電力系統(tǒng)繼電保護裝置的改造策略及其生成系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)繼電保護裝置的改造策略。本發(fā)明還涉及所述繼電保護 裝置改造策略的生成系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 縮略語和關(guān)鍵術(shù)語定義
[0003] 繼電保護裝置：當(dāng)電力系統(tǒng)中的電力元件（如發(fā)電機、線路等）或電力系統(tǒng)本身發(fā) 生了故障危及電力系統(tǒng)安全運行時，能夠向運行值班人員及時發(fā)出警告信號、或者直接向 所控制的斷路器發(fā)出跳閘命令以終止這些事件發(fā)展的一種自動化措施和設(shè)備。
[0004] 電力系統(tǒng)第一道防線：為保證電力系統(tǒng)正常運行狀態(tài)及承受單一故障（出現(xiàn)概率 較高的故障）時的安全要求，由一次系統(tǒng)設(shè)施、繼電保護以及安全穩(wěn)定預(yù)防性控制等組成。
[0005] 任何設(shè)備都有生命周期，設(shè)備到達使用年限后，故障幾率會大大增加，保護裝置的 誤動和拒動都會給電力系統(tǒng)帶來嚴(yán)重的后果，因此需要對投運的保護裝置是否改造以及何 時改造進彳丁評估。
[0006] 為了提高電網(wǎng)投資效益，通常電力設(shè)備的改造采用全生命周期成本管理（LCC)理 念、多目標(biāo)決策理論和價值鏈管理思想結(jié)合起來，運用資產(chǎn)全生命周期管理（LifeCycle AssetManagement)理念制定電力設(shè)備的改造策略。繼電保護裝置屬于電力系統(tǒng)二次設(shè)備 的一種，其改造通常也采用這種方法。
[0007]由于繼電保護屬于電力系統(tǒng)的第一道防線，對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行和保障 供電可靠性具有極其重要的意義，因此單純從設(shè)備自身的角度制定的改造策略，由于并未 考慮繼電保護裝置安裝在電力系統(tǒng)中位置不同所帶來的影響，不能完全反應(yīng)改造的迫切程 度，需要增加其它指標(biāo)進行衡量；還有就是，單純從設(shè)備自身的角度制定的改造策略，也未 考慮繼電保護裝置運行風(fēng)險在不同時間上的差異，往往只考慮最嚴(yán)重的情況，不能全面反 映設(shè)備改造需求的迫切程度。
[0008] 與本發(fā)明相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)一
[0009] 現(xiàn)有技術(shù)一的技術(shù)方案
[0010] 中國專利公布公告上公布了申請公布號為CN104063551A、名稱為《一種航空電子 系統(tǒng)全生命周期統(tǒng)一模型的建模方法》的中國發(fā)明專利申請，該發(fā)明涉及一種航空電子系 統(tǒng)全生命周期統(tǒng)一模型的建模方法，包括：將航空電子系統(tǒng)分解成系統(tǒng)、分系統(tǒng)、設(shè)備、模塊 和元素；按照研發(fā)階段維度，建立需求模型、架構(gòu)模型、行為邏輯模型、人機交互模型、I⑶ 模型、硬件模型、軟件模型和測試模型；建立各模型之間的連接關(guān)系，形成系統(tǒng)級模型、分系 統(tǒng)級模型、設(shè)備級模型、模塊級模型和元素級模型；集成系統(tǒng)級模型、分系統(tǒng)級模型、設(shè)備級 模型、模塊級模型和元素級模型，形成統(tǒng)一模型。通過該方法，可以準(zhǔn)確地建立航空電子系 統(tǒng)全生命周期統(tǒng)一模型，該統(tǒng)一模型可對航空電子系統(tǒng)的整體軟/硬件架構(gòu)、功能、接口、 行為等進行有效描述，支持系統(tǒng)級的綜合仿真，實現(xiàn)研發(fā)過程中數(shù)據(jù)的無縫傳遞。
[0011] 現(xiàn)有技術(shù)一的缺點
[0012] (1)只從電子系統(tǒng)本身的特點出發(fā)，建立電子系統(tǒng)全生命周期模型，未考慮電子系 統(tǒng)的應(yīng)用場所，即應(yīng)用環(huán)境；
