基于状态检修的继电保护装置可靠性分析

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1、基于状态检修的继电保护装置可靠性分析⑺福建省送变电工程有限公司福建福州350013；2.福建亿榕信息技术有限公司福建福州350003)摘要：随着检修技术的发展，状态检修成为提高保护可靠性的新的途径。状态检修工作的基础是状态监测，通过在线监测以及巡视、巡检得到的运行信息进行评估得到设备的实时状态，根据设备状态选择相应的检修策略。与传统的定期检修相比，状态检修下保护系统的可靠性有何变化，状态检修下如何确定保护系统的检修周期，是需要研究的新问题。木研究应用状态空间法，建立保护系统在状态检修模式下的马尔科夫模型，对

2、比传统的定期检修模式，分析状态检修对保护系统可靠性的影响以及状态检修下最优检修周期的变化。关键词：继电保护；状态检修；马尔科夫模型；可靠性引言为了保障电力系统安全可靠运行，继电保护系统必须具有很高的可靠性。预防性检修是提高保护系统可靠性的有效方法。通过定期检修，可以检查出故障或隐患，检修周期越短，越能够及时查出故障或隐患，但频繁的检修会降低保护的可用性，同时检修成木也会增加。文献［1・2］使用状态空间法建立了保护系统的马尔科夫模型，分析了检修周期对保护异常失效率的影响，以“可用度最大”为目标求解最优检修周期

3、。在此基础上，文献［3・4］考虑了微机保护的自检率对最优检修周期的影响。文献⑸建立了双重化保护的马尔科夫模型。文献⑹结合超高压电网继电保护系统实际配置情况，建立了状态空间模型。文献⑺提出了保护年均经济损失，以保护年均经济损失最小为目标求解最优检修周期。上述文献通过建立继电保护系统的马尔科夫模型，对定期检修下的保护可靠性进行了研究，并求解了最优检修周期。1继电保护系统的状态检修状态检修以设备当前的运行状况为依据，通过状态监测方法得到设备的运行信息，通过状态评估得到设备的运行状态。因此状态监测以及状态评估是实现

4、状态检修的基础。继电保护系统包含大量微电子元件、高集成电路，与一次设备相比，状态监测相对较难实现。微机保护具有一定的自检功能，可以发现一些集成电路器件的特定故障及一些交流冋路的断线故障，但难以发现器件劣化及冋路接触不良等问题。通过红外监视可以发现一些冋路的接触不良，通过绝缘监视也可以发现可能存在的绝缘下降。随着状态监测技术的发展，能够进行状态评估的运行信息会越来越多。有鉴于此，本研究引入状态评估效率C,用来表示状态评估反映当前设备实际状态的有效程度。当前保护系统的状态检修主要是根据设备的运行状态来确定检修时

5、间以及检修内容。本研究将保护系统的运行状态分为良好状态、异常状态、严重状态。其中良好状态可以延长检修周期，异常状态适吋安排检修，严重状态尽快安排检修。保护系统在状态之间的转移与装置老化造成的性能下降及部件故障有关,其转移时间可认为近似服从指数分布。2单一保护装置的状态空间模型本研究运用状态空间法，以单一保护装置为例进行分析，在建立状态空间模型时有如下假设：(1)保护装置在良好状态、异常状态、严重状态下均能正常工作，但3种状态下保护的故障率不同，良好状态故障率最低，严重状态故障率最高。(2)检修时能够发现所有

6、故障U不引入新故障，检修后保护处于良好状态。(3)检修时保护需退岀运行，停电检修。(4)状态监测和状态评估不影响保护运行。(5)保护在各状态间的转移时间服从指数分布。本研究在以上假设基础上建立单一保护的状态空间模型，如图1所示。P发生故障后，如果保护通过自检发现故障，则进入状态11,对保护进行维修后，恢复到状态1。若自检未能发现故障，则进入状态5,此吋保护处于故障状态，不能完成系统要求的功能。此吋如果状态评估或定期检修发现故障,则进入状态11进行维修。如果未能发现故障，同时C发生故障，则进入状态6,此吋P不

7、能够正确动作，故障范围进一步扩大，从状态6进入状态10。状态10对后备保护采用手动合闸，进入状态9。状态1在C和P同吋发生故障的情况下进入状态6,状态7和状态11由于P故障或者退出运行，当C发生故障吋，等同于C和P同时发生故障。3采用状态空间法的保护可靠性计算图1中：状态1、状态2和状态3表示C和P正常运行，能够完成系统要求的功能，但P所处状态不同，其故障率不同。状态1中P为良好状态，状态2中P为异常状态，状态3中P为严重状态。此吋若C发生故障，则进入状态4,P正常跳闸隔离C,进入状态8O状态8中C得到维修

8、后，恢复到状态lo状态7表示对P进行检修。如果系统处于状态1,则通过定期检修进入状态7；如果系统处于状态2和状态3,进行状态评估发现后进入状态7,若状态评估未能发现，则通过定期检修进入状态7。图1中的状态空间模型可以计算保护可用度，其中各状态转移概率的定义及单位如下：FP为保护装置故障率，为装置平均无故障吋间倒数，次/h；s为保护装置的自检概率；FST为保护装置能够自检出的故障次数,FST二s×FP,