一種電力系統(tǒng)繼電保護(hù)故障分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)的技術(shù)領(lǐng)域，具體的來說，是一種電力系統(tǒng) 繼電保護(hù)故障分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電能需求的日益增長，促使發(fā)電設(shè)備的容量不斷增大，同時(shí)也擴(kuò)大了供電的范圍。 隨著互聯(lián)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)容量的增大和電壓等級的提高，發(fā)生大面積停電的可能性已愈見突出。 而造成這些大規(guī)模停電事故的罪魁禍?zhǔn)字皇抢^電保護(hù)系統(tǒng)的隱藏故障。繼電保護(hù)的隱藏 故障是指保護(hù)裝置中存在的一種永久缺陷，這種缺陷只有在系統(tǒng)發(fā)生故障等不正常運(yùn)行狀 態(tài)時(shí)才會(huì)表現(xiàn)出來，其直接后果是導(dǎo)致被保護(hù)元件的錯(cuò)誤斷開，這類事故一旦發(fā)生必將引 起電網(wǎng)的連鎖反應(yīng)，并迅速蔓延最終導(dǎo)致電網(wǎng)崩潰，給電網(wǎng)帶來災(zāi)難性的后果，因此，需要 針對繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行故障分析，從而避免電網(wǎng)不可預(yù)知的發(fā)生大規(guī)模故障。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出一種電力系統(tǒng)繼電保護(hù)故障分析方法，其 包括分析風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域發(fā)生故障的概率，隱藏故障發(fā)生的概率以及風(fēng)險(xiǎn)評估。
[0004] 對于繼電保護(hù)故障，是指繼電保護(hù)不確定動(dòng)作，繼電保護(hù)不正確動(dòng)作（意味著保 護(hù)失效）的概率表現(xiàn)為保護(hù)拒動(dòng)或者誤動(dòng)的可能程度，其影響因素可分為以下四類：
[0005] (1)保護(hù)裝置硬件與軟件的可靠性。硬件失效和軟件失效可以分為拒動(dòng)失效和誤 動(dòng)失效兩種模式
[0006] ⑵繼電保護(hù)原理。任何保護(hù)原理都有其理想的工作環(huán)境，包括空氣濕度、溫度、污 穢等，若與實(shí)際工況差別較大，則保護(hù)可能不正確動(dòng)作。
[0007] (3)保護(hù)彼此之間以及保護(hù)與其他安全自動(dòng)裝置之間的關(guān)系。后備保護(hù)的動(dòng)作特 性主要是靠各保護(hù)的整定定值與整定時(shí)間的配合來保證，一旦整定得不合理就可能導(dǎo)致保 護(hù)不正確動(dòng)作。
[0008] (4)實(shí)時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行方式。保護(hù)定值是在某一方式下得到的，而實(shí)時(shí)方式的不斷變化 會(huì)不同程度地影響保護(hù)裝置的實(shí)際性能，一旦超出整定所考慮的范圍，則易導(dǎo)致保護(hù)不正 確動(dòng)作。
[0009] 在線校核中的概率模型，在線校核包括靈敏度校核和選擇性校核，靈敏度校核校 驗(yàn)當(dāng)前方式下保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí)保護(hù)能否可靠動(dòng)作；選擇性校核校驗(yàn)當(dāng)前方式下保護(hù)范 圍外部故障時(shí)保護(hù)能否可靠不動(dòng)作。故若靈敏度不滿足校核要求，則意味著當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi) 部發(fā)生故障時(shí)保護(hù)可能拒動(dòng)，對應(yīng)一個(gè)保護(hù)拒動(dòng)范圍；若選擇性不滿足校核要求，則說明當(dāng) 保護(hù)范圍外部故障時(shí)保護(hù)可能誤動(dòng)，對應(yīng)一個(gè)保護(hù)誤動(dòng)范圍。這兩個(gè)范圍屬于風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。
[0010] 保護(hù)不正確動(dòng)作的概率取決于線路風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)發(fā)生故障的概率。風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)發(fā)生 故障的概率為：
