基于IEC61850的继电保护系统的可靠性的研究

摘要

目前，我国电力行业正在致力于压输变电技术的研究和革新。作为电力系统变电部分的很重要一环，数字化变电站将会逐步成为变电领域的一大主流。在数字化变电站的运行系统之中，继电保护可靠性需要被研究。
　　如何提高数字化变电站的继电保护系统的工作稳定性是一个较重要的现实问题。重视该问题可以使继电保护系统能安全有效地进行保护高压线路的工作。此研究问题的主要入手点有两处:一是对系统的传感器进行合理选型和连接配置，保证该系统提高对于线路故障检测的灵敏程度，并能降低误动作发生的概率;二是对该类系统在日常维护中采用合理的可靠性评估算法，保证系统及时准确的维护。
　　本文主要是在以IEC61850为基础的数字化继电保护平台的系统方面进行了关于其可靠性热点议题的研究。其研究主要方向是，从凭借互感器选型方式提高系统的可靠性，以及通过高效的计算机优化算法准确评估可靠性这两处独立角度出发，对其展开研究。
　　首先，文章简单介绍了当前国内数字化变电站的发展的现状，分析当前对于数字化变电站的继电保护系统存在的问题，以及目前针对可靠性问题的相关的研究现状。接着基于对系统的可靠性的改善方面，论证通过光学电流互感器OCT来提高继电保护系统可靠性的可行性。又在对系统的可靠性的评估方面，探讨了最小路集遍历算法和特殊路集不交化方法评估的优点和原理。针对常见的继电保护系统内部错误发生的模糊性，通过最小路集遍历法，使负责维护系统的客服计算机可进行正确的判断和性能评估。同时本文还提出了利用程序内的“动态数组”对路集矩阵的数据降维处理，优化评估算法，以求提高计算机评估工作时的效率。
　　最后，又简要叙述了动态故障树算法。动态故障树可以给计算机遍历算法进行可靠性评估之前建立模型，针对系统故障进行判断处理，方便维护人员的维护工作。由于逻辑算法动态故障树的发展基本成熟，因此只对其原理和可行性探讨，不作过多的深究。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 IEC61850继电保护系统介绍

1．2．1 继电保护系统总体结构与工作原理

1．2．2 继电保护系统IEC61850通信技术

1．2．3 继电保护系统的电子互感器和智能断路器

1．2．4 继电保护系统客服维护端

1．2．5 全数字化继电保护系统和传统继电保护系统的比较

1．3 继电保护系统可靠性的研究现状

1．4 本文研究目的与章节安排

2 光学电流互感器与继电保护可靠性的提高

2．1 传统电磁式互感器和电子式互感器的缺点

2．2 光学互感器其工作原理的分析和主要类型

2．2．1 法拉第效应

2．2．2 OCT技术的法拉第效应原理

2．2．3 目前OCT的主要类型

2．3 光学互感器在继电保护系统的配置

2．3．1 光学互感器与传统继电保护系统连接的接口实现

2．3．2 光学电流互感器数据处理单元的结构和优点

2．3．3 光学电流互感器和间隔层的数据传输机制

2．4 光学互感器应用于继电保护系统的可行性

2．4．1 采样瞬时值判据的研究

2．4．2 小波变换的保护判据的研究

2．5 本章小结

3 最小路集遍历在可靠性评估中的应用及其优化

3．1 可靠性分析框图法建模

3．1．1 分析框图法原理

3．1．2 同步对时信息建模

3．1．3 SMV信息建模

3．1．4 断路器和辅助单元Goose信息建模

3．2 特殊路集不交化求解的原理

3．3 最小路集手工计算法介绍

3．4 基于计算机的最小路集遍历算法的计算评估

3．4．1 常用的最小路集遍历算法原理

3．4．2 继电保护系统模型最小路集矩阵表示

3．4．3 路集遍历和不交化求解法对继电保护可靠性的评估

3．5 动态数组对最小路集遍历算法程序的优化

3．5．1 动态数组优化方案的必要性

3．5．2 基于链表的动态数组的实现

3．5．3 二维动态数组在继电保护可靠性计算评估的应用

3．6 算例分析

3．7 本章小结

4 动态故障树算法的探讨

4．1 动态故障树原理

4．2 动态故障树在继电保护系统可靠性评估的应用

4．2．1 继电保护硬件建模

4．2．2 继电保护软件建模

4．2．3 二次回路与辅助装置建模

4．2．4 定性分析与最小割集

4．3 动态故障树的优缺点

4．4 本章小结

5 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科技成果