專利名稱：智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的定量計(jì)算方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及智能變電站系統(tǒng)可靠性技術(shù)領(lǐng)域，具體來說涉及一種智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性定量計(jì)算方法。本發(fā)明還涉及所述方法用到的智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性定量計(jì)算系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
繼電保護(hù)系統(tǒng)是保障電網(wǎng)安全運(yùn)穩(wěn)定行的第一道防線，其可靠工作對(duì)電網(wǎng)至關(guān)重要。隨著IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的推廣以及網(wǎng)絡(luò)通信和智能一次設(shè)備等技術(shù)的發(fā)展，智能變電站的建設(shè)正如雨后春筍一般展開。在智能變電站中，繼電保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成發(fā)生了很大改變。新型的電子式和光電式互感器逐步投入應(yīng)用，成為保護(hù)系統(tǒng)的主要測(cè)量元件。以太網(wǎng)絡(luò)取代了傳統(tǒng)二次電纜成為保護(hù)信息傳輸?shù)拿浇?。采樣信息和控制信息也被符合IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)的SV報(bào)文和GOOSE報(bào)文所代替。新設(shè)備、新技術(shù)的應(yīng)用使得智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性有別于傳統(tǒng)變電站的保護(hù)系統(tǒng)，如智能變電站保護(hù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)模式具有多樣性，保護(hù)系統(tǒng)中功能部件的冗余配置方案也具有多樣性，可選擇的繼電保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成方案有很多，這些使得智能變電站保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案難以枚舉，各種方案孰優(yōu)孰劣，目前還沒有評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，如何對(duì)這些方案進(jìn)行正確的可靠性定量計(jì)算是一個(gè)急需解決的問題。目前現(xiàn)有的方法主要依靠設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行定性分析和評(píng)價(jià)。傳統(tǒng)繼電保護(hù)系統(tǒng)采用二次電纜連接，保護(hù)冗余配置往往由變電站的電壓等級(jí)及在電力系統(tǒng)中的地位決定，因此保護(hù)方案有限。在此背景下，繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性研究常采用故障樹分析法。故障樹法是一種圖形化的分析方法，利用演繹法的思想建模，以系統(tǒng)故障為起始點(diǎn)，分析可能造成系統(tǒng)故障的各種因素，逐級(jí)細(xì)化，并根據(jù)上級(jí)事件和下級(jí)事件的邏輯關(guān)系用邏輯門將其連接成倒樹形狀的結(jié)構(gòu)，根據(jù)形成的邏輯框圖找出系統(tǒng)發(fā)生故障的所有路徑，并根據(jù)各個(gè)事件發(fā)生的概率利用概率公式計(jì)算出系統(tǒng)發(fā)生故障的概率，并且可以計(jì)算引起故障的各種因素的重要度?，F(xiàn)有方法存在以下不足I.故障樹分析方法主要依靠分析人員的思想，逐層找出引起上級(jí)故障的全部可能因素，直至最底層事件，較易受人為因素影響。由于思路的差異，不同的人建的模型可能會(huì)差別較大，而且不同模型之間難以檢查核對(duì)，容易造成遺漏或是重復(fù)。2.故障樹模型是一種分層次的邏輯圖，其特點(diǎn)是層次多，體積龐大，當(dāng)故障因素較多時(shí)，會(huì)使邏輯圖的結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，難以用軟件實(shí)現(xiàn)計(jì)算。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，就是提供一種智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的定量計(jì)算方法，本方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有多種繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性定量計(jì)算，具有通用性及易于實(shí)施的特點(diǎn)。本發(fā)明的目的可通過以下的技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)
一種智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的定量計(jì)算方法，包括如下步驟I)、利用最小路集法，計(jì)算同步對(duì)時(shí)信息各條信息回路的可靠性表達(dá)式；2)、根據(jù)同步對(duì)時(shí)信息的可靠性修正被對(duì)時(shí)的三類元件的可靠性表達(dá)式；3)、利用最小路集法，將修正后的三類元件的可靠性表達(dá)式代入并計(jì)算SV信息回路和GOOSE信息回路的可靠性表達(dá)式；4)、根據(jù)所有的SV信息回路可靠性表達(dá)式計(jì)算SV信息可靠性表達(dá)式，根據(jù)所有的GOOSE信息回路可靠性表達(dá)式計(jì)算GOOSE信息可靠性表達(dá)式；
5)、根據(jù)SV信息和GOOSE信息的可靠性表達(dá)式計(jì)算單套繼電保護(hù)可靠性表達(dá)式，根據(jù)所有單套繼電保護(hù)可靠性表達(dá)式計(jì)算整套繼電保護(hù)系統(tǒng)的總體可靠性表達(dá)式，按布爾代數(shù)的相關(guān)運(yùn)算法則化簡(jiǎn)后代入數(shù)值計(jì)算可靠性值。所述步驟I)中的最小路集法，即計(jì)算始端節(jié)點(diǎn)和末端節(jié)點(diǎn)所有最小路徑連通的概率，其中一條最小路徑連通的概率的計(jì)算公式為戶(A)= JeJjRj.
