基于失效率函數(shù)的繼電保護(hù)風(fēng)險評估研究

王萍萍++謝穎++羅倩++楊杰

摘 要：電力系統(tǒng)是工業(yè)生產(chǎn)及國民經(jīng)濟(jì)正常運(yùn)行的必備條件，國民經(jīng)濟(jì)和工業(yè)的迅速發(fā)展伴隨著電力覆蓋范圍的大肆擴(kuò)張，因此保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高其繼電保護(hù)裝置的可靠性，成為電力系統(tǒng)研究的核心問題。繼電保護(hù)是整個電力體系中最為重要的一環(huán)，其能否正常、穩(wěn)定工作，是對于用電可靠性進(jìn)行保證的主要依據(jù)。設(shè)備的失效率和保護(hù)裝置的可靠性可謂是體系穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素，也是繼電保護(hù)風(fēng)險評估的主要依據(jù)。本文在分析繼電保護(hù)失效率的同時，給出了失效率函數(shù)的計(jì)算方法，針對繼電保護(hù)失效率計(jì)算、風(fēng)險評估、繼電保護(hù)可靠性三個方面，討論對繼電保護(hù)系統(tǒng)的風(fēng)險進(jìn)行評估與提高可靠性的方法。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)；失效率；風(fēng)險評估；可靠性

中圖分類號：TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）01-0168-02

作為電網(wǎng)的第一道防線，繼電保護(hù)裝置的安全可靠性一直是生產(chǎn)中的重中之重，二次可靠性是避免事故發(fā)生或其他影響的重要保證，因而研究繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性對于整個系統(tǒng)來說就特別重要。失效率是風(fēng)險評估的一項(xiàng)重要指標(biāo)，但是失效率會隨著時間而變化，使得風(fēng)險評估變得十分困難，傳統(tǒng)方法只能對數(shù)據(jù)進(jìn)行定量靜態(tài)分析，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)擾動，其可靠性分析則無法進(jìn)行。如何對繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行中可能出現(xiàn)的變化和面臨的暫穩(wěn)態(tài)風(fēng)險進(jìn)行深入分析，從保護(hù)運(yùn)行的實(shí)際情況進(jìn)行全過程的系統(tǒng)評估顯得尤為重要。

1 原理簡介

失效或故障是指設(shè)備喪失原有功能，繼電保護(hù)中用來描述設(shè)備其的指標(biāo)稱失效率函數(shù)，簡稱失效率，是可靠性評估的主要研究依據(jù)，記為，用于表征單位時間內(nèi)的t時刻內(nèi)未失效的保護(hù)裝置概率。若將X記為保護(hù)無故障運(yùn)行的時間，Pr為事件發(fā)生的概率，則失效率函數(shù)可由下式表示：

失效率的定義是可靠性分析中獨(dú)有的概念，主要用于反映保護(hù)裝置可靠性。根據(jù)相關(guān)定義，可靠度是用來表征在時刻t裝置正常運(yùn)行的概率，其與失效率的關(guān)系可表示為：

2 失效率函數(shù)計(jì)算

失效率函數(shù)廣泛用于繼電保護(hù)的可靠性計(jì)算與風(fēng)險的評估，根據(jù)偶然失效率能夠算出總失效率如圖1所示，為隱患風(fēng)險評價工作奠定了基礎(chǔ)。若用f（t）和F（t）表示繼電保護(hù)裝置正常運(yùn)行時間Z的密度和相應(yīng)分布，則失效率為：

從上式可以看到失效率是和時間t相關(guān)的，因此繼電裝置失效率是一個遵循時變規(guī)律的圖形。可靠性的模型大都是依賴于時刻的失效概率來確立的，然而在現(xiàn)實(shí)中，存在很多不確定因素，使曲線呈盆狀。

正常來說能把繼電保護(hù)裝置失效的情況分為偶然失效和老化失效。其中的由于偶然情況造成的失效情況稱為偶然失效，而把元件老化等造成的失效稱為老化失效，因此必須從這兩個方面進(jìn)行計(jì)算。

設(shè)為裝置的偶然失效率，為裝置的老化失效率，為總的失效率，其估算流程如圖2所示。

3 風(fēng)險評估的可靠性分析

對于繼電保護(hù)，除了對隱性風(fēng)險評估外，還應(yīng)考慮到相應(yīng)的繼電設(shè)備的運(yùn)行可靠程度。繼電設(shè)備的可靠性既是對繼電裝置的基礎(chǔ)保障，同時保證電網(wǎng)動作的底層保障。相應(yīng)的設(shè)備務(wù)必要做到靈活、可進(jìn)行選擇以及安全可靠性等要求，保證能夠在故障發(fā)生后能夠正確動作，將不正常運(yùn)行的設(shè)備及時切掉，以避免其產(chǎn)生的不良反應(yīng)，使得相關(guān)系統(tǒng)可以的穩(wěn)定性可靠運(yùn)行。

將繼電可靠性進(jìn)行提升，就能夠減少相應(yīng)設(shè)備的誤動、拒動發(fā)生的次數(shù)，使得不可能由于局部故障的出現(xiàn)，對整個電網(wǎng)運(yùn)行造成影響。對故障出現(xiàn)的范圍進(jìn)行控制，將由于其造成的損失努力降到最低，使得各部分運(yùn)行可靠。要保證電網(wǎng)繼電設(shè)備的可靠性時，不僅對繼電設(shè)備的選擇有著相應(yīng)的要求，同時還需定期對保護(hù)裝置進(jìn)行檢修與維護(hù)，及時更換超過工作年限的老化設(shè)備及存在異常工作狀況的失效設(shè)備，保證整個繼電系統(tǒng)可以正常穩(wěn)定地運(yùn)行。面對電力建設(shè)的復(fù)雜程度及自動化程度的不斷提高，在對繼電設(shè)備的可靠性進(jìn)行分析時，可以采取更加高效的措施來提高對所有電網(wǎng)的保護(hù)。

4 結(jié)語

繼電保護(hù)是對電網(wǎng)乃至全部用電體系可靠運(yùn)行的重中之重，對于其過程中存在的一系列顯性和非顯性的風(fēng)險，一定要結(jié)合其實(shí)際工作狀態(tài)進(jìn)行分析與評估，并選用有效的方法來增加繼電設(shè)備可靠性，保證電網(wǎng)運(yùn)行的安全性。

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