阶段式保护原理性失效风险的概率评估方法

继电保护对电力系统的安全稳定运行有着重大影响,其可靠性研究一直是电力工作者关注的课题。针对目前继电保护系统可靠性及风险评估方法存在难以反映保护原理特性、动作时序特性等不足,在保护元件原理性失效概率模型的基础上,确定了继电保护系统的风险评估指标,并制定了阶段式保护原理性失效风险评估的详细流程。最后分析了某实际电网中距离保护的原理性失效风险,结果表明该方法有助于寻找保护系统的薄弱环节、发现其他系统难以发现的问题,并能为保护定值校核等系统提供参考冗余信息。     

零序电流保护运行风险评估模型

建立了基于原理性运行失效的零序电流保护运行风险评估模型,指出了实时运行状态对保护的可靠性有着重要的影响。考虑由于电网实际运行中的各种不确定性和运行方式的变化,根据系统的运行方式和保护原理,详细分析了零序电流保护各段的动作原因,定量计算系统某处发生接地短路后各保护的运行拒动概率和运行误动概率,然后列举保护拒动和误动后可能发生的失效后果,计算并分析风险指标。考虑过渡电阻的影响,通过一个典型的系统实例,说明该方法的应用。     

继电保护系统失效概率算法

计算继电保护系统的失效概率和量化其对一次元件实时停运的影响是电网运行可靠性评估的重要研究内容.所提出的继电保护系统可靠性模型能够反映其保护原理、配置情况和配合关系.一方面,保护硬件故障引起的失效被称为一类失效,利用统计数据可计算其概率;另一方面,如果继电保护系统的设置不适应目前电网运行状态,将产生隐蔽性故障,被称为二类失效.因此,提出保护功能模块的不动作概率用来反映一次系统故障类型和保护原理的影响,并基于不动作概率计算二类失效概率.最后,考虑继电保护系统失效的影响,推导出一次系统元件停运概率的计算式.     

计及保护失效的智能变电站二次系统综合风险评估研究

为了评估智能变电站二次系统的可靠性,针对现有研究未充分考虑保护失效带来的后果的问题,提出了计及保护失效的智能变电站二次系统的综合风险评估方法。首先利用Markov过程,计算各二次设备的稳态概率。按照IEC61850的功能分解,采用可靠性框图法,计算各保护系统的稳态可用度、稳态误动率、稳态拒动率。针对各保护系统的各失效情景,分析各保护失效事件的发生概率、受到影响的一次设备。采用"删去留下"法,获得保护失效情景下主接线的最小路集,获得主接线的可靠性指标。综合考虑保护系统失效带来的主接线可靠性指标变化与失负荷量,采用保护系统失效情景的发生概率、失负荷量、主接线故障频率相对值三个指标,构造保护系统的异常失效风险指标。以异常失效风险、停运失效风险及其在全站综合风险的占比,定量分析某保护系统失效对全站保护系统综合风险的影响程度。典型变电站的多个算例验证了所提方法的有效性。     

继电保护原理性运行失效概率模型

建立了继电保护原理性运行失效的双层概率模型,即基于赋时Petri网的保护逻辑动态层和基于模糊Petri网的概率信息层。该模型不仅能够进行保护逻辑的动态仿真,而且能够根据系统运行方式、保护定值和保护逻辑,定量计算保护系统运行过程中由继电保护原理引起的运行失效概率,对继电保护动作特性与特定故障匹配程度的随机性分析具有参考价值。     

距离保护运行风险评估模型

指出电网运行方式和阻抗继电器的特性对距离保护运行可靠性有重要的影响,并提出了其风险评估模型。首先根据各种圆动作特性阻抗继电器的整定阻抗和最大灵敏角,详细描述了启动概率和不启动概率在阻抗复平面上的分布情况,并求取其在特定测量阻抗区域内的平均值作为基础可靠性参数。然后考虑各段保护的动作时限,分析运行时距离保护拒动和误动的模式,并推导出计算其概率的公式。最后分析距离保护的错误行为对电网的影响,构建了失负荷风险指标,并用算例说明了该方法的应用。     

一二次系统融合的电网风险评估实用化计算方法及数据建模研究

二次系统在电网安全运行中的地位日益重要,如何合理评价二次系统对一次系统的影响是全面的电网安全风险评估的难点。以保护系统为研究范例,提出了综合考虑保护功能分解及其与变电站二次元件的拓扑关系模型。依据物理组件与保护功能之间的拓扑关系,给出了由各组件故障概率构成的不同功能配置的保护系统故障概率计算模型。依据保护的失效以及误动和拒动行为对一次系统运行的不同影响,构造了一二次系统融合的风险评估体系及评估流程。基于IEC 61970 CIM标准进行一二次元件信息模型、计算交互模型和事件后果模型的数据建模,并阐述了其风险计算流程中的信息来源及关键步骤。     

