无水保护装置（精选4篇）
无水保护装置 篇1
1. 背景技术
现有矿用电机保护技术是依靠可编程控制器、电流传感器、温度传感器、漏电流传感器以及模拟量变送器等装置构成的硬件电路, 通过电流传感器、温度传感器输出模拟量信号, 将模拟量信号送至模拟量变送器, 再由变送器变为可被可编程控制器识别的标准信号, 然后传给可编程控制器进行控制输出触点, 从而控制电机停止。
现有的技术有几个不利的因素:
(1) 增加了可编程控制器的控制点数造成经济成本的增加。
(2) 由于煤矿掘进机的电控箱体积受整机的限制, 只能做得很小, 所以增加的可编程控制器的模块 (因体积是固定的) 会造成电控箱内空间的压缩不利于其他电器元件的安装。
(3) 由于模拟量变送器和传感器之间的距离有要求, 距离大了会造成信号的干扰产生失真现象, 从而对可编程控制器的安装位置也会造成限制。
2. 结构
该电机保护装置外壳采用整体注塑形式, 在满足《GB 3836.4-2010爆炸性环境第4部分:由本质安全型“i”保护的设备》标准的冲击要求的情况下, 整体质量相比钢板焊接形式大大降低。提供4个同规格的电缆引入装置, 电缆引入装置采用航空插头形式, 可以快速完成电缆插拔工作。有一个报警故障显示窗, 采用钢化玻璃防护。外壳整体的防护等级可达到IP65。内部为一块电路板集成, 固定在底板并采用浇封形式, 抗震和散热性能良好。可以固定到矿用电机上且不需要加装减震装置。
3. 系统原理
该电机保护装置集成了电流传感器、信号变送器、漏电流检测等元器件的功能, 可以独立完成电流、电压、线圈的对地电阻、线圈的绕组温度信号的采集。由PIC16系列单片机、放大和滤波电路、光电耦合电路、MAX7219系列数码管显示电路等电子电路组成, 系统原理框图如图1所示。
该电机保护装置通过接线将电机的电流信号、温度信号、电压信号、对地阻值采集到电机保护装置中, 滤波、放大、数模转换电路将采集到的信号处理成PIC单片机可以接受的标准二进制信号, 而当采集到的信号出现如下情况时, PIC单片机会输出一个数字量的信号, 通过光电耦合电路隔离后控制中间继电器的线圈, 进而切断电机的供电电源:当电机的实际电流达到电机额定电流的1.5倍、3倍、6倍、8倍时, 分别执行延时20min、4min、5s、0.4s后;当电机的温度开关动作或者预埋PT100电阻值达到158Ω (即:电机温度150°) 时;当电机的实际电压超出85%~115%额定电压时;当电机启动线圈绕组对地电阻值小于22kΩ时。电机因上述故障被切断电源后, 在电机保护装置数码显示窗可以看到显示的故障代码, 通过故障代码可以得知电机发生的故障, 并且该故障可具有锁定功能, 必须通过控制按钮复位后才能进行下次电机启动操作。
4. 应用原理
该电机保护装置的应用原理如图2所示。将该电机保护装置固定在电机上或电机附近具有固定空间的位置, 将用于采集电流、电压、温度和对地电阻的电缆分别接到电机的相应位置上, 保护装置的输出端接到中间继电器线圈上, 电源端接到本安电源上。
在每次启动电机之前, 保护装置都会先检测电机绕组的对地电阻值, 对地电阻值大于22kΩ时, 保护装置将运行电机启动, 否则将禁止电机启动并锁定故障。在电机启动后, 保护装置将断开对地电阻检测电缆, 并对电机运行过程中的电流、电压和温度信号进行检测, 如无故障则每隔2小时保存一次所检测到的数据, 如出现故障则切断电机电源并锁定故障。
该电机保护装置必须放在电机上或电机附近, 是因为采集信号的电缆离采集源越远采集到的信号越容易失真, 这在控制过程中是不允许的。
结语
与已有技术相比, 该装置的优点在于结构简单, 效果显著, 成本低廉, 工作稳定、可靠。应用在保护矿用电机上可有效的节约成本、提高系统的稳定性、使电气安装更具有灵活性。
参考文献
[1]江和.PIC16系列单片机C程序设计与PROTEUS仿真[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2010.
[2]谢峰然.PIC单片机原理及程序设计[M].北京:清华大学出版社, 2013.
[3]丁镇生.电子电路设计与应用手册[M].北京:电子工业出版社, 2013.
[4]GB 3836.1-2010, 爆炸性环境第1部分:设备通用要求[S].
