專利名稱：一種“三取二”方式直流保護(hù)系統(tǒng)可靠性評估方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直流保護(hù)系統(tǒng)可靠性評估模型和評估方法，屬于電力系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)的可靠性除取決于一次設(shè)備的性能和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定外，還與二次控制保護(hù)系統(tǒng)密切相關(guān)。直流輸電系統(tǒng)的保護(hù)功能作為控制功能的后備，其可靠性對全國互聯(lián)電網(wǎng)的穩(wěn)定運行有著重要影響。控制保護(hù)系統(tǒng)必須確保自身的高可靠性，因此需采用冗余配置?！叭《比哂喾绞绞且环N常用的直流保護(hù)系統(tǒng)的配置方案，但這與交流保護(hù)系統(tǒng)常用的配置方案不同，因而相應(yīng)的可靠性評估方法也會有差異。目前，繼電保護(hù)可靠性的研究主要針對交流繼電保護(hù)系統(tǒng)。繼電保護(hù)系統(tǒng)是可修復(fù)的系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)可以用Markov過程來描述，因而Markov狀態(tài)空間法常用于繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性建模。通過列寫繼電保護(hù)系統(tǒng)所處的狀態(tài):正常運行、故障、檢修等，來建立狀態(tài)空間，得到可靠性評估模型?，F(xiàn)有研究更多的是關(guān)注繼電保護(hù)裝置的可靠性，以單套裝置為研究對象，很少能從系統(tǒng)級角度實現(xiàn)整個繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性評估。實際上，直流保護(hù)系統(tǒng)采用“三取二”冗余配置，3套直流保護(hù)的保護(hù)功能完全相同，至少兩個系統(tǒng)啟動保護(hù)跳閘，直流保護(hù)系統(tǒng)的跳閘信號才能最終執(zhí)行。針對單套裝置的評估結(jié)果并不能直接反映整個系統(tǒng)的可靠性，因此需要考慮冗余配置建立整個系統(tǒng)級的可靠性評估模型。同時，現(xiàn)有高壓繼電保護(hù)可靠性評估模型雖然考慮到保護(hù)的冗余，但其針對的是雙重化配置。本發(fā)明同時考慮了保護(hù)系統(tǒng)的自檢功能，能夠更好地模擬實際情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性評估模型中，僅已單套保護(hù)為研究對象或考慮了保護(hù)的雙重化配置，而未考慮保護(hù)可靠性的其他冗余配置方案，因而無法實現(xiàn)“三取二”方式下直流保護(hù)系統(tǒng)的可靠性評估。本發(fā)明從系統(tǒng)級的角度考慮“三取二”系統(tǒng)冗余配置，同時考慮保護(hù)自檢功能，建立了能夠有效模擬直流保護(hù)系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移情況的可靠性模型，給出了相應(yīng)的評估方法。一種“三取二”方式直流保護(hù)系統(tǒng)可靠性評估方法，該評估方法主要步驟包括:I)考慮一次設(shè)備和直流保護(hù)自檢功能，定義一次設(shè)備和直流保護(hù)狀態(tài)；2)確定不同狀態(tài)之間的狀態(tài)轉(zhuǎn)移關(guān)系，建立“三取二”方式直流保護(hù)系統(tǒng)Markov狀態(tài)空間；3)根據(jù)Markov狀態(tài)空間計算系統(tǒng)不可用率。所述定義的一次設(shè)備和直流保護(hù)狀態(tài)，具體UP表示處于運行狀態(tài)，DN表示處于停運狀態(tài)，ISO表示處于一次設(shè)備被隔離的狀態(tài)，REP表示對一次或二次設(shè)備故障后維修狀態(tài)，NS表示對一次或二次設(shè)備進(jìn)行檢修狀態(tài)；所述的系統(tǒng)不可用率的計算方法，是根據(jù)Markov狀態(tài)空間，得該系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，推導(dǎo)得到系統(tǒng)在各個狀態(tài)的平穩(wěn)狀態(tài)概率，系統(tǒng)不可用率即為指保護(hù)不可用狀態(tài)的駐留概率之和。本發(fā)明解決了現(xiàn)有繼電保護(hù)設(shè)備可靠性評估中，由于交直流保護(hù)系統(tǒng)的冗余配置方案的差異，現(xiàn)有方法不能實現(xiàn)“三取二”方式下直流保護(hù)系統(tǒng)可靠性評估的問題。本發(fā)明同時考慮一次設(shè)備和保護(hù)自檢功能，使得評估模型更加準(zhǔn)確，評估方法更加有效。


