一种继电保护抗电磁干扰评估指标体系及评估方法

摘要

本发明涉及一种继电保护维修性评估指标体系及评估方法，其包括以下步骤：1)分析继电保护装置抗干扰性能评估对象。本专利结合继电保护装置的运行条件与现行的标准，将继电保护装置可能处于的电磁环境划分为辐射电磁场环境、静电放电环境等10种环境；2)建立继电保护装置抗干扰性能评估指标体系。该体系从继电保护装置受到干扰时的动作特性、耐受性能以及数据内容变化率3个方面来评价继电保护装置的抗电磁干扰性能；3)结合某地区电网运行实际数据，对其进行抗电磁干扰性评估应用计算。上述方法仅需收集相关抗电磁干扰性数据，可操作性强，易于实施，且得到的结果准确，可通过结果来优化检修方案，从而提高系统的可靠性。

说明书

技术领域

本发明属于电力系统继电保护技术领域，尤其涉及一种继电保护抗电磁干扰评估指标体系及评估方法。

背景技术

继电保护装置作为保障电网安全运行、防止灾难性事故的发生的第一道防线，其可靠动作与电网安全稳定运行息息相关。确保继电保护装置的正常工作是保障电网安全稳定运行的重要内容之一。当电网发生故障时，如果继电保护装置不能正确动作，不仅会使电力系统的故障扩大，甚至可能因不良的连锁反应而造成整个电网崩溃，导致大面积停电，给人们的正常生活、经济发展及社会稳定带来严重影响。

继电保护装置实际运行所处的变电站本身电磁环境十分复杂，极易影响装置的正常运行。另外，当发生接地故障、断路器操作、雷电干扰时，保护装置需要承受额外的电磁干扰。因此，提出继电保护装置的抗干扰指标，对继电保护装置的抗干扰性做出恰当的评估就十分必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供了一种继电保护抗电磁干扰评估指标体系及评估方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

步骤一：分析继电保护装置抗干扰性能评估对象。分析了解针对不同干扰样式的抗干扰性能，明确评估的目的；

步骤二：建立继电保护装置抗干扰性能评估指标体系；

步骤三：研究继电保护装置抗干扰性能评估方法；

步骤四：进行仿真试验获取数据，对评估结果进行整理分析。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，上述方法可操作性强，易于实施，且得到的结果准确，可通过结果来优化检修方案，从而提高系统的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的一种继电保护抗电磁干扰评估指标体系及评估方法流程示意图；

图2为本发明实施例继电保护抗电磁干扰性评估指标体系示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如附图1所示为本发明实施例提供的一种继电保护抗电磁干扰评估指标体系及评估方法流程示意图，所述方法包括：

步骤一、分析继电保护装置抗干扰性能评估对象。分析了解针对不同干扰样式的抗干扰性能，明确评估的目的。

结合继电保护装置在实际运行环境下的运行条件与现行的继电保护装置相关的电磁兼容试验标准(GB/T14598.26-2015)，将继电保护装置可能处于的电磁环境划分为以下10种：

(1)辐射电磁场环境

(2)静电放电环境

(3)射频场感应的传导骚扰环境

(4)快速瞬变环境

(5)浪涌环境

(6)工频环境

(7)工频磁场环境

(8)脉冲磁场环境

(9)阻尼振荡磁场环境

(10)脉冲群环境

步骤二、建立继电保护装置抗干扰性能评估指标体系。在评估内容分析的基础上，分析各项指标之间的从属关系，结合评估目的，按照功能、结构和逻辑等层次关系，建立系统及分系统性能评估指标体系。将各项指标进行分类，如动作特性、耐受性能等，为指标计算提供参考。广泛的征求相关科研人员、领域专家以及相关业务部门的意见，以确保指标体系的合理性与可行性。

