电网继电保护设备可靠性评估机制研究尤华静

电网继电保护设备可靠性评估机制研究尤华静

尤华静

（国网河南省电力公司南阳供电公司河南南阳473000）

摘要：通过对近年来电力事故的调查研巧表明，继电保护系统的非正常动作是引起事故的主要原因之一，严重惰况时可能造成地区大面积停电。由于继电保护系统是保证电力系统安全、稳定运行的最重要一环，如何保证其工作状态极其可靠性就显得尤为重要。当前对于继电保护系统运行质量的检测还只停留在硬件检测上，不能对系统的各个方面进行全面的质量评估、状态预测，存在一定的滞后性。如果能够研制一套评估系统，对于继电保护设备的状态及其可靠性发展趋势进行评估和预测，提前做好应对继电保护系统失效风险的计划，便能更好的保证继电保护系统动作的可靠性，提髙电力系统的电能供应效率和安全性。

关键词：继电保护；可靠性；失效率；风险评估

引言

目前，继电保护可靠性研究主要针对保护可靠性评估指标及计算模型方面展开，涉及可靠性定性、定量评估，运行维护及可靠性与经济性的协调等方面，旨在找出保护系统的薄弱环节，寻找最佳的设计、运行方案及检修周期等。但由于保护系统可靠性涉及的因素多，评估难度较大，成熟通用的保护系统可靠性定量分析方法仍在探索中。

继电保护可靠性研究的另一个重要方面是收集可靠性基础数据，让用户在没有数据源知识的前提下，能以透明、一致和统一的方式利用数据源中的数据。这对后续的保护可靠性评估、开发、运行维护具有积极的指导意义，也为目前纷繁复杂的保护可靠性模型提供一个佐证。因为保护系统可靠性分析结果的有效性不仅取决于所用模型与实际情况的符合程度，还取决于模型中各参数的准确程度。后者需要足够大的样本空间作为保证，目前故障信息等系统虽然在电力系统中应用广泛，但还没有进行深层次的数据挖掘，保护可靠性评估中各种参数很难准确全面获得，评估过程中假设过多，进而影响了评估效果，更难以提供有效的改善措施。

1设备状态的评估定义

失效期是描述一个设备或产品在投入运行较长的一段时间之后，由于老化、疲劳、损耗等原因而造成的效率或功能准确性降低的过程。随着电气设备运行时间的增长，其材料老化、元件磨损、杂质沉积等问题的出现会使得设备逐渐出现老化问题，并伴随时间加快速率。在此。可认为在继电保护系统运行一段时间后，开始进入老化期阶段，在此阶段会出现老化失效现象，同时也存在突发失效现象。其中，我们认为突发失效事件的发生概率是一个恒定的常数，其失效概率分布可认为近似满足偶然失效率，通过所获取的设备失效时间记录数据，可采用最小二乘法对其进行拟合估算。而对于老化失效事件的发生，国内外相关文献常使用二参数分布函数进行拟合，函数表述为老化时间节点、老化时间过程、老化速率等。

当运行设备在运行期间失去了相应的工作能力，不能完成正常的运行动作，我们称之为设备失效。用曲线形式描述继电保护设备的失效概率变化情况，并通过实际工作状态数据拟合相关函数，从而对失效率的变化进行模拟和预估

2继电保护设备数据处理方法

2.1ＬＳ－ＳＶＭ算法的研究

在数据采集的过程中，需要保证所提取数据的合理性和普遍性，同时还要对数据进行检验处理和修正。例如：在将所采集的数据录入数据库么前，须按规定检验数据质量，保证不漏、不重，然后利用ＬＳ－ＳＶＭ算法对数据进行准则处理并进行概率校验和质量校验。该论文在进行基础数据处理时，采用ＬＳ－ＳＶＭ算法对部分数据进行预处理，同时在进行分布参数拟合时，采用ＬＳ－ＳＶＭ算法实现模型参数的求解。

2.2继电保护设备的数据处理

在计算最小二乘支持向量机优化问题时，可Ｗ通过减少一姐参数变量的方法，建立线性方程组，并用最小二乘法进行求解。这种方法相对于标准的支持向量机简化了问题，并降低了计算过程的复杂程度，同时不影响所获得函数的回归性。这种计算方法所获得的线性方程具有特异性，可Ｗ直接对ａ和ｂ进行计算，得到最小二乘支持向量机模型，并仍可进行进一步的回归型验证。

