基于信息物理接口矩阵的IEC61850变电站自动化系统可靠性分析

随着电力系统通信控制网络和物理设备网络交互的加深,基于信息物理融合发展的变电站自动化系统的综合可靠性问题亟待研究。以IEC61850实际变电站自动化系统为例,基于变电站主接线建立其信息物理融合框架,在该框架下将信息层保护元件对物理层主要设备的影响进行分类,提出用信息物理接口矩阵表征故障传播类别的概率。考虑信息层的影响,建立变电站自动化系统可靠性分析方法,以实际变电站为算例进行了可靠性计算分析,验证了所提方法的正确性。结合算例进一步分析可靠性指标,结果表明信息层故障将明显增大系统的故障损失,而对系统连锁故障风险的影响相对较小。针对信息传输延时进行灵敏度分析,结果表明负荷点期望缺供电力的变化幅度随过程总线传输延迟率的增加而显著提升。     

基于IEC61850标准的变电站高可靠性通信研究

根据变电站可靠性要求采用了双以太网多环网结构,提出基于IEC61850标准的变电站冗余以太网通信的实现方案.基于这种冗余结构,对智能电子设备(IED)各个接口绑定硬件地址,将交换机端口与主接口的硬件地址进行映射,并分别设定IED接口和交换机端口的工作状态,给出了双以太网冗余和环网冗余的实现过程,并分析了该网络在单一链路故障和多重故障时的信息传送机制.根据变电站的通信结构,构建了变电站可靠性框图,利用最小割集理论,计算了该结构的通信可靠性指标.针对这种结构在信息实时传送方面存在的问题,采用了虚拟局域网技术和多路广播通信方式.该通信方案不仅较大地提高了通信可靠性,同时也保证了实时性.     

数字化变电站系统可靠性与可用性研究

基于IEC 61850的数字化变电站系统具有传统变电站系统所不同的结构与特点。现有的变电站可靠性分析方法多针对单装置或单间隔,鲜有针对整个变电站自动化系统。介绍了基于IEC 61850的数字化变电站系统的典型结构,分析了提高数字化变电站可靠性的主要方法,提出一种计算全站可靠性的方法。该方法将数字化变电站系统划分为通信系统、控制系统、保护系统以及站控层系统。利用可用性框图,分别计算每个子系统可靠性参数,然后通过系统可用性框图,计算出整个变电站的可靠性参数。利用该方法对一典型数字化变电站系统的可靠性进行了分析计算。结果表明,在合理采用装置冗余并采用基于IEC 62439-PRP的并行网络冗余后,数字化变电站系统的可靠性能够满足IEC 61508的要求。     

数字化变电站系统可靠性与可用性研究

基于IEC 61850的数字化变电站系统具有传统变电站系统所不同的结构与特点.现有的变电站可靠性分析方法多针对单装置或单间隔,鲜有针对整个变电站自动化系统.介绍了基于IEC 61850的数字化变电站系统的典型结构,分析了提高数字化变电站可靠性的主要方法,提出一种计算全站可靠性的方法.该方法将数字化变电站系统划分为通信系统、控制系统、保护系统以及站控层系统.利用可用性框图,分别计算每个子系统可靠性参数,然后通过系统可用性框图,计算出整个变电站的可靠性参数.利用该方法对一典型数字化变电站系统的可靠性进行了分析计算.结果表明,在合理采用装置冗余并采用基于IEC 62439-PRP的并行网络冗余后,数字化变电站系统的可靠性能够满足IEC 61508的要求.     

变电站综合自动化系统可靠性的定量评估

利用故障树分析法建立变电站自动化系统的可靠性模型.通过系统故障树的定性分析、定量计算和敏感度分析,计算得到变电站自动化系统的可靠性指标,确定出系统可靠性的薄弱环节,提出关键设备冗余配置的改进措施.定量评估表明,关键设备冗余配置是提高变电站自动化系统可靠性的有效方法.得出的结论与工程实际经验是相一致的.     

