考虑继电保护系统的新一代智能变电站可靠性评估

新一代智能变电站已成为变电站未来的发展方向。目前针对新一代智能变电站一次系统或继电保护系统可靠性的评估仅限于系统本身,并没有综合考虑这两个系统对新一代智能变电站可靠性的影响,从而导致评估得到的可靠性指标偏高。首先根据新一代智能变电站继电保护的结构,建立了基于最小路集算法的可靠性模型。然后提出一种综合考虑继电保护系统及一次设备的等效可靠性指标,并利用上述模型及等效指标计算新一代智能变电站的可靠性。最后通过算例验证了所提方法的有效性。     

智能变电站继电保护系统可靠性分析

智能变电站采用大量新型设备提高变电站智能化的同时也给继电保护二次设备的可靠性带来了全新的挑战。采用有效概率、误动概率和拒动概率三个指标对智能变电站直采直跳模式下线路、母线和变压器保护系统进行评估,对比分析了三者的可靠性并给出了提高可靠性的措施。研究结果对智能变电站继电保护系统的设计和改进具有指导意义。     

继电保护系统长期和短期可靠性的参数灵敏度算法

继电保护系统是典型的多元件、多状态、不确定系统,其可靠性对电网安全极为重要。保护系统长期可靠性与元件可用度有关;短期可靠性与元件可用度和状态初值有关。为确定关键元件,提高保护系统可靠性,针对继电保护系统长期和短期可靠性评估,提出状态概率对可靠性参数的灵敏度算法。证明稳态状态概率可用转移率矩阵逆矩阵的最后一列表示,稳态状态概率的参数灵敏度,可用转移率矩阵及其偏导表示。证明瞬时状态概率的矩阵指数,可展开成矩阵级数后求导,随级数数增加导数最终收敛。以输电线路双重保护方案为例,验证了状态概率灵敏度模型的计算精度。     

智能变电站报文分网传输下保护可靠性分析

针对目前智能变电站采样值(sampled measured value,SMV)与面向对象的变电站通用事件(generic object oriented substation event,GOOSE)报文的分网传输结构,研究智能变电站继电保护系统的可靠性,建立主变保护、线路保护以及母线保护的可靠性框图模型,运用最小路集法计算保护可靠性。结果表明,在报文分网传输方式下,线路保护和主变保护的可靠性相当,母线保护的可靠性较低。进一步选择Birnhaum重要度和关键重要度指标对智能变电站继电保护系统进行元件重要度衡定,分析各个保护系统中的薄弱环节。     

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。     

基于状态信息关联关系的智能变电站继电保护在线监测方法

智能变电站技术的推广为继电保护的运维提供了新的思路和技术手段。基于状态信息的在线监测将有利于提高智能变电站继电保护系统的可靠性,减少运维的工作量。从智能变电站继电保护组成的角度出发梳理了继电保护的状态信息,分析了状态信息之间的关联关系,通过对继电保护实时采集和上传的状态信息增加逻辑运算和判断比较,提出了基于状态信息各种关联关系的继电保护在线监测方法。算例表明本文方法能够发现继电保护的某些异常,从而提高智能变电站继电保护运维的有效性。     

不同过程层网络结构的保护系统可靠性分析

数字化变电站过程层存在多种形式的网络结构,研究不同网络结构下继电保护系统的可靠性对过程层网络结构的选择和工程应用具有重要意义。根据数字化变电站继电保护系统的构成特点,提出了一种保护系统可靠性分析方法。该方法将保护系统划分为采样子系统和跳闸子系统,分别建立其故障树模型。综合考虑设备故障和修复过程,利用故障树和蒙特卡罗(Monte Carlo)仿真相结合的求解方法计算保护系统可靠性。最后应用所提出的分析方法,对不同网络结构下保护系统的可靠性进行了评估,通过对元件概率重要度分析,给出了影响保护系统可靠性的主要元件。     

