基于故障树分析法的继电保护系统可靠性分析

接关系到电力系统的安全运行与可靠性。在电力系
统 其二次 系统 可靠性 的研究 中 ，继 电保护 的可 靠性 显 得尤其 重要 ，其不 正确 动作便 会使 电力 系统 的故
障扩大 ，甚至 可能发 生不 良连 锁反应 而造成 电力系
统 崩溃 ， 导致大 面积 停 电 ， 造成重 大经 济损失 。 因此 ， 研究 继 电保 护 系统 的可靠 性十 分重要 ．本 文运 用故 障树 分析 法对 电力继 电保 护系统 可靠 性进行 如 下研
统 和硬 件 系 统 ，按 照 软硬 件 系 统 分类 分 别 找 出影 响其 可 靠 性 的 因素 并 建立 相 应 的计 算 模 型 ，最后 用 马尔 科 夫 状 态 法综 合 求 解 出保 护 的 可 用 度 和 失
效 率 【 “ 。
１１ 保 护 系统 硬件 失效 因素及 模型
＿ ＿
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易导 致接 地或 者元 件连 接 接触 不 良、松 动 而造 成 故 障。 （ ）电压／ ３ 电流互 感 器 。 电压／ 流互感 器将 高压 电
设 、２ ３ ４ ５ ６ ７ 别表 示 这７ 事 件 的 失 ｌ 、 、 、 、 、分 个 效 率 ， 下 行法 求最 小 割集 ， 用 步骤 如表 １ 示 。 所
其二次系统 中继 电保护的可靠性直接关系到 电力系统的安全运行。 中分析 了继 电保护系统硬件和软件的失效 文
因素， 运用故障树分析法对 电力继 电保 护系统可靠性进行分析 ， 通过建 立模型 ， 并运用于具体算例 ， 出分析 结 得
果： 运用故障树分析法对 电力继电保护 系统的可靠性进行分析是 可行 的， 并且 是准确 的。 关键词 ： 电力系统 ； 可靠性 ； 故障树 ；继电保护
则 硬件 失效 率 为Ａ：
Ａ （ ＂ ４ ＋ ６ ） ２ ＝ １ ３Ｘ＋ ５ ＋ ７ ＝ Ｘ４ － ＋
１＋ １ ＋ １＋ １ ＋ ｌ＋ ２ ５ ６戈 ７戈 ３ ４ （） ２
侧 的 电压 电流变 换 成 适用 于二 次 回路 的 电压 电流 。 其采 集量 的误 差 主要 在于 二 次接线 错误 和接线 的连
中 图分 类 号 ：Ｍ７ Ｔ ７ 文献 标 志 码 ： Ａ 文 章编 号 ：６ ３ ７ ９ （０ １０ — ０ ６ ０ １７ — ５ ８ ２ １ ）２ ０ ２ ～ ４
电力 系统 微 机 继 电保 护 系统 可 以分 为 软件 系
０ 引言
目前 ， 国内外 关 于各 类 机组 、 压 器 、 网等 电 变 电 力 系统一 次设 备 的可 靠性 研究 已逐步 走 向成熟 。 电 力 系统其 二 次系统 的继 电保 护 、 自动装 置 等能 自动 、 快速、 有选 择性 地将 故 障元 件从 电力 系统 中切 除 ， 直
ｌ ｌ
研究与分析 ＹＮＩ ＵＥ Ｘ ＡＪ Ｎ ＹＦ Ｕ
鲞Biblioteka Baidu救障树 分辑
王
德电僚妒系瑰可靠懂分辑
姗， 王朝辉
保定 ０ １０ ） ７ ０ ３
（ 北 电力 大学 电力 工程 系 ， 华 河北
摘
要： 随着电力 系统规模的扩大， 网络结构越来越复杂， 电力系统可靠性 问题受到越 来越 多的关注 。电力 系统 口
收 稿 日期 ：Ｏ Ｏ ０ — ９ ２ｌ一９０
部低压回路。 二次回路因线路绝缘不良、 、 老化 裸露容
作者简介 ： 王
姗（９４ ， ， １ ８一）女 河北保定人 ， 硕士研 究生， 主要研究方向为电力系统继 电保护 。
Ｙ Ｎ ＩＹ Ｎ Ｉ研 究 与 分 析 ； Ａ Ｕ ＵＦ Ｊ Ｅ ｘ
所示 。
图２ 继 电保 护 装 置硬 件 基 本 结 构
（ ）二次 回路 。保 护 系统二 次 回路 主要包 括测 ２
量 回路 、 电保护 回路 、 继 开关控制及信号 回路 、 操作 电源 回路 、断 路器 和隔离 开关 的 电气闭锁 回路 等全
图 １ 继 电保 护 系统 简 化 逻 辑 图
接松 动 ， 以要 求 互感 器 引 出端 子 的极 性必 须正 确 ， 所 从 电 流／ 电压 互 感 器 二 次端 子 引 至保 护 装 置 的接 线
也必 须正 确 。
各模 块 的概 率 重要 度见 表２ 从表 ２ 以看 出 ， 护 。 可 保
装置所 占 比例 最 大 ， 次 为二 次 回路 。 占 比例越 大 其 所 对硬 件 系统 的失效 贡 献也 就越 大 ，反过 来说 由保 护
究 和分析 。
量输 出模 块 、 通信 模 块 、 人机 接 口模 块 ， 硬 件 的基 其 本 结构见 图２ 。
１ 继 电保 护 系统 的可 靠 性模 型
继 电保 护 系统 是 １ 由继 电保 护装 置 、测 量 装 个
置、 断路 器及 其 操作 机 构 及 二 次 回路 （ 由继 电器 、 电 器 元件 和 连 接 不 同 电器设 备 的导 线 及 电缆 所 组 成１ 构 成 的统一 整 体 ，继 电保 护 系统 简 化 逻辑 图如 图 １
保 护 系统硬 件 由 电压 电流 互 感 器 、继 电保 护装 置、 二次 回路 、 电保护 的辅 助装置 、 继 装置 的通 信 、 通 道 及接 口 、 器及 其操 作机 构组成 。 断路 （）继 电保 护装 置 。继 电保 护装 置实 际上 是 １ １ 台
特殊 的计 算机 ， 分为７ 模块 ： 可 个 电源供应 模块 、 中央 处 理模 块 、 字量 输 入模 块 、 拟 量输 入模 块 、 数 模 数字
（ ）继 电保 护 的辅 助装 置 。包 括 交 流 电压切 换 ４
装 置 引起 的硬 件 系统 失效 可 能性最 大 。所 以在保 护 硬 件 系统 中 ， 护 装置 还是 最薄 弱 的环节 ， 次是 二 保 其 次 回路 。
表 １ 最 小 割集
箱、 三相操作继 电器箱及分相操作继 电器箱Ｉ ， 其 ２ ｌ 等 主要用 作二 次 回路 的切 换及 作为 断路 器操 作 的辅 助