【智能变电站继电保护可靠性评估指标体系构建分析6800字】

智能变电站继电保护可靠性评估指标体系构建分析目录 1 2 2 4 4 6 6 1 1 差纵联保护存在保护的相继性(所谓相继性指的是对于双端误动，对于保护的可靠性带来严重的影响),选择零序电流保护作为后备保护，械继电器，因此拒动和误动的可能性很小；但是目前开究已经相当成熟，但是在指标的选择上仍然采用一次设备的指标，比如失效率、近5年二次设备的元器件损坏共248次，其中CPU插件为26次，液晶面板为69次，电源插件为44次。这三个部位是元器件损坏的主要部占比■电源插件■液晶面板■管理插件■交流插件图1.12018年总的设备元器件损坏部位占比占比CPU插件电源插件液晶面板管理插件交流插件二次回路开入插件9其它1CPU插件损坏比较分析表1.2总体及各厂家CPU插件损坏逐年缺陷率(见附录1)北京四方一-南瑞科技布(横坐标单位：年)从CPU插件损坏逐年缺陷率分布图上来看，可得1)总体的缺陷率在设备投运后的第6到8年达到峰值。2)长园深瑞的缺陷率在投运后的第3年开始上升。3)许继电气的缺陷率在第9年有一个明显的峰值。4)许继和北京四方的缺陷率较低。—南瑞科技1.1.2液晶面板损坏比较分析表1.3总体及各厂家元液晶面板损坏逐年缺陷率(见附录2)—-南瑞继保北京四方长园深瑞*一许继—南瑞科技图1.4总体及主流厂商设备液晶面板损坏逐年缺陷率分布图(横坐标单位：1)总体设备的液晶面板损坏随投运年限增长呈平缓增长趋势。2)许继电气的液晶面板损坏缺陷率在投运后的第7年有一个明显的峰值。3)长园深瑞呈波浪型上涨趋势。4)南瑞继保投运4年以后缺陷率明显增高。1.1.3电源插件损坏比较分析表1.4总体及各厂家电源插件损坏逐年缺陷率(见附录3)南瑞继保北京四方许继图1.12总体及主流厂商设备电源插件损坏逐年缺陷率分布图(横坐标单位：从电源插件损坏逐年缺陷率分布图上来看，可得1)总体设备的电源插件损坏随投运年限增长呈平缓增长趋势。2)许继电气的设备电源插件损坏缺陷率高出总体的设备电源插件损坏缺陷3)北京四方投运5年到10间缺陷率增大；4)长园深瑞缺陷率呈波浪型上涨趋势，并在投运9年达到峰值。1)可靠性指标保护不护先动作，减少停电范围；只有当本身的保护不动作才有相邻保护的Ⅲ段动作或者断路器失灵保护动作(当发生故障，保护已经发出跳闸信号，但是断路器拒2)保护装置速动性指标3)保护装置的耐久性指标4)保护装置的维修性指标5)保护装置经济性指标设备的经济性指标指的是由于设备发生故障给电网带来的损失以及设备的1.2可靠性指标分析t内未发生故障，但是在t年后的单位时间内发生故障的概率。有些文献认为故1)保护装置可靠性指标R(1)继电器自动装置动作的正确率R₁总次数。□□(2)故障录波装置录波正确率R₂其中，n为故障录波正确录波次数，N为总录波数。厂(3)整定值核对异常的概率R₃若以年为单位，则T₀=1。(4)在220kV的纵联保护中，通道是必要的组成部分，通道起着传输数据的作用，一般在保护投入之前要进行保护通道的试验，试验异常率R₄(5)对于电流纵联保护，比较的是相量和，比较的保护两端的相位和幅值，因此电流纵联保护主要难点是两侧电流的同步问题，解决同步问题的措施是采用时钟，异常率R₅其中，ns为时钟异常数。(6)保护开关量状态异常率R₆其中，nk为保护开关量异常数。(7)继电保护也是有寿命的，在机电保护的职业生涯中也会存在误动和拒动的可能，继电保护装置的故障率R₇其中，nf为保护装置的故障次数。(8)继电保护动作成功的概率R₈无故障误动次数，nms为非选择性误动次数，n,为拒动次数。保护区内发生故障正确动作的次数以及区外故障误动的次数一般比较难获取，但是在数据量比较大的情况下，认为各条线路发生故障次数都是一样的，区内故障正确动作的次数和区外故障误动的次数计算公式为：(9)区外故障故障误动率R₉(10)设备在运行过程出现拒动和误动的概率R10(误动率+拒动率)其中，拒动率为n,/NmmT₆,误动率为(nm+n)/(NnmT6)。