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下載篇1
淺談電力系統繼電保護可靠性評估
隨著人們生產生活用電的不斷增多，電力系統的危險程度頻頻攀升。對此，強化電力系統繼電保護是非常重要的。繼電保護作為保障電網安全、穩定執行的第一道防線，能夠在電力裝置異常時發出警告訊號，並在電力裝置故障的第一時間切除故障裝置，有效保護電力系統。當然，要想保證繼電保護能夠在電力系統中充分發揮作用，需要對繼電保護可靠性進行評估，進而有針對性的優化繼電保護。
一、可靠性評估理論分析
***一***故障樹法
它是一種圖形演繹法，即通過故障事件在一定條件下的邏輯推理，自上而下地進行系統的可靠性分析。故障樹法是一種有效的評估方法，但要想充分發揮其作用，需要按照其流程***如圖1所示***，有序應用：
***1***設定分析物件的故障模式，並對其進行分析，從中選取故障樹頂事件。
***2***建立故障樹，從中找出系統故障與導致故障發生的因素之間的邏輯關係，用特定圖形加以表示。
***3***對故障樹定性分析，也就是分析引發故障樹頂事件發生的原因，進而識別故障樹頂時間發生的故障模式，從而判斷其存在的潛在故障。
***4***故障樹定量分析，即利用基本事件發生概率，計算出故障樹頂事件發生概率、基本事件的關鍵重要度和概率重要度等，評估系統的可靠性。
***二***馬爾科夫狀態空間法
它是指系統中的元件按其工作、失效、維修的過程劃分為不同狀態，那麼元件的狀態及工作環境的狀態都會直接或間接影響系統的狀態。以此為準，可以準確的評估系統。當然，要想利用馬爾可夫狀態空間法來評估系統，需要注意以下幾點。
其一，系統有任一狀態轉移到另一狀態的概率，只與當前所處的狀態有關而與該過程以前發生過的狀態無關。
其二，系統發生故障等事件的時間一般呈指數分佈，轉移率與常數相等。但在實際中，因某些因素的影響，使得轉移率與常數不相等，此時需要對其進行特殊處理，使其符合馬爾可夫過程。
二、電力系統繼電保護可靠性分析
***一***繼電保護可靠性特點
繼電保護可靠性，是在電力系統發生保護範圍內，故障應該動作時不拒動，不允許該保護動作時不誤動。就以微機保護來說，微機保護可靠性特點為：***1***有可靠性理論做基石。由可靠性理論予以支援，保證微機保護可靠性分析中，面對繁多的元件及複雜的製造工藝，及時且準確的分析出質量不佳的元件，進而分析出微機保護失效的概率。***2***容易受到多種因素影響。保護裝置及其外圍裝置、系統執行情況、人為因素等都可能影響微機保護的可靠性。
***二***繼電保護可靠性影響因素分析
結合繼電保護可靠性特點及我國電力系統中繼電保護執行情況，可以確定影響繼電保護可靠性的因素有：
其一，保護裝置硬體。由電子裝置及相關軟體構成的繼電保護裝置，其硬體部分容易老化、損壞，將直接導致繼電保護裝置工作可靠性降低。
其二，保護裝置軟體。繼電保護裝置軟體設定包括程式設計、編制等環節，而這些環節容易出現錯誤，會使繼電保護裝置軟體存在缺陷，進而會使繼電保護裝置可靠性受到影響。
其三，保護系統的配置。保護系統是由多個裝置配套組成的，如若某個裝置存在故障或裝置配套不合理，均會影響保護系統的配置，使其可靠性受到影響。
三、電力系統繼電保護可靠性評估
為了能夠深入的分析電力系統繼電保護可靠性評估，本文從二次系統角度出發，對繼電保護系統本身的可靠性進行評估，即單個微機繼電保護裝置可靠性評估和外圍裝置的繼電保護系統可靠性評估。
***一***微機繼電保護裝置可靠性評估
對微機繼電保護裝置硬體可靠性進行評估，主要是從以下幾方面展開。
1 硬體可靠性評估
