作者/王露鋼，吉林省送變電工程公司

智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析

作者/王露鋼，吉林省送變電工程公司

針對(duì)智能變電站運(yùn)維安全的要求，繼電保護(hù)系統(tǒng)作為電網(wǎng)安全的第一道防線，其可靠性成為保障運(yùn)維的重點(diǎn)。文章結(jié)合智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和繼電保護(hù)的原理，提出一種基于模糊綜合評(píng)價(jià)的繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性評(píng)估方法。通過構(gòu)建模糊關(guān)系矩陣和層次分析法對(duì)權(quán)重的計(jì)算，得到保護(hù)系統(tǒng)整體的狀態(tài)。通過上述的研究為當(dāng)前可靠性評(píng)估提供了新的參考，也為電力運(yùn)行提供了新的借鑒。

繼電保護(hù)；可靠性；評(píng)估方法

隨著我國(guó)電力改革的加快，提高電力輸送的質(zhì)量，保障電力輸送的可靠性，成為滿足電力市場(chǎng)要求，轉(zhuǎn)變自身服務(wù)水平的重要方向。繼電保護(hù)作為智能變電站安全運(yùn)行的第一道保護(hù)防線，其自身的可靠性自然成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。但是，對(duì)變電站繼電保護(hù)的可靠性問題的研究中，關(guān)鍵還是在于如何對(duì)可靠性進(jìn)行評(píng)估，從而提高可靠性評(píng)估的準(zhǔn)確性，為智能變電站的管理提供決策參考。對(duì)此，本文結(jié)合智能變電站繼電保護(hù)的結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)就繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性評(píng)估方法進(jìn)行研究。

1.繼電保護(hù)可靠性原理

對(duì)繼電保護(hù)來(lái)講，其可靠性的保護(hù)是對(duì)系統(tǒng)中的元件系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，并在一定的環(huán)境、時(shí)間內(nèi)，使得其中的元件能夠無(wú)故障的完成電力運(yùn)行的要求。對(duì)繼電保護(hù)的故障保護(hù)中，主要分為兩種故障，一種是可以修復(fù)的故障，一種則是不可以修復(fù)的。衡量元件的可靠性的指標(biāo)，通常采用以下三類：

第一，可靠度。該指標(biāo)同時(shí)被認(rèn)為是系統(tǒng)及其元件在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功率的概率，而這個(gè)可靠性的指標(biāo)也通常被認(rèn)為是考慮衡量其可靠性的主要指標(biāo)之一。

第二，可用性。該指標(biāo)只要衡量系統(tǒng)是否可以在規(guī)定的時(shí)間以內(nèi)完成規(guī)定的功能，換句話說，就是系統(tǒng)能夠進(jìn)行快速的自我修復(fù)的能力，從而使得系統(tǒng)具備較高的可靠性。

第三，平均失效時(shí)間。該指標(biāo)通常表示系統(tǒng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定運(yùn)行，直到下次故障出現(xiàn)的平均時(shí)間。通過該指標(biāo)，通?？梢苑从吵鲆粋€(gè)系統(tǒng)保持可靠性的平均時(shí)間，進(jìn)而為系統(tǒng)的檢修等提供借鑒參考。

2.智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

目前，針對(duì)智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大致可以歸納為以下幾種類型：

第一， “直采直跳”模式。該模式主要包含主變保護(hù)系統(tǒng)、母線和線路三種不同的結(jié)構(gòu)，其中的保護(hù)設(shè)備采樣和跳閘是通過光纖直接進(jìn)行連接來(lái)實(shí)現(xiàn)的，并且主要用來(lái)保護(hù)功能相關(guān)的光纖鏈路或者是支路。

第二，“網(wǎng)采直跳” 模式。該模式主要包括SV 和GOOSE獨(dú)立組網(wǎng)示意圖，也包含共網(wǎng)模式。

第三，“直采網(wǎng)跳”模式。該模式主要是對(duì)保護(hù)設(shè)備進(jìn)行直接采樣，而其跳閘則通過GOOSE 網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

第四，“網(wǎng)采網(wǎng)跳”模式。該模式的跳閘和采樣都可以通過網(wǎng)絡(luò)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且根據(jù)SV 和GOOSE兩組網(wǎng)絡(luò)是否共網(wǎng)來(lái)進(jìn)行綜合考慮。

