双重化继电保护系统确定最佳检修周期新方法

目前对确定继电保护系统最佳检修周期的研究方法都是仅从单个指标来考虑,不能全面评估继电保护系统的可靠性,由此确定的检修周期并不一定最佳.文中同时考虑可靠性和经济性2个指标,以双重化继电保护系统为研究对象,建立相应的Markov状态空间模型,给出了双重化继电保护系统年均总经济损失表达式,定义了可靠性新指标--继电保护系统可靠系数,并在该指标的基础上提出了确定继电保护系统最佳检修周期的新指标--经济成本可靠系数.保护系统可靠系数同时兼顾了系统对继电保护误动率、拒动率和不可用度的要求,而经济成本可靠系数同时兼顾了系统对年均总经济损失和保护系统可靠系数的要求.以经济成本可靠系数最小为目标来确定最佳检修周期.利用统计数据进行算例分析,验证了新方法的合理性和有效性.     

基于分层马尔可夫模型的冗余配置保护最优检修周期研究

为解决基于马尔可夫方法评估冗余配置继电保护系统的可靠性会遇到状态数目多、状态划分难的问题,提出分层马尔可夫可靠性模型。在建立马尔可夫状态空间过程中,根据被保护设备所处的状态将被保护设备和保护装置的状态分为若干层,接着对每层再进行详细的状态划分,通过双重主保护加后备保护验证提出的可靠性模型并根据相应的可靠性指标求解该配置继电保护系统的最优检修周期。结果表明：继电保护装置的过检修和欠检修对保护系统的可靠性都不利,保护冗余配置比单重配置的可靠性更高,而且最优检修周期也更长,影响继电保护最优检修周期的主要因素是保护自身的可靠性,与被保护设备的可靠性关系不大,同时本方法可解决状态划分过程中的状态遗漏问题。     

继电保护系统最优检修周期的优化算法

预防性定期检修,可提高保护系统可靠性,但在检修时冗余度降低。以继电保护系统可靠性和/或经济成本可靠性为目标,考虑状态概率的等式约束和转移率变量的不等式约束,新提出一种优化算法,计算最优定期检修和自检间隔时间,量化故障率、自检成功率、可接受经济成本等对最优检修周期的影响。相对现有连续算法,优化算法计算效率较高,且可以对多个变量同时寻优。以典型保护系统状态空间为例,通过与现有算法计算结果的比较,验证了优化算法的正确性。     

保护系统可靠性与保护动作可靠性

基于继电保护的工作特点,将其可靠性分为保护系统可靠性和保护动作可靠性两个方面。提出保护系统可靠性指标:保护拒动失效率和保护误动失效率;保护动作可靠性指标:保护拒动频率和保护误动频率。建立数字保护系统软/硬件失效率模型,求解保护系统可靠性指标;建立保护动作的状态空间模型,求解保护动作可靠性指标。该方法适用于各种保护的可靠性综合测评和定量管理,也是开展保护科学检修工作的基础。     

保护系统可靠性与保护动作可靠性

基于继电保护的工作特点,将其可靠性分为保护系统可靠性和保护动作可靠性两个方面.提出保护系统可靠性指标:保护拒动失效率和保护误动失效率;保护动作可靠性指标:保护拒动频率和保护误动频率.建立数字保护系统软/硬件失效率模型,求解保护系统可靠性指标;建立保护动作的状态空间模型,求解保护动作可靠性指标.该方法适用于各种保护的可靠性综合测评和定量管理,也是开展保护科学检修工作的基础.     

基于一次设备与保护协同检修的最佳消缺期限研究

继电保护装置的运行可靠性对电力系统有重要影响,在检修管理中应将一次设备及其保护作为统一整体来考虑.提出基于一次设备和保护协同检修的一次设备最佳消缺期限的计算模型.分析一次设备和保护的协同检修安排;建立了基于协同检修的单一保护系统的状态空间模型,提出系统的可靠性经济分析法.在协同检修的状态空间模型下,算例应用可靠性经济分析法分别计算以年均经济损失最小及可靠性经济最优为目标的变压器最佳消缺期限,结果表明所提出的计算模型能为检修工作节省大量人力、物力和财力,并且提高设备的可用率和供电可靠性.     

