繼電保護可靠性及其風(fēng)險評估研究.pdf

1、繼電保護作為電力系統(tǒng)的第一道防線，應(yīng)具有選擇性、快速性、靈敏性和可靠性。其中，保護系統(tǒng)的可靠性是影響電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的重要因素之一，也是優(yōu)化保護設(shè)計和運行的重要參考依據(jù)。論文在分析繼電保護可靠性需求的基礎(chǔ)上，針對如何建立客觀、準(zhǔn)確的可靠性模型及符合保護系統(tǒng)工作特點的可靠性與風(fēng)險評估方法開展研究。
　　 首先從繼電保護系統(tǒng)可靠性的概念和特點入手，提出了主要針對繼電保護硬件系統(tǒng)可靠性分析的“3RF技術(shù)”，即繼電保護故障模式及影響分析

2、(RFMEA)、保護可靠性故障樹分析技術(shù)( RFTA)和繼電保護故障報告、分析與糾正措施系統(tǒng)( RFRACAS)。研究了3RF技術(shù)在保護可靠性分析中的應(yīng)用，從可靠性預(yù)防、分析、處理及數(shù)據(jù)收集與初步挖掘等方面將其發(fā)展成一整套繼電保護可靠性程序。其中，RFMEA分析各種失效模式及其影響，主要為RFTA提供定性的建模依據(jù)。RFTA方法涵蓋了保護系統(tǒng)可靠性模型及其求解方法:動態(tài)故障樹與馬爾可夫( Markov)狀態(tài)空間相結(jié)合的微機保護系統(tǒng)動態(tài)可

3、靠性模型能反映實際保護系統(tǒng)的故障與修復(fù)過程、拓?fù)渑c邏輯關(guān)系、備用及閉鎖等特性，建模簡單，易實現(xiàn)模塊化;而基于動態(tài)故障樹結(jié)構(gòu)函數(shù)與蒙特卡羅(Monte Carlo)仿真的模型求解方法在發(fā)揮Markov方法與Monte Carlo仿真方法優(yōu)勢的同時，降低了Markov狀態(tài)劃分的難度及系統(tǒng)級故障樹模型的求解復(fù)雜度，能為尋找系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)、提高保護設(shè)計可靠性及制定更為合理的檢修周期提供參考。RFRACAS是一個信息系統(tǒng)，保證保護的失效信息、缺陷信

4、息能及時準(zhǔn)確的收集、分析，為評估和改善保護可靠性提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。總體上，3RF技術(shù)適用于繼電保護的設(shè)計、研制、應(yīng)用及維護過程，有助于在相同可靠性要求下縮減研發(fā)時間和費用，相同投資情況下提高保護系統(tǒng)的可靠性。
　　 其次，提出了繼電保護原理性失效的雙層概率模型，在真實反映保護原理及時序特性的基礎(chǔ)上，根據(jù)系統(tǒng)運行情況和保護定值，定量計算保護原理與特定故障或系統(tǒng)運行狀態(tài)匹配程度的隨機性。其第一層是賦時Petri網(wǎng)描述的保護邏輯動態(tài)層

5、，用于處理保護邏輯關(guān)系和時序關(guān)系，反映保護邏輯的動態(tài)過程;第二層是模糊信息層，在模糊Petri網(wǎng)中體現(xiàn)各保護邏輯元件及其組合的概率信息。雙層模型克服了常規(guī)可靠性評估方法只反映某些固定模式下的長期可靠性水平、而忽略實時運行條件及保護時間定值等因素對可靠性影響的不足，旨在為提高保護運行可靠性提供參考。
　　 第三，立足新形勢下基于通信系統(tǒng)實現(xiàn)的繼電保護發(fā)展現(xiàn)狀，針對至關(guān)重要但目前關(guān)注有限的該類保護重要支撐技術(shù)的可靠性，即保護通信系統(tǒng)

6、的可靠性，以連通可靠性為切入點，以能較全面反映各層次通信系統(tǒng)的區(qū)域集中式廣域保護的通信系統(tǒng)為載體，進行了分層分析和綜合評估。
　　 最后，為使保護系統(tǒng)各種失效模式及其對保護系統(tǒng)可靠性的影響可以在一個統(tǒng)一的模型中得以綜合反映，從保護失效機理出發(fā)提出了基于失效模式競爭的保護可靠性綜合分析方法。并在繼電保護可靠性分類分析和綜合分析的基礎(chǔ)上，考慮保護失效發(fā)生的可能性及失效后果的嚴(yán)重程度，將脆弱性評估方法與繼電保護可靠性分析相結(jié)合、將繼電