大唐国际二次点检高级分析模型方案v

1、目录概述11建设目标12可靠性指标13动作分析23.13.1.1继电保护正确动作率23.1.2故障快速切除率33.1.3线路重功率33.1.4录波完好率33.1.5责任部门不正确动作率43.1.6继电保护百台不正确动作次数4异常分析43.23.2.1主保护投运率43.2.2继电保护故障率53.2.3继电保护故障停运率53.2.4故障测距动作良好率5分析方法64模糊数学模型64.1系统模型64.2比分析64.3显著性差异分析74.4无明显差异的评定74.5故障树决策树诊断84.6分析一段时间数据的稳定性84.7援例分析模型84.8模型94.9分析算法错误!未定义书签。5检验对保护系统的可用度影响

2、95.1- 2 -基于可靠度的继电保护检修方法115.2串统的可靠度的计算115.3继电保护的状态可靠性概率指标估记及分析方法135.4几种方案的继电保护系统状态可靠性慨率指标的求解165.55.5.1单一保护系统的状态可靠性概率指标分析求解165.5.2“二取一”方案保护系统的状态可靠性概率指标分析16继电保护系统动作比率可靠性概率指标的求解185.65.6.1单一保护系统的动作比率指标分析195.6.2“二取一”方案保护系统动作比率指标分析19继电保护系统频率可靠性指标的求解215.75.7.1单一保护系统频率可靠性指标分析215.7.2“二取一 方案保护系统频率可靠性指标分析216分析项

3、目22基础数据226.16.1.1原始资料226.1.2运行资料226.1.3检修资料226.1.4其他资料22继电保护装置分析项目236.26.2.1装置运行环境236.2.2装置无故障时间246.2.3装置性无故障率256.2.4正确动作率266.2.5老化系数266.2.6装置绝缘及防尘286.2.7数据采样286.2.8通讯状况296.2.9通道运行情况30- 3 -6.2.10差流检查情况30二次回路分析项目316.36.3.1回路运行环境316.3.2操作箱及二次回路无故障时间326.3.3操作箱性无故障率336.3.4绝缘状况34及反事故措施356.3.56.3.6二次回路运行温

4、度366.3.7锈蚀状况366.3.8封堵状况377综合分析37装置及插件统计分析377.1装置及插件性缺陷分析377.2装置及二次回路状态分析387.3保护统计分析387.4- 4 -1 概述发电厂电气二次设备主要包括继电保护、自动装置、故障录波、就地等设备，其中以继电保护为主，继电保护被形象的比喻为“电力系统静静的哨兵”，无论是电网，还是电厂，随着规模和运行技术的飞快发展，电力系统及其设备的组成结构越来越复杂。继电保护系统作为发电厂的重要组成部分，其快速、可靠动作能起到保障发电机、风压器等设备安全运行以及电网安全运行的作用。保护系统如果发生失效可能引起误动或拒动，这样会导致发电厂事故或者电

5、力系统故障的扩大，严重的影响发电厂正常运行和电网的稳定运行，影响电厂的。所以目前电气二次运行维护的首要任务是提高继电保护的可靠性，而提高继电保护的可靠性的关键是对保护进行有效和及时的校验维护，这些工作推动了保护管理方式的和进步。2 建设目标系统建设的总体目标是以电气二次设备技术管理为，通过电厂二次设备点检定修系统建设，有序管理二次专业的主要业务信息，实现对二次设备和生产业务在全公司层面的监管和信息共享。系统通过标准化、规范化和专业化的设计理念，实现电气二次专业生产业务的信息化管理；构建基于电气二次数据的综合分析平台，建立二次设备及其插件附件的多层次分析分析体系，为设备的选型、校验、检修、技术改

6、造等提供客观、的运行依据和辅助决策依据，进一步提高工作效率和质量，更好地满足电力快速发展的需求，确保电厂生产运行的安全稳定。3 可靠性指标继电保护装置的可靠性是指当电力系统发生故障时它应正确动作，当正常运行时它应拒动。可靠性指标是用数值的大小来表示可靠性程度，该指标既可以从1正确的角度出发，也可以从错误的角度进行定义。常用的指标有：可靠度、故障率、可用度、计划检修率、修复率、切换时间、平均无故障工作时间和平均修复时间。根据 Q / GDW3952009电力系统继电保护及安全自动装置运行分析规程 ，继电保护装置的可靠性分析从动作分析和异常分析两个角度进行了具体规定。动作分析主要包括各种装置的正确

7、动作率（包括：继电保护正确动作率、安全自动装置正确动作率、 故障录波完好率）、不正确动作次数、故障快速切除率。异常分析主要包括故障装置类型统计分析（属性、 型号、 厂家） 包括： 装置分类、 装置型号、 生产厂家、 总套数、 故障次数、 故障率； 故障类型统计及分析（各类故障） 包括： 故障类型、 故障次数、 占故障总次数百分比、 停运时间、 占总停运时间百分比； 运行率包括： 线路保护运行率、 变压器保护运行率、母线保护运行率、全部快速保护运行率。3.1 动作分析3.1.1 继电保护正确动作率A、继电保护正确动作率是指继电保护正确动作次数与继电保护动作总次数的百分比。继电保护正确动作率按分析