i=i式中山力=1，2，…，η)為最小路徑，其中η為最小路徑數(shù)量，P(Li)為最小路徑Li連通的概率％ (j = 1，2，…，m)為構(gòu)成最小路徑Li的第j個(gè)元件的可靠性，所述元件為節(jié)點(diǎn)或是線段。當(dāng)一條信息回路包含多條最小路徑時(shí)，信息回路可靠性的計(jì)算表達(dá)式為Kop = I - Π (I -尸(A));
/-I所述步驟I)中的同步對(duì)時(shí)信息的信息回路包括同步時(shí)鐘源到合并單元的信息回路、同步時(shí)鐘源到保護(hù)單元的信息回路和同步時(shí)鐘源到智能終端的信息回路。所述步驟2)中的三類元件為合并單元、保護(hù)單元和智能終端。所述步驟2)中的三類元件的修正公式為二I - Πα -P(lTS-MUj))
i=lKr —I ~~ Πο -P、LTS PRi))
/-I尺!τ=1- β-Ρ(υ式中R’ 、R’ PE和R’ IT分別表示修正后的合并單元、保護(hù)單元和智能終端的可靠性山和LTS_IT,j別表示同步時(shí)鐘源分別到合并單元、保護(hù)單元和智能終端的第i條最小路徑，η表示最小路徑的數(shù)量。所述步驟3)中的SV信息回路是指以一臺(tái)互感器單元為始端節(jié)點(diǎn)，以一臺(tái)保護(hù)單元為終端節(jié)點(diǎn)的信息回路，GOOSE信息回路是指以一臺(tái)保護(hù)單元為始端節(jié)點(diǎn)，以一臺(tái)斷路器為終端節(jié)點(diǎn)的信息回路。所述步驟3)中的SV信息回路和GOOSE信息回路的計(jì)算公式為
ηRsvj =1 — O (1 —))
f=l
權(quán)利要求
1.一種智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的定量計(jì)算方法，包括如下步驟 1)、利用最小路集法，計(jì)算同步對(duì)時(shí)信息各條信息回路的可靠性表達(dá)式； 2)、根據(jù)同步對(duì)時(shí)信息的可靠性修正被對(duì)時(shí)的三類元件的可靠性表達(dá)式； 3)、利用最小路集法，將修正后的三類元件的可靠性表達(dá)式代入并計(jì)算SV信息回路和GOOSE信息回路的可靠性表達(dá)式； 4)、根據(jù)所有的SV信息回路可靠性表達(dá)式計(jì)算SV信息可靠性表達(dá)式，根據(jù)所有的GOOSE信息回路可靠性表達(dá)式計(jì)算GOOSE信息可靠性表達(dá)式； 5)、根據(jù)SV信息和GOOSE信息的可靠性表達(dá)式計(jì)算單套繼電保護(hù)可靠性表達(dá)式，根據(jù)所有單套繼電保護(hù)可靠性表達(dá)式計(jì)算整套繼電保護(hù)系統(tǒng)的總體可靠性表達(dá)式，按布爾代數(shù)的相關(guān)運(yùn)算法則化簡(jiǎn)后代入數(shù)值計(jì)算可靠性值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的定量計(jì)算方法，其特征在于所述步驟I)中的同步對(duì)時(shí)信息的信息回路包括同步時(shí)鐘源到合并單元的信息回路、同步時(shí)鐘源到保護(hù)單元的信息回路和同步時(shí)鐘源到智能終端的信息回路。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的定量計(jì)算方法，其特征在于所述步驟2)中的三類元件為合并單元、保護(hù)單元和智能終端。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的定量計(jì)算方法，其特征在于所述步驟I)中的最小路集法，即計(jì)算始端節(jié)點(diǎn)和末端節(jié)點(diǎn)所有最小路徑連通的概率，其中一條最小路徑連通的概率的計(jì)算公式為J=I 式中=Li (i=l，2，···，!!)為最小路徑，其中η為最小路徑數(shù)量，P (Li)為最小路徑Li連通的概率；Rj(j = I, 2，---,m)為構(gòu)成最小路徑Li的第j個(gè)元件的可靠性,所述元件為節(jié)點(diǎn)或是線段； 當(dāng)一條信息回路包含多條最小路徑時(shí)，信息回路可靠性的計(jì)算表達(dá)式為λ_=ι-加-尸(4)) ° /=1
