继电保护装置时变失效率估算及其区域性差异分析

相比恒定失效率,时变失效率在可靠性评估的准确度方面具有优势。文中针对电网继电保护装置失效特性,在区分偶然失效和老化失效的基础上,利用指数分布函数拟合估算继电保护装置的常值偶然失效率,利用Weibull、正态等分布函数拟合,估算时变的老化失效率,并利用可决系数比较拟合的优劣。基于区域电网继电保护装置现场失效情况形成数据,获得了该电网保护装置的时变失效率。仿真表明,实际电网的老化失效数据符合Weibull分布。针对该电网地理特点,分析了环境、区域因素对保护装置失效率的影响,结果表明该区域电网保护装置恒定失效率基本一致,老化失效率与自然气候相关。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于动态优化马尔可夫链的线路继电保护装置状态预测方法

目前继电保护状态监测模型均利用静态故障概率进行装置失效率预测,未能计及设备老化与检修对失效率的动态影响,预测结果不可靠。对此,提出一种基于三参数威布尔分布动态优化的马尔可夫链状态预测方法。首先利用灰色-粒子群支持向量机算法求解更为精确的继电保护装置失效率函数,随后将其用于动态修正保护状态马尔可夫链中各运行状态之间的转移概率,最终实现对线路保护未来运行状态的推演。仿真结果证明,所求解的失效率函数相比传统方法求解的函数具有更高的计算精度,而动态优化马尔克夫链模型实现了设备老化与检修的动态量化处理。研究状态转移概率计算结果符合设备运行工况,可以有效预测设备规定投运年限内各时间点的运行状态。该方法对于保护检修策略的优化具有一定的指导意义。     

三参数Weibull分布的极大似然估计

Weibull分布作为一种实用统计模型在处理绝缘材料和绝缘结构失效数据中得到了广泛的应用，三参数Weibull分布在处理电气强度数据时比二参数更符合实际，同时与新近提出的电老化定律的阀值模型相对应。本文对三参数Weibull分布的极大似然估计进行了理论推导，并对应用计算机实现参数估计的一些技术问题进行了详细的论述。     

小样本失效数据下保护可靠性的贝叶斯-蒙特卡罗评估方法

保护系统的"高可靠性"导致基于大失效样本数据的可靠性评估方法遇到瓶颈,并将直接影响评估结果可信度,针对该问题,提出一种基于小样本失效数据的继电保护系统可靠性评估方法。首先,在分析继电保护装置的运行特性及小样本失效数据特点的基础上,通过拟合优度检验确定以威布尔分布作为失效数据的寿命分布;其次,利用小样本数据进行回归分析得到威布尔分布的参数,选取蒙特卡罗抽样得到的子样作为贝叶斯分布的先验分布;最后通过贝叶斯理论得到后验概率分布并求其全概率得到装置的可靠度和故障概率密度等可靠性指标。算例分析验证了方法的有效性。     

基于灰色-三参数威布尔分布模型的继电保护装置可靠性参数估计

由于小样本问题的存在使得继电保护装置可靠性评估受到限制,提出一种基于三参数威布尔分布的灰色估计法。首先针对继电保护装置故障数据投运初期可靠性高的特点,引入了相对于二参数威布尔分布有明显改善的三参数威布尔分布作为继电保护装置可靠性的分布模型,门限参数的引入可以更直观的判断继电保护装置进入损耗期的时间点;其次为解决失效样本少的问题,通过结合灰色模型与三参数威布尔分布模型,得到一种针对小样本灰色–三参数威布尔分布模型,并对继电保护装置可靠寿命进行参数估计;最后通过实例计算与其他方法进行对比,证明了新方法对小样本继电保护装置进行可靠性参数估计时在保证高精度的同时计算速度更快。     

