；二是防止外来的辐射进入某一区域。主要对电场、电磁场、磁场进行屏蔽。
3.接地。接地的目的一是防电击，一是去除干扰，接地可分为安全接地与信号接地。接地时应该注意接地线愈短愈好、接地面应具有高传导性、切忌双股电缆分开安装、低频宜采用单点接地系统、高频应采用多点接地系统。
4 .滤波。主要通过滤波电路来实现，在实际使用中，由于设备所产生的杂讯中共模和差模的成分不一样，所采用的滤波电路也有变化，可适当增加或减少滤波元件。
（四）提高软件可靠性
软件可靠性设计有自顶向下设计、结构化程序设计、程序综合与推导、函数程序设计以及有关的形式说明和程序变换等。这些程序设计技术的共同特点是：都能使程序具有既易于理解，又易于验证的良好结构，但这常常是程序运行效率偏低，为了解决这个矛盾，可先设计一个结构良好的程序，作为理解和验证的文本，然后用程序变换技术把它变换成一个高速运行的程序交付使用。
（五）提高人机交互可靠性
人机交互功能是决定计算机系统“友善性”的一个重要因素。人机交互功能主要靠可输入输出的外部设备和相应的软件来,完成, 可供人机交互使用的设备主要有键盘显示、鼠标、各种模式识别设备等。与这些设备相应的软件就是操作系统提供人机交互功能的部分，人机交互部分的主要作用是控制有关设备的运行和理解并执行通过人机交互设备传来的有关的各种命令和要求。早期的人机交互设施是键盘显示器。提高人机交互可靠性的方法:确定零件合理的安全系数，安全系数是指零件在理论上计算的承载能力与实际所能承担的负荷之比值。验、可靠性测定和可靠性验证等试验。
五、结束语
本文对影响继电保护设备可靠性的因素进行了分析，并针对这些因素提出了一些策略，希望对各位初学者起到抛砖引玉的作用，也希望在以后的工作中能继续得到同行们的帮助，以便我们同共提高。由于笔者水平有限，本文分析不到之处敬请指正。
作者简介：
李来生，出生年份：1976 年，性别：男，学历：工程硕士，技术职称：高级工程师，从事工作：热控专业
关键词： 继电;保护;可靠性；策略
Abstract: in this paper, starting from the relay protection equipment in the importance of power system, expounds the application of relay protection in electric power system, analyzes several issues related to the reliability of relay protection equipment, discusses the factors affecting the reliability of relay protection equipment, put forward to improve the reliability of relay protection technology policy action, provides preliminary knowledge is power system for beginners.
Key Words: relay protection; reliability; strategy;
中图分类号：TM774 文献标识码：A
一、前言
电力在现代社会各方面都起着非常重要的作用，随着经济的发展，对电力的需求越来越大，没有稳定的电力支持，社会生产生活就无法进行。如何提高电力系统的可靠性就显得尤其重要，继电保护及其装置是电力系统的重要组成部分，对保护电力系统的安全经济运行，防止事故扩大起着关键的作用，一旦发生局部电网和设备故障而得不到有效控制，就会造成电网不稳和大面积停电事故，我们有必要提出应对措施，以提高继电保护设备动作可靠性。
二、继电保护设备的基本要素
继电保护设备要遵循选择性、速动性、灵敏性和可靠性的要求，这四方面之间即紧密联系又矛盾统一。
（一）动作的选择性
指首先由故障设备或者线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护或者继路器拒动时，才允许由相邻的设备、线路失灵保护切除故障以保证电网发生故障时有选择性地切除故障，而其它非故障部分仍然继续供电。
（二）动作的速动性
指保护装置应尽快切除短路故障，其目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及的范围，尽量使损失降到最低程度，提高自动重合闸率和备用设备自动投入的效果。
（三）动作的灵敏性
是指在设备或线路的被保护范围内发生金属性短路时，保护装置应有必要的灵敏系数。
（四）动作的可靠性
指继电保护装置在该保护应动作时可靠动作，在正常运行状态下，不该动作时应可靠不动作。
三、影响继电保护可靠性的因素
影响继电保护可靠性的因素主要分为以下几种，即：设备自身的因素、电磁干扰的因素、外部环境因素及人为因素，下面将对其逐一介绍。
（一） 继电保护设备自身的因素
电力系统保护分为主保护、后备保护、辅助保护和异常运行保护四类。主保护满足运行需求和安全措施，能以最快的速度有选择性地切除被保护设备的故障，后备保护是当主保护拒动时，用以切除故障的保护。为补充主保护和后备保护的不足而增设的比较简单的保护称为辅助保护。当保护拒动时会使故障扩大，当保护误动时会加大设备的故障范围，因此，保证继电保护装置不拒动和误动是提高可靠性的关键。