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的定量計(jì)算方法，其特征在于所述步驟2)中的三類元件的修正公式為Kiu =1-Π(1-U i:二IrPR =1_ΓΙ(1_ P(LTS—mJ) /二 I々=1 - O (1 - P(LTS-lT,i)) /=I 式中:R，m、!^’^和R’ IT分別表示修正后的合并單元、保護(hù)單元和智能終端的可靠性；Lts., i、LTS_PIU和LTS_IT, i分別表示同步時(shí)鐘源分別到合并單元、保護(hù)單元和智能終端的第i條最小路徑，η表示最小路徑的數(shù)量。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的定量計(jì)算方法，其特征在于所述步驟3)中的SV信息回路和GOOSE信息回路的計(jì)算公式為
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的定量計(jì)算方法，其特征在于所述步驟4)中的SV信息可靠性包括針對(duì)某一保護(hù)單元的所有與該保護(hù)單元對(duì)應(yīng)的互感器到該保護(hù)單元的SV信息回路可靠性，GOOSE信息可靠性包括針對(duì)某一保護(hù)單元的所有與該保護(hù)單元對(duì)應(yīng)的斷路器到該保護(hù)單元的GOOSE信息回路可靠性；SV信息和GOOSE信息的可靠性表達(dá)式需要分情況討論，當(dāng)保護(hù)單元需要采集多個(gè)互感器的信息，或是控制多臺(tái)斷路器時(shí)，則其之間為串聯(lián)關(guān)系，所對(duì)應(yīng)的SV信息和GOOSE信息的可靠性表達(dá)式為
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的定量計(jì)算方法，其特征在于所述步驟5)中的單套繼電保護(hù)可靠性是指與一個(gè)保護(hù)單元對(duì)應(yīng)的SV信息和GOOSE信息的可靠性，由于SV信息和GOOSE信息對(duì)于保護(hù)而言需要同時(shí)正常工作，因而之間為串聯(lián)關(guān)系，所以單套繼電保護(hù)可靠性表達(dá)式為 式中RSYS，i表示第i個(gè)保護(hù)單元對(duì)應(yīng)的單套繼電保護(hù)的可靠性；對(duì)于某一具體功能的保護(hù)，如果只有一個(gè)保護(hù)單元，則此即該保護(hù)的整套繼電保護(hù)系統(tǒng)的總體可靠性； 整套繼電保護(hù)系統(tǒng)的總體可靠性是指針對(duì)某一具體功能的保護(hù)而言，所有完成相同功能的單套繼電保護(hù)可靠性的并聯(lián)之和，即當(dāng)有多個(gè)保護(hù)單元冗余配置時(shí)，整套繼電保護(hù)系統(tǒng)的總體可靠性表達(dá)式為
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的定量計(jì)算方法，其特征在于所述步驟5)中的布爾代數(shù)的相關(guān)運(yùn)算法則是同一元件的可靠度在相乘計(jì)算時(shí)應(yīng)合并為同一項(xiàng)，也就是說相同元件的可靠度不能重復(fù)進(jìn)行相乘運(yùn)算，用公式表示為Ri · Ri = RiO
