CN112686530B - 一种继电保护运行可靠性评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种继电保护运行可靠性评价方法，它包括步骤1、采集基础评价指标建立继电保护运行可靠性评价指标体系；步骤2、确定继电保护运行可靠性基础评价指标权重；步骤3、采集继电保护运行统计数据，基于步骤2的权重值在继电保护运行可靠性评价指标体系中计算各个基础评价指标以及运行可靠性总得分；解决了现有技术存在的由于继电保护装置不能正确动作，不仅可能会致使故障扩大，甚至可能会因不良的连锁反应而引起整个电网崩溃，导致大面积停电，给人们的正常生活、社会的经济发展以及稳定带来严重的负面影响等技术问题。

Description

一种继电保护运行可靠性评价方法

技术领域

本发明属于电力***继电保护技术领域，具体涉及一种继电保护运行可靠性评价方法。

背景技术

继电保护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，其运行可靠性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对于保障电网安全稳定运行具有至关重要的意义。当电网发生故障时，如果继电保护装置不能正确动作，不仅可能会致使故障扩大，甚至可能会因不良的连锁反应而引起整个电网崩溃，导致大面积停电，给人们的正常生活、社会的经济发展以及稳定带来严重的负面影响。为加强对继电保护运行情况的整体掌控，全面且客观地对继电保护运行可靠性进行评价具有重要的意义。因此，有必要提出一种继电保护运行可靠性评价指标体系，并基于这一指标体系进行评价方法的研究。

发明内容

本发明的目的是：提供一种继电保护运行可靠性评价方法，用于评价继电保护运行可靠性，以解决现有技术存在的由于继电保护装置不能正确动作，不仅可能会致使故障扩大，甚至可能会因不良的连锁反应而引起整个电网崩溃，导致大面积停电，给人们的正常生活、社会的经济发展以及稳定带来严重的负面影响等技术问题。

本发明采取以下技术方案：

一种继电保护运行可靠性评价方法，它包括：

步骤1、采集基础评价指标建立继电保护运行可靠性评价指标体系；

步骤2、确定继电保护运行可靠性基础评价指标权重；

步骤3、采集继电保护运行统计数据，基于步骤2的权重值在继电保护运行可靠性评价指标体系中计算各个基础评价指标以及运行可靠性总得分。

步骤1所述基础评价指标包括：正确动作率C₁、故障快速切除率C₂、一般缺陷率C₃、严重缺陷率C₄、危急缺陷率C₅和平均无故障运行时间C₆。

所述正确动作率C₁指的是继电保护正确动作次数与动作总次数的百分比，计算公式为：

式中，n_rpca为评价周期内保护设备正确动作次数，n_a为该保护设备评价周期内总动作次数；

所述故障快速切除率C₂指继电保护快速切除故障的次数占应快速切除的故障总次数的百分比，计算公式为：

式中，n_fc为评价周期内故障快速切除次数，n_sc为评价周期内应切除故障总次数；

所述一般缺陷率C₃指评价周期内继电保护设备发生的一般缺陷次数与评价周期末设备总数量之比，常用单位为次/百台·年，计算公式为：

式中，n_dg为评价周期内发生的一般缺陷次数，m_z为评价周期末在运保护设备总数量；

所述严重缺陷率C₄指评价周期内继电保护设备发生的严重缺陷次数与评价周期末设备总数量之比，常用单位为次/百台·年，计算公式为：

式中，n_ds为评价周期内发生的一般缺陷次数，m_z为评价周期末在运保护设备总数量；

所述危急缺陷率C₅指评价周期内继电保护设备发生的危急缺陷次数与评价周期末设备总数量之比，常用单位为次/百台·年，计算公式为：

式中，n_dw为评价周期内发生的一般缺陷次数，m_z为评价周期末在运保护设备总数量；

所述平均无故障运行时间C₆指继电保护装置相邻两次缺陷之间运行时间的数学期望值。

步骤2所述确定继电保护运行可靠性基础评价指标权重的方法包括：

步骤2.1、采集继电保护运行可靠性基础评价指标重要性打分结果，构造基础评价指标重要性打分矩阵S

式中s_ij表示第i个专家对于第j个指标给出的重要性打分；

步骤2.2、计算各基础评价指标重要性的群决策得分值I_j

步骤2.3、将所述基础评价指标划分为效益型指标和成本型指标，采用标准0-1变换相结合的方法对原始数据的进行规范化处理，变为无量纲和可直接进行对比计算的标准化数据；

