摘要：对智能变电站可靠性进行分析可以从两个方面展开，一是组网方式，二是检修工作策略。基于智能变电站基本维修任务建立相应模型，之后应用不同方法对可靠性进行检测。本文就考虑检修策略的智能变电站保护系统可用性分析作简要阐述。
关键词：检修策略；智能变电站；保护系统；可用性
前言：
与一般性变电站相比，智能变电站优势十分明显，我国应用的智能变电站数量众多，并且采用了大量新技术，技术在应用的同时需要对其可靠性予以关注。结合智能变电站管理工作经验，从两个方面对智能变电站可靠性进行检测。检修策略存在的差异可能会导致系统可用性存在差异，状态检修工作实践证明，智能变电站比一般性变电站更加复杂，对系统可靠性产生的不利影响也更大，但是相比之下，智能变电站能够采用更加先进的检修策略，使得结构复杂性方面的缺陷得以弥补，可靠性得以提升。
1智能变电站保护系统的检修模型
1.1基本维修任务
维修任务有3类触发条件，即故障触发、时间触发和状态触发，它们代表了维修策略由被动到主动、由低级到高级的发展过程，也体现了维修策略之间的本质差异。由此可以定义故障维修、计划维修和视情维修等3类基本维修任务。而故障维修与视情维修又分别依赖于另2项前提任务，即运行巡视和状态监测。基于以上考虑，本文将智能变电站保护系统的基本维修任务分为5类。
1）运行巡视。含运行人员例行巡视以及系统自检功能，如利用GOOSE的心跳报文机制自动监视通信链路。常规变电站中广泛采用运行巡视技术，巡视中如发现故障则触发故障维修。本文用运行巡视效率表示其有多大概率可以发现元件失效。
2）状态监测。状态监测的手段包括离线检测和在线监视。如果说运行巡视的主要目的是发现失效事件，那么状态监测更强调收集设备状态信息从而对失效事件做出预判。本文用失效检测阈值来表示状态监测的效率。
3）故障维修，也称为纠正性维修。由于故障发生时间是随机的，无法有计划地安排修理时间，因此会严重干扰生产秩序，且维修代价较高，甚至可能会发生严重威胁人身设备安全的事故。
4）计划维修，也称为基于时间的维修。此类维修需要制定合理的维修周期，否则容易造成维修不足或维修过剩。
5）视情维修。以设备状态监测和故障诊断为基础判断设备状态及发展趋势，并在设备故障前有计划的安排维修任务。视情维修属于预防性维修。在以上基本维修任务中，运行巡视、状态监测、计划维修皆以时间为触发条件，具有周期性；故障维修的触发条件是失效事件；视情维修的触发条件则是设备状态的预判结果。
1.2检修策略
通过对上述基本维修任务的组合，构成了定期检修和状态检修2种检修策略。我国的电力设备长期实行以计划维修为主、故障维修为辅的定期检修体制。随着二次在线监视系统的应用，智能变电站保护系统逐渐具备了以视情维修为主、故障维修为辅的更为先进的状态检修机制。本文采用完美维修假定，即假定故障维修、计划维修和视情维修任务都可以完成修复度为100%的修复任务。
1.3计划停运和非计划停运
由计划维修和视情维修所导致的停运为计划停运，而由故障维修所导致的停运则为非计划停运。先进检修策略的目的就是通过合理安排计划停运，以尽量减少非计划停运时间，并控制总停运时间。对于保护系统而言，非计划停运还可做进一步细分，一种是已经酿成事故（如保护拒动），另一种是尚未导致事故发生（隐藏故障）。运行巡视和系统自检可以有效降低事故类非计划停运的概率。例如，较之常规变电站中的电缆，智能变电站中的光纤回路具有良好的自检能力。以GOOSE为例，对链路中断的检出时间可小于5 s。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆光纤的故障率属于光纤固有性质，这种自检能力虽不能降低光纤的故障率，但却可以有效降低因保护拒动而导致的系统非计划停运概率，从而提高系统可用性。本文建立的检修模型能够充分反映这些差别，从而体现智能变电站在可用性方面的优势。
