智能化变电站继电保护可靠性研究_开题报告

（一）国内研究现状

1、智能变电站研究现状

智能化变电站在我国发展迅速，从1995年德国提出制定IEC61850的设想开始，中国就一直关注IEC61850的发展。我国的智能化变电站技术水平也一直处于世界前列，全国电力系统管理及其信息交换标准化技术委员会自2000年起，将对IEC61850的转化作为工作重点之一。

2001年由中国电科院联合国内多家电力设备厂商进行IEC61850标准翻译的工作，由此带动了国内数字化变电站技术方面的实践以及相关设备的生产。在国调中心的领导下，从2004底开始，标委会成功组织了6次大规模互操作试验，极大地推动了基于IEC61850标准的设备研制和工程化。在IEC61850和IEC61970系列国际标准的应用方面，我国处于国际先进水平。基于IEC61970系列标准的新一代电网调度自动化集成系统、调度数据整合和调度综合数据平台等已得到大量应用[1]。

2005年，山东阳谷冷轧薄板厂110kV变电站成为我国第一个采用国产设备的智能化变电站，之后大批传统的变电站进行了智能化的改造工作，同时也新建了许多完全采用IEC61850标准的智能化变电站，其中包括浙江的500kV兰溪变、唐山220kV郭家屯变电站、合肥植物园220kV变电站等[2、3]。2006年以来，相继有采用IEC61850标准的变电站投入运行，从110kV到500kV，从单一厂家到多家集成，国内对智能化变电站工程实践的探索正在向纵深发展。

2009年，全国的数字化变电站包括在建和规划中的已有有72座，同时，新的导则和规范的出台促使智能化变电站建设进入了新一轮的高潮。

2、继电保护研究现状

继电保护技术发展经历了机电型、整流型、晶体管型、集成电路型和微机型五个阶段，目前，国内系统中应用的继电保护装置绝大部分是微机型。微机保护产生于20世纪60年代，成熟和开始大规模应用于20世纪90年代。自九十年代初开始，我国各地供电部门结合自身特点进行了各具特色的探索：

在1995年，浙江省电力公司绍兴、金华、丽水电力局等尝试变电设备状态检修，经过十几年的不断积累、改进，目前，已形成了计算机辅助分析系统为技术支撑，状态评估为主要手段的变电设备状态检修管理体系。

宝鸡供电局跟踪统计300多台高压断路器十几年、千余次检修数据，对得到的数据进行分析，提出了“弹性检修法”。

大连供电公司连续10年对近100km的66kV架空输电线路进行自然积污试验，得出了以下重要结论：瓷瓶外绝缘外附盐密在年度之间无累计效应，且雨季期间降至接近于零，为全年最低。

近几年，我国在电力设备在线检测装置的研制方面，也取得了长足的进步，现在应用比较成熟的有：油色谱在线监测仪、局放红外热成像仪、避雷器在线监测仪等，故障录波仪也可视为对电网故障过程的在线监测装置。

3、可靠性研究现状

继电保护可靠性指标是继电保护可靠性评估的重要组成部分，同时也是可靠性评估的基础。从研究继电保护可靠性以来，我国就开始使用“正确动作率”这～可靠性指标[4]，由于其计算简单，评价直观的特点，目前仍是我国继电保护可靠性评估的重要指标，为提高我国的继电保护水平及电网的安全稳定运行起到了不可否定的作用[5]。虽然“正确动作率”能够大致反映继电保护的整体情况，但是“正确动作率”这一指标太过于单一，不仅忽略了继电保护正确不动作等可靠特征，而且也不能反映出继电保护的具体失效原因，因此不能正确的全面的评价继电保护的可靠情况。

（二）国外研究现状

••1、智能化变电站

智能化变电站是由智能化一次设备(电子式互感器、智能化开关等)和网络化二次设备分层(过程层、间隔层、站控层)构建，建立在IEC61850通信规范基础上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。智能化变电站是应用IEC61850进行建模和通信的变电站，智能化变电站体现在过程层设备的数字化，整个站内信息的网络化，以及开关设备实现智能化。

国外对于IEC61850 标准的应用和研究开始的比较早。在德国有一个示范工程，参加这个工程的有SIEMENS、ABB、ALSTOM 等公司，示范工程的总结已在2000年CIGRE 会议上发表。国外大公司对IEC61850 的研究，理论上已经非常成熟，并已初步推出支持IEC61850 的工程[6]。为了使IEC 61850 国际标准在应用中顺利实现互操作性，IEC TC57 专门制定了“IEC61850-10：一致性测试”标准，并要求各个制造厂的设备实现互操作和互联。