步骤2.4、计算基础评价指标的熵值e_j；

步骤2.5、计算按重要性大小排序的相邻指标之间重要性之比r_j；

步骤2.6、计算重要性排序位次为m的基础评价指标权重α_m。

所述采用标准0-1变换相结合的方法对原始数据的进行规范化处理的方法为：

效益型指标标准化处理：效益型指标的数值越大，代表被评价对象性能越优，公式为：

成本型指标标准化处理：成本型指标的数值越小，代表被评价对象性能越优，公式如下：

x_kj为第k个评价对象关于第j个指标的原始统计指标值；x_kjmax和x_kjmin分别为第j个指标原始统计值的最大值和最小值。

所述计算基础评价指标的熵值e_j的计算公式为：

y_kj表示第k个评价对象关于第j个指标的规范化数值。

所述计算按重要性大小排序的相邻指标之间重要性之比r_j

所述计算重要性排序位次为m的基础评价指标权重α_m

式中：j＝m,m-1,…,1。

本发明的有益效果是：

本发明基于提出的继电保护运行可靠性评价指标体系得到评价结果，由上述技术方案可以看出：1、本发明提出的评价指标体系较为充分考虑了继电保护的特点，提取出多个能够放映继电保护运行可靠性的表征因素；2、本发明考虑了基础评价指标间存在重要性差异，并采用了基于专家打分的改进熵值修正G1法实现指标权重确定，使得评价结果更可信，具有较为广泛的应用前景；解决了现有技术存在的由于继电保护装置不能正确动作，不仅可能会致使故障扩大，甚至可能会因不良的连锁反应而引起整个电网崩溃，导致大面积停电，给人们的正常生活、社会的经济发展以及稳定带来严重的负面影响等技术问题。

发明效果

本发明该评价指标体系涵盖了多个体现继电保护运行可靠性表征要素的基础指标，结合科学合理的评价方法，可以较为全面且客观地评价继电保护运行可靠性水平；首先，分解评价目标，选取具有代表意义的基础评价指标建立继电保护运行可靠性评价指标体系；其次，采用了改进熵值修正G1法对各基础评价指标进行赋权；最后，实现继电保护运行可靠性评价；解决了现有技术存在的由于继电保护装置不能正确动作，不仅可能会致使故障扩大，甚至可能会因不良的连锁反应而引起整个电网崩溃，导致大面积停电，给人们的正常生活、社会的经济发展以及稳定带来严重的负面影响等技术问题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的继电保护运行可靠性评价方法流程示意图；

图2是本发明实施例提供的继电保护运行可靠性评价指标体系框架；

图3是本发明实施例的继电保护运行可靠性评价流程图。

具体实施方式

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，显而易见地，下面描述中的实施例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所获得的其他所有实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明步骤包括：

步骤1、建立继电保护运行可靠性评价指标体系

本发明将继电保护运行可靠性评价这一评价目的进行细化分解，遵循可获取性、可评价性、可对比性的原则，选取具有代表意义的基础评价指标建立继电保护运行可靠性评价指标体系。