（二） 电磁干扰因素
微电子器件在继电保护装置中得到了广泛应用，但耐受干扰的水平不高，且大多数为电磁敏感設备，因而很容易受到干扰影响和危害，最终可能导致保护装置误动和拒动等各种异常情况发生，严重影响电网的安全稳定运行。干扰分为内部干扰和外部干扰，由系统结构，元件布局和生产工艺等所决定的干扰为内部干扰，包括杂散电感和电容的结合而引起的不同感应信号，与系统结构无关而由使用条件和外部环境因素所决定的干扰称为外部干扰，包括由其它物体和设备辐射的电磁波，由其它物体和设备产生的强电场和强磁场，来自电源的工频干扰等。
（三）外部环境因素的干扰
外部环境因素主要有温度、湿度、冲击、振动、变形、弯曲及部件之间的相互撞击。
温度变化使元器件涂覆层脱落，灌封材料和密封化合物龟裂甚至密封外壳开裂，填充料泄漏，从而使得元器件的性能下降。
潮湿环境可以引起材料机械性能和化学性能的变化，如膨胀、机械强度降低。由于潮湿，使密封产品的密封性能降低或遭到破坏。
冲击及振动可以引起继电设备元器件的变化，弯曲乃至断裂，严重影响继电保护的可靠性。
（四）人为因素的干扰
安装人员未能按照设计要求正确接线或接线中极性不正确等问题，运行人员的误操作问题在不少电厂都曾发生过，继电保护的动作定值设计有误也是继电保护拒动和误动的原因之一，此外，技术人员水平不高也是其隐患。
四、提高继电保护设备可靠性策略
提高继电保护可靠性要从冗余设计、降额设计、EMC设计、提高软件可靠性、提高人机交互可靠性等各方面采取措施，使其达到预定的性能指标。
（一）冗余技术设计
提高继电保护设备的质量，避免因设备自身的因素而发生故障。在设备设计时使用冗余设计技术，冗余技术可以有如下几种形式：应用附加的硬件来实现故障检测及容错；应用附加的软件来实现故障检测及容错；应用附加信息来实现检错或纠错；应用附加的时间以执行系统的功能。
（二）降额设计技术
为提升电子设备的可靠性而常用降额设计，主要是指构成电子设备的元器件使用中所承受的应力低于元器件本身的额定值，以达到延缓其参数退化，增加工作寿命，提高使用可靠性的目的。在降额设计中，“降”得越多，要选用的元器件在性能就应该越好，成本也就越高，所以在降额设计过程中，要综合考虑。并不所有的电子产品都可以“降额”，不应将标准所推荐的降额量值绝对化，应根据产品的特殊性适当调整；对于电子元器件，其应用应力越降低越能提高其使用可靠性。为了降低元器件的失效率，提高设备可靠性而大幅值降低其应用应力，按其功能往往需要增加元器件数量和接点，反而降低了设备可靠性。
（三）EMC设计技术
电磁兼容（EMC）包括电磁干扰（EMI）和电磁敏感度（EMS）两个方面。电磁兼容是指设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成电磁骚扰的能力。要提升这种能力，有许多应用课题要解决，如：电磁波的散射、透射、传输、孔缝耦合，各种干扰源的机理和特性，各种干扰参数的计算和测试，各种结构的屏蔽效果。
1.静电放电的防护。要阻止电流直接进入电子线路，最普通的办法就是建立完善的屏蔽结构，屏蔽层接到电路的公共接地点上。对内部的电路来说，如果需要与金属外壳相连时，必须采用单点接地的方式。
2.屏蔽。采用屏蔽的目的有两个：一是限制内部的辐射电磁能越过某一区域；二是防止外来的辐射进入某一区域。主要对电场、电磁场、磁场进行屏蔽。
3.接地。接地的目的一是防电击，一是去除干扰，接地可分为安全接地与信号接地。接地时应该注意接地线愈短愈好、接地面应具有高传导性、切忌双股电缆分开安装、低频宜采用单点接地系统、高频应采用多点接地系统。
4 .滤波。主要通过滤波电路来实现，在实际使用中，由于设备所产生的杂讯中共模和差模的成分不一样，所采用的滤波电路也有变化，可适当增加或减少滤波元件。
（四）提高软件可靠性
软件可靠性设计有自顶向下设计、结构化程序设计、程序综合与推导、函数程序设计以及有关的形式说明和程序变换等。这些程序设计技术的共同特点是：都能使程序具有既易于理解，又易于验证的良好结构，但这常常是程序运行效率偏低，为了解决这个矛盾，可先设计一个结构良好的程序，作为理解和验证的文本，然后用程序变换技术把它变换成一个高速运行的程序交付使用。
（五）提高人机交互可靠性
人机交互功能是决定计算机系统“友善性”的一个重要因素。人机交互功能主要靠可输入输出的外部设备和相应的软件来,完成, 可供人机交互使用的设备主要有键盘显示、鼠标、各种模式识别设备等。与这些设备相应的软件就是操作系统提供人机交互功能的部分，人机交互部分的主要作用是控制有关设备的运行和理解并执行通过人机交互设备传来的有关的各种命令和要求。早期的人机交互设施是键盘显示器。提高人机交互可靠性的方法:确定零件合理的安全系数，安全系数是指零件在理论上计算的承载能力与实际所能承担的负荷之比值。验、可靠性测定和可靠性验证等试验。
五、结束语
本文对影响继电保护设备可靠性的因素进行了分析，并针对这些因素提出了一些策略，希望对各位初学者起到抛砖引玉的作用，也希望在以后的工作中能继续得到同行们的帮助，以便我们同共提高。由于笔者水平有限，本文分析不到之处敬请指正。
作者简介：
李来生，出生年份：1976 年，性别：男，学历：工程硕士，技术职称：高级工程师，从事工作：热控专业