CN101882781A - 继电保护系统综合可靠度的计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力系统中变电站的继电保护系统可靠度的计算方法。目前的继电保护系统采用固定的检修周期，对有的设备来讲周期过短，造成人力、物力、财力的浪费；而对有的设备来讲周期又过长，造成设备的故障率增高和可用率的降低。本发明采用了一种继电保护系统综合可靠度的计算方法，其特征在于：把一个由继电保护设备及二次回路组成的继电保护间隔分为交流电流、电压及开关量输入回路，保护装置本体，和跳合闸回路三个环节；继电保护系统在t时刻的综合可靠度用以下方式计算：

Description

继电保护系统综合可靠度的计算方法

技术领域

本发明涉及电力系统中变电站的继电保护设备及其二次回路(简称继电保护系统)可靠度的计算方法。

背景技术

变电站的继电保护设备及其二次回路(简称继电保护系统)长期以来都实行计划检修。计划检修的周期是在通过经验积累掌握了设备平均故障率后，为确保继电保护系统可靠性而确定的一个检修周期。目前在继电保护系统检修中通常以间隔为单元，以2～6年定为一个间隔的定期检修周期。由于保护设备及二次回路的寿命往往超过10年，2～6年定期检修只能是针对可能出现的随机故障。然而，即使是随机故障，不同厂家生产的设备在不同的使用环境下，其发生随机故障的概率并不相同。采用固定的检修周期，对有的设备来讲周期过短，造成人力、物力、财力的浪费；而对有的设备来讲周期又过长，造成设备的故障率增高和可用率的降低。其次，设备在使用过程中表现的行为也能体现其可靠性，固定的检修周期不能有效地利用这些行为信息。如果能合理利用继电保护系统的一些表现行为，就可以在保证继电保护系统可靠度的情况下，合理安排检修周期，避免过度检修或检修不足，并可以指出重点检修环节。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种继电保护系统综合可靠度的计算方法，其利用继电保护系统的一些表现行为来计算可靠度，然后根据可靠度高低来安排检修时间，以达到适时检修的目的。

为此，本发明采用如下的技术方案：继电保护系统综合可靠度的计算方法，其特征在于：把一个由继电保护设备及二次回路组成的继电保护间隔分为交流电流、电压及开关量输入回路，保护装置本体，和跳合闸回路三个环节；把继电保护系统的一些表现行为分为如下事件：事件1、继电保护正确动作，事件2、继电保护间隔整组联动试验，事件3、保护装置本体试验，事件4、区外故障或设备异常运行时保护发出启动或告警信号，事件5、手动跳合闸；

三个环节在t时刻的可靠度用以下方式计算：

1)输入回路可靠度：

其中λ₁为输入回路故障率，t₁为事件1、事件2、事件4离当前时间最近的一个事件的时间；

2)保护装置本体可靠度：

其中λ₂为保护装置本体故障率，t₂为事件1、事件2、事件3离当前时间最近的一个事件的时间；

3)跳合闸回路可靠度：

其中λ₃为跳合闸回路故障率，t₃为事件1、事件2、事件5离当前时间最近的一个事件的时间；

继电保护系统在t时刻的综合可靠度用以下方式计算：

$R_s\left(t\right)=e^{-[{\mathrm{\λ}}_1(t-t_1)+{\mathrm{\λ}}_2(t-t_2)+{\mathrm{\λ}}_3(t-t_3)]},$

当R_s(t)小于预定值时，则说明在t时刻可靠度小于预定值，继电保护系统需要在t时刻前进行检修，并且可以根据R₁(t)、R₂(t)、R₃(t)的值确定检修重点，可靠度越小，越需要重点检修。

根据不同设备的故障率及连续运行时间长短分别计算不同设备的可靠度，在保证可靠度前提下合理安排检修周期，避免过度检修或检修不足，并根据R₁(t)、R₂(t)、R₃(t)的值确定检修重点。

