考虑隐性故障的超高压线路继电保护系统可靠性评估方法技术方案

本发明专利技术属于继电保护装置可靠性评估领域，涉及考虑隐性故障的超高压线路继电保护系统可靠性评估方法，所述的超高压线路继电保护系统带有两套主保护装置和一套后备保护装置，该可靠性评估方法首先对每个单一保护系统进行评估，然后对整个保护系统进行评估，单一保护系统的评估如下：确定单一保护装置的状态空间：正常运行状态、被保护元件停运状态、保护元件停运状态，带隐性误动故障隐患运行状态、带隐性拒动隐患运行状态、被保护元件停运保护元件带隐性误动隐患运行状态及被保护元件和保护元件同时停运状态；搭建状态空间模型；确定模型对应的马尔可夫过渡矩阵，得到各个状态的概率值。本发明专利技术可以实现实时对继电保护装置进行更为精确的可靠性评估。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于继电保护装置可靠性评估领域，涉及，所述的超高压线路继电保护系统带有两套主保护装置和一套后备保护装置，该可靠性评估方法首先对每个单一保护系统进行评估，然后对整个保护系统进行评估，单一保护系统的评估如下：确定单一保护装置的状态空间：正常运行状态、被保护元件停运状态、保护元件停运状态，带隐性误动故障隐患运行状态、带隐性拒动隐患运行状态、被保护元件停运保护元件带隐性误动隐患运行状态及被保护元件和保护元件同时停运状态；搭建状态空间模型；确定模型对应的马尔可夫过渡矩阵，得到各个状态的概率值。本专利技术可以实现实时对继电保护装置进行更为精确的可靠性评估。【专利说明】所属
本专利技术涉及继电保护系统可靠性评估领域，涉及一种。
技术介绍
电力系统的可靠性评估问题早在20世纪80年代就已经开始受到关注，但是到目前为止，国内外的相关研究主要集中在一次系统，从设备到系统都有比较完善的评估方法，而二次系统的可靠性评估大多是从安全防御角度来提出构想，对于二次系统整体风险评估的研究也较为缺乏。目前，现有的继电保护系统可靠性评估理论成果大多是基于马尔可夫法和故障树法，围绕继电保护系统的配置及冗余等问题进行相关的理论探讨，但是并没有考虑隐性故障和系统运行状态变化的影响，而且在对状态数目较多的继电保护系统进行可靠性评估时分析和计算过程非常复杂，这大大限制了这些可靠性评估方法的应用。本专利技术针对现有可靠性评估方法所存在的问题，结合目前超高压线路继电保护系统的实际配置，基于单一保护系统的状态空间模型，运用概率知识给出了基于概率模型评估的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种能够对超高压线路继电保护系统进行准确评估的方法，该方法不仅使计算简便易行，而且考虑了隐性故障和系统运行状态的变化对继电保护系统可靠性的影响。本专利技术的实质性特点是:通过搭建保护系统的可靠性模型，基于概率模型的方法，计算得到超高压线路继电保护系统的可靠性评估数据。本专利技术的技术方案如下:一种考虑隐性故障 的超高压线路继电保护系统可靠性评估方法，所述的超高压线路继电保护系统带有两套主保护装置和一套后备保护装置，三套保护装置相互独立，该可靠性评估方法首先对单一保护系统进行如下的评估:I)对待评估的单一保护装置进行测试，获取其在偶然失效期和损耗失效期的失效率；2)对以往保护数据进行分析，统计出由相邻元件故障引发的保护误动的总数以及保护动作总数，得到继电保护装置隐性故障概率值，获取具体线路情况下的检修数据和故障前平均时间的统计数据。3)确定单一保护装置的状态空间，其中涉及8个状态，状态I为正常运行状态，状态2为检修状态，状态3为被保护元件停运状态，状态4为保护元件停运状态，状态5为带隐性误动故障隐患运行状态，状态6为带隐性拒动隐患运行状态，状态7为被保护元件停运保护元件带隐性误动隐患运行状态，状态8为被保护元件和保护元件同时停运状态；用KM，Kn表示系统运行状态变化后，带隐性误动故障隐患运行的主保护误动风险增益值和带隐性拒动故障隐患运行的主保护拒动风险增益值；设系统处于正常运行状态时的隐性误动故障率和隐性拒动故障率分别为λ_和λ _，则当系统的运行方式变化后的隐性误动故障率为^DYM = ^ M ^DVM , 隐性拒动故障率为2/)!