2智能变电系统可用性分析方法
RBD方法应用能够对特定系统的元件间逻辑连接进行描述，并且通过分析可以得到系统结构函数。状态检修将设备延迟时间作为理论依据，从设备投入运营时刻到潜在故障被检测出，这一时间称其为初始时间，延迟时间则是潜在故障到功能故障发生，如果状态监测其执行周期小于延迟时间，及时发现隐患的可能性非常大。否则事故可能会导致停运，并且是非计划停运。由于系统运行时间短，关于延迟时间先验分布缺乏，考虑到进行可用性分析工作的需要，仿真工作进行时不用延迟时间对状态监测工作效率进行描述，而是利用公式对失效检测阀值进行定义。阀值表示的含义是，元件或者是装置剩余寿命小于该数值时，应用状态监测方式可以有效发现潜藏故障。当该结果值等于零时，则表明应用此方法无法有效对故障进行预测。当该数值为0.5时，则表示设备寿命剩余50%时，潜在故障可以被检测出。鉴于故障发生的时间是随机变量，因此延迟时间也是随机变量。
蒙特卡洛仿真利用重复统计实验对数学及物理问题进行求解。
3智能变电系统可用性仿真分析
对于不同组网方式利用不同的检修策略，结合到蒙特卡洛仿真计算其可用性。对于常规保护系统，代表的是常规变电站的不同情形。平均首次故障时间表示的是系统首次故障修复所用时间，不同组网方式下，需要的时间不同。系统失效产生的损失通过总停运时间来表示，总停运时间组成又包括计划与非计划停运时间，后者产生的后果更严重，因此对电力系统损失进行衡量时通常应用的是非计划停运时间。
总的停运次数包括了计划与非计划停运次数，其中后者反映的是事故抢修次数，事故抢修工作特点体现在工作时间长而准备工作的时间短，工作结束后故障率较高等特点。检修策略会对系统可用性造成较大影响，如果应用传统检修策略定期开展检修工作，智能变电站在组网方式方面可用性会低于常规方式。而如果应用状态检修策略，不同组网方式可用性会优于常规系统。
如果是应用定期检查方式，各种组网方式中，可用性最高的是直采直跳方式，最差的则是网采网跳。应用状态检修方式后系统可用性水平都会有相应的提升。组网方式不同，可用性方面的差异也会缩小。状态检修能够提升系统可用性，主要原因在于非计划停运出现的概率会明显降低，从而提升了平均首次故障时间，应用状态检修方法可以在故障发生前检测出故障并且采用一定措施解决问题，停运概率因此而降低。
应用状态检修其效果在一定程度上是由所采用的监控手段能否及时发现故障决定的，由于智能变电站保护系统可靠性参数统计，因此仿真工作进行时通常会做一定假设。元件故障及其修复工作需要的时间都服从指数分布，保护装置可靠性需要高于常规保护。增加了部分插件但是常规保护开关量与模拟量插件减少，可靠性参数设置与常规保护非常接近。智能终端，同步时钟，合并单元，交换机等组成部分其可靠性要高于保护装置。通信介质则包括了光纤接口，光纤，光模块等。利用交换机组网时，考虑到光模块数量少，温升低，丢包率与误码率比较低，需要对故障进行设置。电子互感器可靠性比较差，MTTF设置为保护装置的一半，常规互感器则设置为一倍。
4结束语
智能变电站由于系统结构复杂，应用组件较多，通过状态检修方法解决电力系统中的故障，前提在于对保护系统监测方法与故障特点进行分析。智能电网构建的关键就在于智能变电站，为确保电力系统的稳定性，就需要增强继电保护设备的可靠性，从而为社会经济发展提供正常的电力供应。
参考文献：
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论文作者:马超,相军,卫勃,刘建国
论文发表刊物:《电力设备》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/6
标签：变电站论文; 故障论文; 可用性论文; 智能论文; 系统论文; 状态论文; 计划论文; 《电力设备》2019年第16期论文;