浅谈双重化继电保护系统确定最佳检修周期新方法

王环（国网山西省电力公司长治供电公司，山西长治 046000）

浅谈双重化继电保护系统确定最佳检修周期新方法

王环
（国网山西省电力公司长治供电公司，山西长治 046000）

在人们用电生活中日益重要的电力系统中，继电保护及其安全装置也担任着不可或缺的角色，直接影响着电网是否正常运行。因此，必须对继电保护可靠性给予较高关注与重视。而目前一般都只是基于单个指标来对继电保护系统的最佳检修周期进行一系列的研究与探讨，这很显然地无法得到全面性的可靠性评估。因此，笔者在可靠性指标基础上，增加一个指标——经济性指标，来对双重化继电保护系统进行研究与分析，得出合理、科学和有效的最佳评估结果。

电力系统 继电保护 检修周期 可靠性 经济性

继电保护属于一个可进行修复与维护的系统，要保障及提高其可靠性，使得电力系统运行中避免出现故障，则需要对继电保护系统进行检修，并且确定出其最佳检修周期。但是我们必须跟随技术的进步、经济的发展及人们的需求，以可靠性与经济性双指标来确定出最佳的继电保护系统检修周期，并提出MARKOV模型来进行相关分析。

1 提出MARKOV模型

继电保护系统具有可修复的功能，在修复之后能够以往常一样的良好状态来运行。而MARKOV模型可以对这系统的可靠性进行科学分析，在建立这一模型时，需要先进行两种状态模型的建立，即保护装置、被保护元件两种状态的模型，再通过状态空间法实现可靠性的分析［1］。

一旦保护装置出现无法正常工作的状态，无法被系统自检出来，在监视过程中也没有被发现时，则会出现两种故障问题：第一，区外故障，最终导致这一装置出现误动问题；第二，区内故障，致使保护装置出现拒动问题。

如今人们使用的继电保护都通常为双重化配置，在这方面的可靠性研究深入不多的情况下，应用MARKOV模型，可以计算出继电保护系统在一年之中平均的总经济损失。而这也代表着在继电保护系统可靠性研究中，经济性指标正式被提出，与可靠性指标同为重要指标，对最佳检修周期进行最合理有效的确定。

2 继电保护系统双重指标

2.1 可靠性指标研究

假设继电保护系统中共有31个状态，1-9主要状态为保护元件或者主保护装置正常运行的相关状态，而18-24与31都为保护元件或者保护装置处于停电隔离的相关状态。

在继电保护系统可靠性的研究过程中，其计算指标主要包括：不可用度、拒动率、误动率以及运行的失效率，可分别用U、Pi、Pj和Q来表示，其中i和j表示继电保护状态的一系列状态，而运行失效率Q=Pi+Pj。

2.2 经济性指标研究

继电保护系统在计算经济损失时，其计算指标主要包括：拒动经济损失、误动经济损失、修复费用，可分别用Ca、Cb和Cc来表示，其中a、b和c表示继电保护状态的一系列子状态带来的经济子损失。

因此，可用此表达式来表示总经济损失：C=Ca+Cb+Cc（1）

而在每年平均拒动经济损失中，主要包括两个部分：第一，随着拒动次数增加而成正比例上升的经济损失，记为Ua1fa（其中Ua1表示拒动一次而产生的费用损失，fa表示拒动频率）；第二，随着拒动恢复时间的延长而成正比例上升的经济损失，记为Ua2faTa（其中，Ua2表示拒动单位时间内产生的经济损失，Ta则表示拒动所用的平均恢复时间）。而每年平均误动经济损失也同样包括两个部分：第一，随着误动次数增加而成正比例上升的经济损失，记为Ub1fb（其中Ub1表示误动一次而产生的费用损失，fb表示误动频率）；第二，随着误动恢复时间的延长而成正比例上升的经济损失，记为Ub2fbTb（其中，Ub2表示误动单位时间内产生的经济损失，Tb则表示误动所用的平均恢复时间）。

因此，我们可以建立如下表达式：

而继电保护系统每年平均所需的修复费用则包括三个组成部分，第一，随着检修次数增加而成正比例上升的检修费用；第二，随着维修次数增加而成正比例上升的维修费用；第三，在停电状态下进行检修工作或者维修工作而带来的用户损失［2］。