在对这些设备基础数据进行处理时，应当注意：

（一）继电保护设备的基础数据收集范围应该包括从设备生产、投运、更新、退役的整个过程，而在此过程中，对于部分设备的更新和改进工作，也应该将该设备的数据进行分别处理

（二）在同一个变电站内会存在安装时间不同、工作功能不同的多台设备，有事同一个位置会有多台不同功能的设备同时工作。所以为避免出现统计错误，应该对每个设备进行分类并对所收集的数据进行编号存储，以区分各个设备的运行时间、运行状态、设备功能等。

（三）需建立有效的数据采集时间标准，对数据库建立时间轴，Ｗ便数据的提取和分析。

（四）数据质量是衡量构建数据库功能的重要标准，也是保证继电保护可靠性评估结果准确性的首要保障，因此在数据收集过程中，需要进行数据有效性的校验。这里要求数据库在记录数据是应进巧数据有效性校验、时间和理性校验、数据基本性质验证等功能。

3继电保护风险评估系统的实现

3.1基于时间序列的LS-SVM失效率优化方案

继电保护系统的基础数据，是按一定的时间进行采集的，其数据本身包含了时间信息，因此在进行Wdbull参数拟合的时候，必须把时间因素纳入，因此采用最小二乘支持向量机进行Ｗｅ化山１参数拟合前，需要一些隐含时间属性的数据样本进行预处理，使样本数据得到校正、检验和修复，特别是一些样本数据，本身不包含时间属性，但由这类样本数据纪合，则将时间属于隐含在内，比如用电负荷、区域的经济损失等数据。用电负荷在不同的季节、不同的时间段其用电负荷是不一样的，因此必须利用LS-SVM对相关数据进行预处理。

3.2继电保护设备风险评价方案

在继电保护设备的检修维护工作中，对于故障发生的设备状态可Ｗ选择进行修复，或者进行设备更换，这在Markov模型中将被定义为两种不同的结果状态转移过程

3.3风险的计算

由继电保护设备检修、维护和更换所造成的保护线路停运会造成一定的负箭损失和经济损失，其损失量基本与停运时间成正比，因此风险评估中的状态最优解与设备停运时间相关。

若继电保护设备出现误动，此时相当于线路故障跳阐造成保护线路停运，其损失量为线路输电容量乘Ｗ停运时间；若拒动，会造成保护系统上层保护动作，造成更高级别的系统故障，损失量可由母线或者变电站的输电容量故障时间来表示。在实际的风险计算当中，必须有可靠的运行标准和指标作为依据，对设备状态进行合理的划分。同时，风险的量化同样需要Ｗ实际数据为基础，通过对设备所在位置及保护区域的影响进行不同设备的区别计算。本论文参照了某地区电力公司的相关技术标准。

结语

通过对于大量继电保护设备历史数据的统计与分析，研巧继电保护失效率与保护设备各项参数之间的联系，分析继电保护设备在运行过程中其失效率的变化趋势；通过对继电保护设备基本信息、运行数据、工作环境、检修维护工作的整理和分析，从硬件、软件和人为因素等多方面对继电保护运行可靠性进行定义，提出构建继电保护设备失效率模型的相关概念。

通过对电力系统受保护线路的供电性质包括：负荷量、经济产值、各级负荷占比等数据的统计和分析，提出了一种基于Ｍａｒｋｏｖ模型的多状态、多等级的设备风险评估方案。估算的是效率为基础，对待评估的设备进行风险评估，并给出损失量最小的风险评估等级。依据电力行业相关标准，对不同风险设备拟定相应的处理办法，为继电保护的检修和维护工作提供建议，使研究成果参与到实际运用中去。

参考文献：

[1]王餐躁继电保护设备失效特性及其可靠性评估研究［Ｄ］．北京：华北电力大学，2012

[2]王超，高鹏，徐政，等.GO法在继电保护可靠性评估中的初步应用.电力系统自动化，2007，31（24）