本发明具有的有益效果是：将继电保护系统分成了三个环节，充分利用了每个环节的故障率；将继电保护系统日常的一些表现行为分成了5个事件，每个事件的发生都能说明对应的1个或多个环节是正常的，这样通过随机过程中的指数分布函数，将保护环节与事件有机地结合起来，同时，充分利用了不同设备故障率不同的信息，合理计算出继电保护系统的可靠度；根据继电保护系统的可靠度可以合理安排检修周期，避免了过度检修或检修不足，并同时指出了重点检修环节。

具体实施方式

目前只统计所有继电保护间隔的故障率，它实际上是所有继电保护间隔的平均故障率，若平均故障率为1.5次/百个间隔·年，即λ＝λ₁+λ₂+λ₃＝0.015，则所有继电保护间隔连续运行一年后平均可靠度为R＝e^-λ*1＝e^-0.015*1≈0.985，(此处连续运行指运行过程中不出现事件1～事件5中任何一种事件，以下均简称连续运行)，连续运行四年后平均可靠度为R＝e^-λ*4＝e^-0.015*4≈0.942。若要保证继电保护间隔工作可靠度的平均值大于0.942，则检修周期应小于四年。这里只能保证继电保护总体平均可靠度大于0.942，并不能保证任意单个继电保护间隔可靠度大于0.942。在目前的统计中，总体继电保护故障率没有考虑所有继电保护设备并不相同这一情况。

本发明为一种继电保护系统综合可靠度的计算方法，其把一个由继电保护设备及二次回路组成的继电保护间隔分为交流电流、电压及开关量输入回路，保护装置本体，和跳合闸回路三个环节；把继电保护系统的一些表现行为分为如下事件：事件1、继电保护正确动作，事件2、继电保护间隔整组联动试验，事件3、保护装置本体试验，事件4、区外故障或设备异常运行时保护发出启动或告警信号，事件5、手动跳合闸。

三个环节在t时刻的可靠度用以下方式计算：

1)输入回路可靠度：其中λ₁为输入回路故障率，t₁为事件1、事件2、事件4离当前时间最近的一个事件的时间；

2)保护装置本体可靠度：其中λ₂为保护装置本体故障率，t₂为事件1、事件2、事件3离当前时间最近的一个事件的时间；

3)跳合闸回路可靠度：其中λ₃为跳合闸回路故障率，t₃为事件1、事件2、事件5离当前时间最近的一个事件的时间；

继电保护系统在t时刻的综合可靠度用以下方式计算：

$R_s\left(t\right)=e^{-[{\mathrm{\λ}}_1(t-t_1)+{\mathrm{\λ}}_2(t-t_2)+{\mathrm{\λ}}_3(t-t_3)]}.$

当R_s(t)小于预定值时，则说明在t时刻可靠度小于预定值，继电保护系统需要在t时刻前进行检修，并且可以根据R₁(t)、R₂(t)、R₃(t)的值确定检修重点，可靠度越小，越需要重点检修。

下面是本发明的具体应用：

具体应用1：根据出现的事件来评估继电保护间隔的可靠度，指出下一个检修日期，并同时指出可靠度最低的环节，即重点检修环节。

若继电保护间隔平均故障率为1.5次/百个间隔·年，即λ＝λ₁+λ₂+λ₃＝0.015，根据统计数据统计出三个环节故障率，如：λ₁＝0.003，λ₂＝0.004，λ₃＝0.008，设投入运行的时间为2010年4月6日，到2014年4月6日时若无任何事件1～5发生，则继电保护间隔连续运行了四年，此时可靠度为由此，为保证可靠度不低于0.942，则检修周期需要小于4年。若某继电保护间隔运行两年后即2012年4月6日，发生了事件5，到2014年4月6日时，环节1，环节2连续运行了四年，但环节3只连续运行了两年，此时该继电保护间隔的可靠度为：

可靠度大于所要求的0.942，可以适当延长检修周期，即到2015年4月6日再进行检修，此时环节1，环节2连续运行了五年，环节3连续运行了三年，此时该继电保护间隔可靠度为：

