引言

繼電保護(hù)裝置是電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的第一道防線,因此,及時(shí)準(zhǔn)確地了解智能變電站繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行狀態(tài)可為運(yùn)維人員提供決策參考。

目前,大多數(shù)研究集中在繼電保護(hù)裝置的狀態(tài)評(píng)價(jià),然而對(duì)繼電保護(hù)裝置的可靠性評(píng)估尚處于一個(gè)初步階段。故障率是評(píng)價(jià)電氣設(shè)備可靠性的一個(gè)重要指標(biāo),一般可以通過對(duì)現(xiàn)有運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析得到,但在數(shù)據(jù)不多的情況下會(huì)導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果滯后、不準(zhǔn)確。為此,本文在借鑒他人模型的基礎(chǔ)上,結(jié)合自身的研究,將設(shè)備的狀態(tài)評(píng)價(jià)與可靠性評(píng)估方法相結(jié)合,以繼電保護(hù)裝置監(jiān)測(cè)信息和歷史數(shù)據(jù)為輸入量,用模糊層次分析法獲取繼電保護(hù)裝置的健康指數(shù),進(jìn)而構(gòu)建繼電保護(hù)裝置的故障率模型。

1基于模糊層次分析法的健康指數(shù)模型

1.1基于健康指數(shù)的設(shè)備故障率計(jì)算模型

電氣設(shè)備的健康指數(shù)HI(HealthIndex)可以反映設(shè)備的健康程度[4],H1與故障率之間關(guān)系如下所示:

式中,入表示電氣設(shè)備的故障率;H1代表設(shè)備的健康指數(shù),H1取值范圍為[0,100],H1值越大,表明設(shè)備越健康,故障率越低,反之則故障率越高;K為比例系數(shù);C為曲率系數(shù)。

1.2繼電保護(hù)裝置運(yùn)行指標(biāo)體系的建立

智能站的推廣是大勢(shì)所趨,為此本文參照文獻(xiàn),綜合考慮智能站繼電保護(hù)裝置的歷史工況、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),建立保護(hù)裝置的健康狀態(tài)綜合評(píng)估體系,如圖1所示。

根據(jù)企標(biāo)《廣東電網(wǎng)公司設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》,電氣設(shè)備的健康狀態(tài)s=(s1、s2、s3、s4)=(正常、注意、異常、嚴(yán)重)。根據(jù)文獻(xiàn)中描述的H1與設(shè)備健康程度的關(guān)系,可取s=(100、85、70、60)。

1.3權(quán)重和評(píng)判因素隸屬度函數(shù)的確定

在建立繼電保護(hù)裝置指標(biāo)體系后,本文參照文獻(xiàn),采取層次分析法確定各項(xiàng)目層以及指標(biāo)層的權(quán)重。

在本文中,可通過半梯形和三角形相結(jié)合的隸屬分布函數(shù)求取評(píng)判因素的隸屬度,進(jìn)而構(gòu)建各因素評(píng)估集Ri。

1.4建立模糊綜合評(píng)判模型

可通過各單因素評(píng)估集建立單因素評(píng)判矩陣R,則各項(xiàng)目層的模糊綜合評(píng)判矩陣BUi計(jì)算如下:

式中,WUi代表的是項(xiàng)目層Ui各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重矩陣。

因此,繼電保護(hù)裝置模糊綜合評(píng)判矩陣B的計(jì)算如下:

式中,W代表的是項(xiàng)目層各因素的權(quán)重矩陣。

1.5綜合評(píng)價(jià)結(jié)果HI

綜合評(píng)價(jià)結(jié)果HI計(jì)算公式為:

2算例分析

為了驗(yàn)證本文所提方法的有效性和合理性,以某220kV智能站合并單元的歷史工況、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為輸入,結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),采用基于模糊層次分析法來計(jì)算保護(hù)裝置的健康指數(shù),其中指標(biāo)輸入值如表1所示。

由層次分析法分別計(jì)算項(xiàng)目層各因素權(quán)重W以及指標(biāo)層各因素的權(quán)重值W1、W2、W3如下:

由式(2)可求得BU1、BU2如下:BU1=[0.2278,0.0079,0.1754,0.3167]:BU2=[0.2326,0.7644,0.0029,0]:BU3=[0.2891,0.7109,0,0]。

由式(3)得保護(hù)裝置的整體運(yùn)行指標(biāo)B如下:B=[0.2452,0.4417,0.0726,0.1293]。

利用式(4)加權(quán)平均后,得到該保護(hù)裝置健康指數(shù)HI=84.2765分,因此可判定該保護(hù)裝置是屬于注意狀態(tài)(s2)。由此可見,待評(píng)估保護(hù)裝置應(yīng)加強(qiáng)巡視。

3結(jié)語

本文以繼電保護(hù)裝置歷史信息和運(yùn)行數(shù)據(jù)為輸入,建立了基于模糊層次分析法的繼電保護(hù)裝置健康指數(shù)模型。該模型不僅能實(shí)際反映繼電保護(hù)裝置的健康狀態(tài)和可靠性,也可為運(yùn)維管理人員安排檢修計(jì)劃提供決策參考。