^ N λ I則;4)在状态1，主保护P和被保护元件C处于正常运行状态；若主保护P出现隐性误动故障，此时进入状态5 ;若主保护P出现隐性拒动故障，此时进入状态6 ;在状态5，若被保护元件C发生故障，主保护P就会动作跳闸切除元件C，这被视为正确动作，隐性误动故障不会被发现，此时进入状态7 ;若在状态5时外部系统的状态发生变化触发主保护P的隐性误动故障，主保护P就会误动作跳闸切除元件C，此时主保护P的隐性误动故障被发现，进入状态4 ;在状态6，若被保护元件C故障，则主保护P的隐性拒动故障就会暴露，出现拒动，进入到状态8 ;根据各状态之间的转换关系搭建相应的状态空间模型；5)由状态空间模型得到其对应的马尔可夫过渡矩阵Q的表达形式；6)设处于状态1，状态2，…，状态8的概率分别为Pjt)，P2⑴，...P8(t)，并令P⑴=，忽略隐性故障修复率，根据系统具体运行状态得到KM，Kn,再将根据步骤I)和2)所得到的数据确定过渡矩阵Q的其他各个元素的值，之后通过求解矩阵方程P (t) Q=O可得P1 (t)，P2 (t)，…P8 (t)，由此可知，保护装置处于正常工作状态的概率为P1 (t)，处于带隐性故障隐患运行状态的概率为P P5 (t)+P6 (t)，处于故障或停运状态的概率为 P 停(t) = P2 (t) +P3 (t) +P4 (t) +P7 (t) +P8 (t)；在对三套保护装置的可靠性分别进行了上述评估之后，设各自处于正常工作状态的概率分别为P11, P21, P31，各自处于带隐性故障隐患运行状态的概率分别为p12，P22,P32，P33，各自处于故障状态的概率分别为P13，P23，P33，，则超高压线路继电保护系统处于正常运行状态的概率为P1 = P11P21P31，处于带隐性故障隐患运行状态的概率为P68 =?11?21?32+ (?11?22+?12?21) ?31+?12?22?31+ (^22+^12^21) ?32+?12?22?32 ? 处于故障状态的概率为 P 故=卜P隐.Pi。本专利技术与现有技术相比，运用了基于概率模型的方法来计算超高压线路继电保护系统的可靠性，该方法所能产生的积极效果是:首先，本专利技术在对超高压线路继电保护系统的可靠性进行评估时考虑了隐性故障和系统运行状态变化的影响，其次，本专利技术不仅降低了对可靠性统计数据的要求，而且大大简化了计算过程，使得评估简单易行。【专利附图】【附图说明】图1为超高压线路保护系统动作简单图示；图2为单一保护系统的状态空间模型；【具体实施方式】下面将结合实施例及参照附图对该专利技术的技术方案进行详细说明。本专利技术通过建立单一保护系统的状态空间模型，提供一种可以对超高压线路继电保护系统进行准确评估的方法，该方法运用概率知识使得计算较为简便。1.超高压线路继电保护系统典型配置目前，在我国的超高压线路中，220kV及以上电压等级的线路基本上都配置了双套主保护和后备保护。线路的主保护一般采用纵联保护；后备保护则多以距离保护，零序保护为主。主保护采用双重化设计，可以看作是完全独立的；主保护和后备保护在原理和装置上都是独立的，动作时限也不同，这样主保护和后备保护之间可以看作是相互独立的，因此本专利技术在进行系统可靠性评估时将主保护和后备保护分开考虑。它们之间的关系示意图如图1所示。其中，P1, P2分别为第一套，第二套主保护，B为后备保护，CB为跳闸线圈。此处用继电器Kl和K2表示主保护和后备保护的动作关系，KU K2开关为常闭开关，只有当第一、二套主保护均处于故障或者检修状态，K1、K2线圈均不通电时，Kl和Κ2开关才能同时保持闭合。此时在到达后备保护的整定时间后，由后备保护动作发出跳闸信号并作用于跳闸线圈。2.基于概率模型对超高压线路继电保护进行可靠性评估的方法考虑继电保护系统隐性故障的发生，我们可以建立单一保护系统的状态空间模型，如图2所示。其中，C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李永丽，罗泳，李仲青，周泽昕，
申请(专利权)人：天津大学，中国电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：