8、继电保护的动作后果。继电保护正确动作率的计算方法见式（1）：继电保护正确动作率 = 继电保护正确动作次数 ´100%（1）继电保护总动作次数继电保护动作总次数包括继电保护正确动作次数、误动次数和拒动次数。B、分析继电保护正确动作率时，继电保护的动作次数按分析：a）单次故障认定为 1 个；b）线路故障及重合闸过程（包括重合于性故障）认定为 1 个；c）对安全自动装置，1 次电网事故无论故障形态简单或复杂均认定为 1个；d）系统无故障，继电保护发生不正确动作，认定为 1 个。2C、一般 1 个一台继电保护装置只分析动作 1 次。对 1 个，1 台继电保护装置正确动作，分析继电保护正确动作

9、 1 次；1 台继电保护装置拒动，分析继电保护拒动 1 次；继电保护装置误动（含无故障继电保护装置动作），分析继电保护误动 1 次；若在过程中主保护应动而未动，由后备保护动作切除故障，则主保护应分析不正确动作（拒动）1 次，后备保护分析正确动作 1次。D、对于线路故障，1 个可分为故障切除、重合闸重合以及重合于性故障再切除三个过程，每个过程对相关保护装置的动作行为分别进行分析。E、双重化配置的两台继电保护分别分析。3.1.2 故障快速切除率故障快速切除率是指电力系统中的线路、母线、变压器、发电机、电抗器等设备发生故障时，由该设备的主保护切除故障的比例。故障快速切除率的计算按式（2）：故障快速切

10、除率 = 主保护动作快速切除故障次数´100%2）总故障次数3.1.3 线路重功率线路的重功率是分析线路重合闸及断路器的运行符合预定功能和恢复线路输送负荷能力的指标。线路重功率的计算按式（3）：率 = 线路重功次数 ´100%3）线路重合闸线路应重合次数线路应重合次数指线路跳闸后应该重合的次数。3.1.4 录波完好率故障录波装置的录波完好率是指故障录波装置在系统异常工况及故障情况下启动、录波完好次数与故障录波装置应启动、录波次数之百分比。录波完好率的计算按式（9）：3录波完好率 = 故障录波装置录波完好次数 ´100%9）故障录波应评价次数保护装置内置的故障录波功

11、能不在分析范围之内。3.1.5 责任部门不正确动作率责任部门分析体系统计分析继电保护全过程管理涉及的制造、设计、基建、维护检修、调度运行、值班运行及其他专业部门责任造成的继电保护不正确动作。不正确动作次数按责任部门分别统计。责任部门不正确动作率的计算按式（4）：责任部门不正确动作率 = 各责任部门不正确动作次数´100%（4）总不正确动作次数3.1.6 继电保护百台不正确动作次数继电保护百台不正确动作次数的计算按式（5）：继电保护百台不正确动作次数 = 统计周期中继电保护不正确动作次数´100% 5）统计周期中继电保护总台数继电保护百台不正确动作次数为次/百台·统

12、计周期。统计周期内继电保护总台数按统计周期末在运继电保护台数计算。3.2 异常分析3.2.1 主保护投运率主保护投运率的统计范围包括：线路纵护、变压器差动保护、母线差动保护、高压电抗器差动保护。主保护投运率是指主保护投入电网处于运行状态的时间与分析周期时间的百分比。主保护投运率的计算按式（6）：主保护停运时间主保护投运率 =（1）´100%（6）主保护应投运时间主保护应投运时间和主保护停运时间为小时。4主保护停运时间是指主保护运行的时间（因计划性检修而运行的时间除外），分析周期时间为年初至分析截止日的小时数。3.2.2 继电保护故障率继电保护故障率是指继电保护由于装置硬件损坏和软件错

13、误等造成继电保护故障次数与继电保护总台数之比。继电保护故障率的计算按式（7）：继电保护故障率 = 评价周期中继电保护故障次数´100%（7）评级周期中继电保护总台数继电保护故障率为次/百台·分析周期。继电保护故障次数的计算方法：凡由于继电保护元器件损坏、工艺质量和软件问题、绝缘损坏、性能差等造成继电保护异常运行的，均分析为继电保护故障 1 次。3.2.3 继电保护故障停运率继电保护故障停运率是指为处理继电保护缺陷或故障而运行的时间与继电保护应投运时间之百分比。继电保护故障停运率的计算按式（8）：继电保护停运时间继电保护故障停运率 =´100%8）继电保护应投运时间