基于分布式馈线自动化的配电信息物理系统可靠性评估

对采用分布式馈线自动化的配电信息物理系统进行了可靠性评估。基于分布式馈线自动化的故障自愈实现原理,在传统物理系统两状态元件模型中考虑信息系统的影响,通过建立信息系统的元件和网络模型描述分布式馈线自动化的终端功能和邻域局部信息的交互过程,并由故障元件的位置定量描述在配电网发生故障时信息系统元件失效对物理系统可靠性的影响。利用序贯蒙特卡罗方法抽样,对系统进行仿真以获得计及信息系统故障的可靠性指标,对信息系统通信网络和终端2类元件进行失效分析,并探究断路器的重合闸功能在纠正故障上游因信息系统故障导致的误停电情况的可靠性影响。算例分析结果验证了所提方法的有效性。     

计及控制功能失效的微电网信息物理系统可靠性评估

对隔离型微电网内各个微源的协调控制很大程度上依赖安全可靠的信息系统,信息元件随机故障将通过控制功能失效进而影响微电网的可靠性。本文提出一种计及频率控制影响的隔离型微电网可靠性建模与评估方法。首先根据隔离型微电网集中式频率控制方法及信息失效对频率控制模式的影响,建立了信息物理间接影响耦合关系;其次基于隔离型微电网调频模型,提出了元件故障后果量化评估方法;定义了新的微电网可靠性指标,以表征控制失效对系统可靠性的影响,并采用基于频率控制仿真的序贯蒙特卡罗模拟法对隔离型微电网信息物理系统可靠性进行了评估。算例仿真分析了信息元件失效通过频率控制对隔离型微电网可靠性的影响,验证了本文所提指标、模型和方法的正确性。研究成果可为隔离型微电网的规划和运行提供有效技术支撑。     

考虑EPON的配电网信息物理系统可靠性评估

对于信息-物理高度耦合的配电系统,通信网络对配电网供电可靠性的影响不容忽视。本文以EPON冗余保护组网方式为基础,分析了配电网故障过程中信息链路有效性丢失对其自愈控制过程的影响,借助区域邻接矩阵,结合信息系统失效模型给出了故障后区域的分类算法,提出了一种涵盖不同信息系统失效模式的可靠性评估方法。建立同时考虑系统建设综合费用、通信网络组网方式以及系统可靠性的智能终端优化配置模型,采用遗传算法进行求解。最后通过案例验证本文方法的可行性,并对比分析了EPON信息元件故障率、EPON组网方式对配电信息物理系统可靠性的影响。     

配电网信息物理系统可靠性的精细化建模与评估

随着信息通信技术广泛应用于配电网,配电网的信息物理耦合程度逐渐加深,现有配电网信息物理系统可靠性模型难以准确评估实际工程应用中复杂场景的可靠性。文中基于耦合元件的失效情况建立了多状态可靠性模型,并基于满二叉树拓扑遍历配电网信息失效场景,由此提出了一种新颖的可靠性分析方法。该方法考虑了实际故障处理过程与转供容量约束,并适用于所有开环运行的配电网拓扑,为评估存量配电网信息物理系统的可靠性提供一种可行的手段。最后,以中国某市一个实际配电网为例,构建测试配电网信息物理系统,验证了所提配电网信息物理系统可靠性评估方法的可行性与有效性。     

计及实时需求响应的综合能源信息物理系统可靠性分析

信息通信技术的飞速发展促使能源网络和信息网络耦合程度不断加深,为实时需求响应的实施提供了有效的技术支撑。为充分考察信息网络和需求响应技术对综合能源系统可靠性的影响,提出一种计及实时需求响应的能源-信息耦合系统可靠性评估方法。首先,构建综合能源信息物理系统框架并分析其实时需求响应机理;其次,建立信息传输可靠性模型,并采用混合蒙特卡洛法抽样元件状态、生成多时段故障场景;再次,将元件状态变量纳入能量平衡约束,以购能成本、负荷削减成本和需求响应成本最低为目标,建立最优负荷削减模型;然后,提出能源信息物理系统可靠性评估指标及评估流程;最后,通过算例分析了实时需求响应、物理域元件以及信息域元件对可靠性的影响,同时量化分析了物理元件和信息元件在系统中的重要程度。算例结果表明,不同元件对能源信息物理系统可靠性的影响不同,实时需求响应能够有效提升其运行经济性和可靠性;文章所述方法能够有效识别能源信息物理系统物理域和信息域薄弱环节,为其经济运行和强化建设提供参考。     

