基于三参数Weibull分布的继电保护风险评估可靠性研究
周培强1 ， 周孟然2， 谢颖1， 王萍萍1， 曹珍贯2， 罗倩2
【摘 要】摘要：针对传统电网风险评估及可靠性分析主要集中在继电保护可靠性指标方面，而没有涉及继电保护装置运行中可靠性的变化和面临的实际风险等问题，提出了采用三参数Weibull分布对时变失效率进行估算的方法，建立了基于多重因素下的10状态Markov模型。通过Matlab仿真软件对电网运行与管理数据进行分析处理，得到时变失效率函数模型；结合软、硬件与管理等因素，采用PSS/E软件建立了基于Markov模型的继电保护装置全过程隐性风险的评估体系。实验结果表明，该体系对电网存在的隐患能早发现、早整改，提高了电网的管理水平，实现了电网的安全稳定运行。 【期刊名称】工矿自动化 【年(卷),期】2016(042)008 【总页数】6
【关键词】继电保护; 风险评估； 三参数Weibull分布； 时变失效率； Markov模型 网
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http://www.cnki.net/kcms/detail/32.1627.TP.20160803.1006.014.html
0 引言
继电保护装置的可靠性一直是电力生产中的重中之重[1-2]，保护装置失效会发生电力事故和造成电力网络的瘫痪，给工业生产和人民生活乃至电网安全带来巨大的影响，因此，继电保护装置的风险评估是反映电网安全可靠运行的重要指标。失效率是风险评估的指标之一，但是失效率会随着时间而变化，使得风
险评估变得十分困难[3-4]。传统方法往往只测量继电保护稳态和静态指标[5]，利用RiskWeibull分析系统对数据进行可靠性分析。这种方法只能对数据进行定量静态分析，一旦系统出现扰动，无法进行可靠性分析。如何对继电保护装置运行中可能出现的变化和面临的暂稳态风险进行深入分析，从保护装置运行的实际情况进行全过程的系统评估显得尤为重要。
本文针对传统风险评估及可靠性分析主要集中在继电保护可靠性指标，没有涉及继电保护装置运行中可靠性的变化和面临的实际风险，未从继电保护的全过程进行研究等方面的不足，提出了利用三参数Weibull分布[6]拟合时变失效率函数曲线，综合多方面因素对继电保护全过程的隐性风险进行智能评价，研究改善隐性风险对电网继电保护[7]的影响，在实现继电保护全过程风险评估的同时,建立了更为完善的电网管理运行机制，实现电网安全可靠的运行。
1 风险评估原理
1.1 失效率计算原理
失效或故障是指设备丧失原有功能。继电保护中描述失效的指标称为失效率函数,简称失效率,是可靠性评估的重要指标之一，记为，用于表示工作到t时刻尚未失效的产品,在t时刻后发生失效的概率。若用X表示保护装置无故障运行时间，Pr表示事件发生的概率，则失效率函数可表示为 (1)
失效率定义与失效频率类似，用于反映保护装置可靠性。根据相关定义,可靠度是反映保护装置t时刻仍能够正常运行的概率,其与失效率关系为 (2)
若用和表示继电保护装置无故障运行时间X的概率密度函数和分布函数,则失效
率可表示为 (3)
设λ0为继电保护装置的偶然失效率, 为继电保护装置的老化失效率函数, 则失效率估算流程如图1所示。
图1中，γ，α，β分别为位置参数、尺度参数、形状参数；γi、γi+1分别为第i次和第i+1次迭代的位置参数结果。 1.2 继电保护风险评估原理
风险与事故发生的概率及产生的后果均有联系,故采用风险对可靠性进行评估。由于保护装置同时有误动和拒动的可能,为加以区分,将风险引入到可靠性评估中,以达到同时考虑其失效的可能性和后果的目的。本文主要通过对风险的估计进行可靠性评估，考虑多重因素影响，将运行状态分为10种情况进行讨论，建立10状态的Markov模型，根据输电线路与保护装置的不同状态推导出风险的计算方法，根据某电力公司提供的设计、安装、运行与管理的实时测量数据,分别计算隐性误动、显性误动、隐性拒动和显性拒动等4个风险，并对结果进行分析处理，综合考虑各方面因素，建立继电保护运行全过程隐性风险的评估体系。
通常用事故发生概率与产生后果的乘积表示风险： R=PrI (4)
式中I为后果。
2 基于最小二乘法的三参数Weibull分布失效率计算
Weibull分布在失效率函数的拟合与可靠性评估中应用十分广泛，传统的二参
基于三参数Weibull分布的继电保护风险评估可靠性研究