以典型微機繼電保護裝置硬體為例，包括電源模組，其主要是為裝置提供電源;中央處理單元主要是支援繼電保護各項功能充分發揮作用;模擬量採集模組，則是將電壓和電流等模擬量轉化為數字量，以便人們更好的運用數字資訊;開關量輸入模組，主要是採集節點或觸點的開關量資訊，以便繼電保護裝置根據資訊，適時與外部電氣隔離等。利用失效率函式來計算裝置硬體結構的功能模組，得到浴盆曲線，由此可以確定，裝置設計製造、偶然因素、長期消耗均會造成裝置硬體各模組的可靠性降低，失效率提高。利用失效率計算公式計算可以得到失效率為：
失效率計算公式為：
各模組可靠度為：Ri=e-λit
各模組失效概率為：
P***Bi***=1-Ri=1-e-λit
由此可以確定故障樹頂事件T發生概率為：
由此可以確定誤動與拒動失效概率，即為：
保護裝置硬體可靠度為：
Rh=1-P***T***
按照以上公式計算裝置硬體拒動失效率、誤動失效率、總失效率、可靠度，由此可以確定微機繼電保護裝置硬體會受元件壽命影響，使其可靠度降低。所以，適時的檢修、更新裝置，可以提高裝置硬體應用性。
2 軟體可靠性評估
因為微機繼電保護裝置軟體更多的是受軟體設計人員對使用者需求理解誤差、設計失誤、特殊情況考慮不到位、測試不規範、程式除錯不合理等因素所影響。所以危機繼電保護裝置軟體可靠性主要受軟體設計缺陷所影響，當然軟體測試能夠及時發現設計錯誤或漏洞，但在對軟體進行糾正和改進的過程中，可能會引出新缺陷，使得軟體的失效率依舊沒有降低。利用Logarithmic exponential模型來構建危機繼電保護裝置軟體可靠性模型，進而可以得到失效率表示式，即為： λ***t***=λ0e-θt
利用此公式來計算微機繼電保護裝置軟體的失效率，可以確定軟體失效均會導致裝置誤動和拒動。
***二***外圍裝置的繼電保護裝置可靠性評估
因為外圍繼電保護裝置在電力系統中執行，需要與其他外圍裝置配合，所以為了保證繼電保護裝置能夠在電力系統中充分發揮作用，還要對外圍裝置的可靠性進行評估。具體的做法是：
1 基於單端資訊原理保護的可靠性模型
電流增多、電壓紊亂、相位差變動等均是電力系統中元件故障的表現。為了儘量避免此種情況的發生，在對繼電保護裝置的外圍裝置可靠性評估中，首先構建基於單端資訊原理的保護系統，由此可以確定電流互感器***TA***、電壓互感器***TV***、斷路器***CB***等裝置均需要進行可靠性評估。對於外圍裝置可靠性評估，採用故障樹法來評估，即設定關於保護系統的故障樹，計算故障樹頂事件發生概率，也就是計算保護系統失效率，用公式表示為：
由此可以推得保護系統的可用度，即為：
As=1-P***Ts***
2 基於雙端資訊原理保護的可靠性模型
一次系統的故障或異常狀態能否被成功切除或反映，不僅取決於保護裝置本身，同時也在很大程度上要受通訊通道的工作情況的影響。為了保證外圍裝置不會影響繼電保護裝置的正常執行，還需要設定基於雙端資訊原理的保護系統，進而構建其可靠性模型評估保護系統。如圖1所示，由此可以確定整個系統中包含多種外圍裝置，其拒動失效和誤動失效都會影響系統可靠性。同樣利用故障樹法來構建可靠性模型評估外圍裝置的可靠性。
保護裝置拒動失效率為：
保護裝置誤動失效率為：
3 故障樹求解分析
基於以上公式對外圍裝置故障概率進行計算，可以確定的各項外圍裝置故障狀態概率為：
P***B***=λi/***λi+μi***
對其進一步計算，可以確定外圍裝置自身的可靠性及相關可靠性是需要慎重考慮的，其容易影響繼電保護裝置的可靠性。
結語
在電力系統越來越複雜的情況下，其危險程度持續攀升。對此，應當科學、合理的評估繼電保護裝置可靠性，也就是利用故障樹法或馬爾可夫狀態空間法等評估方法對繼電保護裝置硬體、軟體及外圍裝置可靠性評估，並以此為依據來優化和維護繼電保護裝置，可以提高繼電保護裝置的可靠性、安全性、有效性、應用性，使其在繼電保護裝置中，充分發揮作用，使電力系統安全、穩定、高效的執行。所以，對電力系統繼電保護裝置可靠性進行評估是非常必要的。
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