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基于可靠性的继电保护状态检修分析.pdf

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声 明本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果,尽我所知,在本学位论文中,除了加以标注和致谢的部分外,不包含其他人已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明确的说明。研究生签名 仞·2年弓月≯日学位论文使用授权声明南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档,可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容,可以向有关部门或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密论文,按保密的有关规定和程序处理。研究生签名型 ≯fz年弓月7夕日硕士论文 基于可靠性的继电保护状态检修研究摘 要随着保护数量的急剧增加,常规保护检修方式造成保护维护的工作量和成本越来越大,保护过修和欠修的情况经常发生,反复检修造成的非必要停电降低了电力企业的经济效益。其次随着微机保护的普及,保护可靠性水平不断提高,采用常规的定期检修方式已经不适宜当前实际状况,因此需要实施考虑保护实际状况的继电保护状态检修策略。综合考虑保护实际情况和电网运行状态合理安排保护检修是实现保护状态检修的关键,也是本文研究的重点。本文主要研究工作在于保护可靠性评估是保护状态检修的基础。本文针对传统可靠性评估方法中以统计数据为研究基础不适合应用于保护状态检修和保护可靠性分析只关注保护装置本身而不一起考虑二次回路其他设备的不足,提出了适用于保护状态检修的可靠性评估新方法。根据保护系统各个元件实际状态得到其健康指数和故障概率,利用GO法建立继电保护系统可靠性模型,计算得到保护成功概率这一可靠性指标。该指标反映了整个保护系统当前实际状态,为保护检修决策奠定了基础。针对当前保护检修研究中只关注保护本身而不考虑电网运行状态不足,将故障风险评估方法引入保护检修中。提出保护故障系统风险的计算方法,在此基础上提出一种结合系统风险的保护状态检修决策方法。利用保护可靠性评估结果实现保护是否检修决策,利用保护故障系统风险评估结果安排检修次序,该方法具有明显优越性。文章最后以IEEEl4节点系统为例,对系统内所有输变电设备保护进行检修决策。决策结果综合了保护实际状态和保护故障对系统的影响。结果表明计算方法正确,决策结果合理。关键词继电保护, 状态检修,可靠性,GO法,风险评估,检修决策AbstractThe conventional relay protection maintenances bring more maintenance work andgreater maintenance cost due tO the sharp grown in the use of relay protections.nle lack ofmaintenance and excessive maintenance of relay protection happen often.Unnecessary powercut caused by repeated maintenance reduces the economic benefitS of power鲥d.Theconventional relay protection maintenances do not fit the current situation due to thereliability increase of the extensively use of microcomputer relay protections.111econdition-based relay protection maintenances considering the real condition of relayprotection should be proposed.n地carry out of relay protection maintenance withcomprehensive consideration of relay protection real condition and power面d runningcondition is key to the cond【ition-based relay protection maintenance.嘶S P印er researchesReliabilit、r of relay protection uation iS the base for condition-based relay protectionmaintenance.nle conventional reliability uation takes the statistical data as theresearch base which only cares the protection device itself without the other devices insecondary circuit.The new reliability of relay protectioncondition-based relay protection maintenance is proposed.Theuation fitting thehealth index and faultprobability are gained according to the real condition of each device of relay protection.Thenthe reliability index which is the protection successful probability is calculated according tothe reliability model of relay protections which established by GO .This reliabilityindex shows the current situation of whole relay protections and provides the base forcondition-based relay protection maintenance.The condition-based relay protection maintenance includes the fault risk assessment iSfocusing on