10.一種智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性計(jì)算系統(tǒng)，其特征在于包括如下模塊 圖形建模模塊圖形建模模塊用于提供繪制智能變電站保護(hù)系統(tǒng)方案的環(huán)境，支持方案圖的繪制和元件可靠性參數(shù)的錄入與維護(hù)，并對(duì)繪制完成的方案圖生成用于可靠性評(píng)估的網(wǎng)絡(luò)連通圖； 可靠性計(jì)算模塊用于對(duì)完成圖形建模的智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行元件連接關(guān)系存儲(chǔ)，然后按照如下計(jì)算過程，計(jì)算圖形建模模塊所建立的繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，步驟如下 A)、利用最小路集法，計(jì)算同步對(duì)時(shí)信息各條信息回路的可靠性表達(dá)式，所述同步對(duì)時(shí)信息的信息回路包括同步時(shí)鐘源到合并單元的信息回路、同步時(shí)鐘源到保護(hù)單元的信息回路和同步時(shí)鐘源到智能終端的信息回路； B)、根據(jù)同步對(duì)時(shí)信息的可靠性修正被對(duì)時(shí)的三類元件的可靠性表達(dá)式，三類元件包括合并單元、保護(hù)單元和智能終端； C)、利用最小路集法，將修正后的三類元件的可靠性表達(dá)式代入并計(jì)算SV信息回路和GOOSE信息回路的可靠性表達(dá)式； D)、根據(jù)所有的SV信息回路可靠性表達(dá)式計(jì)算SV信息可靠性表達(dá)式，根據(jù)所有的GOOSE信息回路可靠性表達(dá)式計(jì)算GOOSE信息可靠性表達(dá)式； E)、根據(jù)SV信息和GOOSE信息的可靠性表達(dá)式計(jì)算單套繼電保護(hù)可靠性表達(dá)式，根據(jù)所有單套繼電保護(hù)可靠性表達(dá)式計(jì)算整套繼電保護(hù)系統(tǒng)的總體可靠性表達(dá)式，按布爾代數(shù)的相關(guān)運(yùn)算法則化簡(jiǎn)后代入數(shù)值計(jì)算可靠性值。
全文摘要
一種智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性定量計(jì)算方法1)計(jì)算同步對(duì)時(shí)信息各信息回路的可靠性；2)根據(jù)1)修正三類元件的可靠性；3)將修正后的三類元件的可靠性代入并計(jì)算SV信息回路和GOOSE信息回路的可靠性；4)根據(jù)所有的SV信息回路可靠性計(jì)算SV信息可靠性，根據(jù)所有的GOOSE信息回路可靠性計(jì)算GOOSE信息可靠性；5)根據(jù)SV信息和GOOSE信息的可靠性計(jì)算單套繼電保護(hù)可靠性，根據(jù)所有單套繼電保護(hù)可靠性計(jì)算整套繼電保護(hù)系統(tǒng)的總體可靠性。本方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有多種繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性定量計(jì)算，具有通用性及易于實(shí)施的特點(diǎn)。另外，本發(fā)明還公開了一種采用上述方法的智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性計(jì)算系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H02J13/00GK102882273SQ20121032818
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者李一泉, 王慧芳, 王超, 黃明輝, 陳志光, 張弛, 劉瑋 申請(qǐng)人:廣東省電力調(diào)度中心, 浙江大學(xué)