面向智能变电站继电保护可靠性评估方法研究

针对现有智能变电站继电保护系统的高可靠性导致故障样本数据太小,难以估计可靠性参数。文中在分析智能变电站继电保护结构的基础上,提出将三参数Weibull分布和灰色估计方法相结合,对智能变电站小样本数据继电保护可靠性进行评估,采用灰色估计法直接评估三参数Weibull分布的三个参数。通过实例与其他方法进行比较,验证了该方法的准确性和合理性。仿真结果表明,文中提出的算法可以根据实时数据变化快速估计可靠性参数,同时保证了估计的高精度。该研究为我国继电保护系统可靠性评估方法的发展提供参考和借鉴。     

Weibull statistics in short-term dielectric breakdown of thinpolyethylene films [comments and reply]

In the original paper (see ibid., vol. 1, no. 1, p. 153-9, 1994), the authors show that the two-parameter Weibull distribution is satisfactory to represent the results on samples of HV thermally aged EPR cables. This does not exclude, as well as they indicate it, that the three-parameter Weibull distribution is sometimes justified, especially in the case of results of short term dielectric breakdown tests. The quality of test data available and the efficiency of usable methods, result partly from the international standardization and recent statistical work. The difficult problem remains of the choice for the statistical distribution of dielectric test results. It concerns a general enough problem that does not possess a unique solution and must take into account simultaneous physical and statistical considerations. A reply is given     

The significance of the Weibull threshold in short-term breakdownstatistics

Routine breakdown tests performed on large populations of laboratory-aged polyethylene insulated power cable slices and slices taken from aged cables are analysed according to a Weibull model. The unaged reference populations are described by a three-parameter distribution, i.e. with a nonzero location parameter or threshold. On the contrary, the aged populations may be fitted by a simple two-parameter model. A tentative interpretation stating a threshold dependence on aging is proposed on the basis of previous results     

辨识谐波电流监测数据中异常数据的一种方法研究

针对谐波电流监测数据中的异常数据影响谐波源定位和谐波责任划分准确性的问题,根据实测谐波电流数据的统计特性,采用三参数威布尔分布建立谐波电流监测数据的概率分布模型。利用最小二乘法估计三参数威布尔分布的形状参数、尺度参数和位置参数,在参数估计的基础上,得到谐波数据主体分布区间,并据此确定谐波电流异常阈值。仿真结果表明谐波电流监测数据较好地服从三参数威布尔分布,所提出的谐波电流异常监测数据辨识方法能够有效识别谐波电流监测中的异常数据。     

基于改进平均秩次法的保护装置可靠性评估

针对保护装置可靠性分析中模型的精度问题,提出了一种综合改进平均秩次法与最小二乘法的威布尔分布模型参数估计新方法。该方法克服了平均秩次法只计及每个数据删失点的位置,而未考虑到每个失效区间的长度对结果影响的不足。在对保护装置的故障数据与删失数据预处理的基础上,分别采用平均秩次法与改进的平均秩次法对威布尔分布的形状参数与尺度参数进行估计,进一步得到可靠度函数及失效率函数等并进行了相关分析。以某型号继电保护装置的故障数据和删失数据为例,对比两种方法的参数估计结果,验证了提出的新方法比传统方法所得结果更加贴近实际的优点。     

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。     

基于缺陷分析的保护装置可靠性评价研究

继电保护系统是电力系统安全稳定运行的第一道防线,研究其可靠性具有重要意义。目前继电保护可靠性研究主要从保护的拒动和误动方面进行分析,对数据样本相对较多的缺陷数据却没有有效利用。在对保护装置的缺陷信息进行分类预处理的基础上,应用最小二乘法估计二参数威布尔分布的参数,进一步得到基于缺陷信息的可靠度函数及失效率函数等并进行了相关分析。算例表明,通过计算威布尔分布的相关参数并分析可靠度、失效率及平均故障间隔时间等可靠性指标,能为分析继电保护装置的缺陷规律及可靠性评估提供一定的参考。