继电保护系统可靠性检测与风险评估研究

作     者：韩健硕 

作者单位：华北电力大学 

学位级别：硕士

导师姓名：戴志辉;陈勇

授予年度：2021年

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

主      题：继电保护 智能变电站 可靠性 风险评估 故障定位 

摘      要：随着我国智能变电站建设,智能变电站中引进智能电子设备和虚端子连接,智能变电站二次系统故障分析及定位面临数据规模庞大、故障机理复杂等问题,传统继电保护测试仪无法对二次系统隐性故障进行检验,促使在继电保护系统可靠性检测和风险评估时需对智能电子设备间交互关系进行深入研究。本文以IEC61850规约为基础,对继电保护系统的可靠性检测和风险评估进行了深入的研究。首先,针对变电站运维中的继电保护调试验收工作,提出了基于自设故障集的智能变电站二次系统故障检测方案。根据智能变电站数字化计量系统采样数字化的特点,提出了自设故障集的建立方法,能够完成GOOSE和SV服务功能的模拟,以达到对保护装置及二次回路可靠性检测的目的。最后以一起220k V变电站全站失压事故为例,应用本方法建立自设故障集,并对检测结果进行了分析。第二,针对变电站运维中的继电保护系统缺陷分析与处理工作,建立了计及风险扩散的继电保护系统风险评估模型。结合二次系统信息流和继电保护逻辑,建立保护系统依赖网络模型;并根据部分装置发生故障风险后引发的风险扩散过程,建立二次系统风险扩散模型;最后通过仿真分析得到二次系统风险扩散的特征,并从保护系统规模、风险恢复参数和误操作角度对二次系统进行了风险评估,使风险扩散过程更贴合智能变电站实际运行情况,能够有效提高继电保护工作的工作效率。第三,为进一步提高变电站继电系统可靠性,提出一种矩阵算法和BP神经网络相结合的故障定位方法。首先对实际变电站二次系统信息物理系统的交互逻辑进行梳理抽象,得到变电站二次系统逻辑节点描述模型和矩阵判据。然后,在获取二次系统拓扑关联和交互信息后利用矩阵算法快速确定可疑故障范围并用BP神经网络的拟合能力实现缩小故障定位范围,提高定位精度。最后以二次系统故障事件为例,展示了基于矩阵算法和BP神经网络二次系统故障定位的分析过程。算例结果表明相较于结合循环神经网络和卷积神经网络相比,所提方法具有更高的诊断准确率。最后,对本文所做的工作进行总结。