基于半马尔可夫过程的继电保护可靠性建模

长期以来,电力系统可靠性研究是以状态转移函数服从指数分布为假设前提的,而工程实际中预防性检修间隔时间等均为非指数分布,这必将严重影响分析结果的可信度.为此,文中从可靠性数学基础理论出发,以电力系统继电保护为例,计及其预防性检修,研究建立了基于半马尔可夫过程的具有多停运模式的系统可靠性模型并提出其解析求解方法,克服了传统频率持续时间法要求状态转移函数须服从指数分布的局限性,并具备计算速度快、精度高的优势.以实际电力系统继电保护运行统计数据为其可靠性基础数据,通过与基于序贯Monte Carlo模拟法的可靠性指标仿真结果相比较,充分验证了基于半马尔可夫过程的可靠性建模及其解析求解方法在电力系统可靠性应用研究中的科学意义和工程应用价值与前景.     

基于马尔可夫状态空间法的超高压电网继电保护系统可靠性分析模型

基于马尔可夫状态空间法给出了保护可靠性的简化通用分析模型,结合目前超高压电网继电保护系统实际配置情况,建立了详细的状态空间模型,该模型考虑了继电保护装置的自检、在线监视功能及冗余配置等因素,还计入保护误动的影响,具有很好的通用性。根据提出的主保护动作可靠性及继电保护系统可用性的相关评价指标,结合具体算例详细分析了装置自检及检修周期等因素对保护系统可靠性的影响,验证了该分析模型的正确性。文章最后探讨了继电保护最佳检修周期的确定原则。     

计及继电保护装置可靠性评估的电网故障诊断方法

现代电网规模的扩大和互联性的增强,使电网故障诊断面临更加复杂的数据环境,提高了保证电网安全稳定运行的难度。针对电网发生故障特征不明显的复杂故障时,电网故障诊断不易得到准确结果的问题,提出了一种计及继电保护装置可靠性评估的电网故障诊断方法。利用与故障非强相关的告警信息,建立了保护可靠性的马尔可夫模型,用状态空间法求解保护拒动、误动的概率。将继电保护装置可靠性评估结果加入到基于解析模型的电网故障诊断方法的目标函数中,并使用变长度染色体遗传算法求解最优故障假说。用实际复杂故障案例验证了方法的可行性。     

基于预防检修周期优化的电网稳定控制系统失效风险评估

随着大型电网互联,迫切需要安全稳定控制系统(简称稳控系统)更加可靠。预防性检修有助于降低稳控系统失效风险。从底层模件开始,建立稳控系统故障树,计算其失效概率。考虑隐性故障和预防性检修,建立稳控系统状态空间模型。以可靠系数和经济成本可靠系数为目标、以状态概率为等式约束、以可行检修周期和允许年均经济损失为不等式约束,首次建立优化模型,以求解最优检修周期。根据拉格朗日乘子,提出目标函数对检修周期约束的灵敏度。相对于连续修改参数方法,所提优化及其灵敏度算法计算效率高,且可处理多个变量。算例结果验证了所提模型和算法的可行性和应用价值。     

基于风险性的继电保护装置可靠性计算

从风险性角度给出了一种评价工矿企业电网继电保护装置可靠性的指标,该指标综合考虑了保护装置的正确不动作事件、失效事件的后果以及被保护设备故障率等因素;将保护装置的拒动失效事件分为不扩大拒动状态和扩大拒动状态,建立了保护动作的马尔可夫模型,运用状态空间法求解出保护装置的可靠性。以失效事件造成的损失最小为目标,确立了可靠性与定期维护周期之间的关系。算例分析结果表明,本文建立的完备概率模型及采用的可靠性计算指标为研究继电保护装置性能,提供了一种新的分析思路。     

继电保护装置更换优化

从可靠性经济的角度对继电保护装置的最小维修模型建模,并基于该模型计算最优更换周期.具体地,采用泊松分布拟合和Cramer-von Mises拟合优度检验确定继电保护装置的故障特性,采用对数正态分布拟合保护装置修复特性,从而构建最小维修模型;进一步,将单位生命周期费用应用于继电保护可靠性评估,制定以单位生命周期费用最小为目标的继电保护装置更换策略.依据现场保护装置实际运行数据,并考虑保护双重化的影响,求解最优更换周期,验证了该策略的可用性.     