继电保护运行可靠性基础评价指标定义及计算方法如下：

(1)正确动作率C₁：指继电保护正确动作次数与动作总次数的百分比，计算公式如下：

式中，n_rpca为评价周期内保护设备正确动作次数，n_a为该保护设备评价周期内总动作次数。

(2)故障快速切除率C₂：指继电保护快速切除故障的次数占应快速切除的故障总次数的百分比，计算公式如下：

式中，n_fc为评价周期内故障快速切除次数，n_sc为评价周期内应切除故障总次数。

(3)一般缺陷率C₃：指评价周期内继电保护设备发生的一般缺陷次数与评价周期末设备总数量之比，常用单位为次/百台·年，计算公式如下：

式中，n_dg为评价周期内发生的一般缺陷次数，m_z为评价周期末在运保护设备总数量。

(4)严重缺陷率C₄：指评价周期内继电保护设备发生的严重缺陷次数与评价周期末设备总数量之比，常用单位为次/百台·年，计算公式如下：

式中，n_ds为评价周期内发生的一般缺陷次数，m_z为评价周期末在运保护设备总数量。

(5)危急缺陷率C₅：指评价周期内继电保护设备发生的危急缺陷次数与评价周期末设备总数量之比，常用单位为次/百台·年，计算公式如下：

式中，n_dw为评价周期内发生的一般缺陷次数，m_z为评价周期末在运保护设备总数量。

(6)平均无故障运行时间C₆：指继电保护装置相邻两次缺陷之间运行时间的数学期望值。

基于上述选取的基础评价指标，建立继电保护运行可靠性评价指标体系框架如图2所示。

步骤2、继电保护运行可靠性基础评价指标权重确定

首先，本发明通过咨询专家意见，收集继电保护运行可靠性基础评价指标重要性打分结果，构造基础评价指标重要性打分矩阵S

其中，s_ij表示第i个专家对于第j个指标给出的重要性打分。

进一步，计算各基础评价指标重要性的群决策得分值I_j

以指标群决策得分为依据，即可得到指标主观重要性大小排序关系。

进一步，通过对各个基础评价指标的影响效果不同进行分析，将所有指标划分为效益型指标和成本型指标，采用标准0-1变换相结合的方法对原始数据的进行规范化处理，使其变为无量纲、可直接进行对比计算的标准化数据。

(1)效益型指标标准化处理

效益型指标的数值越大，代表被评价对象性能越优，其规范化公式如下：

(2)成本型指标标准化处理

成本型指标的数值越小，代表被评价对象性能越优，其规范化公式如下：

其中，x_kj为第k个评价对象关于第j个指标的原始统计指标值；x_kjmax和x_kjmin分别为第j个指标原始统计值的最大值和最小值。

进一步，计算基础评价指标的熵值e_j

其中，y_kj表示第k个评价对象关于第j个指标的规范化数值。

进一步，计算按重要性大小排序的相邻指标之间重要性之比r_j

进一步计算重要性排序位次为m的基础评价指标权重α_m

其中，j＝m,m-1,…,1。

步骤3、继电保护运行可靠性评价

基于步骤2赋权结果，结合继电保护运行统计数据，在继电保护运行可靠性评价指标体系中进行各个基础评价指标以及运行可靠性总得分的计算。

下面以X地区A、B、C三种不同型号的继电保护装置作为对比分析计算的实例来对本发明所述方法进行论证，图1为本发明的流程图，包括以下步骤：

步骤1：建立继电保护运行可靠性评价指标体系。

本发明建立的继电保护运行可靠性评价指标体系框架如图2所示。

步骤2：继电保护运行可靠性基础评价指标权重确定。

通过咨询专家意见收集继电保护运行可靠性基础评价指标重要性打分结果，构造基于专家打分的基础评价指标重要性得分矩阵S为：

进一步，计算评价指标重要性群决策得分值，并以此为依据得到各个基础评价指标的主观重要性排序：

{C₁＞C₂＞C₅＞C₆＞C₄＞C₃} (14)

其中，“＞”表示重要性优于。

进一步，通过收集继电保护装置实际运行数据，通过规范化后得到各基础评价指标的规范化属性值如表1所示：

表1基础评价指标规范化属性值

进一步，计算得到各基础评价指标的熵值如表2所示：

表2基础评价指标熵值

进一步，计算得到各基础评价指标的权重系数如表3所示：

表3基础评价指标权重系数

步骤3、继电保护运行可靠性评价

Step1结合表1中不同型号的继电保护装置关于各个基础评价指标上的规范化属性值与表3中的评价指标权重系数，得到各个评价对象关于各指标的得分值如表4所示：

表4继电保护装置各评价指标得分值

Step2根据表4中各个基础评价指标的得分值，计算各型号继电保护装置运行可靠性总得分如表5所示：

表5评价结果

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。

以上所述，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，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种继电保护运行可靠性评价方法，它包括：