3.基于模糊綜合評(píng)價(jià)的繼電保護(hù)可靠性評(píng)估

為深入研究智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性問題，本文上述的基礎(chǔ)知識(shí)，提出一種基于模糊綜合評(píng)價(jià)的可靠性評(píng)價(jià)方法。

■3.1 模糊綜合評(píng)價(jià)步驟

該方法的大致可以分為以下幾步：

（1）確定因素集

（2）確定評(píng)語(yǔ)集

（3）單因素評(píng)價(jià)，得到評(píng)判矩陣

（4）確定因素權(quán)重

（5）綜合評(píng)估

■3.2 智能變電站繼電保護(hù)可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)

結(jié)合智能變電站的結(jié)構(gòu)組成，在指標(biāo)的選取過程中主要選擇多方面的數(shù)據(jù)信息，并充分結(jié)合繼電保護(hù)的各個(gè)智能單元。因此，根據(jù)上述的分析，本文選擇圖1所示的一級(jí)指標(biāo)作為評(píng)價(jià)的主要指標(biāo)。

在從空間的維度考慮評(píng)價(jià)的可靠性時(shí)，還需要時(shí)間的維度考慮，從而通過空間和時(shí)間的維度對(duì)問題進(jìn)行考慮。如在評(píng)價(jià)的時(shí)間維度方面，還要考慮歷史信息、在線監(jiān)控信息等等。但是如一味的考慮時(shí)間因素，很可能造成與評(píng)語(yǔ)集無(wú)關(guān)的問題。對(duì)此，在進(jìn)行評(píng)價(jià)中，將不同的設(shè)備進(jìn)行進(jìn)一步的劃分，分為設(shè)備信息通信信息和環(huán)境信息，并將時(shí)間信息貫穿到其中。以保護(hù)裝置為例，將其評(píng)價(jià)指標(biāo)設(shè)計(jì)為如圖2所示。

圖1 一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

圖2 變電站保護(hù)裝置評(píng)價(jià)指標(biāo)

而本文對(duì)指標(biāo)評(píng)價(jià)的評(píng)語(yǔ)集則設(shè)定為：y={正常，注意，導(dǎo)演}。

■3.3 確定隸屬度

對(duì)上述的指標(biāo)進(jìn)行分類，并大致可以劃分為三類：一類是越大越好，包括可用度、距定檢時(shí)間；一類是越小越好，包括通道告警、GOOSE延時(shí)；一類是中間型，如環(huán)境溫度、電源電壓等等。而確定隸屬度的目的，就是要構(gòu)建模糊關(guān)系矩陣。對(duì)此，選擇三角分布和梯形矩陣隸屬度分布函數(shù)的方式確定不同指標(biāo)的隸屬度，進(jìn)而得到如圖3所示的隸屬度函數(shù)。

圖3 隸屬函數(shù)

■3.4 實(shí)例計(jì)算

為驗(yàn)證上述方案在繼電保護(hù)可靠性評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性，以某變電站繼電保護(hù)裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并結(jié)合模糊關(guān)系矩陣的計(jì)算，可以得到如下的結(jié)果。

同時(shí)采用層次分析法對(duì)指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)而可以得到設(shè)備信息、環(huán)境信息和通信信息的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。

同理，根據(jù)上述的方法可以得到二級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)因素，并最紅得到綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。

由此，根據(jù)上述的評(píng)語(yǔ)集看出，在該變電系統(tǒng)中的繼電保護(hù)系統(tǒng)處在正常運(yùn)行的狀態(tài)，基本可以保證整體的穩(wěn)定運(yùn)行。

4.結(jié)束語(yǔ)

總之，對(duì)于變電站繼電保護(hù)來(lái)講，其運(yùn)行的可靠性直接決定了整體運(yùn)行的質(zhì)量。本文針對(duì)繼電保護(hù)可靠性問題，結(jié)合模糊綜合評(píng)價(jià)方法，通過構(gòu)建模糊關(guān)系矩陣和權(quán)重計(jì)算的方式，對(duì)其進(jìn)行整體評(píng)價(jià)，最終得到變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)整體運(yùn)行的可靠性。由此，通過研究為當(dāng)前繼電保護(hù)的可靠性提供了一種可用方法，也為可靠性的評(píng)估提供了新的參考。

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