14、继电保护应投运时间指分析周期时间内扣除因计划性检修而停运的时间，分析周期时间为台·小时。3.2.4 故障测距动作良好率故障测距装置的动作良好率是指故障测距装置路发生故障情况下启动测距并能够得到有效故障点位置的次数与故障测距装置应启动测距次数之百分比。故障测距动作良好率的计算按式（10）：测距装置动作良好次数故障测距动作良好率 =´100%故障测距装置应评价次数（9）54 分析方法马尔可夫模型法、概率法和故障树分析法是目前对继电保护装置进行可靠性分析时常用的方法，其中故障树分析法使用最为广泛。继电保护系统中的硬件系统主要 由继电保护装置、电压电流互感器二次回路、保护装置的通信

15、和断路器及其操作机构等组成。根据故障树分析法把继电保护系统的硬件失效分为继电保护失效和断路器失效2 部分。如果用A表示继电保护正确，用B表示断路器正确，继电保护系统失效就可以表示为：。4.1 模糊数学模型由于设备状态的好坏本身就是一个模糊的概念，因此，适合于应用模糊数学的概念和方法。模糊数学原理是建立状态评估算法的基础，通过引入模糊数学的概念，将设备状态进行量化处理，从需立即运行到设备最优状态细分成多个状态；并引入模糊数学的隶属度和模糊运算等概念，建立起状态评估算法的运算基础。4.2系统模型人工智能系统技术，是对设备状态进行综合分析的。系统的是一整套基于规则的知识库。在本系统中，知识表述规则化

16、是技术难点，为此我们采用专门变电设备开发的系统工具，充分利用经过广泛积累和验证的知识，使系统在状态检修方面的应用成为可能。我们根据有关规程、实践经验、建议、案例分析等形成具体设备的状态检修应用导则，以知识规则的形式进行表达，建立知识库，用于对设备状态的综合分析。模糊数学在对设备状态的描述中，涉及到许多不确定的知识，因此我们引入模糊数学的概念（如模糊状态量、隶属度等），建立设备的模糊状态模型，采用模糊聚类分析对设备的故障特征进行识别。4.3比分析本方法可作为辅助分析。如 a、b、c 三相（设备）的上次试验值和当前试验值分别为 a1、b1、c1、a2、b2、c2,在分析设备 a 当前试验值 a2

17、是否正常时，6根据a2 /(b2 + c2 ) 与a1 /(b1 + c1) 相比有无明显差异进行，一般不超过±30%可判为正常。4.4 显著性差异分析在相近的运行和检验条件下，同一设备的同一状态量不应有明显差异，否则应进行显著性差异分析。根据数理统计理论，同一批设备，由于设计、工艺和材质都相同，各台设备的同一状态量应该视为源自同一母体的不同样本，如果被分析设备的状态量值与其它设备存在显著性差异，必然存在，且很可能是早期缺陷的信号。如果忽视这一点，则有可能在运行中发展为事故。为了保证显著性差异分析的度，应具备两个条件：1. 6台以上设备（含被分析设备），属于同型同批次，或设计、工艺和

18、材质都相同，且以往试验时数据差异不大；2. 试验条件相同，如同一次试验；分析方法如下：设 n（n5）台设备（不含被诊断设备），某个状态量X 的当前试验值的平均值为 X ，样本标准离差为S ；被诊断设备的当前试验值为x ，则有显著性差异的条件为：劣化表现为状态量值减少时： x < X - kS劣化表现为状态量值增加时： x > X + kS劣化表现为偏离初值时： x Ï( X - kS, X + kS)4.5 无明显差异的评定用 0100 分来分析试验结果，100 分表示试验结果远离注意值，且与初值比无明显劣化趋势；0 分表示试验结果超过警示值或注意值，或以明显的趋势接近警

19、示值或注意值；其它情况介于 0100 分之间。如果一次试验包括多个试验项目，则总的试验分析按式（7）计算。分析达到 80 分以上，可认为符合无明显差异之条件；分析小于 30 分，可认为符合存在明显差异之条件。7mÕT =Gm（7）mii=1式中，中 Gi 表示第 i 项试验的评分；m 表示试验项目数。4.6 故障树决策树诊断根据设备故障部件、故障部位和故障现象对设备故障机制进行分析，从而形成设备的故障树，根据决策树理论对设备故障现象进行分析，从而确定设备的故障和检修方式。4.7 分析一段时间数据的稳定性由于数据易受现场环境、传感器、运行操作等因素的影响，需要分析一定时间段内数据的稳定

