直流保护装置时变失效特性分析

相比恒定失效率,时变失效率能更准确地模拟保护装置失效特性。文中针对直流保护装置时变失效特性,在区分老化失效和偶然失效数据的基础上,基于指数函数拟合常值偶然失效率,基于Weibull分布拟合时变的老化失效率,并综合老化和偶然失效率获取其时变失效特性。基于某区域电网直流保护装置现场失效数据,揭示了该电网直流保护装置的时变失效率,并分别分析了不同批次装置及装置模块的时变失效特性。分析表明,不同批次装置分别处于损耗失效和偶然失效期,应分别制定维修策略,同时电源、通信单元易进入损耗失效期。     

基于三参数Weibull分布的继电保护装置老化失效率估算

Weibull分布广泛用于元件失效分布拟合。与二参数相比,三参数的Weibull分布能够更好地模拟继电保护装置在投运初期不存在老化失效的特点。简要分析了继电保护装置失效特性,利用三参数Weibull分布特性,提出了一种基于最小二乘法和迭代法的继电保护装置老化失效率估算方法。结合某区域电网实际统计数据,计算了失效率函数,并将三参数Weibull拟合结果同二参数Weibull分布拟合结果进行对比。结果表明,基于三参数Weibull分布的时变失效率估算更符合继电保护装置的老化失效特性。     

继电保护装置恒定失效率估算方法

继电保护装置恒定失效率的估算,是继电保护装置可靠性评估的基础。文中分析了根据现场数据估算恒定失效率时存在的数据问题,讨论了适合现场数据的恒定失效率估算方法,即极大似然估计和最小二乘曲线拟合方法。特别地,推导了考虑数据检修、截尾特性的基于极大似然估计的继电保护装置恒定失效率计算方法和最小二乘拟合方法。最后,基于某区域电网220kV及以上线路保护装置2006年和2007年实际运行数据,结合不同数据类型与对应的失效率估算方法估算该电网保护装置整体失效率。对比结果表明:计算恒定失效率时,需要着重考虑数据截尾影响。进一步,结合不同估算方法的特点,讨论了具有较高适应性的估算方法。     

基于内部温度的继电保护装置时变失效率研究

时变失效率是继电保护装置状态评估的重要指标之一。随着在线监测技术的发展,特别是新一代智能变电站的建设使得继电保护装置的温度参数成为可观测指标。从继电保护装置的温度指标入手,对继电保护装置的时变失效率进行研究。首先将Arrhenius模型与Weibull分布模型相结合,建立了继电保护装置内部主要功能模块在考虑运行温度下的时变老化失效率。然后利用串联模型将各模块的老化失效率和偶然失效率融合,得到了继电保护装置整体的时变失效率模型。随后在算例中建立了某省网继电保护装置的时变失效率模型,并以某台保护装置为例,简要分析了运行温度差异以及装置内部模块更换对失效率的影响。结果表明,运行温度对保护装置的失效率影响显著,且温度差异的影响会随着运行时间的推移逐渐扩大。最后针对实际情况提出了改善运行温度的相关建议。     

高压继电保护装置的失效特性分析

分析继电保护装置的失效特性,对提升检修的针对性、有效性和经济性有重要意义。首先,对继电保护装置失效的基本特性进行分析,阐述保护失效及失效率的基本定义,并分析了常见的失效率分布函数计算方法;接着,考虑偶然失效与老化失效两种工况,基于韦伯分布法采用最小二乘法对继电保护装置失效函数的相关参数进行拟合计算,求解出符合实际情况的继电保护装置失效率计算函数;最后,对不同失效模式以及不同失效假设下的失效率进行计算,结果表明应用三参数韦伯分布对继电保护装置失效特性的拟合结果准确度要优于其他分布函数,充分证明该方法的优越性与合理性。     

继电保护装置寿命分析及寿命影响机理研究

剖析了平均无故障时间、失效率与寿命的关系, 分析了目前继电保护装置寿命研究中的不足因素。统计了某电网公司在运行继电保护装置失效率数据,结合继电保护装置可修复的特性,剔除了由于运行管理制度而提前退出运行等影响因素,利用Marquardt 法对继电保护装置寿命的Weibull分布函数的参数进行估计,得出故障率分界点和故障率的分布曲线函数。分析了装置寿命的主要影响机理,提出了延长寿命的对策,为继电保护装置寿命要求的制定提供了理论依据。     