(11)设备的失效率R11其中，μ为继电保护故障修复率，μ₂为继电保护定检修复率，一般取保护装置可靠性可表示为以上11类指标的平均值：3)保护装置速动性指标S上文已经提到，保护的速动性S指的是快速切除故障，计算值取决于近端最快切除时间，最慢切除时间以及电网故障切除的时间，表达式为其中，S为单相近端故障最快切除时间，S₂为单相近端故障最慢切除时间，S₃为电网故障快速切除率。4)保护装置耐久性指标N(1)平均寿命(MTTTW)N₁(2)综合平均无故障运行时间N₂综合无故障运行时间表示为相邻两次故障之间的平均工作时间。(3)不可用度N3目前可用性的衡量方法很多，其中工程上比较常见的为稳态可用度来表示，一般是指在一个周期内，设备的不能正常工作的时间占总时间的比值。(4)主保护装置投运率N₄:保护装置的耐久性可表示为5)保护装置维修性指标W(1)平均维修时间W₁(2)役龄回退因子W₂其中，役龄回退因子W₂是指经维修后使设备回到维修前的某个时间点的能力，直接反应维修效果，该值为经验数值，一般可取全部检修为0.95,部分检修6)保护装置经济性指标J(1)维修成本J₁维修成本多为估计值，用J₁表示。(2)保护可用经济系数J₂(3)经济成本可靠性系数J₃本文从可靠性、速动性、经济性、耐久性、维修性5个指标出发来衡量设备比于电力系统的标幺值。本文选取基准值(选择某一年的可靠性指标为基准),利用本年的统计值和基准值之间的比值得到相对值，表达式为率R₁、故障录波装置录波完好R₂、工作成功率R₈、电网故障快速切除率S₃、平均寿命N₁、综合平均无故障运行时间N₂、主保护装置投运率N₄、役龄回退因子W₂、维修成本J₁和保护可用经济系数J₂;逆向指标指的是计算值越大反馈保护的运行状况越差，设备的可靠性越低，比如定值区定值核对异常率R₃、通道试验异常率时钟准确性异常率R₄、保护开关量状态异常率R₅,继电保护装置故障率R₇、无故障误动率R₉、运行失效率R10、综合失效率R11、单相近端故障最快切除时间S₁、单相近端故障最慢切除时间S₂、不可用度N₃、平均维修时间W₂和经济成本可靠性系数J³。1.3算例分析为了验证上述可靠性指标的正确性，本文采用国家电网调度通信统计的同时，根据相关的数据，微机保护在2018~2020年期间装置的故障率为0.69速动性的三个指标故障切除时间如表1.8所示。统计值\年份2018年2019年2020年保护装置总个数动作总次数保护装置正确动作次数非选择性不正确动作次数误动次数无故障误动次数1112112统计值\年份2018年2019年2020年总录波数故障录波正确录波次数2018年2019年2020年定值异常数111336时钟异常数111开关量异常数32599年份单相近端故障最快切除时间单相近端故障最慢切除时间电网故障快速切除率设备维修时间8.38小时7.65小时5.36%小时以2015年的可靠性指标为基准，统计得到的各年份的可靠性指标R如表1.9分析表1.9,在209年保护运行失效率统计值为0.405,比其他两年都要高保护定值整定、时钟异常发生的概率比较小，但是通道异常、开关量状态错误发生的比较大，而且是呈年份上升的，但是保护动作成功的概率也是越来越高的，保护装置可靠动作也是越来越强的。统相统相统相1可靠性指标故障录波装置录波正确率11整定值核对异常的概率010101通道试验异常率1时钟异常率010101保护开关量状态异常率1继电保护装置的故障率3100工作成功率R81区外故障故障1设备的失效率1综合失效率1可靠性1统计得到的各年份的速动性指标S如表1.10所示。统计值\2018年2019年2020年统计相对统计相对11S164从数据上看，动作的时间越来越短，系统切除故障的正确率也是越来越高，满足人们对坚强电网的期盼。这些不仅是装置上的创新还有在计算原理上的不断优化，设备的不断智能化，传输通道的不断缩短是继电保护发展的方向。统计得到的各年份的耐久性指标N,如表1.11所示。分析表1.11可知，平均寿命年限从最初的127到现在193,运行年限是越来必要的。统计值\年份N统计值年年值1111统计值年年1值统计值年年值1.3.4维修性计算统计得到的各年份的维修性指标如表1.12所示。统计值\2018年2019年2020年统计统计统计值值值值值小时16.54小