智能变电站保护系统的可靠性评估

作     者：郭升 

作者单位：西南交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：童晓阳

授予年度：2019年

学科分类：0808[工学-电气工程] 080802[工学-电力系统及其自动化] 08[工学] 

主      题：智能变电站 保护系统 计划检修 告警信号 PAT 可靠性评估 

摘      要：在国家电网公司提出的建立“坚强智能电网的倡议下,基于电力行业标准IEC61850的智能变电站得到了迅速发展和广泛应用。大量的智能电子设备投入使用使得智能变电站保护设备的信号采集方式、通信方式等发生了巨大的变化,在这样的发展背景下,研究智能变电站保护系统的可靠性将对智能变电站的安全稳定运行具有重要的现实意义。传统的可靠性评估方法和评估模型无法充分反映保护系统在不同时期的运行状态,因此智能变电站保护系统的时变可靠性评估正逐渐受到人们的关注。本文从智能变电站保护系统的可靠性评估和保护系统的状态评估两个方面展开研究,为日后工程实际中智能变电站保护系统的运维工作提供理论依据。本文研究了考虑计划检修的智能变电站各保护系统的可靠性变化情况。根据检修对保护设备运行状态的改善作用以及设备自身随时间变化的老化现象,建立基于威布尔分布的保护系统相关设备故障率模型。针对不同采样跳闸模式下各保护系统的典型结构,结合各保护系统内相关保护设备在功能上的逻辑关系,构造可靠性框图。利用可靠性框图法获得各保护系统的故障率时变模型。根据各可靠性评价指标与故障率之间的数学关系,获得不同采样跳闸模式下智能变电站各保护系统的可靠性评估模型。通过计算相关可靠性指标,对不同采样跳闸模式下智能变电站各保护系统的可靠性进行评估。本文根据考虑计划检修和设备老化情况下,智能变电站各保护系统故障率在不同阶段具有不同的特征,针对各保护系统在稳定运行期与损耗期两个阶段采取不同的计划检修周期,研究了智能变电站保护设备在不同检修类型下的检修成本与可靠运行时间,确定不同采样跳闸模式下智能变电站保护系统的年均运行成本。根据年均运行成本最低的原则,确定不同采样跳闸模式下智能变电站各保护系统在稳定运行期与损耗期两个阶段的最佳计划检修周期。本文通过分析智能变电站配置描述SCD文件,得到保护系统中各保护装置的告警信号,构造保护功能失效故障树,反映保护系统中各保护功能失效的原因。将来自保护系统相关设备的告警信号与失效故障树的底层事件相关联。运用PAT对各保护系统的保护功能的进程及其工作条件、IED之间的交互模型等进行形式化建模。采用PAT对各告警信号作用下保护系统的当前状态进行仿真实验,通过检验保护系统在各告警信号下的各保护功能完成度,对保护系统进行状态评估。