基于多层次架构的继电保护在线状态评价方法

针对当前继电保护运行状态评价难以及时有效地反映保护实时运行情况,难以实现保护系统的在线自动分析与状态评价的问题,提出了保护运行状态的在线评价方法。引入了测量截距的概念,提出了基于测量截距的故障线路识别方法,避免了经过渡电阻接地时测量阻抗难以反映故障点到保护安装处实际阻抗的影响。构建了保护运行状态评价方法,通过建立保护信息矩阵分层传输保护实时动作概率信息。利用故障元件和非故障元件保护动作概率信息实现对保护“四性”的评价。最后通过仿真对某实际电网进行了不同故障情况下的保护运行状态评价,结果表明该方法能够快速识别故障线路并合理有效地完成保护运行状态评价。     

基于模糊故障树的配电网综合风险评估

为减少停电损失,提高供电可靠性,需对配电网的风险进行预警。考虑到现有风险评估主要采用定性或定量的评估方法,没有充分结合两者算法的优势,综合两者的优缺点构建了一套配电网风险评估模型。首先通过鱼骨图分析法对配电网风险进行识别,考虑到故障树分析的基本事件概率难以准确量化,采用模糊理论建立了基本事件的失效概率求解模型,利用故障树逻辑关系推理出配电网综合失效概率。从经济损失和社会损失对配电网失效后果进行量化评估,并引入影响因子对其进行修正。最后,由7×7风险矩阵确定量化后的失效概率和失效后果对应的风险等级。对宜昌某地区的配电网风险进行分析,评估的风险等级与实际情况相符,验证了模型的有效型。算例表明,评估结果量化了配电网的风险,便于运维人员能够快速识别风险等级,制订检修计划。     

继电保护可靠性及其状态检修方法

状态检修是设备检修模式的发展趋势,可靠性评估是状态检修的基础。首先利用故障树建立了面向状态检修的保护系统可靠性模型;然后针对传统风险计算方法以及当前保护检修只考虑保护本身运行情况,提出了一种计及保护失效自身风险及保护失效系统运行风险的综合费用风险计算方法;最后在可靠性评估与综合风险的基础上,制定保护检修决策方法。利用保护可靠性评估结果决定保护是否检修,利用保护综合风险评估结果决定保护检修顺序。该方法对各种保护检修策略的制定具有一定的指导意义。     

基于线路二次设备实时信息的保护定值风险评估研究

对继电保护设备风险程度进行评估,及时发现继电保护系统薄弱环节,对维持电力系统安全稳定运行具有重要作用。以故障发生概率和危害程度作为继电保护定值风险评估的量化指标,提出了一种基于线路二次设备实时信息的保护定值风险评估方法。基于继电保护拒动和误动两个方面对保护不正确动作的概率进行计算,并以相对负荷损失这一特征量来定量分析保护不正确动作的危害。从保护定值的配合关系和继电保护系统的硬件缺陷两个方面,对保护装置整体闭锁和主保护闭锁这两种闭锁情况下的保护定值在线校核策略进行研究,建立以单个保护装置为研究对象的保护定值风险评估模型。通过对某地区电网线路保护装置进行定值风险评估,验证了所提方法的合理性和可行性。该方法有利于发现继电保护系统的薄弱环节,提升电力系统的安全性和可靠性。研究成果对提升电网安全可靠运行具有指导意义。     

二次系统隐性故障的多指标综合风险评估

针对二次系统隐性故障可能引发的连锁故障,提出了一种多指标综合风险评估方法。采用马尔科夫状态空间转移方法,求解系统处于不同状态的时变概率及平稳概率。将平稳概率与距离保护相结合,构造反映系统隐性故障的模型。从电网容量、电网用户、电网稳定性3个方面建立电源孤立、负荷切除以及电网解列的风险指标,加权得到反映连锁性故障的综合风险指标。建立了基于蒙特卡洛抽样算法的风险评估体系,并通过具体的算例对多指标风险评估的方法应用进行展示。     

电网运行风险评估与定级体系的构建及应用

为解决风险指标体系在工程应用中存在的评估细节反映不足和风险信息不够充分的缺陷,文中提出了一种电网运行风险评估与定级体系。首先,在结构上将风险重新定义为等级、类别、概率、严重程度、原因集和后果集的集合,在类别上将风险分为减供负荷、重载或过载、电压偏移、电网解列、厂站全停和重要用户全停。其次,设计了各类风险发生概率等级、严重程度等级及风险综合等级的定级方法。最后,从信息采集、风险辨识、风险评估、风险定级和风险预警五个环节设计了体系流程,并对该体系的应用效果作了说明。     

