继电保护可靠性及其风险评估的研究

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1、ClassifiedIndex：TM77U．D．C：621DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringResearchonReliabilityandRiskAssessmentofProtectionSystemsCandidate：Supervisor：AcademicDegreeAppliedfor：Speciality：School：DateofDefence：Degree—Conferring-Institution：ZhihuiDAIProf．ZengpingWANGDoctorofEngineeringPo

2、werSystemandItsAutomationSchoolofElectricalandElectronicEngineeringJune，2012NorthChinaElectricPowerUniversity华北电力大学博士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的博士学位论文《继电保护可靠性及其风险评估研究》，是本人在导师指导下，在华北电力大学攻读博士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承

3、担。作者虢曩日期：勾12年钼,lcH华北电力大学博士学位论文使用授权书《继电保护可靠性及其风险评估研究》系本人在华北电力大学攻读博士学位期间在导师指导下完成的博士学位论文。本论文的研究成果归华北电力大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解华北电力大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权华北电力大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于(请在以上相应方框内打“√”)：保密口，在年解密后适用本授权书不保密囱储虢拟确导师签名

4、：日期：20f2年厂月r嘭曰日期：20『2年∥月fV日摘要继电保护作为电力系统的第一道防线，应具有选择性、快速性、灵敏性和可靠性。其中，保护系统的可靠性是影响电力系统稳定运行的重要因素之二，也是优化保护设计和运行的重要参考依据。论文在分析继电保护可靠性需求的基础上，针对如何建立客观、准确的可靠性模型及符合保护系统工作特点的可靠性与风险评估方法开展研究。首先从继电保护系统可靠性的概念和特点入手，提出了主要针对继电保护硬件系统可靠性分析的“3RF技术”，即继电保护故障模式及影响分析(RFMEA)、保护可靠性故障树分析技术(RFTA)和继电保护故障报告、分析与纠正措施系统

5、(RFRACAS)。研究了3RF技术在保护可靠性分析中的应用，从可靠性预防、分析、处理及数据收集与初步挖掘等方面将其发展成一整套继电保护可靠性程序。其中，RFMEA分析各种失效模式及其影响，主要为RFTA提供定性的建模依据。RFTA方法涵盖了保护系统可靠性模型及其求解方法：动态故障树与马尔可夫(Markov)状态空间相结合的微机保护系统动态可靠性模型能反映实际保护系统的故障与修复过程、拓扑与逻辑关系、备用及闭锁等特性，建模简单，易实现模块化；而基于动态故障树结构函数与蒙特卡罗(MonteCarlo)仿真的模型求解方法在发挥Markov方法与MonteCarlo仿真方

6、法优势的同时，降低了Markov状态划分的难度及系统级故障树模型的求解复杂度，能为寻找系统薄弱环节、提高保护设计可靠性及制定更为合理的检修周期提供参考。RFRACAS是一个信息系统，保证保护的失效信息、缺陷信息能及时准确的收集、分析，为评估和改善保护可靠性提供基础数据支撑。总体上，3RF技术适用于继电保护的设计、研制、应用及维护过程，有助于在相同可靠性要求下缩减研发时间和费用，相同投资情况下提高保护系统的可靠性。其次，提出了继电保护原理性失效的双层概率模型，在真实反映保护原理及时序特性的基础上，根据系统运行情况和保护定值，定量计算保护原理与特定故障或系统运行状态匹配

7、程度的随机性。其第一层是赋时Petri网描述的保护逻辑动态层，用于处理保护逻辑关系和时序关系，反映保护逻辑的动态过程；第二层是模糊信息层，在模糊Petri网中体现各保护逻辑元件及其组合的概率信息。双层模型克服了常规可靠性评估方法只反映某些固定模式下的长期可靠性水平、而忽略实时运行条件及保护时间定值等因素对可靠性影响的不足，旨在为提高保护华北电力大学博士学位论文曼曼曼曼曼皇曼曼曼曼!曼曼曼曼曼皇皇曼曼鼍曼曼曼蔓皇皇曼皇曼曼曼曼曼曼曼皇曼曼曼曼曼皇!曼曼邕II蔓笪曼曼皇曼曼皇皇曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼!曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼笪运行可靠性提供参考。第三，立足新形势下基于通