[发明专利]一种“三取二”方式直流保护系统可靠性评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流保护系统可靠性评估模型和评估方法,属于电力系统保护技术领域。

背景技术

电力系统的可靠性除取决于一次设备的性能和系统结构的稳定外，还与二次控制保护系统密切相关。直流输电系统的保护功能作为控制功能的后备，其可靠性对全国互联电网的稳定运行有着重要影响。控制保护系统必须确保自身的高可靠性，因此需采用冗余配置。“三取二”冗余方式是一种常用的直流保护系统的配置方案，但这与交流保护系统常用的配置方案不同，因而相应的可靠性评估方法也会有差异。

目前，继电保护可靠性的研究主要针对交流继电保护系统。继电保护系统是可修复的系统，这样的系统可以用Markov过程来描述，因而Markov状态空间法常用于继电保护系统的可靠性建模。通过列写继电保护系统所处的状态：正常运行、故障、检修等，来建立状态空间，得到可靠性评估模型。现有研究更多的是关注继电保护装置的可靠性，以单套装置为研究对象，很少能从系统级角度实现整个继电保护系统的可靠性评估。

实际上，直流保护系统采用“三取二”冗余配置，3套直流保护的保护功能完全相同，至少两个系统启动保护跳闸，直流保护系统的跳闸信号才能最终执行。针对单套装置的评估结果并不能直接反映整个系统的可靠性，因此需要考虑冗余配置建立整个系统级的可靠性评估模型。同时，现有高压继电保护可靠性评估模型虽然考虑到保护的冗余，但其针对的是双重化配置。本发明同时考虑了保护系统的自检功能，能够更好地模拟实际情况。

发明内容

本发明针对现有继电保护系统的可靠性评估模型中，仅已单套保护为研究对象或考虑了保护的双重化配置，而未考虑保护可靠性的其他冗余配置方案，因而无法实现“三取二”方式下直流保护系统的可靠性评估。本发明从系统级的角度考虑“三取二”系统冗余配置，同时考虑保护自检功能，建立了能够有效模拟直流保护系统状态转移情况的可靠性模型，给出了相应的评估方法。

一种“三取二”方式直流保护系统可靠性评估方法，该评估方法主要步骤包括：

1）考虑一次设备和直流保护自检功能，定义一次设备和直流保护状态；

2）确定不同状态之间的状态转移关系，建立“三取二”方式直流保护系统Markov状态空间；

3）根据Markov状态空间计算系统不可用率。

所述定义的一次设备和直流保护状态，具体UP表示处于运行状态，DN表示处于停运状态，ISO表示处于一次设备被隔离的状态，REP表示对一次或二次设备故障后维修状态，NS表示对一次或二次设备进行检修状态；

所述的系统不可用率的计算方法，是根据Markov状态空间，得该系统的状态转移矩阵，推导得到系统在各个状态的平稳状态概率，系统不可用率即为指保护不可用状态的驻留概率之和。

本发明解决了现有继电保护设备可靠性评估中，由于交直流保护系统的冗余配置方案的差异，现有方法不能实现“三取二”方式下直流保护系统可靠性评估的问题。本发明同时考虑一次设备和保护自检功能，使得评估模型更加准确，评估方法更加有效。

附图说明

图1是直流保护系统可靠性评估方法流程图。

图2是“三取二”方式下直流保护系统的状态空间模型图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

图1是直流保护系统可靠性评估方法流程图。图1中，基于状态空间理论理论，考虑”三取二”配置方案及一次设备和保护自检功能，计算直流保护系统不可用率的过程包括：

一种“三取二”方式直流保护系统可靠性评估方法，该方法步骤如下：

步骤1：考虑一次设备和直流保护自检功能，定义一次设备和直流保护状态。

状态空间中符号说明：

1）C表示被保护的一次设备；

2）P1、P2、P3分别表示保护系统1、保护系统2、保护系统3；

3）UP表示处于运行状态；

4）DN表示处于停运状态；

5）ISO表示处于一次设备被隔离的状态；

6）REP表示对一次或二次设备故障后维修状态；

7）NS表示对一次或二次设备进行检修状态；

建立状态空间的假设条件包括：

1）装置故障率和维修率都为常数；

2）装置检修时必须退出运行；

3）装置检修后能够发现装置所有缺陷，并将其修复到完好的状态；