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数字化变电站继电保护系统可靠性

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 数字化变电站继电保护系统可靠性 作者:吴盾 来源:《中国科技博览》2016 年第 27 期 [摘 ;要]随着社会经济的迅猛发展,科学技术水平也不断提高,在这样的大前提下,变电 站继电保护系统建设也越来越趋向数字化、智能化、网络化,与传统保护系统相比较,数字化 的保护系统增加了许多新的元素,其稳定可靠性也变得不那么明确。基于继电保护系统在变电 站中的重要作用,有必要针对其可靠性进行分析研究。 [关键词]数字化;变电站;继电保护系统;可靠性 中图分类号:TM76 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)27-0133-01 智能电网随着计算机技术、数字通信技术、自动化技术等多种现代化技术的发展以及与电 力技术的融合应运而生,并且以其经济、安全、高效、节能、环保等优点夺得世界范围的眼 球,各界人士对其的认可和青睐自不必说。虽然数字化保护具有一系列常规继电保护所没有的 优点,但是因为其发展历程较短,在可靠性方面自然有进一步改进和提高的空间。本文结合数 字化变电站继电保护系统的实际情况,通过硬件及软件的技术措施来提高继电保护系统的可靠 性。 1 数字化继电保护系统可靠性研究现状 科学技术的飞快发展,使得可靠性技术得到了广泛的应用。如今的精细化工、火箭发射、 定位系统、电气工程等领域中已离不开可靠性技术的支持。随着电力系统的普及,继电保护技 术的要求也越来越高。继电保护作为保障电力系统正常运行的第一道安全线,其可靠性的研究 显得十分重要。继电保护技术的改良与升级,使得电力系统的发展开创了一个全新局面。通过 建立科学的三维模型和分析继电保护的技术要求,已成为当下一种评估继电保护可靠性的重要 方法,同时也促进了继电保护方案的进一步完善。 近年来,国内外大量优秀学者在继电保护方面进行了大量研究,其中包括继电保护方案的 可靠性和判断其指标的正确方法,促进了继电保护装置在材料选取、元件构造、系统传动、检 测错误等方面的进一步发展。对于采取的研究方法,大部分学者选择的是最普遍应用的解析 法,少数则是选择了故障排除法和状态空间法。其中,解析法不仅方便可行,准确度也是极 高,其优势使研究顺利进行,在解决复杂的物理概念,提高精度,计算电力系统的可靠性指标 方面起到了关键性作用。 对于研究系统性能和构件结构方面,逻辑类方法显得十分有优势,它具有简明清晰的思 路、逻辑性强大缜密,可以十分形象直观的对故障问题进行严密的分析,得到准确的结果,效 果非常理想。 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 根据目前国内的研究现状,电力系统继电保护的可靠性获得了不少可观的科研成果。然而 却缺少了评估各项指标的通用标准,使得继电保护装置的选取仍是艰难。因此,在判断指标的 通用标准这一方面,仍需进行相关的学术研究,才能从本质上促进继电保护方案的进一步完 善。 产品、系统在规定的条件下,规定的时间内,完成规定功能的能力称为可靠性。在继电保 护系统中,最初常用的评价标准有正确动作率、平均寿命、平均无故障工作时间等,但这些指 标无法预测和估计继电保护可能具有的可靠性,而只能通过以往的数据来对系统可靠性进行一 个大致的评价,因此,这些评价标准在继电保护系统的安全建设有一定局限性。现在,系统保 护可靠性评估中最常用的方法有以下几种,下面具体分析。 1.1 故障树法 故障树分析又称事故树分析,是安全系统工程中最重要的分析方法。事故树分析从一个可 能的事故开始,自上而下、一层层的寻找顶事件的直接原因和间接原因事件,直到基本原因事 件,并用逻辑图把这些事件之间的逻辑关系表达出来。1961 年,美国贝尔电报公司的电话实 验室于开发,它采用逻辑的方法,形象地进行危险的分析工作,特点是直观、明了,思路清 晰,逻辑性强,可以做定性分析,也可以做定量分析。体现了以系统工程方法研究安全问题的 系统性、准确性和预测性,它是安全系统工程的主要分析方法之一。故障树分析法也存在一些 缺点。其中主要是构造故障树的多余量相当繁重,难度也较大,对分析人员的要求也较高,因 而限制了它的推广和普及。在构造故障树时要运用逻辑运算,在其未被一般分析人员充分掌握 的情况下,很容易发生错误和失察。 目前故障树法在电力系统中也有较为广泛的应用,如将其应用于变电站通信系统的可靠性 建模,并且可以对其进行定量分析和预测;或采用故障树法构建风险评价指标,然后运用集对 分析理论,推导集对故障树计算法则,并建立输变电工程风险评估模型。 1.2 马尔可夫状态空间法 马尔可夫过程是一类随机过程。它的原始模型马尔可夫链,由俄国数学家 A.A.马尔可夫 于 1907 年提出。该过程具有如下特性:在已知目前状态 (现在)的条件下,它未来的演变 (将来)不依赖于它以往的演变(过去)。因为马尔可夫方程是以状态空间图为基础,因此又 可成为马尔可夫状态空间法。 电力系统大部分元件都是可以维修的,并且其寿命和维修时间都服从指数分布,所以在一 个固定时间段内,其故障的条件概率是一个常数,如此,便可用平稳马尔可夫过程来分析。 2 继电保护硬件系统可靠性提高措施 与传统继电保护相比,数字化变电站继电保护系统使用了电子式互感器、光纤、交换机等 新设备新硬件,因此,可以从硬件系统方面提高继电保护可靠性。 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 2.1 光缆施工工艺的优化 数字化变电站选择采用光缆连接各个装置,光缆又是比较柔软的材质,若是出现光缆曲应 力较大的情况,就会造成数据传输故障,因此,为提高继电保护系统可靠性,可以优化光缆施 工工艺。如按照规定将光缆放置在电缆槽盒内部,并注意光缆弯曲度不能超过限值,另外,采 用恰当的方法保护柔软的光纤端部。 2.2 接地防护的采用 在电气上使保护插件的箱体、插件、背板相互连接,构成一个等电位体,采用专用接地线 将其接到保护柜的专用接地端子,并且接地端子以一定截面的铜线接到专用接地网上,可

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