[0013] (2)只從電子系統(tǒng)本身的特點出發(fā)，未考慮系統(tǒng)故障或缺陷造成后果的成本；
[0014] 與本發(fā)明相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)二
[0015] 現(xiàn)有技術(shù)二的技術(shù)方案
[0016] 中國專利公布公告上公布了授權(quán)公告號為CN204205711U、名稱為《變電站內(nèi)變電 一次設(shè)備全生命周期數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)》的中國實用新型專利申請，該實用新型公開了變電站 內(nèi)變電一次設(shè)備全生命周期數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)由射頻識別電子標(biāo)簽、移動作業(yè)PDA、通 用串行總線、物資管理工作站，生產(chǎn)管理工作站、主干網(wǎng)交換機和設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)采集和管理 系統(tǒng)的服務(wù)器組成。該實用新型具有以下優(yōu)點：該實用新型系統(tǒng)使電力生產(chǎn)管理人員之間 以及生產(chǎn)管理人員與電網(wǎng)之間能夠進行網(wǎng)絡(luò)互動和即時連接，對數(shù)據(jù)信息進行整合分析， 實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時、高速、雙向傳輸?shù)目傮w效果，用于提高變電一次設(shè)備的可靠性、可用性，使 運行和管理達到最優(yōu)化。2.該實用新型系統(tǒng)促進智能電網(wǎng)水平的進一步提高，為分布式數(shù) 據(jù)的采集創(chuàng)造了必要的條件；并通過數(shù)據(jù)交互實現(xiàn)電網(wǎng)的可觀測、可控制、可自愈。
[0017] 現(xiàn)有技術(shù)二的缺點
[0018] 該實用新型側(cè)重于被管理設(shè)備的信息采集和系統(tǒng)設(shè)計，并未對如何進行全生命周 期管理提出具體方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 本發(fā)明所要解決的第一個技術(shù)問題，就是提供一種電力系統(tǒng)繼電保護裝置的改造 策略。
[0020] 本發(fā)明所要解決的第二個技術(shù)問題，就是提供一種所述繼電保護裝置改造策略的 生成系統(tǒng)。
[0021] 采用本發(fā)明的改造策略生成系統(tǒng)生成的繼電保護裝置改造策略，首先可實現(xiàn)繼電 保護裝置策略指標(biāo)量化改造；其次通過設(shè)計繼電保護改造評估系統(tǒng)，能實現(xiàn)對繼電保護裝 置運行狀態(tài)的實時風(fēng)險預(yù)警，系統(tǒng)可根據(jù)需要，統(tǒng)計指定時間段內(nèi)風(fēng)險（比如某年內(nèi)）；最 后還可通過建立繼電保護改造策略的綜合評價指標(biāo)模型，為繼電保護改造工程項目提供決 策依據(jù)。
[0022] 解決上述第一個技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0023] -種電力系統(tǒng)繼電保護裝置的改造策略，其特征是包括以下步驟：
[0024] S1，計算繼電保護裝置全生命周期成本
[0025] 繼電保護裝置的LCC成本構(gòu)成模型為：
[0026] Clcc=Cj+Cq+Cm+Cf+Cd
[0027]式中：
[0028] 〇^表不全壽命周期成本；
[0029] Q表示初始投資成本，包括設(shè)備購置費、運輸費、倉儲費和安裝調(diào)試費；
[0030] C。表示運行成本，包括能耗費用、運行人員費用和運行管理費用；
[0031] CM表示檢修維護成本，包括檢修費用和更換材料設(shè)備費用；
[0032] CF表示故障損失成本；包括因直接造成中斷供電損失費用、故障修復(fù)費用、設(shè)備性 能及壽命損耗等直接費用，以及社會不良影響和信譽受損造成的間接損失；