圖1是直流保護(hù)系統(tǒng)可靠性評估方法流程圖。圖2是“三取二”方式下直流保護(hù)系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明。應(yīng)該強調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。圖1是直流保護(hù)系統(tǒng)可靠性評估方法流程圖。圖1中，基于狀態(tài)空間理論理論，考慮”三取二”配置方案及一次設(shè)備和保護(hù)自檢功能，計算直流保護(hù)系統(tǒng)不可用率的過程包括:一種“三取二”方式直流保護(hù)系統(tǒng)可靠性評估方法，該方法步驟如下:步驟1:考慮一次設(shè)備和直流保護(hù)自檢功能，定義一次設(shè)備和直流保護(hù)狀態(tài)。狀態(tài)空間中符號說明:I) C表示被保護(hù)的一次設(shè)備；2) Pl> P2、P3分別表不保護(hù)系統(tǒng)1、保護(hù)系統(tǒng)2、保護(hù)系統(tǒng)3 ；3 ) UP表示處于運行狀態(tài)；4) DN表示處于停運狀態(tài)；5) ISO表示處于一次設(shè)備被隔離的狀態(tài)；6) REP表示對一次或二次設(shè)備故障后維修狀態(tài)；7 ) NS表示對一次或二次設(shè)備進(jìn)行檢修狀態(tài)；建立狀態(tài)空間的假設(shè)條件包括:I)裝置故障率和維修率都為常數(shù)；2)裝置檢修時必須退出運行；3)裝置檢修后能夠發(fā)現(xiàn)裝置所有缺陷，并將其修復(fù)到完好的狀態(tài)；4)不考慮保護(hù)系統(tǒng)P1、P2、P3和保護(hù)對象C同時發(fā)生故障的情況(P1、P2、P3發(fā)生故障總有先后);5)保護(hù)P1、P2、P3的檢修相互獨立，不同時對兩套保護(hù)進(jìn)行檢修；6)不考慮人為失誤的影響。步驟2:確定不同狀態(tài)之間的狀態(tài)轉(zhuǎn)移關(guān)系，建立“三取二”方式直流保護(hù)系統(tǒng)Markov狀態(tài)空間。狀態(tài)空間中參數(shù)說明:DFp, Rr分別表示繼電保護(hù)裝置的故障率、維修效率2) Fe、Re分別保護(hù)對象的故障率、維修效率
3) ST表示繼電保護(hù)裝置的自檢有效系數(shù)4) Fst表示可被自檢的保護(hù)裝置故障，F(xiàn)st=Fp*ST5) Fpp表示未被自檢的保護(hù)裝置故障，F(xiàn)pp=Fp* (1_ST)6) Fcc表示保護(hù)對象和保護(hù)裝置同時發(fā)生故障的故障率7) Rt表示繼電保護(hù)裝置的檢修效率(檢修所需時間倒數(shù))8) Sn表示主保護(hù)故障跳閘切除率9) Sb表示后備保護(hù)故障跳閘切除率10) IRpm表示保護(hù)裝置檢修率(檢修周期倒數(shù))如圖2，狀態(tài)I表示保護(hù)對象C、保護(hù)裝置P1、P2、P3都處于正常運行狀態(tài)的情況。狀態(tài)2、3、4表示保護(hù)對象C處于正常運行狀態(tài)，三套保護(hù)中的一套由于各種原因不能正常工作的情況。狀態(tài)9、10、11表示保護(hù)對象C處于正常運行狀態(tài)，三套保護(hù)中的兩套由于各種原因不能正常工作的情況。狀態(tài)14表示保護(hù)對象C處于正常運行狀態(tài)，三套保護(hù)由于各種原因都不能正常工作的情況。狀態(tài)5、6表示保護(hù)對象C發(fā)生故障，三套保護(hù)都能正常工作的情況。狀態(tài)7、8表示保護(hù)對象C發(fā)生故障，三套保護(hù)中的一套由于各種原因不能正常工作的情況。狀態(tài)12、13表示保護(hù)對象C發(fā)生故障，三套保護(hù)中的兩套由于各種原因不能正常工作的情況。狀態(tài)15、16表示保護(hù)對象C發(fā)生故障，三套保護(hù)由于各種原因都不能正常工作的情況。步驟3:根據(jù)Markov狀態(tài)空間計算系統(tǒng)不可用率。對保護(hù)系統(tǒng)可靠性的評價，采用不可用率指標(biāo)表示。直流保護(hù)系統(tǒng)不可用率實際上指保護(hù)不可用的概率，是圖中所示狀態(tài)9、10、11、12、13、14、15、16的概率之和。利用圖2的狀態(tài)空間模型，可以得到狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣A，其中an=l- (Fc+FST+Fpp+IRpm)a22=l-(Rt+Fc+Fcc)a33=l- (Fc+Fcc+FST+Fpp+IRpm)a44=l- (Rr+Fc+Fcc)a55=l-SnB66=1-Rca77=l-SnB88=1-Rca99=l- (Fc+Fcc+Fpp+Rt)a，n=l_(Fc+Fcc+Fpp)a，12=l-Sba，13=1_0.5Rra，14=1_Fca，15=l-Sba，16=l-l/3Sr
