基于风险和检修收益的继电保护设备检修决策方法分析

基于风险和检修收益的继电保护设备检修决策方法分析

刘源

东莞深能源樟洋电力有限公司 广东东莞 523000

摘要：本文重点针对如何合理设置继电保护设备检修对策提出了基于风险与检修收益的继电保护检修决策方法，通过对风险值进行计算来明确检修流程，之后又对各检修方式所需的成本及对继电保护设备故障率所产生的影响进行了深入分析，通过检修风险收益模型来选择保护设备检修方式，以此确各检修决策除可保证设备安全性、稳定性，还可实现检修经济性。

关键词：风险与检修收益；继电保护设备；检修决策；方法

继电保护是保障电力系统运行安全的关键设备。如果继电保护设备运行不畅，会使电力系统故障范围逐渐扩大，其如果出现误动现象会导致正常运行中的被保护设备瞬间停止，两者都极有可能形成较严重的连锁反应。继电保护设备运行稳定与电网安全运行存在直接的关系。伴随在线监测技术的不断发展，在电力设备检修中，状态检修技术获得普遍应用。通过对继电保护设备运行状态实施检测与分析，之后根据实际情况设置科学的保护检修对策，能够有效防止检修流程混乱及检修不当的情况出现，由此提升保护系统安全性及电网企业整体运营水平。

1.继电保护风险评估

1.1 基于设备状态的故障率

将某事件中的风险设为R，那么此事件形成的可能性P_event与事件形成后果L_event的乘积便是事件的风险值。即：R=P_event·L_event。（1）

继电保护状态检修决策采用的是风险评估模型，在此过程中，故障率是不可缺少的一项参数。伴随在线监测技术与状态评价法的不断发展与完善，通过对设备实施状态评估便可得知设备故障率方法，此法与传统估计方法相比具有实时性强和精准性高的特点，现已在继电保护设备和电力设备的检修操作中得到广泛应用。在状态检修中，可通过收集日常运行的巡查信息、诊断试验数据、在线监测数据、带电检测数据、家族缺陷诊断数据，之后再结合状态评价体系来实施评价，这样可以获得设备当下状态^[1]。一般都是参考健康指数来评判结果的，对于此结果的取值范围是0到100，健康指数如果越小那么就说明设备状态越不好。通过设备健康状态来确定故障率的模型关系公式是： (2)在公式中λ代表的是设备故障率；K代表的是比例系数；C代表的是曲率系数，这些都可通过对往年设备健康指数分类与年故障率的反向演算获得；HI代表的是设备健康指数。

1.2 一次和二次系统的风险评估

因为用户对于二次设备的继电保护通常都是不了解的，所以对于如何评判二次设备故障后果始终都没有形成统一的认识。从电力系统基本要求开始着手，首先需确保能向用户提供稳定不间断供电。所以，在判断二次设备故障后果时，应以二次设备故障所形成的一次系统负荷损失来给予评判。本文所考虑的负荷损失分为三种，即：因为保护误动或是拒动所造成的供电中断负荷；为了避免其它输电线路功率超限而自动切断的负荷；系统潮流过猛时，因为需要系统调整而需处理掉的负荷。可通过理论分析、计算软件来对负荷损失进行定量计算。在电力系统当中，继电保护故障重点体现方式是对误动和拒动进行保护，所以可把保护设备风险划分成误动和拒动两种，从现实情况来说，可重点考虑两种情况下的风险结果。

1.3 基于风险评估的检修流程决策

继电保护设备通过风险评估以后，其总故障风险为误动风险与拒动风险之和，即：R=Rw+Rj（3），在公式当中R_w代表的是误动风险；而R_j代表的是拒动风险^[2]。根据继电保护设备故障具体情况，构建风险评估模型。在思考继电保护设备检修可靠性的重要性时，特别是应在一些重要节点，一定要先确保电气设备安全稳定运行。所以，需重点结合风险评估计算所得出的风险值来明确检修流程，以合理科学规划检修日程。

2.检修对继电保护设备故障几率所造成的影响

2.1 大修以后设备故障率的变化

如果对继电保护设备进行大修，避免不了会对继电保护设备部件实施全面维修或是替换，大修后设备可恢复到与刚投运时的状态差多不。所以，通常都会认为继电保护设备在大修以后，在设备故障率曲线当中，其故障率会变成偶发性故障率，也就是继电保护设备大修后其健康状态可以恢复达到满分。

2.2 小修以后设备故障率的变化

如继电保护设备采用小修的方式，对于设备老化现象并不能得到彻底改善，只能小几率优化设备运行状态，并不是完全性维修。对于这种检修来说，现时期常用役龄回退因子来呈现设备检修后状态效果变化的情况。役龄回退因子取值范围通常是0到1之间，该值越大可以确定不完全维修对于设备部件运行状态的改善效果越明显。

3.基于检修风险收益的继电保护设备检修等级决策分析

3.1 继电保护检修成本

不同的继电保护设备检修方式其修复效果也是有所差别的，而且在检修过程中所消耗的资源也是不同的。在继电保护设备检修决策过程中，一定要先保证可靠性，而且还要重视检修经济性。所以，对于检修成本应做好精准的计算和分析。本文基于相应标准与具体情况，对检修成本进行定义，确定其是由检修费用和检修损失所组成，L为检修成本，L

_a和L_b分别代表的是检修费用和检修损失。具体计算公式为： (4)在公式当中，Lai是i类检修费用，i=1是小修，i=2是大修；L_ai1是人工成本；L_ai2代表的是材料成本；L_ai3代表的是机械成本；L_bi代表的是i类检修损失；t_i代表的是i类检修过程中所需的时间；P表示的是因检修而损失的负荷；L_e表示单位电价。

3.2 检修风险收益模型

检修成本投入和设备故障风险属于矛盾体现的两个方面，如想充分降低继电保护设备故障风险率，一定要增大检修成本投入；如果检修成本投入有限，那么就会致使一些核心设备故障风险不断增大，最终对设备运行稳定性形成直接影响。为了能够权衡好两者间关系，使其达到最良好的检修效果，构建检修风险收益模型尤为必要，确切地说就是通过投入合理的检修费用将风险效果达到最优化。采用的模型公式为： (5)公式当中L_i代表的是实施i类检修方式所产生的检修成本，i=1时是小修，i=2时是大修，R_be表示的是检修以前设备存在的故障风险；R_af,i表示的是设备实施i类检修后的故障风险；⧍R_i表示的是实施i类检修以后的风险收益；λ_af,i是实施i类检修以后的设备故障率。

4.结语

总体来说，本文以设备状态为前提计算获得故障率，并以此当作风险形成原由，将保护设备故障其对一次系统正常运行所形成的影响当作风险后果，之后再对保护设备实施一次和二次系统风险实施综合评估计算，通过故障风险等级来明确检修流程。之后又对各个检修方式其对保护设备所产生的影响与检修过程中所需的成本进行分析，由此形成清晰定量形式的继电保护检修对策构成方法，通过对检修风险收益模型来获得保护设备检修方式。利用检修流程与检修方式，确定继电保护状态检修计划，由此为检修计划的有效制定提供参考依据。

参考文献

[1]刘彤，李少岩，顾雪平，等．基于文本挖掘的电网检修工作票辅助决策方法研究[J]．电测与仪表，2020，57(2)：39-45．

[2]张兆云，林璞，王星华．交直流混合配电网继电保护研究综述[J]．电力系统保护与控制，2019，47(5)：179-187．