如附图2所示，该体系从继电保护装置受到干扰时的动作特性、耐受性能以及数据内容变化率3个方面来评价继电保护装置的抗电磁干扰性能。

1.动作特性

指继电保护装置受到干扰时，装置动作会产生变化的特性。主要包含动作时间变差与动作精度变差2个指标。

(1)动作时间变化值

指保护装置在受到某一外部干扰时保护装置动作所用的时间，与未受到干扰时保护装置动作所用时间的差值。

(2)动作精度变化值

保护装置在受到某一外部干扰时的动作值与整定值之间的偏差。

2.耐受性能

指继电保护装置在某种电磁环境下，不发生故障的能力。主要包含耐受强度与耐受时间 2个指标。

(1)耐受强度

保护装置受到某种外部干扰，在规定时间段内装置能保持正常工作，不出现故障的最大干扰强度。

(2)耐受时间

保护装置受到某种外部干扰，在规定干扰条件下装置能保持正常工作，不出现故障的最大承受时间。

3.数据内容变化率

指继电保护装置在收到干扰时，数据内容在存储、传输等方面会产生变化的现象。主要包括误码率、传输数据变化率、存储数据变化率3个指标。

(1)误码率

保护装置在受到某一外部干扰时，数据传输中出现的误码占总传输码数的百分比。

(2)传输数据变化率

保护装置在受到某一外部干扰时，数据传输中变化的数据条数占总传输数据条数的百分比。

(3)存储数据变化率

保护装置在受到某一外部干扰时，存储数据时变化的数据条数占总存储数据条数的百分比。

步骤三、研究继电保护装置抗干扰性能评估方法。通过分析各层指标的重要程度和影响程度，确认指标权重。然后，根据底层指标的不同获取方法，研究不同类型指标的计算方法。计算得到的底层指标还需经过无量纲化，以便于指标间的相互比较。最后，经过对底层指标的综合计算，得到不同级别评价指标的评价结果。

本发明拟选用客观赋权法熵值法和主观性赋权法G1法，并组合两者计算的结果得到综合权重，使赋权计算结果更加可信和准确。

1.G1法

G1法也叫做序关系分析法，其思想是让专家根据继电保护装置评估准则对指标因素集 {x

设专家关于评价指标

表1

其中：

最终权重为：

2.改进熵值法

改进熵值法的计算假设评价指标集共有m个因素，让n个专家对每个因素进行赋权重，那么，得到权重矩阵F：

r

H

再求这个矩阵的每一行的熵值，也就是q个专家对某个指标的赋权的权值的熵值，称为行熵。求取行熵之前先对F'的每一行的权值进行归一化：

使得

当H

其中

其中u

3.结合2种方法的权重，得到最终结果

这里采用线性加权的方法来进行结果的合成：

w

其中，

w

a

下面再以具体的实例对上述评估方法进行论证与说明：

拟选取A、B地区电网继电保护装置作为对比分析计算的实例，对本发明继电保护评估指标体系作进一步详细说明。选取的保护同批次服役，应用于220kV系统，并且都处于辐射电磁场环境下，选用不同厂家的继电保护装置。以下将基于A地区电网保护数据进行抗电磁干扰性能的评估分析计算，同理可得B地区电网保护的分析结果。具体的：

(1)A地区电网保护抗电磁干扰性指标评估分析

基于继电保护抗电磁干扰性评估指标体系，A地区电网保护抗电磁干扰性维度指标评估中维度下选取的典型底层指标、根据相关资料确定的标准值范围、保护的实测值如表2所示：

表2继电保护抗电磁干扰性指标参数表

(1)根据实测值获得底层指标评分

根据表2所示的参考数据，得到指标评分值如表3所示：

表3 A地区继电保护抗电磁干扰性底层指标评分值

(2)G1法计算权重

已知这5个指标{x

让专家根据经验按照顺序从大到小列出这5个指标：{x

再让专家对指标间进行两两对比判断取其平均值，得到如下表所示的结果：

表4 G1法底层指标重要性比值

根据式(3)可以得出G1法计算指标的权重值为：

表5 G1法计算指标的权重值

(3)改进熵值法计算权重

指标数m为5，专家n为5，权重矩阵F为：

由式(6)得到5个专家的列熵后舍弃最大的，重新构造的权重矩阵F':

当行熵H

由式(8)，(9)，(10)可得行熵H

表6改进熵值法抗电磁干扰性指标计算结果表

(4)线性加权得到最终权重

这里认为两种方法同样重要，所以取式(11)的α＝0.5，可得最终权重为：

表7抗电磁干扰性底层指标最终权重值

(5)得到最终继电保护装置抗电磁干扰性评分

p＝T

p抗电磁干扰性底层指标的评分，s

同理，可由B地区的抗电磁干扰性底层指标评分值计算出最终的继电保护抗电磁干扰评分为：

表8 B地区继电保护抗电磁干扰性底层指标评分值

计算最后的B地区继电保护装置抗电磁干扰性评估的分值P＝86.1337。

可以得出B地区继电保护装置抗电磁干扰性更好，A地区继电保护的抗电磁干扰性应该重点关注，以免发生事故。

值得注意的是，本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

上述实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。