步骤1、采集基础评价指标建立继电保护运行可靠性评价指标体系；

步骤1所述基础评价指标包括：正确动作率C₁、故障快速切除率C₂、一般缺陷率C₃、严重缺陷率C₄、危急缺陷率C₅和平均无故障运行时间C₆；

步骤2、确定继电保护运行可靠性基础评价指标权重；

步骤2所述确定继电保护运行可靠性基础评价指标权重的方法包括：

步骤2.1、采集继电保护运行可靠性基础评价指标重要性打分结果，构造基础评价指标重要性打分矩阵S

式中s_ij表示第i个专家对于第j个指标给出的重要性打分；

步骤2.2、计算各基础评价指标重要性的群决策得分值I_j

步骤2.3、将所述基础评价指标划分为效益型指标和成本型指标，采用标准0-1变换相结合的方法对原始数据的进行规范化处理，变为无量纲和可直接进行对比计算的标准化数据；

步骤2.4、计算基础评价指标的熵值e_j；

所述计算基础评价指标的熵值e_j的计算公式为：

y_kj表示第k个评价对象关于第j个指标的规范化数值，l表示评价对象个数；

步骤2.5、计算按重要性大小排序的相邻指标之间重要性之比r_j；

所述计算按重要性大小排序的相邻指标之间重要性之比r_j

步骤2.6、计算重要性排序位次为m的基础评价指标权重α_m；

所述计算重要性排序位次为m的基础评价指标权重α_m

式中：j＝m,m-1,…,1；

步骤3、采集继电保护运行统计数据，基于步骤2的权重值在继电保护运行可靠性评价指标体系中计算各个基础评价指标以及运行可靠性总得分。

2.根据权利要求1所述的一种继电保护运行可靠性评价方法，其特征在于：所述正确动作率C₁指的是继电保护正确动作次数与动作总次数的百分比，计算公式为：

式中，n_rpca为评价周期内保护设备正确动作次数，n_a为该保护设备评价周期内总动作次数；

所述故障快速切除率C₂指继电保护快速切除故障的次数占应快速切除的故障总次数的百分比，计算公式为：

式中，n_fc为评价周期内故障快速切除次数，n_sc为评价周期内应切除故障总次数；

所述一般缺陷率C₃指评价周期内继电保护设备发生的一般缺陷次数与评价周期末设备总数量之比，常用单位为次/百台·年，计算公式为：

式中，n_dg为评价周期内发生的一般缺陷次数，m_z为评价周期末在运保护设备总数量；

所述严重缺陷率C₄指评价周期内继电保护设备发生的严重缺陷次数与评价周期末设备总数量之比，常用单位为次/百台·年，计算公式为：

式中，n_ds为评价周期内发生的一般缺陷次数，m_z为评价周期末在运保护设备总数量；

所述危急缺陷率C₅指评价周期内继电保护设备发生的危急缺陷次数与评价周期末设备总数量之比，常用单位为次/百台·年，计算公式为：

式中，n_dw为评价周期内发生的一般缺陷次数，m_z为评价周期末在运保护设备总数量；

所述平均无故障运行时间C₆指继电保护装置相邻两次缺陷之间运行时间的数学期望值。

3.根据权利要求1所述的一种继电保护运行可靠性评价方法，其特征在于：所述采用标准0-1变换相结合的方法对原始数据的进行规范化处理的方法为：

效益型指标标准化处理：效益型指标的数值越大，代表被评价对象性能越优，公式为：

成本型指标标准化处理：成本型指标的数值越小，代表被评价对象性能越优，公式如下：

x_kj为第k个评价对象关于第j个指标的原始统计指标值；x_kjmax和x_kjmin分别为第j个指标原始统计值的最大值和最小值。

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