20、性。这里采用了图方法对一段较长时间的点检数据进行稳定性分析。图的依据是 3 sigma 原理，把图的中心线定为受控对象特性值的平均值，而其线上的上、下限三倍的标准差值。在正常的运行条件和维修工况下，设备总的质量特性仅受偶然因素的影响，大部分特性值应当在图的界限之内，仅有很少一部分不合质量要求。支持均值图、极差图的分析。4.8 援例分析模型援例分析也即案例推理(CaseBased Reasoning，简称为 CBR)，其原理是利用人们以往求解类似问题的经验知识进行推理，从而获得当前问题求解结果的一种推理模式。从应用的角度，典型的 CBR 工作过程可归结为 3 个主要阶段循环组成：(1)检索(Re

21、trieve)按照某种检索匹配策略从实例库中找到一个与当前问题最相似的实例；(2)修改(Modify)欲复用到新问题的旧实例所提供的求解结果不好时，需要对其进行修正；(3)(Store)新问题得到了解决，则形成了一个可能用于将来情形与之相似的问题,这时有必要把它加入到实例库中。另外，还有必要提供实例推理分析模型对输出结果进行分析和解释。援例分析法可应用于各试验数据的上，可以根据当前试验数据的值，从已有设备各试验数据中援例，或从援例库中援例，以援例相类似试验数据的设备的健康发展状况作为参考，来分析当前设备的健康发展趋势。84.9模型时间序列是一组广义的有序的数据，它固然指按时间的先后顺序排列的随

22、机数据，但也可以指按空间和其他物理量顺序排序的随机数据。时间序列模型有AR 模型、MA 模型、ARMA 模型等，其中 AR 模型和 MA 模型是 ARMA 模型的特例，这里将对 ARMA 模型进行详细的介绍。ARMA 模型是时序方法中最基本的、实际应用最广的时序模型。它是性回归模型的基础上引申并发展起来的。回归模型可以描述随量与其他变量之间的相关关系，但是对于一个时序xt ,回归模型却不能描述其内部的相关关系，而时序模型却能根据时序之间的关系来描述其内部的关系。ARMA 模型具有随机差分方程的形式，它不仅可揭示动态数据本身的结构和规律，即定量地了解观察数据之间地线性相关性，未来值，而且还可以从

23、多方面研究系统地有关特性。时间序列法主要是给定一组数据的发展趋势。因此，任何试验数据都可以用本方法进行;但由于数据需要已知数据作为基础，故时间不能很长，否则准确性会大大下降，也没有任何实际意义。5 保护系统可靠性分析5.1 检验对保护系统的可用度影响保护系统处于最佳的工作状态，失效率基本上保持常数，不随时间变化，故障的发生由偶然引起。这时保护处于随机失效过程，故障率服从指数分布。所以在随机失效过程中，保护系统长时间运行而没有进行有效的检查或考验时，认为保护系统的故障概率在随时间增加，时间越长其可靠性越低。如果对保护系统的某一环节或保护系统整体进行验证时，我们则认为保护某环节或保护系统的可靠性恢

24、复到初始使用情况，保护的可用度提高。我们对检验对保护系统的可用度的影响进行分析。考虑一个保护系统检验过程同时将整个保护系统进入检验状态。如图 1 所示为通过多次检验间隔(其中每周期时间为 T)来对比保护系统可用度的两个例子。由于保护处于随机失效过程，保护系统故障率为常数，所以假设检验时间为常数，9同时认为保护在每次校验之后都恢复到如同全新的完好状态。图 1 不同检验间隔保护系统可用度的比较图 1 说明的是不同检验间隔保护系统可用度的比较。(a)图中为 3 个完整的检验间隔。每个检验间隔包括三个过程：可用度随指数分布条件递减的工作期、保护运行对其进行检验和对保护故障环节进行修复或替换的检验期。对

25、于(a)图的整个周期中，保护完全不可用的时间为 3T(其中 T 为检验持续时间)，剩余时间保护都处于运行状态，在一定概率条件下都是可用的。如果检验间隔 T 增长，那么如图可见，保护可用度降低。(b)图为同样的系统，只不过检验周期 T 比前面的情况短的多，但是对应的检验持续时间是一样的，检验持续时间为 T。与(a)图进行比较，从整个周期来看，尽管(b)图由于检验的使得保护完全不可用的时间有 6T，但是在工作期间保护的平均可用度却提高了。但是我们应该注意到：如果(b)图中检验间隔进一步减小，则保护系统完全处于检验情况并具有零可用性。同时如果检验间隔非常长而检验时间仍为 T，那么保护系统将具有较低1

26、0的平均可用性。这就表明检验间隔应该进行优化从而使得检验间隔内达到最大的可用性。所以根据以上分析，合理的检验能够提高系统的可用度。5.2 串串统的可靠度的计算统是最常用和最简单的模型之一系统的所有单元中的任何一个单元的故障都会导致整个串统故障。串统可靠性框图如下图 2 所示：图 2 串统可靠性框图对于系统的每个单元，一般情况下都可以计算得到各自的可靠度 R1 (t) 、R2 (t)、 R3 (t) Rn (t) ，则系统的可靠度可以采取下面算法得到：系统的可靠度为各单元可靠度的乘积，即：R(t) = R1 (t) ´ R2 (t) ´ R3 (t) ´Rn (t)