[0033] CD表示退役處置成本，指拆除舊有的工程費用及舊設(shè)備的殘值；
[0034] 進行故障成本（CF)計算時，除需要計算故障損失費用外，還需要計算故障概率；
[0035] 故障概率是指一定時期內(nèi)設(shè)備發(fā)生故障的次數(shù)，故障概率按年計算；
[0036] CF=CFgXCFf
[0037]式中：
[0038] CFg為故障發(fā)生概率；
[0039] CFf為故障損失費用；
[0040] (1)故障發(fā)生概率
[0041] 故障發(fā)生概率用設(shè)備的可靠性來計算，設(shè)備的可靠性特征量有可靠度R(t)、失效 概率密度f(t)、累積失效概率F(t)、失效率λ(t)和平均壽命MTTF/MTBF;
[0042] 其中故障發(fā)生概率用累積失效概率F(t)來表示；
[0043] 累積失效概率F(t)就是壽命分布函數(shù)，也稱為不可靠度，它是產(chǎn)品在規(guī)定的條件 下和規(guī)定的時間內(nèi)失效的概率，表示為：
[0044] F(t) =P(T^t) = 1 -R(t)；
[0045] (2)二次設(shè)備故障損失費用
[0046] 二次設(shè)備故障產(chǎn)生的損失費用為人身安全事故事件、電力力設(shè)備事故事件和電力 安全事故事件造成的損失之和；
[0047] S2,確定改造策略
[0048] 年值類指標(biāo)是將全生命周期成本按照基準(zhǔn)折現(xiàn)率，對各年發(fā)生的資金流量折算為 與該凈現(xiàn)金流量序列等值的、分布在各年末的等額年金序列；
[0049] 年值類指標(biāo)的計算公式如下：
[0052]式中：
[0053]ASE表示全生命周期效益年值；
[0054]PSE表示全生命周期效益現(xiàn)值；
[0055] η表不生命周期；
[0056] i表示基準(zhǔn)折現(xiàn)率；
[0057] ALCC表示全生命周期成本年值；
[0058] PLCC表示全生命周期成本現(xiàn)值；
[0059] 選用指標(biāo)為年值類指標(biāo)，即全生命周期費用年值：
[0061 ]LCCj表示第j年的收益。
[0062]因此繼電保護裝置改造的策略即為求得繼電保護裝置的全生命周期費用年值最 小值：
[0063]F(η)=Min(ALCC)〇
[0064] 解決上述第二個技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0065] -種上述電力系統(tǒng)繼電保護裝置改造策略的生成系統(tǒng)，其特征是：包括繼電保護 裝置改造策略生成系統(tǒng)（服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫、安全防護設(shè)備和應(yīng)用軟件）1，其分別連接輸入運 行方式管理數(shù)據(jù)庫2、中長期規(guī)劃數(shù)據(jù)庫3、EMS系統(tǒng)4和資產(chǎn)管理系統(tǒng)5,輸出繼電保護改 造項目和進度表6;
[0066] 所述的運行方式管理數(shù)據(jù)庫存儲并輸出電力系統(tǒng)狀況信息、中長期規(guī)劃數(shù)據(jù)庫存 儲并輸出遠期信息、EMS存儲并輸出電力系統(tǒng)實時狀況、資產(chǎn)信息系統(tǒng)存儲并輸出繼電保護 的投產(chǎn)時間（全生命周期的開始時間）、初始投資成本、運行成本、檢修維護成本；
[0067] 所述的繼電保護裝置改造策略生成系統(tǒng)根據(jù)從EMS獲取的負荷情況和資產(chǎn)信息 系統(tǒng)獲取的故障概率情況時計算得到故障損失成本，通過計算全生命周期費用年值最小值 得到繼電保護裝置的改造時間，并根據(jù)電力系統(tǒng)的實時狀況信息對結(jié)果進行修正。
[0068] 本發(fā)明技術(shù)方案帶來的有益效果：
[0069] (1)制定了繼電保護裝置的改造策略，根據(jù)全生命周期費用最小年值確定改造時 間，減少繼電保護裝置故障帶來的損失。
[0070] (2)根據(jù)改造策略設(shè)計了其生成系統(tǒng)，能夠自動根據(jù)電力系統(tǒng)狀