继电保护装置运行年限评价的研究

针对继电保护状态检修中一刀切地评价装置运行年限的问题,介绍了一种装置合理运行年限估计的方法。首先以装置缺陷产生原因和失效率特点将装置缺陷分为早期缺陷、偶热缺陷和老化缺陷。然后将装置现场数据作为随机截尾试验数据分类计算装置中后期缺陷发生次数期望,其中早期缺陷为固定值,偶然和老化缺陷分别符合指数和威布尔分布。接着分析状态检修制度和装置配置方式对检修工作开展的影响,从而构建以单位时间费用最小为目标的函数估计装置合理的运行年限。最后利用某地区线路保护装置现场数据说明本方法的可行性。     

继电保护装置带状拟合寿命模型及其弹性退役决策方法

电力系统继电保护装置的寿命评估及退役决策对于保障电力系统安全具有重要作用,而继电保护装置的寿命建模及退役决策制定尚无十分有效的方法。采用"浴盆曲线"单线拟合难以反映运行统计数据较大波动的问题,工程实际中继电保护装置退役决策的理论依据不够充分。文中提出了一种刻画继电保护装置失效的带状拟合寿命模型,通过拟合失效数据的两条边界线来描述继电保护设备失效区间,重点反映失效数据集中的区域及其变化趋势,从而反映继电保护装置的寿命变化规律。这种基于失效区间的模型用于退役决策时,既具有明确的边界特征又具有一定范围的弹性,可指导运行部门根据继电保护装置的实际运行情况将退役区间与一次设备的检修更新计划协同决策,具有更强的工程指导意义。结合中国某省级电网运行数据进行分析,验证了所提方法的有效性。     

考虑运行时间和温度的继电保护可靠性分析

在继电保护可靠性评估中,考虑运行条件的影响可以更准确评估保护系统的可靠性。将继电保护系统失效分为硬件失效和软件及人为因素失效,分别分析了两种失效的失效率时变特性,并分析了运行温度对保护装置可靠性的影响,进而建立了考虑运行条件继电保护系统失效率模型。考虑一次设备和继电保护系统的耦合关系,建立了保护系统可靠性模型。分别在不同的运行条件下,对实际的继电保护系统的不可用度进行了计算,计算结果验证了所提理论的正确性和有效性。     

继电保护装置的多因素时变Markov模型及其检修策略分析

高可靠性微机继电保护装置的人为失效、软件失效以及不同检修模式等因素造成的失效不可忽略。同时,其失效率在全寿命周期内并非恒定。针对上述问题,分别建立了考虑多重因素的单个保护装置5状态Markov模型和双重化保护的14状态Markov模型。考虑时变失效因素与检修因素,并对部分检修与全部检修进行区分,比较相应的时变不可用率变化,并给出最优检修策略。     

基于HSR环网的“花瓣”型配电网区域备自投系统研究及应用

针对配网“花瓣”型区域配电网,传统备自投无法实现发生故障后“花瓣”中非开环点开关房的快速恢复供电,采用实时采样、实时交换数据、实时判别、实时控制的技术手段,基于高可靠性无缝冗余环网（HSR）,提出一种可以适用于多种复杂区域配电网主接线形式的区域备自投系统。介绍了区域备自投系统的构成、通信架构、逻辑控制策略等。开发出的区域备自投装置现场应用结果表明,能有效实现“花瓣”型区域配电网发生故障后的快速恢复供电。     

基于历史故障记录数据的电网连锁故障规模概率分布研究

连锁故障规模的概率分布描述了电网连锁故障的传播特点,是衡量电网发生大规模停电故障概率的有效方法之一。针对历史故障统计数据进行计算,是传统电力系统可靠性评估方法之一。将其与分支过程模型结合,用于区域电网的连锁故障分析。采用某区域电网14年历史故障数据为样本数据,针对多种概率模型进行比较分析,提出采用波雷-坦尔分支过程模型计算该区域电网连锁故障规模的概率分布,并采用误差分析研究了波雷-坦尔模型应用于实际电网风险管理的有效性和可能性。结果表明,波雷-坦尔模型能够很好地估计线路故障规模的概率分布。在相同置信度要求下,基于波雷-坦尔模型估计故障概率分布所需样本数据比直接根据实际故障数据计算所得概率分布所需样本数据降低一个数量级。     

电力设备全寿命周期成本中故障成本的估算

针对全寿命周期成本中故障成本难预测的问题,根据电力设备累积失效概率符合威布尔(Weibull)模型的特点,运用最小二乘法对Weibull模型参数进行估计,计算出设备的期望寿命,从而建立故障成本估算模型。通过比较分析不可修复设备和可修复设备故障成本的计算方式,针对可修复设备平均寿命的特殊性,引进等劣化理论来揭示可修复设备平均寿命之间的关系,并计算出可修复设备的故障成本。算例验证了该方法的有效性。     