27、（1）上式(1)中： R1 (t) 、 R2 (t) 、 R3 (t) Rn (t) 为串统中各个单元的可靠度。5.3 基于可靠度的继电保护检修方法根据保护系统回路的划分，继电保护系统属于串统。上一节中也谈到，保护的一些正常操作行为和合理的检验能够提高系统的可用度。保护分布属于指数分布时，保护系统处于随机失效过程。在随机失效过程中，保护间隔长时间运行而没有进行有效的检查或考验时认为保护间隔的故障概率在随时间增加，时间越长其可靠性越低。按照第一节所描述的，当保护系统进行有效地检验后，保护的可靠性恢复到初始状态，保护的可用度也会提高。虽然我们对保护系统的回路作了划分，但是由于回路很多，分析复杂，所

28、以本文将继电保护系统分为三个环节： 交流电流、电压及开关量输入回路；保护保护本体；跳合闸回路三个环节。每个环节的可靠性可以通过最近验证时问来，与设备运行时保护动作情况及相邻系统保护动作对评估设备的检验有关，同时与评估设备的试验检查时间有关，不同的验证项目说明了不同的一个或几个组成环节是正常的。验证继电保护系统可靠性的检验可以通过如下 5 个主要描述。5 个主要11如下：1，区内故障继电保护正确动作；2，继电保护间隔整组联动试验；3，保护保护本体试验；4，区外故障或设备异常运行时保护发出启动或告警信号；5，手动跳合闸。表 3：与环节验证的对应关系上述与环节可靠性验证的对应关系如表 3：根据系统指

29、标中的可靠度指标定义和随机过程服从指数分布，对保护间隔进行可靠度计算。根据串统的可靠度的算法，计算过程如下：随机失效过程t 时刻的保护系统可用度=t 时刻的输入回路可靠度´ t 时刻的保护保护本体可靠度´ t 时刻的跳合闸回路可靠度(t) = e -l1 (t -t1 )t 时刻的输入回路可靠度 R1其中：1 为输入回路故障率t1 为区内故障继电保护正确动作、继电保护间隔整组联动试验、区外故障或设备异常运行时保护发出启动或告警信号中离当前时间最近的一个的时间。t 时刻的保护保护本体可靠度其中： 为保护保护本体故障率；为区内故障继电保护正确动作、继电保护间隔整组联动试验、保护

30、本体试验中离当前时间最近的一个的时间。t 时刻的跳合闸回路可靠度其中： 为跳合闸回路故障率；12项目内容得到检验的环节环节 1环节 2环节 31区内故障继电保护正确动作2继电保护间隔整组联动试验3保护装置本体试验4区外故障或设备异常运行时保护发出启动或告警信号5手动跳合闸为继电保护正确动作、继电保护间隔整组联动试验、手动跳合闸中离当前时间最近的一个的时间。所以保护间隔在 t 时刻的可靠度用以下公式计算：对于保护系统，当 t 时刻随机失效可靠度小于预定值时，说明保护不能够处于正常运行状态，继电保护系统需要在 t 时刻前进行校验，并且可以根据各环节瞬时可靠度的值确定校验重点，可靠度越小，越需要重点

31、检修，并且可以根据可靠度来适当调整检修周期。5.4 继电保护的状态可靠性概率指标估记及分析方法继电保护的状态可靠性概率指标的分析方法采用状态空间法。继电保护的状态划分如下：继电保护的状态可分为两种，一种为投运状态，即保护处于运行工作状态，或虽未投运，但可以随时投运的备用状态另一种为停运状态，即保护运行状态，进行维修的状态。继电保护的两种状态之问是可以相互转换的。保护从投运状态转移至停运状态有以下 5 种：1) 计划检修停运。2) 随机停运13无选择动停运状态拒动停运状态强迫停运状态停运状态随机停运状态误动停运状态继电保护的状态计划检修停运状态投运状态（包括备用投运状态）3)误动停运4)拒动停运

32、5)无选择动停运保护无选择动有两种情况：(1)保护处于运行状态，当保护区外一次系统发生故障时，保护不正确动作，将无故障的被保护设备从系统中部分或全部切除 (2)对于配置单相重合闸的被保护设备，在保护区内单相故障时，保护不正确动作，将被保护设备无故障的两相与故障相同时切除。继电保护可认为是可修复元件，其状态空间图如图 1 所示图 3在图 3 中，、 、 、 、分别为保护的投 状态与计划停运状态、随机停运状态、误动停运状态、拒动停运状态及无选择动停运状态之间的转移频率。假设保护处于投运状态的概率为，处于停运状态的概率为，其中处于计划停运状态、随机停运状态、误动停运状态、拒动停运状态及无选择动停运状

