电力系统继电保护可靠性研究_开题报告

伴随世界经济社会的可持续发展，中国日益增长的电厂、电网规模、网格体系结构，使得电力在传输模式上发生了显著的变化，这使得电力系统的复杂性也越来越高，不仅显著提高了国家经济发展和人们的生活水平，但同时也为整个电力系统的安全、稳定、可靠运行带来很严重的问题。近年来，国内停电频繁发生，使得电力系统的发展与安全可靠运行的矛盾日益突出，在电网企业和大型发电企业引起了广泛关注。国民经济的快速可持续发展与电力系统的可靠安全运行有着紧密的联系，所以，研究电力系统可靠性的问题非常重要。电力系统的操作，可能会出现各种错误和异常工作条件，但经常见到的故障也是最令人担忧的故障就是发生短路，这可能导致严重的后果。除了采取各种积极措施减小故障的影响，消除或减少故障的可能性比在电力系统发生故障的情况下选择快速地隔离故障元件更为有效。继电保护是电力系统的安全屏障，可以防止电力系统发生意外，并在防止故障范围扩大化起着重要作用。继电保护是一个高效运行的重要系统，它能反映电力设备故障状态或异常运行状态。一旦发生设备故障或出现异常运行状态，继电保护的正确的动作与否直接影响电力供应的安全性和可靠性。因此，进行电力系统继电保护的可靠性研究工作是具有重要理论和实践意义的，也是本^范文的主要研究目的。

一、国内研究现状

因为电力系统可靠、安全运行的第一道防线是继电保护，所以保证故障可靠且正确及时的切除，以及其可靠性满足一定要求都应该是继电保护所具备的条件。当电力系统引进继电保护技术后，继电保护装置由机电式、晶体管式、集成电路阶段发展到现在运用普遍的数字微机保护阶段已历经一个世纪，此外继电保护装置所包含的的材料、元件、结构特点以及制造技术等均有了长足的发展，所以其可靠性也取得了很大改善。通过建立和分析不同数学模型来定量评估继电保护技术，这些模型中考虑了求解模型的方法以及对其的影响因素分析。近年来，国内外学者针对评估继电保护装置的可靠性及其指标方法，在统计保护正确动作率的基础上展开了相关研究，其中包含了保护装置的误动、拒动、自检、系统容错等方面的研究。

近几年解析法依然是评估保护可靠性中普遍选用的方法，其中包括故障树和马尔可夫状态空间等方法。故障树方法一般按照首先求解得到最小割集后利用统计出的最小割集的概率从而得到系统顶事件概率的，其演绎推理是通过瞬间照相方法发展的，该方法的出发点主要考虑的是系统故障的模式。

马尔可夫状态空间方法在解析法中是应用最为普遍的，马尔科夫链是马尔可夫于1906-1912年其间提出的。在此期间马尔可夫过程也首度被提出，该过程也称为无后效性的随机过程。经过深入研究后马尔可夫指出：转移概率存在于当系统从一个状态转换为另一状态的过程中，根据连接的前一个状态可以计算出转移概率，但这次转移前的马尔可夫过程和这个系统的初始状态并无关系

近年来，在评估继电保护可靠性的方法中马尔可夫链方法被普遍运用。目前国内外许多参考文献将马尔可夫可修系统模型应用到继电保护系统，在求解指标和建立继电保护可靠性模型时采用马尔可夫状态空间理论，但是当根据元件、系统以及结构的逻辑关系和功能的过程中，例如保护配置的概率模型、保护软硬件的失效概率模型的划分状态空间与选取角度均有不同。

二、国外研究现状

由于第二次世界大战，德国为了对火箭的可靠性进行估计，可靠性理论因此应运而生，可靠性技术的发展充实并提高了可靠性理论。如今可靠性技术已经渗透到了航空航天、电气、化工、电子、机械等众多行业。可靠性技术应用于电力行业开始于十九世纪六十年代，随后得到了迅速广泛的应用，并渐渐形成了电力系统可靠性这一门科学。

在1962年美国的贝尔电报公司的电话实验室提出了故障树分析(Fault Tree Analysis, FTA)技术，该方法运用了逻辑类方法，其具有严密的逻辑性、清晰的思路且简洁、直观；不仅可以形象地进行故障事件的分析，而且可以进行定量、定性地的分析。故障分析技术建立了一种具有倒立树状的特殊因果逻辑的关系图，其中每种事件间的因果关系通常是用转移符号、逻辑门符号与事件符号表示的。

由以上分析可知，目前已对继电保护的可靠性展开了深入的研究，首先，因为评价指标的选取标准没有达到统一，所以当评估和对保护可靠性进行建模时就会遇到一些难题；其次，由于保护装置的误动与拒动时常会导致其他装置的动作，考虑继电保护系统的完整性，故在研究保护误动与拒动情况和所造成的影响时，应计及许多装置存在动作上的配合问题，保护装置的长期平均的可靠性可以通过一些指标来反映，这些指标包括平均失效前时间、平均失效时间、不正确动作率、正确动作率、误动率、拒动率、可用度以及故障频率等；实时可靠性方面在今后的保护评估工作中依然有很多内容要进行，原因为当考虑这些保护评估中的动态可靠性时会带来很大的实际风险，进而导致电网的实际运行状态很难得到反映。

本文的主要工作，首先根据可靠性理论基础及分析方法，分析影响继电保护装置可靠性的因素，结合马尔可夫状态空间法和故障树分析法，对直流保护装置时变失效特性进行分析，再对时变失效率下继电保护可用度进行分析，从而提出提高智能变电站继电保护系统可靠性措施。

B. ^范文提纲

引言

一、可靠性理论基础及分析方法

（一）可靠性的基本概念

（二）继电保护可靠性指标

（三）影响继电保护装置可靠性的因素

（四）随机过程的概念

（五）马尔可夫状态空间法

（六）故障树分析法

（七）用结构函数描述网络系统

二、直流保护装置时变失效特性分析

（一）时变失效率

（二）时变失效率估算方法

（三）算例分析

三、时变失效率下继电保护可用度分析

（一）继电保护可用度

（二）维修效果

（三）时变失效率下继电保护可用度评估模型

（四）算例分析

四、提高智能变电站继电保护系统可靠性措施

（一）以太网的冗余性

（二）环型网络结构母线保护可靠性评估

结论

C. 参考文献

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