高压直流输电系统可靠性灵敏度分析模型

为从元件层面刻画高压直流输电系统可靠性影响程度，提出了直流系统元件可靠性灵敏度指标，结合故障树法及频率和持续时间法建立了高压直流输电系统元件可靠性灵敏度分析的组合模型，提出了直流系统可靠性评估概率灵敏度和关键重要度的定义。最后通过2个算例，对单/双12脉高压/特高压直流输电系统进行可靠性评估及灵敏度分析，基于计算结果对各元件或子系统对系统可靠性的影响及元件备用的影响进行了全面探讨。该方法对于识别系统的薄弱环节，对系统的增强措施分析及系统运行维修决策具有参考意义。     

基于直觉梯形模糊数的数字保护可靠性分析

智能变电站继电保护系统在架构和原理上都发生了巨大改变,如何客观正确地分析其可靠性尤为重要。对保护信息分类处理,采用最小路集算法进行合理的拓扑分析,然后运用直觉梯形模糊数对系统具有模糊不确定性的设备元件故障率进行分析计算,得出模糊可靠性指标,并通过编程的方式运用直觉梯形模糊数的信息不完全确定决策方法对最小路集线路进行可靠性分析,找出系统的薄弱环节。事实证明,该方法是一种具有实际意义的继电保护系统可靠性评估方法。     

基于矩阵形式F&D法的智能变电站二次系统危险点分析

智能变电站二次系统内部元件众多且结构复杂,直接建立状态空间容易导致维数灾难,且难以给出系统状态概率对各元件可靠性参数灵敏度的解析表达式,无法直接对各元件的危险性进行分析。本文采用分层等值的方式建立智能变电站二次系统状态空间,首先建立各子系统的状态空间,通过频率及持续时间(F D)法组合各状态空间,得到最终系统的可靠性模型。针对系统的危险点分析,采用矩阵形式的F D法建立等值前后转移率矩阵之间的联系,推导系统状态概率对各元件可靠性参数偏导的解析表达式,量化相应的灵敏度。算例分析给出了可靠性及灵敏度的计算结果,为智能变电站二次系统危险点分析提供了参考依据。     

无防护安装就地化保护应用与实践

阐述了国内微机保护的发展历程以及目前继电保护所暴露的一些问题,提出了继电保护的小型化和就地化。具体研究了全站二次系统架构、智能管理单元及就地化操作箱。提出了无防护安装就地化保护的预期目标:通过就地安装减少中间环节提升保护快速性,可靠性和减少干扰;通过即插即用的检修模式缩短保护装置的更换时间,提高检修效率;推动智能站二次系统整体设计方案优化及运维技术和管理的创新,实现变电站安全可靠、运维便捷、节能环保、经济高效。无防护安装就地化保护的基础技术条件已具备,已有就地化线路保护与就地化分布式母线保护经过了实践检验,无防护安装的就地化保护将开启变电站建设、运维的全新模式。     

智能变电站就地化继电保护技术方案研究

二次设备整站就地化布置已成为智能变电站的发展趋势。对采用电子式互感器的智能变电站中几种不同的就地化继电保护实施方案进行对比,详细给出对应的技术思路和实现方案,并分析其在工程应用中可能存在的优缺点。针对新模式下继电保护装置的调试、运维及检修工作均产生变化这一问题,对就地化小型化继电保护装置的流水线自动检测技术进行了简要介绍。研究结果已在智能变电站设计、调试、运维及检修工作得到初步应用。     

基于Markov模型与GO法的智能变电站继电保护系统实时可靠性分析

智能变电站的全站信息数字化为继电保护信息的实时采集提供了基础,但是智能变电站继电保护系统可靠性的分析还停留在滞后于实时运行状态的估算阶段。以智能变电站采集实时报文数据作为继电保护系统在线监测数据,研究了继电保护装置的实时可靠性。首先从智能变电站在线监测出发,对智能变电站报文进行分类,确定继电保护装置的状态划分。然后通过Markov模型对继电保护装置的可靠性进行分析,并根据多状态的特点,使用GO法对继电保护系统可靠性进行分析,实现了继电保护装置和系统的实时可靠性分析功能。最后以某变电站线路保护系统为算例,证明了该方法为智能变电站保护系统实时可靠性的分析提供了有效手段。     