33、态的概率分别为、 、 、 、也可以的方式表示。假设保护投运为 X，停运为，计划停运为 ，随机停运为 。，误动停运为 ，拒动停运为 无选择动停运为，则有 =p(x)， =p() =p( )，=p（ ），=p（），=p（ ），=p（）。继电保护的计划检修基本由人为因素确定不具备随机性质。继电保护的随机状态包括投运状态与强迫停运状态，本文仅对保护处于随机状态的可靠性进行分析。继电保护的可靠性概率数据可以按照统计方法通过长期统计而得到。一般取一年为一个统计周期。考虑到继电保护的特殊性，某个保护的一个实际统计周期时间应为一年减去由于被保护设备停运而导致保护停运的时间及保护的计划检修停运时间。在一个统计周

34、期内，对整个电力系统中所有同型号的保护进行统计，按下式可求得可靠性概率指标的统计值。14在上式中，K 为某种型号保护的总数，及、分别为该型号第 m 套保护的一个统计周期及在一个统计周期内的运行时间、随机停运时间、误动停运时间、拒动停运时间、无选择动停运时间.、分别为一个统计周期内的随机停运次数、误动停运次数、拒动停运次数、无选择动停运次数。另外有.图 4在连续进行几个统计周期工作后，可求取每个周期的概率平均值。继电保护的随机状态空间图为图 4。假定继电保护的运行状态与强迫停运状态都具有指数形状的累积概率分布函数。图 2 中 f 为保护的运行状态与强迫停运状态之间的转移频率。参考图 3 与图 4

35、， 由于保护的各种停运状态之间是互不相容的，因此有下式成立：由上式可看出，保护的强迫停运状态概率为各个子强迫停运状态概率的线性和，转移频率为各个子强迫停运状态转移频率的线性和。继电保护主要的状态概率指标为可用度 A。可用度是已投入运行使用的继电保护在任何时刻处于运行工作状态的概率，属于设备的可靠性指标。其它的状态概率指标有继电保护在各个子强迫停运状态的概率指标。155.5 几种方案的继电保护系统状态可靠性慨率指标的求解在继电保护的状态概率指标概念明确的基础上，可以对几种方案的继电保护系统的状态可靠性概率指标进行求解。下面仅主要对三种较常见的主保护系统方案的状态可靠性概率指标进行分析求解。5.5

36、.1 单一保护系统的状态可靠性概率指标分析求解此种保护系统方案最为简单，仅由一套保护单独组成。仅对保护系统在随机状态的可靠性进行分析。单一保护系统的状态有 i=2 种，即运行状态与停运状态，状态空间图为图 3。u“1”“2”图 5在图 5 中，状态“1”为投运状态，状态概率为 P1；状态“2”为停运状态，状态概率为 ；、u 分别为故障率与修复率。有，其中有可用度随机停运状态概率误动停运状态概率拒动停运状态概率无选择动停运状态概率5.5.2 “二取一”方案保护系统的状态可靠性概率指标分析“二取一”方案保护系统为两套相互的单一保护系统以并联方式联接。仅对保护系统的两套保护均处于随机状态的可靠性指标

37、进行分析。16“1”“2”“3”“4”图 6“二取一”方案保护系统的状态有种，状态空间图为图 6。在图 6 中，、 、 、 分别是第一套保护与第二套保护的故障率及修复率。状态“l”，两套保护均处于运行状态，表示式为。状态“2”，第一套保护处于强迫停 运 状 态， 第 二 套保 护 处 于运 行 状 态。表示 式， 其中 ，。状态“3”，第一套保护处于运行状态，第二套保护处于强迫停运状态。表示式为，其中。状态“4”，两套保护均处于强迫停运状态，表示式为。假 设 第 一 套 及 第 二 套 保 护 的 运 行 状 态 与 停 运 状 态 概 率 分 别 为，则有下式成立。即为上式表明了保护系统的

38、4 种组合状态，并表明每个组合状态的概率分别等于各套保护为单一保护系统时处于其相应状态的概率指标之积，体现了两套保护之间的相互性。下面分别对保护系统的各个状态可靠性概率指标进行分析求17解。(1)可用度根据可用度定义，“二取一”方案保护系统 4 种随机状态中“l”、“2”、“3 ”状态均为运行状态， 因此有(2)拒动停运状态概率指标根据拒动的定义，保护系统拒动停运仅为状态“4”的拒动停运状态概率为：(3)无选择动停运状态概率指标根据无选择动的定义，保护系统无选择动停运分别为状态“2”的，状态“3”的，状态“4”的。在全部可能状态的无选择动停运为：无选择动停运状态概率为：同理可求得随机停运状态概