權(quán)利要求
1.一種“三取二”方式直流保護(hù)系統(tǒng)可靠性評估方法，其特征在于，所述方法包括下列步驟: 步驟1:考慮一次設(shè)備和直流保護(hù)自檢功能，定義一次設(shè)備和直流保護(hù)狀態(tài)； 步驟2:確定不同狀態(tài)之間的狀態(tài)轉(zhuǎn)移關(guān)系，建立“三取二”方式直流保護(hù)系統(tǒng)Markov狀態(tài)空間； 步驟3:根據(jù)Markov狀態(tài)空間計算系統(tǒng)不可用率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種“三取二”方式直流保護(hù)系統(tǒng)可靠性評估方法，其特征在于，在所述評估方法之前先作如下假設(shè):(I)裝置故障率和維修率都為常數(shù)；(2)裝置檢修時必須退出運行；(3)裝置檢修后能夠發(fā)現(xiàn)裝置所有缺陷，并將其修復(fù)到完好的狀態(tài)；(4)不考慮保護(hù)系統(tǒng)P1、P2、P3和保護(hù)對象C同時發(fā)生故障的情況(P1、P2、P3發(fā)生故障總有先后)；(5)保護(hù)P1、P2、P3的檢修相互獨立，不同時對兩套保護(hù)進(jìn)行檢修；(6)不考慮人為失誤的影響。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種“三取二”方式直流保護(hù)系統(tǒng)可靠性評估方法，其特征在于，所述定義的一次設(shè)備和直流保護(hù)狀態(tài)為:UP表示處于運行狀態(tài)，DN表示處于停運狀態(tài)，ISO表不處于一次設(shè)備被隔離的狀態(tài),REP表不對一次或二次設(shè)備故障后維修狀態(tài),NS表不對一次或二次設(shè)備進(jìn)行檢修狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種“三取二”方式直流保護(hù)系統(tǒng)可靠性評估方法，其特征在于，所述系統(tǒng)不可用率計算方法為:根據(jù)Markov狀態(tài)空間，得該系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，推導(dǎo)得到系統(tǒng)在各個狀態(tài)的平穩(wěn)狀態(tài)概率，系統(tǒng)不可用率即為指保護(hù)不可用狀態(tài)的駐留概率之和。
全文摘要
一種直流保護(hù)系統(tǒng)可靠性評估模型和評估方法,屬于電力系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。結(jié)合一次設(shè)備，同時考慮保護(hù)自檢情況，定義一次設(shè)備和保護(hù)狀態(tài)；基于Markov狀態(tài)空間理論，根據(jù)實際直流繼電保護(hù)系統(tǒng)“三取二”配置方案，確定不同狀態(tài)之間狀態(tài)轉(zhuǎn)移關(guān)系；由狀態(tài)空間圖得該系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，推導(dǎo)得到系統(tǒng)在各個狀態(tài)的平穩(wěn)狀態(tài)概率，系統(tǒng)不可用率即為保護(hù)不可用狀態(tài)的駐留概率之和；從而得到保護(hù)系統(tǒng)的不可用率。本發(fā)明解決了現(xiàn)有繼電保護(hù)設(shè)備可靠性評估中由于交直流保護(hù)系統(tǒng)的冗余配置方案的差異，現(xiàn)有方法不能實現(xiàn)“三取二”方式下直流保護(hù)系統(tǒng)可靠性評估問題。本發(fā)明同時考慮一次設(shè)備和保護(hù)自檢功能，使得評估模型更加準(zhǔn)確，評估方法更加有效。
文檔編號G01R31/00GK103197172SQ20131006978
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月5日
發(fā)明者薛安成, 王寶, 曹小拐, 章沈泉, 羅麟, 王睿琛, 黃少鋒 申請人:華北電力大學(xué), 中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司廣州局