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作者：

陈晓帆

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摘要：

目前,组成各类继电保护装置的核心元器件几乎全部依赖于欧美进口,存在巨大的安全隐患.继电保护是电网安全运行的第一道防线,也是电网的核心二次设备,其可靠性对于保障电网的安全运行极为重要.因此,国家电网公司制定了"数字国网"的重要发展战略.本文研究了核心元器件国产化继电保护装置架构的可靠性设计,其主要工作如下:(1)分析了继电保护装置核心元器件的失效率.首先,通过比较不同可靠性预计标准,并结合电力系统二次电子设备的特点,建立国产电子元器件以及进口电子元器件的失效率预计模型,对国内外核心元器件进行失效率预计;其次,从核心元器件冗余的角度考虑,分析了不同冗余方式对核心元器件可靠性的影响,为后续的核心元器件替代方案提供依据.(2)提出了一种综合考虑失效率与经济性的低电压等级继电保护装置核心元器件替代方案.具体地,结合继电保护装置结构,分别建立了定失效率要求下成本最小以及定成本要求下失效率最低的继电保护核心元器件国产化替代方案优化模型,采用遗传算法进行求解;最后结合继电保护国内核心元器件的失效率及成本数据,分析了可能的核心元器件国产化替代方案.(3)提出了一种考虑误动与拒动风险的单继电保护装置核心元器件替代方案.基于继电保护同时具有误动和拒动的可能,利用Markov模型,推导了继电保护误动,拒动风险的计算方法;进一步,通过建立考虑风险的替代优化模型,计算相应的误动与拒动风险,并分析了在不同继电保护失效率要求下可能的核心元器件国产化替代方案.(4)结合Markov模型提出了一种高电压等级双重化继电保护装置核心元器件替代方案.针对高电压等级继电保护装置双重化的特点,利用Markov模型,推导出继电保护不可用度的计算方法;进一步,从国产核心元器件逐个替代,交叉替代的角度出发,通过计算不同国产核心元器件替代时继电保护装置的不可用度以及替代成本,并以此为依据确定核心元器件的替代顺序,从而构成双重化继电保护核心元器件的替代方案.

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