39、率为误动停运状态概率为：5.6 继电保护系统动作比率可靠性概率指标的求解继电保护的特点之一是在一次系统发生故障的瞬时发挥其应有的作用。继电保护在一次系统故障瞬时可能正确工作，也可能不正确工作，正确工作或不正确工作的概率即为瞬时可靠性概率指标，亦即动作比率指标。继电保护的典型动作比率指标有两个，即拒动率 J 与无选择动率 w。动作比18率指标是描述处于运行状态的继电保护在一次系统故障瞬时能否正确工作的概率，属于功能可靠性指标。在一个统计周期内，对整个电力系统中所有同型号的保护进行统计，按下式有可求得动作比率指标。5.6.1 单一保护系统的动作比率指标分析单一保护系统仅由一套保护组成，拒动率与无选

40、择动率分别为、5.6.2 “二取一”方案保护系统动作比率指标分析在影响保护发生拒动或无选择动的诸多因素中， 只有保护原理缺陷是导致保护不正确工作的必然，其它因素均为偶然。从实际可能出现的最一般情况考虑，假设组成保护系统的两套保护型号不同，原理不同，两套保护均各自存在原理缺陷。保护系统不正确工作如下：(1)两套保护在某些故障情况下由于原理缺陷必然均不正确工作(共模故障)。(2)第一套保护在某些故障情况下由于原理缺陷必然不正确工作，而第二套保护在这些故障情况下仅因偶然随机原因而不正确工作(不包括共模故障情况，仅为第一单模故障情况)。 (3)第二套保护在某些故障情况下由于原理缺陷必然不正确工作，而第

41、一套保护在这些故障情况下仅因偶然随机而不正确工作(第二单模故障情况)(4)两套保护在某些故障情况下均因偶然随机而不正确工作。先对保护系统的拒动率进行分析。对任一套保护：应正确动作次数(N)=区内故障次数=共模故障类型次数()+第一单模故障19类型次数()+第二单模故障类型次数( )+其它故障类型次数()对第一套保护：拒动次数( )=共模故障拒动次数()+第一单模故障拒动次数()+第二单模故障拒动次数()+其它故障拒动次数()其中有=，=， 拒动率为：对第二套保护：拒动次数()=共模故障拒动次数()+第一单模故障拒动次数()+第二单模故障拒动次数()+其它故障拒动次数()其中有=，=，拒动率为：

42、对保护系统：拒动次数()=共模故障拒动次数()+第一单模故障拒动次数()+第二单模故障拒动次数()+其它故障拒动次数()其中有=，=，=，=拒动率为：以上所求 J：仅为保护彖统的两套保护均处于运行状态即状态“1”时的拒动率。在状态“2”“3”时，此种保护系统实际上变为单一保护系统， 因此拒动率即为相应的单一保护系统的拒动率。用同样方法可求得保护系统的无选择动率。以上所讨论的最一般情况对于早期的某些整流型及晶体管型保护确实存在。近年来， 由于各种新技术的不断应用， 尤其是计算机技术的应用 各种继电20保护的原理取得了进步与发展，以前保护的各种原理缺陷得到了克服，因此在今后的电力系统继电保护设计中

43、可以不考虑由于原理缺陷而日 I 起的保护不正确工作情况，保护的不正确工作仅是由于某些外界的偶然随机引起的。在这一原则的基础上保护系统的拒动率与无选择动率分析可以简化，假设第一套及第二套保护的拒动率与无选择动率分别为、 、,则保护系统在 各个 状态的动作比率指标分别为:,。5.7 继电保护系统频率可靠性指标的求解仅对继电保护系统的误动停运及随机停运频率指标进行分析求解。5.7.1 单一保护系统频率可靠性指标分析误动频率及随机停运频率分别为。5.7.2 “二取一 方案保护系统频率可靠性指标分析(1)误动频率指标分析参见图 6在状态“1”，两套保护中任一套误动都会引起整个保护系统误动。状态“1”的向

44、外转移频率为：根据本文(2)式，有在状态“2” 、“3” 误动频率分别为，(2)随机停运频率指标分析从图 6 可看出，从状态“1” 只有进入状态“4”整个保护系统才随机停运。进入状态“4”的转移频率为，因此有；21在状态“2”、“3”随机停运频率分别为,用同样方法可求得“三取二”方案保护系统的各种可靠性概率指标。6 分析项目6.1 基础数据6.1.1 原始资料出厂资料（包括设备参数、技术说明书、运行维护手册、平均无故障时间MTBF、批次号、出厂试验报告等）、技术协议、工作单、相关会议纪要、安装、交接试验报告、竣工图纸、验收报告等。6.1.2 运行资料投运日期、运行工况（保护及插件更换、保护定值

45、更改、保护检修、保护动作、电缆更换）、缺陷及异常、保护定值单、巡视等。6.1.3 检修资料巡检、例行试验报告、诊断性试验报告、消缺、有关反措执行情况等。6.1.4 其他资料缺陷、历次状态分析报告、保护逻辑、保护软件版本、年度设备分析报告和年度运行分析报告（包括保护动作次数、保护同型号无故障时间、保护同批次无故障时间、保护动作正确率）等。226.2 继电保护装置分析项目继电保护装置分析项目包括：6.2.1 装置运行环境1环境温度评分 K1：nK1å Xi / n；i 为测量次数；Xi 为对应分值，n 为测量总次数。计算公式为：i =1当 0 分次数占总测量次数超过 10时，该项目不得分