考虑有效距离接近中心性的信息设备重要度评估

电网信息物理系统中,信息系统失效与遭受的攻击可能造成物理系统的能量损失。针对这一问题,文中提出了一种考虑有效距离接近中心性的信息设备重要度评估方法。首先,将信息系统结构抽象为有权有向的拓扑图,使之适用于量化评估。其次,根据信息系统对物理系统可靠性的影响大小,计算拓扑图中各有向边的权重。在此基础上,引入有效距离的概念,计算各个节点的有效距离接近中心性,实现从能量损失角度对信息设备重要度的量化评估。最后,对测试系统进行了信息设备重要度排序,验证了所提方法的有效性。     

计及风电置信风险成本的多目标最优潮流计算

风电并网不确定性给电力系统最优潮流带来的风险性难以评估。首先基于风电机会约束概率提出了风电的高估/低估置信风险成本计算方法。然后计及风电置信风险成本构建了经济/环境多目标最优潮流模型,并提出了一种基于非劣性排序的复合回溯搜索(NSCBS)算法,以实现对多目标最优潮流模型高效准确的求解。最后以IEEE30节点为例进行计及风电置信风险成本的多目标最优潮流计算。结果验证了所提出方法的有效性和优越性。     

基于高压直流换流站站域信息的交流线路距离保护方法

为了解决发生换相失败时基于工频相量的交流线路距离保护将会受到影响而无法可靠判别故障的难题,提出了一种基于高压直流换流站站域信息的交流线路距离保护方法。因为未发生换相失败期间,距离保护可以准确地识别故障位置,所以可以考虑在换相失败期间闭锁距离保护,以避免其受到换相失败的影响。逆变器正常换相时,直流侧电流与交流侧电流基本相等,而换相失败时直流侧电流将远大于交流侧电流,利用此故障特征可对换相失败进行检测。基于换流站站内换相失败信息的检测与共享,可对传统距离保护的性能进行改善。在PSCAD/EMTDC仿真环境下建立高压直流输电系统模型,对所提出保护方法的性能进行验证。仿真结果表明,新提出的距离保护可以避免换相失败对其的影响,在交流线路区内、外发生不同类型的故障时均能准确、可靠地判别故障位置。     

多自然灾害下的架空输电线路运行风险评估

为了对多种自然灾害共同作用下的架空输电线路运行风险进行评估,基于现代安全风险量化理论,充分考虑各类自然灾害风险的发生可能性、对架空输电线路的影响程度以及危害的严重程度,采用风险概率、线路故障输送能力损失值、风险社会影响系数三者综合量化架空线路灾害运行风险。基于此建立了多种自然灾害下架空输电线路运行风险评估体系,并采用改进层次分析法计算不同自然灾害的风险权重,保证评估结果的合理性。利用该方法完成了一例地区电网架空输电线路在多种自然灾害共同作用下的运行风险评估,验证了方法的可行性。该评估方法通用性更强,评估结果可为采取针对性灾害抵御措施、提高线路风险防范能力提供依据。     

信息系统对微电网运行可靠性的影响分析

微电网是一种集成分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控与保护装置等的小型发配用电系统,属于典型的信息物理系统。对微电网内各个单元的协调优化控制很大程度上依赖安全可靠的信息系统,信息系统的失效将很有可能影响微电网的安全稳定运行。文中提出了一种旨在量化信息系统元件故障和信道质量对微电网运行可靠性影响的分析方法,首先建立信息系统静态连接模型和动态传输模型,然后运用蒙特卡洛方法模拟微电网信息物理系统的运行过程,以电量不足期望和失负荷概率为指标,量化分析信息系统的不可靠对微电网运行可靠性的影响,并重点针对信息系统元件故障率和信道质量水平两方面的影响因素进行了灵敏度分析。算例结果验证了所提模型和方法的有效性。     

计及涌流影响的零序电流保护风险评估

针对高压内置变压器空投导致零序电流保护误动的问题,从系统层面研究计及涌流影响的零序电流保护风险评估,以完善现有风险评估模型在涌流场景下未涉及盲区的不足。考虑影响涌流产生的多因素并非完全可得,提出了一种计及参量完备性的误动概率计算模型。在参量信息缺失不可得时,利用电网设备状态监测数据库中的数据补充计算,并分配相应的权重得到综合加权误动概率。在此基础上给出了具体风险指标和操作建议。通过具体的算例对所提出的风险评估方法进行展示,评估结果与实际运行中线路和母联动作结果一致。