that the current relay protection maintenance only cares the protection deviceitself without considering the running condition of power鲥d.The calculation of fault riskassessment of relay protection is the base for condition-based relay protection maintenancestrategy considering the system fault risk.This condition-based relay protection maintenancehas obvious advantages uSing the result of reliability assessment of relay protection todetermine the maintenance and the maintenance sequence.The condition-based relay protection maintenance is applied in the IEEE 1 4 node systemfor example which determines the maintenances of each protection in the system.Themaintenances are determined considering the real condition of relay protection and theⅡ基于可靠性The result proves the目 录 硕士论文目 录摘 要....。....。。.....................。.。。.........。.........。...。..。......................。...。........IAbstract...............................................................................................................II目 录...........................................................................................................Ⅳ1绪论......................。............。。...。...。....。....。.。..。.......。...。..................。..。..。...11.1研究的目的和意义11.2电力设备检修概述.11.2.1检修体制的发展l1.2.2状态检修概述..21.3继电保护状态检修概述31.3.1继电保护状态检修必要性和可行性31.3.2继电保护状态检修研究现状41.3.3当前继电保护状态研究的不足61.4论文的主要工作.62继电保护可靠性分析方法..82.1故障树分析法82.2马尔可夫状态空间模型法一92.3 GO法。j.1 O2.3.1 Go法的起源和发展112.3.2 GO法原理侧1l2.3.3 GO法应用过程152.4本章小结173面向状态检修的保护可靠性分析183.1保护GO模型建立l 83.1.1变压器保护GO模型1 83.1.2高压输电线路保护GO模型..203.2元件状态评估..213.2.1设备健康指数..223.2.2模块故障概率推算.223.2.3模块故障概率算例233.3保护可靠性计算243.3.1变压器保护可靠性计算.24IV硕士论文 基于可靠性的继电保护状态检修研究3.3.2高压输电线路保护可靠性运算.263.4算例分析.293.4.1变压器保护算例.293.4.1高压输电线路保护算例3 13.5本章小结324结合系统风险的保护状态检修决策334.1风险评估概论334.1.1风险的基本理论.334.1.2电力系统风险评估..334.2继电保护故障系统风险评估344.2.1系统风险严重度模型.344.2.2故障风险评估。..364.2.3保护系统故障风险评估。364.3结合系统风险的保护状态检修决策384.3.1保护是否需要检修的决策。384.3.2保护检修次序的决策。394.3.3结合风险的保护状态检修实施流程.394.4算例分析414.4.1基本情况...41。4.4.2保护故障系统风险评估与检修决策.434.5本章小结.465结论与展望..475.1研究成果总结475.2进一步研究方向47致 谢。...。..。。.................。..。......。..。.。......。.............。......。..。。......。.......。.。49参考文献50Ij’录................................................................................................................;4算例系统参数54V图表目录 硕士论文图表目录图1.1状态检修决策流程图.3图1.2设备健康诊断过程5图2.1故障树法分析流程8图2.2保护状态空间示意图。9图2.3 GO标准操作符类型...12图2.4 GO法分析流程图.1 5图2.5复压闭锁过流保护GO图。16图3.1升压变压器保护配置图1 8图3.2变压器保护GO图19图3.3高压输电线路保护配置图一20图3.4高压输电线路保护GO图。21图3.5 Go程序流程图28图4.1风险评估流程.33图4.2潮流越限严重度计算函数35图4.3电压越限严重度计算函数.35图4.4系统严重度随时间变化曲线.36图4.5结合系统风险的继电保护状态检修实施流程.40图4.6 IEEE 14节点系统结构图42图4.7系统严重度计算程序流程图.44表2.1两状态单元运算规则.1 3表3.1变压器保护GO图操作符含义.1 9表3.2线路保护GO图操作符含义2 1表3.3断路器总体评价标准.22表3.4断路器健康指数和故障概率统计结果.23表3.5变压器保护元件状态评估结果.30表3.6变压器保护共有信号修正计算结果30表3.7高压输电线路保护元件状态评估结果3l表3.8高压输电线路保护共有信号修正计算结果.32表4.1网络中保护系统可靠性评估结果统计43Ⅵ硕士论文 基于可靠性的继电保护状态检修研究表4.2待修保护故障系统风险评估结果.45表4.3结合风险的保护状态检修决策结果.46表A.1 IEEEl4节点系统线路数据54表A.2并联电容器数据54表A.3 IEEEl4节点系统变压器数据55VⅡ
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