[0011] Pe= P(n)P(m)
[0012] 式中，P (m)為線路發(fā)生故障的概率；P (n)為故障落入風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的概率。
[0013] 線路發(fā)生故障的概率P (m)為
[0014] P{m) =A, x (Ai >0)
[0015] 式中，X i為線路i發(fā)生故障的概率
[0016] 故障在線路上呈統(tǒng)一離散分布，故障在線路i上出現(xiàn)的密度分布函數(shù)為
[0017] f (I) =IZl1 0 < I < Li
[0018] Li為線路i的長度，1為線路的長度變量
[0019] 故障出現(xiàn)在線路i的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域化的概率為
[0021] 式中，P(Ai)為線路i的故障落在風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的概率，lAi為線路i上風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的長度
[0022] 從而可以得出，線路i的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域故障的概率
[0023] 多條線路的多個(gè)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域故障的概率P (n)為
[0025] 式中P (n)為故障落入風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的概率，M為風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的數(shù)量
[0026] 繼電保護(hù)的隱藏故障時(shí)造成繼電系統(tǒng)崩潰的主要原因，隱藏故障概率可分為保護(hù) 裝置隱藏故障發(fā)生概率、線路距離保護(hù)隱藏故障發(fā)生概率、過電流保護(hù)隱藏故障發(fā)生概率、 失效隱藏故障發(fā)生概率、老化隱藏故障發(fā)生概率和環(huán)境隱藏故障發(fā)生概率。
[0027] 保護(hù)裝置隱藏故障發(fā)生概率即保護(hù)裝置非選擇性誤動(dòng)的概率，當(dāng)線路i發(fā)生故障 的次數(shù)為隊(duì)時(shí)，風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域發(fā)生故障的次數(shù)n
[0029] 保護(hù)裝置j非選擇性誤動(dòng)的次數(shù)為％，則保護(hù)裝置j隱藏故障發(fā)生的概率為
[0031] 式中，P (fi)為保護(hù)裝置j的隱藏故障發(fā)生概率。
[0032] 線路距離保護(hù)隱藏故障與保護(hù)裝置的測量阻抗相關(guān)，當(dāng)測量阻抗小于三倍距離保 護(hù)的整定值時(shí)，線路距離保護(hù)隱藏故障概率為常數(shù)，當(dāng)測量阻抗大于三倍距離保護(hù)的整定 值時(shí)，線路距離保護(hù)隱藏故障概率按指數(shù)變化：即
[0034] 式中，Phf為線路距離保護(hù)隱藏故障的發(fā)生概率，Z為保護(hù)裝置的測量阻抗，P 常 數(shù)，Ztl為線路距離保護(hù)整定值。
[0035] 過電流保護(hù)的隱藏故障發(fā)生概率與線路電流的大小有關(guān)。線路電流大于過電流保 護(hù)的整定值時(shí)隱藏故障概率為常數(shù)，而線路電流，在〇. 1倍整定值至整定值的范圍內(nèi)時(shí)隱 藏故障概率線性變化，在線路電流小于0. 1倍整定值時(shí)隱藏故障概率為0,即：
[0037] 式中，Phi為過電流保護(hù)的隱藏故障發(fā)生概率，P常數(shù)，IC1為過電流保護(hù)的整定 值。
[0038] 失效隱藏故障發(fā)生概率包括由于繼電保護(hù)定值設(shè)定不合理從而導(dǎo)致的故障，具體 的為
[0040] 式中，失效隱藏故障發(fā)生概率，A為失效率，y為修復(fù)率。
[0041] 老化隱藏故障發(fā)生概率是由于器件的長期使用產(chǎn)生的損耗，從而可能發(fā)生老化故 障，具體的為
[0043] 式中，匕為老化隱藏故障發(fā)生的概率，T為器件已使用的年限，f(t)為故障的概率 密度函數(shù)，通過歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析獲得。
[0044] 環(huán)境隱藏故障發(fā)生概率是指由于環(huán)境因素引發(fā)的故障的發(fā)生的概率，如風(fēng)、水、雷 電、覆冰、污穢等，具體的為
[0045] Px=AeBx+C
[0046] 式中，A、B、C為常數(shù)，X為天氣條件綜合函數(shù)
