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面向状态检修的继电保护系统可靠性评估

王俊芳  
【摘要】:继电保护作为电力系统的第一道防线,其自身的可靠运行是电力系统安全稳定的重要保证。随着特高压的大规模建设及全国联网的进一步实现,电网的结构和运行模式发生重大变化,对继电保护可靠性的要求也越来越高。继电保护系统的状态检修可有效提高系统可靠性,同时,状态检修策略的制定需以继电保护系统当前的可靠性为指导,因此,研究面向状态检修的继电保护系统可靠性评估,基于各维度可靠性的评估结果制定保护系统检修策略,对于加强继电保护系统的可靠性及运行水平、保障电网安全运行具有重要意义,是电力系统所面临的共性课题。本文分别从继电保护本身软硬件的可靠性、不同保护配置方案对系统可靠性的影响以及考虑继电保护处于实际工作环境的实时可靠性等3个维度对继电保护可靠性进行评估。首先,以具有完整保护功能的继电保护系统为对象,以保护系统自身的硬件及软件可靠性为重点,建立了保护系统各功能模块的可靠性基础数据收集方案;基于继电保护失效特点,选取威布尔分布为继电保护寿命分布模型,并兼顾全面性、代表性和可测性,确定了继电保护可靠性评估指标体系;综合考虑继电保护装置本体,断路器、互感器等硬件系统及软件系统,建立了保护系统的动态故障树模型,并提出了动态故障树与故障矩阵的转换方式;并最终基于蒙特卡罗仿真实现了对继电保护系统可靠性的动态定量评估。其次,以具有完整保护功能的继电保护系统为对象,以不同保护配置方式的继电保护系统为重点,分析了进行不同保护配置方式继电保护可靠性评估的意义;研究电力系统元件、电力线路、母线、变压器等不同电力设备的具体保护配置方案;基于马尔科夫状态空间法,建立了不同保护配置方案的继电保护可靠性模型;并对不同保护配置方案的可靠模型以运用到实际算例进行可靠性分析,比较了不同保护配置方案的可靠性指标及相关影响因素和薄弱环节。第三,以具有完整保护功能的继电保护系统为对象,以温度、湿度等继电保护实际运行环境为侧重点,建立了影响继电保护可靠性的评价因素集;采用多级模糊理论评价模型,基于隶属度函数法和层次分析法对继电保护进行状态评估,评估结果能够反映继电保护当前运行环境对其可靠性的影响。最后,基于以上三个维度可靠性的评估,开发了继电保护可靠性评估软件,并基于三个维度的评价结果综合制定继电保护系统的状态检修策略。


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