基于IEC61850的变电站自动化系统可靠性评估

基于IEC61850标准的变电站自动化系统支持功能自由分布,系统的可靠性与其功能分布方式密切相关。介绍了变电站自动化系统功能自由分布的实现原理,提出了基于IEC61850的变电站自动化系统可靠性评估方法,即基于IEC61850标准,将系统功能分解成由逻辑节点和逻辑连接构成的逻辑节点连接图,通过物理装置和通信链路的故障率,计算各逻辑节点和逻辑连接的故障率。在此基础上,根据系统功能的可靠性框图,计算系统功能的可用率,并以此评估系统的可靠性。以间隔联锁功能为例对方法进行详细说明并对其可行性进行了论证,为优化系统功能分布方式和提高系统可靠性提供指导依据。     

基于蚁群算法的继电保护系统可靠性分析

针对目前对变电站的继电保护可靠性评估还没有统一的标准,电网的继电保护可能会出现误操作的问题,提出了一种基于蚁群算法的继电保护系统可靠性分析方法。分析了变电站继电保护系统之后,根据变电站继电保护需要考虑的因素,将蚁群算法蚂蚁在寻找食物的过程中的最小路径遍历的思想运用在变电站继电保护的可靠性分析上,通过计算变电站各个有效节点之间的最短距离,构建可靠性分析模型。通过算例仿真,利用蚁群算法建立其模型,进行计算,验证此方法的有效性。     

基于IEC61850配电系统自动化可靠性评估

配电系统自动化的可靠性对于整个电力系统的可靠性至关重要。提出了一种在配电系统元件发生故障情况下基于IEC61580标准的配电系统自动化的可靠性评估方法。首先简要介绍了IEC61850规约、配电系统自动化的构架以及主要功能。然后提出利用故障树分析方法来量化该系统的可靠性指标,利用概率模型来估计系统元件故障率、修复时间等可用性指标,从而计算IEC61850系统的可靠性。并分析了在线路故障和母线故障的情况下,基于IEC61850配电自动化系统中故障定位情况以及与配电系统可靠性的关系。最后对所提方法在RBTS上进行了仿真分析,验证了所提方法的正确性。     

HVDC输电系统可靠性跟踪方法

由于高压直流输电(HVDC)系统结构复杂、元件众多,各元件对系统不可靠性的影响各不相同,如能找到一种不可靠性分摊方法,给出各元件对系统不可靠性的贡献大小,以确定直流输电系统的薄弱环节,将为运行和规划人员提供一种新的可靠性分析方法。针对该问题,提出基于比例分摊思想的系统不可靠性跟踪准则,结合可靠性计算中的子系统划分,又提出了直流输电系统可靠性跟踪的2次分摊方法。在子系统可靠性跟踪中,应用比例分摊准则得到各子系统内部元件对子系统可靠性指标的分摊;在整个直流系统可靠性跟踪中,基于该准则得到各子系统可靠性指标对直流系统各可靠性指标的分摊;最后合并2次分摊结果即可得到各元件对系统可靠性指标的分摊。采用某工程算例进行测试分析,结果证实该文提出的可靠性跟踪方法能够将HVDC输电系统可靠性指标公平合理地分摊到各元件或子系统,并有效地辨识了系统的薄弱环节。     

智能变电站自动化系统新方案的探讨

分析了智能电网对智能变电站自动化系统的需求,研究并提出了一种智能变电站自动化系统新方案,其应用间隔纵向集成技术减少保护、监控功能实现环节,提高系统可靠性和易维护性;采用网络并行冗余协议提升站内信息传输可靠性和标准化程度;应用面向服务的监控功能提升变电站和调控中心间的信息共享和协调互动水平。阐述了该系统的关键技术,并展望了其应用前景。最后,讨论分析了系统推广应用时可能存在的一些问题。     