[0048] 式中，ai為嚴(yán)重性系數(shù)，ei為在第i類災(zāi)害下的故障發(fā)生概率，通過歷史數(shù)據(jù)的 統(tǒng)計(jì)分析獲得。
[0050] 式中，F(xiàn)i為第i類災(zāi)害環(huán)境下出現(xiàn)故障占總故障次數(shù)的比例，Pi為第i類災(zāi)害環(huán) 境出現(xiàn)的概率。
[0051] 對于多種故障發(fā)生的情況，通過風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)來表征故障的風(fēng)險(xiǎn)程度與系統(tǒng)的可靠性 程度
[0052] 系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)為事故發(fā)生的概率與事故產(chǎn)生的后果即嚴(yán)重度的乘積，表達(dá)式如 下：
[0053] R = PeventXIevent
[0054] 式中：R為風(fēng)險(xiǎn)，Pevent為事故的概率，I_^為事故的后果。
[0055] 通過對于線路風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域發(fā)生的故障概率的分析，從而明確線路中通常情況下的發(fā) 生概率的可能性，并進(jìn)一步地分析隱藏故障發(fā)生的概率，以及通過風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)來整體性地考 慮系統(tǒng)發(fā)生故障的可能性以及帶來的故障影響，從而明確系統(tǒng)中具體的故障產(chǎn)生變量，以 通過對故障產(chǎn)生變量的發(fā)生概率的分析，從而針對性的調(diào)整故障發(fā)生概率較高的故障類 型，保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性運(yùn)行，減小系統(tǒng)的故障發(fā)生率。
【附圖說明】
[0056] 圖1是本發(fā)明一種電力系統(tǒng)繼電保護(hù)故障分析方法的分析流程圖
【具體實(shí)施方式】
[0057] -種電力系統(tǒng)繼電保護(hù)故障分析方法，如圖1所示，其包括分析風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域發(fā)生故 障的概率，隱藏故障發(fā)生的概率以及風(fēng)險(xiǎn)評估。
[0058] 對于繼電保護(hù)故障，是指繼電保護(hù)不確定動(dòng)作，繼電保護(hù)不正確動(dòng)作（意味著保 護(hù)失效）的概率表現(xiàn)為保護(hù)拒動(dòng)或者誤動(dòng)的可能程度，其影響因素可分為以下四類：
[0059] (1)保護(hù)裝置硬件與軟件的可靠性。硬件失效和軟件失效可以分為拒動(dòng)失效和誤 動(dòng)失效兩種模式
[0060] (2)繼電保護(hù)原理。任何保護(hù)原理都有其理想的工作環(huán)境，包括空氣濕度、溫度、污 穢等，若與實(shí)際工況差別較大，則保護(hù)可能不正確動(dòng)作。
[0061] (3)保護(hù)彼此之間以及保護(hù)與其他安全自動(dòng)裝置之間的關(guān)系。后備保護(hù)的動(dòng)作特 性主要是靠各保護(hù)的整定定值與整定時(shí)間的配合來保證，一旦整定得不合理就可能導(dǎo)致保 護(hù)不正確動(dòng)作。
[0062] (4)實(shí)時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行方式。保護(hù)定值是在某一方式下得到的，而實(shí)時(shí)方式的不斷變化 會(huì)不同程度地影響保護(hù)裝置的實(shí)際性能，一旦超出整定所考慮的范圍，則易導(dǎo)致保護(hù)不正 確動(dòng)作。
[0063] 在線校核中的概率模型，在線校核包括靈敏度校核和選擇性校核，靈敏度校核校 驗(yàn)當(dāng)前方式下保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí)保護(hù)能否可靠動(dòng)作；選擇性校核校驗(yàn)當(dāng)前方式下保護(hù)范 圍外部故障時(shí)保護(hù)能否可靠不動(dòng)作。故若靈敏度不滿足校核要求，則意味著當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi) 部發(fā)生故障時(shí)保護(hù)可能拒動(dòng)，對應(yīng)一個(gè)保護(hù)拒動(dòng)范圍；若選擇性不滿足校核要求，則說明當(dāng) 保護(hù)范圍外部故障時(shí)保護(hù)可能誤動(dòng)，對應(yīng)一個(gè)保護(hù)誤動(dòng)范圍。這兩個(gè)范圍屬