電力系統(tǒng)是由發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng).它的功能是將自然界的一次能源通過發(fā)電動力裝置(主要包括鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)及電廠輔助生產(chǎn)系統(tǒng)等)轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸、變電系統(tǒng)及配電系統(tǒng)將電能供應(yīng)到各負(fù)荷中心，通過各種設(shè)備再轉(zhuǎn)換成動力、熱、光等不同形式的能量，為地區(qū)經(jīng)濟(jì)和人民生活服務(wù)。由于電源點(diǎn)與負(fù)荷中心多數(shù)處于不同地區(qū)，也無法大量儲存，故其生產(chǎn)、輸送、分配和消費(fèi)都在同一時間內(nèi)完成，并在同一地域內(nèi)有機(jī)地組成一個整體，電能生產(chǎn)必須時刻保持與消費(fèi)平衡。因此，電能的集中開發(fā)與分散使用，以及電能的連續(xù)供應(yīng)與負(fù)荷的隨機(jī)變化，就制約了電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行.據(jù)此，電力系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)其功能，就需在各個環(huán)節(jié)和不同層次設(shè)置相應(yīng)的信息與控制系統(tǒng)，以便對電能的生產(chǎn)和輸運(yùn)過程進(jìn)行測量、調(diào)節(jié)、控制、保護(hù)、通信和調(diào)度，確保用戶獲得安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)的電能。電力系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)千百個交織密布，有功潮流、無功潮流、高次諧波、負(fù)序電流等以光速在全系統(tǒng)范圍傳播。
電能既能輸送大量電能，創(chuàng)造巨大財(cái)富，也能在瞬間造成重大的災(zāi)難性事故。為保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，必須在不同層次上依不同要求配置各類自動控制裝置與通信系統(tǒng)，組成信息與控制子系統(tǒng)。它成為實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)信息傳遞的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，使電力系統(tǒng)具有可觀測性與可控性，從而保證電能生產(chǎn)與消費(fèi)過程的正常進(jìn)行以及事故狀態(tài)下的緊急處理，所以出現(xiàn)了繼電保護(hù)。 研究電力系統(tǒng)故障和危及安全運(yùn)行的異常工況，以探討其對策的反事故自動化措施。保護(hù)電力系統(tǒng)及其元件(發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路等)，使之免遭損害?；救蝿?wù)是:當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常工況時，在可能實(shí)現(xiàn)的最短時間和最小區(qū)域內(nèi)，自動將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除，或發(fā)出信號由值班人員消除異常工況根源，以減輕或避免設(shè)備的損壞和對相鄰地區(qū)供電的影響。
電力系統(tǒng)作為一個龐大復(fù)雜的系統(tǒng)，各元件之間通過電或磁發(fā)生聯(lián)系，任何元件發(fā)生故障都將在不同程度上影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。繼電保護(hù)作為電力技術(shù)的一環(huán)，它對保障電力系統(tǒng)安全運(yùn)行、提高社會經(jīng)濟(jì)效益起到舉足輕重的作用。電力系統(tǒng)由于其覆蓋的地域極其遼闊、運(yùn)行環(huán)境極其復(fù)雜以及各種人為因素的影響，電氣故障的發(fā)生是不能完全避免的。在電力系統(tǒng)中的任何一處發(fā)生事故，都有可能對電力系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生重大影響，為了確保電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。必須正確地設(shè)置繼電保護(hù)設(shè)備[2]。
電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對繼電保護(hù)不斷提出新的要求，電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展又為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展不斷地注入了新的活力。我國繼電保護(hù)技術(shù)在建國后隨著電力行業(yè)的飛速發(fā)展得到了長足進(jìn)步，在電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、通訊技術(shù)不斷更新完善的情況下，在40余年的時間里繼電保護(hù)技術(shù)完成了發(fā)展的四個歷史階段。50年代，我國工程技術(shù)人員創(chuàng)造性地吸收、消化、掌握了國外先進(jìn)的繼電保護(hù)設(shè)備性能和運(yùn)行技術(shù)，建成了一支具有深厚繼電保護(hù)理論造詣和豐富運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍，對全國繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍的建立和成長起了指導(dǎo)作用.