46、。2环境湿度评分 K2 ：23分析项目状态量装置运行环境环境温度、环境湿度装置无故障时间预计无故障时间、实际无故障时间装置性无故障率同型号无故障率、同批次无故障率正确动作率（本身）正确动作率、同型号正确动作率、同批次正确动作率老化系数装置故障率、校验时间、装置运行年限装置绝缘及防尘装置绝缘电阻、装置直流接地、装置积尘数据采样模拟量采样、开关量采样通讯状况GPS 对时、装置通讯通道运行情况高频通道运行、光纤通道运行差流检查情况差流值nK2å Xi / ni =1；i 为测量次数； Xi 为对应分值，n计算公式为：为测量总次数。当 0 分次数占总测量次数超过 30时，该项目不得分。3设备

47、运行环境分析综合评分 K=K1×60%+K2×40%。说明：分析数据来源：装置所在继保室的温度值、湿度值；6.2.2 装置无故障时间装置无故障时间评分标准按图执行实际无故障时间（MTBF）运行时间/故障次数；无故障时间倍数实际无故障时间/预计无故障时间。15分12分9分5分0分0 70 80 91无故障时间倍数说明：运行时间：上一次例行检验（或诊断性试验、全检）日期至本次分析发起，（小时）。故障次数：上一次例行检验（或诊断性试验、全检）至本次分析发起时的装置缺陷统计次数。预计无故障时间：运行时间小于 30000 小时，预计无故障时间按运行时间计24算；运行时间大于 3000

48、0 小时，预计无故障时间取 30000 小时。原则上装置故障已根本性解决（如更换插件）的，仍然纳入缺陷次数统计。分析数据长度范围内故障次数为 0，此项为满分。故障次数为 1，实际无故障时间按 0.85 倍运行时间计算。分析数据来源：装置本体的缺陷；6.2.3 装置性无故障率1. 同型号无故障率 K1 ：10分8分6分5分0分0 80 90 951无故障率统计数据：本年度同型号无故障率= 1- 同型号保护故障次数/同型号保护总台数计算公式：K1= AVERAGE(各年度同型号无故障率)：次/台*年2. 同批次无故障率 K2 ：同批次：按出厂年份为进行统计。10分8分6分5分0分0.70.80.9

49、1无故障率统计数据：本年度同批次无故障率= 1- 同批次保护故障次数/同批次保护总台数计算公式：K2=AVERAGE(各年度同批次无故障率)：次/台*年3装置性无故障率分析综合评分 K=K1×40%+K2×60%。25说明：分析数据来源：无故障率统计数据，每年定期统计；6.2.4 正确动作率1 保护装置本身正确动作率 RCO1 装置正确动作次数/ 装置总动作次数×100，在统计周期内动作不正确或不明本项得 0 分；2保护装置同型号正确动作率 RCO2装置正确动作次数/同型号装置总动作次数×100，在统计周期内没有动作，RCO2 等于 1；3 同批次正确动

50、作率 RCO3 装置正确动作次数/ 同批次装置总动作次数×100，在统计周期内没有动作，RCO3 等于 1；4正确动作率 RCO（30%×RCO270%×RCO3）×RCO1。说明：1)RC01：装置故障及二次回路等造成保护不正确动作，均纳入统计。如果在上一次 C1 检验（或全检）后至本次分析发起的期间发生不正确动作，则本次 RC01为 O。人为三误在审核时修改分析结论。分析数据来源：装置投运以来的正确动作率统计；2)RC02/RC03：对于同型号同批次正确动作率，不正确动作为装置本身故障的方纳入统计范围。分析数据来源：同型号及同批次正确动作率统计数据，

51、每年定期统计；6.2.5 老化系数1可靠度评分 K1：保护可靠度装置本体可靠度×跳合闸回路可靠度。装置本体可靠度= e-l1 (t -t1 ) ；其中 1 为装置本体故障率，t1 为最近一次装置得到完整检验的时间；跳合闸回路可靠度= e-l2 (t -t2 ) ；其中 2 为跳合闸回路故障率，t2 为最近一26次跳合闸回路得到完整检验的时间；保护装置可靠度：-l (t -t )+l (t -t )R (t) = e1122s可靠度100%012距离校验的时间（年）3K1=Rs×10时间计算为年。装置 t1 时间取上一次例行检验、诊断性检验、部检或全检时间。跳合闸回路 t2 时间取上一次例行检验、诊断性检验、部检、全检、传动试验、保护动作或手动操作的时间。故障率