基于SVG动态损耗模型的变电站无功补偿设备协同经济运行策略

当前静止无功补偿器(static var generator, SVG)设备损耗参数仅标注额定功率下的稳态损耗,难以在不同运行状态下实现损耗的动态精细化管理。针对变电站无功补偿设备运行损耗过大的问题,在SVG动态运行损耗模型的基础上,提出一种考虑静止无功补偿装置(static var compensator, SVC)损耗特征的协同经济运行策略,以提升变电站无功补偿设备的运行经济性。首先,对SVG动态运行损耗模型和SVC模型进行分析。然后,提出多台SVG协同经济运行的最优投运台数判据和实时功率分摊准则。最后,提出无功功率完全补偿和考虑无功补偿价值的变电站无功补偿设备协同经济运行策略。通过搭建Simulink仿真系统,验证了所提协同经济运行策略的有效性。     

兼顾可靠性和经济性的电力设备最优状态维修策略

针对由多种元部件组成的、难以直接得到整体可靠度的大型复杂设备,研究了兼顾可靠性和经济性的状态维修策略。首先通过故障树分析方法获取所研究的设备在未经维修时的、原始的可靠度函数,然后定量分析了状态维修次数对设备可靠度的影响。之后,分析了状态维修的经济性问题,其中包括因状态维修提高了设备可靠度而减少的故障损失和状态维修成本两个方面,二者之差即为状态维修收益。该收益为状态维修次数、状态维修时间和设备可靠度等的函数。文章所研究的兼顾可靠性和经济性的最优状态维修策略的目标就是要使该收益最大化。建立了该问题的数学模型,给出了求解方法,最后用算例作了说明。     

市场环境下计及风险和商业化成分的可用输电能力粒子群优化计算

从电网运行的经济性和可靠性角度考虑.将电网公司发布的可用输电能力ATC(AvailableTransfer Capabilitv)进行商业化划分,同时将基于可靠性分析技术的枚举法应用于电力系统不同区域间总输电能力及其概率分布的求解,建立了计及风险和商业化成分的电网公司经济效益最优ATC计算模型.在常规函数极值算法难以获得问题解析解情况下,引入粒子群优化算法对模型进行演化求解,不仅给出了电网公司经济效益最优的ATC值,同时也给出了如何将该ATC进行相应商业化划分以保证电网公司经济收益最大.算例的计算结果对比分析说明了所提方法的经济性和有效性.     

继电保护装置最佳检修周期的研究

针对继电保护装置检修最佳周期难以确定的问题,阐述了继电保护的失效分布模型,分析了模型参数与故障过程的关系,提出了经济性和可靠性约束条件,并根据历年故障数据和经验数据进行Matlab仿真分析。计算结果表明,这种基于非齐次泊松过程的计算方法,可以简单有效地计算出继电保护装置最佳检修周期,为继电保护检修计划制定和状态检修应用提供了理论指导依据。     

基于模糊理论的配电网电压层级优化的应用

基于模糊综合评价法提出了一种配电网电压等级序列选择方法。分析合理选择城市配电网电压等级的具体评价流程。构建配电网电压层级优化的数学模型,以年综合费用F(包括工程建设的总投资ZN、运行维护费用YN、电能损耗费用CL)最小为目标,并且满足网络拓扑约束、可靠性限制、电压降落限制、线路功率限制、短路电流限制等约束条件。分别构建经济评估体系和技术评估体系进行电压等级的评估和选取。以一实际的高新区A为例,对电压等级备选方案进行评估,得到了综合考虑技术性评价指标和经济性评价指标的模糊评价方案,验证了该方法的合理性和可行性。     

基于故障率研究的数字保护最优检修周期

从保证智能变电站数字保护系统可靠性的角度建模,采用威布尔分布模拟数字保护装置故障率模型,通过L-M算法对保护装置故障率函数进行拟合。针对保护装置修复非新的特性,分析数字保护装置不同检修类型对故障率的影响,利用检修役龄递减因子和故障递增因子对保护装置检修前后故障率进行预测,推导得出数字保护装置故障检修模型。通过此模型计算得出的保护装置非定期检修周期,可保证数字保护装置经济可靠运行。该方法是一种具有实际意义的数字保护系统可靠性评估方法。