高于所要求的0.942。这样利用本发明，在保证可靠度情况下，合理地延长了检修周期，避免了过度检修。

具体应用2：用于评估不同厂家设备的可靠度，从而计算保证可靠度的检修周期。

若对不同厂家的保护进行分开统计，就可以发现不同厂家的设备故障率不同。设使用甲厂生产的设备的间隔平均故障率为λa＝λa₁+λa₂+λa₃＝1次/百个间隔·年，其中，λa₁、λa₂、λa₃分别为使用甲厂设备的保护间隔三个环节的故障率，使用乙厂生产的设备的间隔平均故障率为λb＝λb₁+λb₂+λb₃＝2次/百个间隔·年，其中，λb₁、λb₂、λb₃分别为使用乙厂设备的保护间隔三个环节的故障率，若在一个变电站中使用的甲厂生产的设备与乙厂生产的设备数量相同，则连续运行四年后变电站各间隔平均可靠度为R＝e^{-(λa+λb)/2*4}＝e^-0.015*4≈0.942；分别评估两个厂家的设备时，则可发现，使用甲厂生产的设备的间隔连续运行四年后可靠度为R＝e^-λa*4＝e^-0.01*4≈0.961，而使用乙厂生产的设备的间隔连续运行四年后可靠度为R＝e^-λb*4＝e^-0.02*4≈0.923，因此，不能保证所有继电保护间隔工作在0.942的可靠度以上。采用了本发明后，为保证可靠度为0.942，使用乙厂生产的设备的间隔检修周期需要小于(-ln0.942)/λb≈3年，此时，使用乙厂生产的设备的间隔连续运行三年后可靠度为R＝e^-λb*3＝e^-0.02*3≈0.942。而使用甲厂生产的设备的间隔检修周期可以延长到(-ln0.942)/λa≈6年，此时，使用甲厂生产的设备的间隔连续运行六年后可靠度为R＝e^-λa*3＝e^-0.01*6≈0.942。使用本发明后，可以在保证可靠度前提下，合理安排检修周期，甲厂设备的检修周期延长为6年，避免过度检修，乙厂的设备检修周期缩短为3年，避免了检修不足。

Claims (2)

1.继电保护系统综合可靠度的计算方法，其特征在于：把一个由继电保护设备及二次回路组成的继电保护间隔分为交流电流、电压及开关量输入回路，保护装置本体，和跳合闸回路三个环节；把继电保护系统的一些表现行为分为如下事件：事件1、继电保护正确动作，事件2、继电保护间隔整组联动试验，事件3、保护装置本体试验，事件4、区外故障或设备异常运行时保护发出启动或告警信号，事件5、手动跳合闸；

三个环节在t时刻的可靠度用以下方式计算：

1)输入回路可靠度：

其中λ₁为输入回路故障率，t₁为事件1、事件2、事件4离当前时间最近的一个事件的时间；

2)保护装置本体可靠度：

其中λ₂为保护装置本体故障率，t₂为事件1、事件2、事件3离当前时间最近的一个事件的时间；

3)跳合闸回路可靠度：

其中λ₃为跳合闸回路故障率，t₃为事件1、事件2、事件5离当前时间最近的一个事件的时间；

继电保护系统在t时刻的综合可靠度用以下方式计算：

$R_s\left(t\right)=e^{-[{\mathrm{\λ}}_1(t-t_1)+{\mathrm{\λ}}_2(t-t_2)+{\mathrm{\λ}}_3(t-t_3)]},$

当R_s(t)小于预定值时，则说明在t时刻可靠度小于预定值，继电保护系统需要在t时刻前进行检修，并且可以根据R₁(t)、R₂(t)、R₃(t)的值确定检修重点，可靠度越小，越需要重点检修。

2.根据权利要求1所述的继电保护系统综合可靠度的计算方法，其特征在于，根据不同设备的故障率及连续运行时间长短分别计算不同设备的可靠度，在保证可靠度前提下合理安排检修周期，避免过度检修或检修不足，并根据R₁(t)、R₂(t)、R₃(t)的值确定检修重点。