基于网络的远动状态监测系统研究与应用

变电站远动机是变电站自动化系统与调度自动化系统信息和数据交互的枢纽装置,远动机运行状态是否正常,直接影响到调度自动化系统各个应用功能的分析结果,影响调度员对变电站运行状况判断。通过研究基于网络的远动状态监测系统,并在变电站自动化系统中实践应用,保障变电站安全生产。     

考虑信息系统作用的电力系统可靠性研究

将电力信息系统对电力一次系统的作用形式分为直接作用和间接作用,并研究了直接作用类型对电力系统可靠性的影响。提出了由信息系统功能、一次系统元件及信息-电力作用关系组成的系统可靠性模型。给出了断路器控制和变压器控制两类信息系统功能可靠性模型和考虑信息系统功能作用的断路器和变压器可靠性计算方法。在此基础上,基于非序贯蒙特卡罗仿真方法,提出了考虑信息系统作用的电力系统可靠性评估算法。最后,通过对RBTS改进系统的仿真分析,以系统负荷削减概率（Loss of load probability,LOLP）和期望失负荷量（Expected energy not supplied,EENS）为可靠性指标,分析了不同结构和冗余程度的信息系统对系统可靠性的影响。算例结果表明,信息系统作用对电力系统可靠性影响显著,不同结构的信息系统对电力系统可靠性影响存在较大差别。     

孤岛微网信息物理系统可靠性建模与评估

为考察信息系统对微网可靠性的影响,从信息物理融合的角度提出孤岛微网可靠性建模与评估方法,更细致全面地刻画微网可靠性水平与运行风险。依据孤岛微网信息物理元件交互影响机理,基于马尔科夫过程理论建立了新的断路器元件三状态可靠性模型,为分析信息物理间接作用提供方法;考虑通信网络复杂性和冗余特征,借鉴传统通信网络利用关联矩阵和深度优先搜索评估连通性的方法,建立了基于连通性评价的信息系统可靠性模型;考虑孤岛微网优化运行状态对故障后果分析的影响,运用计及优化运行策略的系统状态生成方法,建立优化模型并求解。在此基础上,基于序贯蒙特卡罗模拟法,提出孤岛微网信息物理融合可靠性评估算法。通过对算例进行仿真测试,验证所提模型和方法的可行性和有效性,研究成果有助于推动微网可靠性评估的进一步发展。     

数字化变电站通信冗余实施方案的改进及可靠性分析

网络体系结构的冗余设计对提高数字化变电站系统可靠性有重要意义。从变电站自动化系统整体出发,分析了现阶段基于IEC61850数字化变电站的典型冗余结构,提出了可行的改进方案,集中备用改进模式和交叉备用改进模式。对各种冗余方案进行了实时性分析和经济性比较,并用故障树分析法进行可靠性定量评估。研究结果表明,改进方案在实时性和经济性上优于目前应用的典型方案,且不以牺牲系统可靠性为代价,有较高的应用前景,对于建设高效、可靠、经济的数字化变电站有一定意义。     

考虑冗余系统故障率参数时变性的直流配电网可靠性评估

合理的元件层冗余配置是提高直流配电设备可靠性的有效手段,针对现有研究在进行直流配电网可靠性评估时缺乏对直流配电设备内部冗余系统故障率参数时变性的考虑,提出一种考虑冗余系统故障率参数时变性的直流配电网可靠性评估模型。首先,从冗余方式、冗余程度2个维度对冗余系统存在形式进行分析,归纳并推导出4种主要的冗余系统可靠性模型。其次,从可靠性度量参数的定义及观测值角度构建可靠度与故障率间的时变性数学解析模型,据此探讨传统冗余系统故障率参数不考虑时变性的机理性缺陷。然后,基于系统可靠性理论建立考虑冗余系统可靠性参数时变性的各直流配电设备可靠性模型,并据此建立了基于最小割集法的直流配电网可靠性评估模型。最后,算例分析验证了该方法的合理性。