规模化电动汽车充电对配电网电缆老化的影响

电动汽车规模化且带有随机特性的充电行为将给城市电网运行和维护带来新的挑战。提出了计及充电随机特性的电动汽车充电负荷模型,考虑了电动汽车接入水平、用户出行和充电习惯,在此基础上,研究了规模化电动汽车充电对配电网电缆老化的影响。所提出的电缆老化模型计及了不同季节、不同环境下每一负荷周期内电缆所承受电应力、热应力的随机特性,提高了电缆剩余寿命估算的准确性,解决了规模化电动汽车入网后如何确定电缆寿命所受影响这一技术难题。     

同时计及设备老化与不完全维修的电力系统可靠性评估

在电力系统可靠性评估中,建立精确的元件停运模型至关重要。传统模型忽视了设备老化与维修更新性的影响,导致评估误差随着元件运行时间增长而不断增大。针对这一严重不足之处,提出了计及设备老化与不完全预防性维修的元件时变停运概率模型。该模型采用虚拟年龄与改善因子表征预防性维修对故障率的降低效应,采用威布尔模型表征时间对故障率的增长效应。应用所提出的模型对改进的IEEE RTS-79系统进行了可靠性评估。通过改变部分系统元件的维修成本和预防性维修周期模拟实际维修,给出了新模型中不同维修策略的系统可靠性评估结果,并与传统方法进行了对比分析。结果表明提出的模型能更准确地反映实际维修效果,更精确地预测电力系统中长期可靠性水平。     

基于Weibull函数分布的电力通信网光缆失效率模型

为了解决电力通信网可靠性评估过程中光缆可靠性的量化和计算问题,在现有的三参数Weibull分布函数的基础上,结合光缆现行的国家与电力行业标准和主流生产厂家的光缆特性指标,提出了光缆失效的3个影响参数——形变参数、结构参数以及时间参数,并建立了适用于分析电力通信光缆失效率的概率分布模型。针对现有数据的局限性,采用将传统的黄金分割迭代算法与一种能够近似拟合的最大似然估计法相结合的方法对参数的取值进行计算和估计。该模型较好地反映了不同的因素对光缆可靠性的影响程度,实例分析验证了该模型具有一定的实用性。     

考虑电网载荷均衡度及N -1安全约束的防灾经济调度

极端气象灾害的日益频发,给电网安全稳定运行带来了极大的威胁。传统电力系统的经济调度方法为了追求发电成本的经济性而忽略了电网载荷分布状况,在恶劣天气条件下重载或是满载线路的停运都可能引发电力系统连锁故障大停电事故。为此,提出了一种恶劣天气条件下考虑电网载荷均衡度及安全约束的防灾经济调度方法。该方法在传统经济调度模型的基础上,综合考虑全网和恶劣天气影响区域输电线路载荷的状况,通过降低全网输电线路载荷率的平均绝对偏差以及恶劣天气下区域输电线路载荷率,改善电网的载荷均衡度,并提高系统的运行安全。为保证调度模型在恶劣天气条件下的鲁棒性及求解高效性,基于支路开断分布因子以及校验添加再校验思想,提出了一种新的安全约束动态校核及添加方法。最后,基于现有的考虑隐性故障的连锁故障仿真模型,提出了在台风灾害下电力系统防灾经济调度策略的可靠性评估方法。IEEE RTS-79系统的仿真结果表明,相比于传统经济调度方法,所提出的防灾经济调度方法能够有效地提高电网载荷均衡度,改善恶劣天气条件下电力系统的停电分布,并可提高系统运行安全性及可靠性。     

基于多应力影响威布尔分布模型的电能表寿命预判及验证

电能表不同故障模式的失效分布特征不同,诱发其失效的应力类型和退化过程也各有差异。文中提出了一种基于多应力影响威布尔分布模型的电能表寿命预判方法,应力类型主要包括环境应力及电应力。利用电能表实测历史故障数据建立各故障模式失效率威布尔分布模型,进而针对主要影响应力类型,建立影响应力与各故障模式失效率之间的模型,并计算影响系数,通过调整各故障模式的预测阶段失效率,获得整体电能表的近期寿命。经现场实际电能表故障数据验证,其累计失效率偏差率平均值为1.99%,失效数偏差率平均值为4.41%,表明该方法可有效预判电能表寿命,为电能表状态更换、故障预警提供技术支撑。