2004年，瑞士的Traws变电站工程在二次系统改造时首次采用了ABB公司提供的基于IEC 61850标准的变电站自动化系统，标志着数字化变电站建设的开端。到2006 年底，国内主流厂家都在研究IEC61850 标准及应用，国调中心组织了6次基于IEC61850 自动化系统的互操作试验。截至2007年，西门子在全球已经完成了运用同样标准的变电站工程100多项；ABB也在全球完成了几十项基于IEC 61850的数字化变电站工程[7-9]。

2、继电保护可靠性研究现状

可靠性的研究由来已久，最早可追溯于20世纪40年代第二次世界大战时期，美国为解决军用电子设备失效率过高的问题，成立专门的委员会来研究电子管的可靠性问题，从此可靠性工程作为一门学科登上历史舞台。经历了半个多世纪的发展，可靠性的研究已广泛应用于军事、航空、计算机等各个领域。

在20世纪80年代，可靠性分析开始应用于电力系统之中，由最初的规划可靠性分析逐渐扩展到电力系统的各个方面。在继电保护系统中，最初常用正确动作率、平均无故障工作时间(MTBF)、平均寿命(MTTF)等指标来作为评价标准，然而这些指标只能通过以往的数据来对系统可靠性进行一个大致的评价，而无法预测和估计一个系统可能具有的可靠性，因而在指导继电保护系统建设方面的应用具有一定的局限性[11-12]。

继电保护是保证电力网络安全稳定运行的重要因素，电力工作者对其可靠性评估方法做了大量的研究。目前继电保护可靠性的研究方法主要可以分为模拟法和解析法两种。模拟法的典型代表是蒙特卡罗法(Monte．Carlo)，以大数据理论为依据，模拟法主要通过概率分布采样来进行状态的仿真和估计，能够较为精确的模拟电力系统的实际运行情况，这种方法比较直观、有较强适应性。而解析法是通过系统的状态信息或结构信息等，从而建立计算模型得到可靠性解析解的一种方法。主要包括：故障树分析法(Fault TreeAnalysis，FTA)、成功流法(Goal Oriented，GO)和Markov状态空间法等。

二、^范文提纲

引言 课题背景介绍

1智能变电站新技术及主要特征

1.1变电站综合自动化系统的发展

1.2电子式互感器的研发与应用

1.2.1IEC61850标准

1.3智能变电站主要构成

1.4智能变电站的主要特征

2智能变电站的继电保护

2.1继电保护的基本概念

2.2继电保护的基本原理

2.3继电保护装置的基本机构

2.4智能变电站继电保护的主要方法

2.4.1过激磁保护

2.4.2差动保护

2.4.3非电量保护

3智能变电站继电保护可靠性分析

3.1可靠性指标建立原则

3.2可靠性指标建立思路

3.3可靠性指标分析

4总结

三、参考文献

[1]张慎明，卜凡强，姚建国，等．遵循IEC 61970标准的实时数据库管理系统．电力系统自动化．2002，26(24)：26230．

[2]赵学会．220kV植物园数字化变电站的结构及优势叨．安徽电力．2010，27(3)： 17．19．

[3]何绪伟．唐山220kV郭家屯数字式智能化变电站设计思想[J]．改革与开放．2010(2)：189．

[4]陈德树．继电保护运行状况评价方法的探讨[J]．电网技术．2000，24(3)：1—2.

[5]王钢，丁茂生，李晓华．数字继电保护装置可靠性研究[J]．中国电机工程学报，2004，24(7)：47—52．

[6]孙一民，李延新，黎强．分阶段实现智能变电站系统的工程方案[J]．电力系统自动化，200731(5)：90-93．

[7]高翔，张沛超．数字化变电站的主要特征和关键技术[J]．电网技术，2006，23-0067-05．

[8]杨奇逊．变电站综合自动化技术发展趋势阴．电力系统自动化．1995，19(10)：7．9．

[9] Anderson Lars，Brand Klaus—Peter．The benefits of the coming standard IEC6 1850 for communication in substations[C]．Johannesburg．2000．

[10]戴志辉，王增平．继电保护可靠性研究综述[J]．电力系统保护与控制．2010，38(15)：16l-167．

[11]韩小涛，尹项根，张哲．故障树分析法在变电站通信系统可靠性分析中的应用[J]．电网技术．2004，28(1)：56-59．

[12]闫海鹏．继电保护的可靠性研究[J]．科技信息．2008(30)：653．654．