期間阿城繼電器廠根據(jù)國外先進(jìn)的繼電器制造技術(shù)，結(jié)合國內(nèi)電力行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r，建立了我國自己的繼電器制造業(yè)，這是機(jī)電式繼電保護(hù)繁榮的時代。60年代到80年代中是晶體管繼電保護(hù)蓬勃發(fā)展和廣泛采用的時代，其中天津大學(xué)與南京電力自動化設(shè)備廠合作研究的500kv晶體管方向高頻保護(hù)和南京電力自動化研究院研制的晶體管高頻閉鎖距離保護(hù)，運(yùn)行于葛洲壩500kv線路上，結(jié)束了我國500kv線路保護(hù)完全依靠從國外進(jìn)口的時代，這是晶體管繼電保護(hù)時代。70年代中，基于集成運(yùn)算放大器的集成電路保護(hù)已開始研究。到80年代末集成電路保護(hù)已形成完整系列，逐漸取代晶體管保護(hù)。到90年代初集成電路保護(hù)的研制、生產(chǎn)、應(yīng)用已處于主導(dǎo)地位，這是集成電路保護(hù)時代。我國從20世紀(jì)70年代末即已開始了計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)的研究，1984年原華北電力學(xué)院研制的輸電線路微機(jī)保護(hù)裝置首先通過鑒定，并在電力系統(tǒng)中獲得應(yīng)用，就此揭開了我國繼電保護(hù)發(fā)展史上新的一頁，為微機(jī)保護(hù)的推廣開辟了道路。從90年代開始我國繼電保護(hù)技術(shù)已進(jìn)入了微機(jī)保護(hù)的時代，不同原理、不同機(jī)型的微機(jī)線路和主設(shè)備保護(hù)各具特色，為電力系統(tǒng)提供了一批新一代性能優(yōu)良、功能齊全且工作可靠的繼電保護(hù)裝置。隨著微機(jī)保護(hù)裝置的研究，在微機(jī)保護(hù)軟件、算法等方面也取得了很多理論成果。
目前，對于可靠性理論在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)方面的應(yīng)用研究還處于發(fā)展時期，這方面的文獻(xiàn)論述也不多。國內(nèi)外學(xué)者主要從正確建立繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性指標(biāo)體系以及如何評估可靠性指標(biāo)進(jìn)行了研究，在工程、理論上也取得了一定的成果。研究系統(tǒng)可靠性的方法很多，其中以狀態(tài)空間法、概率法、故障樹法最常見。狀態(tài)空間法因其適用范圍較廣，在可修復(fù)系統(tǒng)可靠性研究中得到廣泛的應(yīng)用，是一種非常有效的方法。電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)系統(tǒng)一般是可修復(fù)的，因此多數(shù)文獻(xiàn)使用狀態(tài)空間法研究繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。
最初，由于保護(hù)系統(tǒng)的拒動、誤動，使故障范圍擴(kuò)大甚至發(fā)生不可控的連鎖波及性跳閘，在電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中時有發(fā)生。在輸電系統(tǒng)和發(fā)輸電組合系統(tǒng)的可靠性研究中，所提出的一些解析模型已初步考慮了保護(hù)系統(tǒng)的影響，一般是借修正被保護(hù)元件的故障率來反映保護(hù)系統(tǒng)故障的影響，因而不能真實(shí)地反映保護(hù)系統(tǒng)對電力系統(tǒng)可靠性的影響，更加不能真實(shí)地反映對電力系統(tǒng)事故擴(kuò)大（尤其是后備保護(hù)動作）的影響，這也是人們最初對保護(hù)系統(tǒng)可靠性研究的具體體現(xiàn)。
隨著人們對電力系統(tǒng)可靠性研究的深入，人們開始對繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性指標(biāo)體系進(jìn)行研究。從系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的可靠性指標(biāo)進(jìn)行了定義，把繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)分為設(shè)備的可靠性與功能的可靠性。設(shè)備的可靠性以可用度描述，即從二次系統(tǒng)的觀點(diǎn)描述投入遠(yuǎn)行的繼電保護(hù)系統(tǒng)在任何時刻處于工作狀態(tài)的概率。功能的可靠性以可靠度描述，即從一次系統(tǒng)的觀點(diǎn)描述處于工作狀態(tài)的繼電保護(hù)系統(tǒng)能夠正確工作的概率，可靠度與繼電保護(hù)的誤動（包括無選擇性動作）、拒動概率有關(guān)。以繼電保護(hù)的實(shí)際工作情況為基礎(chǔ)，完善了繼電保護(hù)的各種概率型可靠性指標(biāo)概念，從設(shè)備可靠性、功能可靠性概率及頻率三個方面闡述了繼電保護(hù)可靠性指標(biāo)概念把繼電保護(hù)可靠性指標(biāo)概念分為狀態(tài)概率指標(biāo)，動作比率指標(biāo)，頻率指標(biāo)等。以概率指標(biāo)的方式闡述了繼電保護(hù)可靠性指標(biāo)的求解方法，利用狀態(tài)空間法及網(wǎng)絡(luò)法等通過算例進(jìn)行求解可靠性指標(biāo)，在各個方面可靠性概率指標(biāo)明確的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步求得一些綜合的可靠性概率指標(biāo)。分別對一套主保護(hù)、兩套主保護(hù)及三套主保護(hù)三種方案的繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性指標(biāo)進(jìn)行了比較分析，對冗余設(shè)計(jì)與優(yōu)化問題也進(jìn)行討論。