考虑隐性故障的超高压线路继电保护系统可靠性评估方法

摘要

本发明属于继电保护装置可靠性评估领域，涉及考虑隐性故障的超高压线路继电保护系统可靠性评估方法，所述的超高压线路继电保护系统带有两套主保护装置和一套后备保护装置，该可靠性评估方法首先对每个单一保护系统进行评估，然后对整个保护系统进行评估，单一保护系统的评估如下：确定单一保护装置的状态空间：正常运行状态、被保护元件停运状态、保护元件停运状态，带隐性误动故障隐患运行状态、带隐性拒动隐患运行状态、被保护元件停运保护元件带隐性误动隐患运行状态及被保护元件和保护元件同时停运状态；搭建状态空间模型；确定模型对应的马尔可夫过渡矩阵，得到各个状态的概率值。本发明可以实现实时对继电保护装置进行更为精确的可靠性评估。

主权项

1.一种考虑隐性故障的超高压线路继电保护系统可靠性评估方法，所述的超高压线路继电保护系统带有两套主保护装置和一套后备保护装置，三套保护装置相互独立，该可靠性评估方法首先对每个单一保护系统进行如下的评估：1)对待评估的单一保护装置进行测试，获取其在偶然失效期和损耗失效期的失效率；2)对以往保护数据进行分析，统计出由相邻元件故障引发的保护误动的总数以及保护动作总数，得到继电保护装置隐性故障概率值，获取具体线路情况下的检修数据和故障前平均时间的统计数据。3)确定单一保护装置的状态空间，其中涉及8个状态，状态1为正常运行状态，状态2为检修状态，状态3为被保护元件停运状态，状态4为保护元件停运状态，状态5为带隐性误动故障隐患运行状态，状态6为带隐性拒动隐患运行状态，状态7为被保护元件停运保护元件带隐性误动隐患运行状态，状态8为被保护元件和保护元件同时停运状态；用K_M，K_N表示系统运行状态变化后，带隐性误动故障隐患运行的主保护误动风险增益值和带隐性拒动故障隐患运行的主保护拒动风险增益值；设系统处于正常运行状态时的隐性误动故障率和隐性拒动故障率分别为λ_DYM和λ_DYN，则当系统的运行方式变化后的隐性误动故障率为${\lambda }_{\mathrm{DYM}}^{*}=K_M{\lambda }_{\mathrm{DYM}},$隐性拒动故障率为${\lambda }_{\mathrm{DYN}}^{*}=K_N{\lambda }_{\mathrm{DYN}};$4)在状态1，主保护P和被保护元件C处于正常运行状态；若主保护P出现隐性误动故障，此时进入状态5；若主保护P出现隐性拒动故障，此时进入状态6；在状态5，若被保护元件C发生故障，主保护P就会动作跳闸切除元件C，这被视为正确动作，隐性误动故障不会被发现，此时进入状态7；若在状态5时外部系统的状态发生变化触发主保护P的隐性误动故障，主保护P就会误动作跳闸切除元件C，此时主保护P的隐性误动故障被发现，进入状态4；在状态6，若被保护元件C故障，则主保护P的隐性拒动故障就会暴露，出现拒动，进入到状态8；根据各状态之间的转换关系搭建相应的状态空间模型；5)由状态空间模型得到其对应的马尔可夫过渡矩阵Q的表达形式；6)设处于状态1，状态2，…，状态8的概率分别为P₁(t)，P₂(t)，…P₈(t)，并令P(t)=[P₁(t),P₂(t),…,P₈(t)]，忽略隐性故障修复率，根据系统具体运行状态得到K_M，K_N，再将根据步骤1)和2）所得到的数据确定过渡矩阵Q的其他各个元素的值，之后通过求解矩阵方程P(t)Q=0可得P1(t)，P₂(t)，…P₈(t)，由此可知，保护装置处于正常工作状态的概率为P₁(t)，处于带隐性故障隐患运行状态的概率为P_隐＝P₅(t)+P₆(t)，处于故障或停运状态的概率为P_停(t)＝P₂(t)+P₃(t)+P₄(t)+P₇(t)+P₈(t)；在对三套保护装置的可靠性分别进行了上述评估之后，设各自处于正常工作状态的概率分别为P₁₁，P₂₁，P₃₁，各自处于带隐性故障隐患运行状态的概率分别为P₁₂，P₂₂，P₃₂，P₃₃，各自处于故障状态的概率分别为P₁₃，P₂₃，P₃₃，，则超高压线路继电保护系统处于正常运行状态的概率为P₁＝P₁₁P₂₁P₃₁，处于带隐性故障隐患运行状态的概率为P_隐＝P₁₁P₂₁P₃₂+(P₁₁P₂₂+P₁₂P₂₁)P₃₁+P₁₂P₂₂P₃₁+(P₁₁P₂₂+P₁₂P₂₁)P₃₂+P₁₂P₂₂P₃₂，处于故障状态的概率为P_故＝1-P_隐-P₁。