220 kV变电站供电可靠性定量研究

综合应用可靠性工程理论、图论以及面向对象的计算机技术,对220kV变电站供电可靠性进行定量评估研究。在考虑变电站接线形式、运行方式、一次电气设备故障和计划检修影响、继电保护配置以及不正确动作等影响的基础上,利用自主开发的可靠性分析计算软件包,定量计算评价变电站供电可靠性的指标,如整站全停电或部分停电的概率、供电可靠率、年平均停电时间、因故障造成停电的停电量大小以及设备可靠性对整个变电站供电可靠性影响的灵敏度等,为电力系统的规划和运行管理人员提供科学决策依据。     

变电站即插即用就地化保护的应用方案和经济性比较

针对智能变电站继电保护存在的系统可靠性降低、运维难度增大等问题,阐述了基于即插即用就地化保护装置的新方案,用于提升保护可靠性和整站经济性。首先阐明了保护装置即插即用的理念和就地化安装的设计思路,并通过与当前智能站架构的比较,体现出新方案安全高效的优势。然后介绍了单间隔保护及跨间隔保护的应用方案、涉及的关键技术和面临的挑战;并就变电站全寿命周期内各类经济因子的变更进行比较,体现出新方案在变电站设计、建造、运维等方面的经济优势。目前,即插即用就地化保护装置已处于全面挂网试运行阶段。     

基于继电保护装置态势感知及辅助决策的智能运维系统

为提高电力系统二次设备的运行安全性和运维效率,设计了一种基于继电保护装置态势感知及辅助决策的智能运维系统。该系统部署于主站,通过分析变电站继电保护设备的上送信息,按照综合逻辑推理机制给出保护功能判别结果;构建自主巡检、信息互校机制,迅速发现并定位设备及回路异常。建立保护告警信息处理和知识数据库,及时提供针对性的检修辅助决策。依托保护运行信息采集平台及知识数据库实现区域内所有保护装置历史异常信息数据的采集、处理、分析和展示,为提高二次保护设备运行可靠性提供决策依据。建立了基于虚拟链路的远程运维方式,实现调度端对站内装置的直接访问。设备厂商技术专家可远程协助快速处理现场问题,显著提高了现场消缺速度。     

Reliability evaluation of the centralized substation protection system in smart substation

The centralized substation protection (CSP) system is one of the novel protection systems in a smart substation. The configuration mode of the CSP system is quite different from that of the traditional protection systems. According to the configuration mode and the operational characteristics of the CSP system, the overall reliability models are established in this paper. Then, the equivalent reliability models of the CSP system in a bay are also established. A novel approach is used to compute the reliability indices of the CSP system based on fault tree and the Monte Carlo method. The proposed method also takes into account the fault‐tolerant function and repair characteristic of the CSP system. Simulation results show that reliability of the CSP system is much better than that of the traditional protection system. The results of this study will be helpful for engineering the CSP system in a smart substation. © 2016 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

基于云模型与马尔科夫链的继电保护装置寿命预测方法

准确预测智能变电站继电保护装置的有效寿命,是保障智能变电站安全稳定运行的关键。提出了一种基于云模型与马尔科夫链的继电保护装置寿命预测方法。利用继电保护装置的运行状态数据并结合云模型的隶属度函数来构建初始状态概率分布向量,然后依据马尔科夫链原理获得状态转移概率矩阵,最后通过分析信度准则预测保护装置有效寿命。算例分析结果表明该方法能科学预测保护装置有效寿命,可为智能变电站继电保护装置的状态检修工作提供指导依据。     

提高智能变电站采样可靠性的研究与应用

以智能变电站二次系统数据源头合并单元装置为切入点,分析了目前智能变电站采样系统存在的问题。提出高可靠性采样方法,并以此为基础设计新型合并单元装置。新型合并单元具备异常采样数据分析和处理功能,发生数据异常时能迅速准确判别,为变电站内继电保护提供数据异常的信息,帮助继电保护作相应处理以避免不正确动作。经过分析和验证,所研究方法可提高目前智能变电站采样环节的可靠性。