因此，继电保护系统在每年平均所需的修复费用可以建立如下表达式：

而在这个表达式中，Uc1即继电保护系统一次检修所用的费用，而fx代表着系统检修的相关频率，Uc2即继电保护系统一次维修所用的费用，fy代表着系统维修的相关频率，而Uc3则是在停电过程中检修或者维修在单位时间内产生的经济损失，fxx是这停电检修或者维修过程中的检修频率或者维修频率，Tx则是这停电检修或者维修过程中的平均恢复时间。

3 继电保护系统最佳检修周期指标的最终确定

3.1 可靠性指标系数

如今可以对最佳检修周期进行确定的指标包括年均总经济损耗以及不可用度。以往单一的可靠性指标对最佳检修周期进行确定，具有很明显的缺点，即系统检修周期延长时，继电保护装置出现的拒动、误动等动作对系统造成的损失无法得到全面反映。所以，要对可靠系数进行重建，可表示为G。同时，保护系统指标不可用度和运行失效率Q的权重系数可分别建为kU、kQ，最后可建不可靠系数G1的表达式：G1=1-G=kQQ+kUU （5）

其中，Q和U都是系统检修时间的对应函数。当U大于Q时，说明U对不可靠系数G1的影响较大，反过来说明Q对不可靠系数G1的影响较大［3］。

3.2 经济性指标系数

通常来说，当系统检修的周期太短，则会出现过度检修的问题，造成成本上升，年均总经济损耗增大。与此同时，还可能导致员工的工作过失，使得继电保护系统可靠系数变小。相反，周期太长，除了年均总经济损失的增加与可靠系数的变小，还可能提升系统的拒动率与误动率。总的来说，继电保护系统只有处于合理有效的最佳检修周期时，才能在最大程度上保证系统可靠系数维持在较大的水平，拒动率、误动率、经济损失降到最理想的值。

因此，我们可以提出可靠系数与经济指数并存的新指标来对继电保护系统的最佳检修周期进行科学合理确定，即经济成本可靠系数。所以，我们可以建立该系数为E，其等式为E=C/G （7）

因此，我们可以知道，在对继电保护系统进行全面的可靠性评

············

估过程中，经济成本可靠系数指标具有良好的优势，不但可以实现不可用度的减小、失效率的下降，还能保证年均总经济损失在最佳范围内得到控制。

电力企业要得到最佳的继电保护系统检修周期，就需使得年均总经济损失C越小越好，同时，可靠系数越大越好，才能让经济成本可靠系数最小，相应的继电保护系统检修时间即为最佳周期［4］。

而通过（6）、（7）式，我们可以得到在检修周期变化前提下，经济成本可靠系数随之出现变化的相应曲线，其最小值的求取问题即为继电保护系统最佳的检修周期求值问题，可以通过计算得出该值。

4 结语

综上所述，继电保护系统具备可修复的功能，要提高该系统的保护装置可靠性，预防系统故障的发生，就需要采取合理而有效的检修措施。在单一指标无法满足保护系统最佳检修周期合理确定需要的情况下，笔者提出了MARKOV模型来进行研究与分析，即基于可靠性指标，提出了第二个指标——经济性指标，经过详细的分析与研究，最终确定了能够确定最佳检修周期的新指标，包括两个，一个是保护系统可靠系数，能够满足继电保护系统对拒动率、误动率以及不可用度在当下亟待解决的要求；另一个是经济成本可靠系数，不但满足以上要求，还能从电力企业最终经济目的出发，满足年均总经济损失最小的要求。因此，我们可以得出结论：继电保护系统在对最佳检修周期进行求解与确定时，可以采用经济成本可靠系数最小值求解方法来实现。

［1］严莉.继电保护装置可靠性及其最佳检修周期的研究［D］.山东大学，2010.

［2］冯豆，李生虎，崔芳.继电保护系统最优检修周期的优化算法［J］.电力系统保护与控制，2011，21:60-64.

［3］李红宁，张勇军，吴国沛，任震.基于可靠性分析的微机继电保护设备最佳检修周期研究［J］.电力自动化设备，2007，09:71-74.

［4］张小鸣，赵国柱，王秋阳.继电保护装置最佳自检和检修周期仿真研究［J］.计算机工程与设计，2012，02:837-841.