[5]GB 3836.4-2010, 爆炸性环境第4部分:由本质安全型“i”保护的设备[S].
微机保护装置调试 篇2
微机保护装置是为配网终端高压配电室量身定做的装置, 其以三段式无方向电流保护为核心, 配备电网参数的监视和采集功能, 可省掉传统的电流表、电压表、功率表、频率表、电度表等, 并可通过通讯口将测量数据和保护信息远传上位机, 实现配网的自动化。该装置根据配网供电的特性在装置内集成了备用电源自投功能, 可灵活实现进线备投和母分备投功能。随着新兴技术的更新, 火力发电厂等相关系统中发电机的自用、备投电气系统盘柜越来越多地采用了微机保护装置, 以满足发电配网自动化的要求。
2 选择两种型号的装置予以说明
WHB-51、WHB-52型微机保护装置根据保护对象的不同, 设有四种保护模式 (可在“设置”菜单的“保护对象”一栏中设定) , 分别适用于线路、电容器、电动机、厂用变四种不同的保护对象。装置的各项保护功能如表1所示。
注:带有△号的保护功能仅WHB-52装置具有。
在火力发电厂配电室电气盘柜中, 较为常见的是采用该装置的电动机和厂用变保护模式。微机保护装置使用前需进行保护定值设定和电气调试试验。一般适合在配电室具备基本电源即厂用受电后进行调试, 但为了保障厂用受电时的自/备投系统能正常工作, 也可从其他地方引入电源, 提前开始定值设定和电气调试工作。
WHB-51、WHB-52型微机保护装置的各项保护功能均有对应的保护定值, 详细数据如表2所示。
3 注意事项
在实际使用中, 微机保护装置的定值设定应根据与微机保护装置联动的设备相关出厂参数进行对应设置, 如果设备参数与微机保护装置的保护定值有差异, 则应以设备参数为准。同时, 还应注意微机保护装置的动作范围是否与设备匹配。如果不匹配, 应及时根据实际情况更换微机保护装置或相关设备。设备的具体参数也可通过查看厂家资料或设备铭牌等方式获得。
为保护装置, 连接好外部电源后, 才可根据说明书和装置联动设备的实际需要, 为微机保护装置设定相关的保护定值。微机保护装置可用继保之星-706继电保护测试仪、HT-1200微机继电保护测试仪等设备进行校验。
如果微机保护装置不能根据输入信号启动保护动作或者无法输出相关信号, 则应联系保护装置的生产厂家对该装置进行维修或者更换故障装置。
电梯超载保护装置分析 篇3
随着我国国民经济的飞速发展, 高层建筑如雨后春笋般地拔地而起, 电梯作为一种独特的交通运输工具得到了迅速发展。电梯是一种技术含量较高的机电一体化产品, 由于它充分利用了计算机和电工电子技术, 因此技术含量高, 发展快, 并且电梯操作控制系统已进入微机智能化时代。随着高层建筑物对电梯性能和控制系统的要求越来越高, 其相应的安全保护系统也要求更先进, 更可靠, 更容易实现和微机对接。
超载保护装置是电梯的一种重要保护装置, 特别是在电梯无司机状态下, 超载保护功能对于确保乘梯人员的人身安全和电梯运送的货物以及电梯设备自身安全等都非常重要的。
随着对现代电梯控制精度要求的不断提高, 尤其是群控电梯还需要实时传入轿厢内负载信息, 用于电梯控制系统的调度和调控。通过电梯的称重装置, 判断电梯是重荷运行还是轻荷运行, 在重荷运行启动时给电机输入一个预负载电流, 以避免电梯启动时发生轿厢瞬间下滑或上滑的现象。由于现代电梯能在不同的负载情况下自动调整电梯的启动转矩, 即根据电梯实际负载给出相应的启动电流, 让电梯启动变得更为平稳顺畅, 使电梯运行的舒适感、稳定性以及节能性达到最佳状态。现代电梯的许多功能如电梯的防捣乱功能、满载直驶功能以及超载保护报警功能等都是基于轿厢内负载情况下实现的。要确保上述电梯功能的实现, 就必需有一个可靠、准确、稳定的电梯称重超载保护装置。
二、电梯超载保护装置的现状
根据GB7588—2003《电梯制造与安装安全规范》第14.2.5条 (新增) 规定“在轿厢超载时, 电梯上的一个装置应防止电梯正常启动及再平层。所谓超载是指超过额定载荷的10%, 并至少为75kg。在超载情况下:
a) 轿内应有音响和 (或) 发光信号通知使用人员;
b) 动力驱动自动门应保持在完全打开位置;
c) 手动门应保持在未锁状态;
d) 根据7.7.2.1和7.7.3.1进行的预备操作应全部取消。”
我国自50年代中期开始批量生产电梯, 采用的超载保护装置主要有杠杆式 (杠杆加微动开关) 、弹簧式 (弹簧加差动变压器或电磁感应器) 、橡胶块式 (橡胶块加差动变压器或电磁感应器) 和电子称重四种。前三种是借助轿厢底受重力作用时产生的位移, 通过杠杆或联动机构碰撞微动开关来实现电梯超载保护。第四种是应用当代电阻应变传感器和现代电子技术, 根据电子秤原理设计制造的电梯超载保护装置。
经现场使用效果对比, 以橡胶块式的效果最差, 其次是杠杆式和弹簧式, 即便是采用磁电式传感器或感应式传感器, 也是通过弹簧或橡胶块的位移来实现, 基本上都属机械式, 灵敏度较差, 误差较大。例如, 一台额定载重量为1000kg的电梯, 在已调试好后, 通常超出额定载荷80kg左右时电梯出现超载保护报警, 但当减下150kg左右的载荷时, 报警信号依然无法解除。杠杆式、弹簧式、橡胶块式的电梯超载保护装置在使用一、二年后, 将造成杠杆不灵活, 弹簧疲劳, 橡胶块老化等现象。因此难以满足GB7588—2003《电梯制造与安装安全规范》规定的超过额定载荷10%时的相关要求。在电梯检验中, 经常会遇到微动开关接触不良, 人为动作超载开关都不起作用的现象。目前电梯的超载保护装置多数还是采用机械式的。
三、一种较为实用的电梯超载保护装置
结合当代传感器和现代电子技术, 根据电子秤原理设计制造了一种电梯超载保护装置 (如图1) , 并已广泛应用于电梯。
电阻应变传感器是七十年代初发展较快的一种传感器, 灵敏度高、稳定性好、线性好、准确可靠和极好的过载能力, 加上现在的电子技术, 极易实现对电梯的准确称重, 和传送相应的接口信号到电梯的控制系统中实现电梯的超载保护。其工作原理是:当电阻应变传感器受重力作用时, 传感器输出与重力成线性关系的电压信号 (满量程为12mv左右) , 电阻应变传感输出的电压信号经放大器放大送到模数转换器 (A/D) , 又将模拟信号转换成数字信号通过微处理传输到
电梯控制系统中实行电梯整机功能调节。例如, 电梯根据称重装置实际负载给出相应的启动电流, 让电梯控制变得更为平稳顺畅, 使电梯运行的舒适感、稳定性以及节能性达到最佳状态。当电梯出现超载时, 经电梯控制系统处理后, 使电梯门不能关闭、不能选层、同时切断相应的供电回路, 使电梯不能启动, 并满足GB7588—2003《电梯制造与安装安全规范》第14.2.5条 (新增) 规定要求, 实现对电梯的超载保护。另外还可以传输轿厢内的实际重量, 给电梯乘客指示当前轿厢内的实际重量, 直观地显示给乘客减少超载现象的发生。
电阻应变传感器是一种可双向受力的传感器, 可同时受拉力和压力, 用于电梯称重超载保护装置时, 可安装在电梯机房或轿顶等地方, 简单方便。应变传感器电压信号既可直接送到主控制器, 也可通过应变传感器电压信号处理仪, 将应变传感器电压信号变为数字信号送到中央微机。电阻应变传感器经久耐用, 灵敏度高, 0-5t时分辨率为2kg、较高的稳定性<±0﹒1% (年) 、线性好、非线性<±0﹒1%、重复性<±0﹒1%和极好的过载能力<150%, 工作温度为-20°~+40°C, 整个装置的综合准确度为±1%, 且价格适中。经过对多台使用电阻应变传感器装置作为电梯称重超载保护装置的检测, 检测结果令人满意。目前国内已有几家电梯制造厂采用电阻应变传感器装置作为电梯称重超载保护装置。
四、结论
由于原GB7588—95《电梯制造与安装安全规范》中, 未明确规定电梯的超载保护装置所要求的准确度和功能, 目前, 仍然有相当多的电梯生产厂家还在使用橡胶块式的电梯超载保护装置, 或是其它机械式的电梯超载保护装置。作为电梯的一个重要安全装置, 应是安全可靠, 尤其是对一些轿厢面积较大的货梯更应重视电梯的超载保护装置。在新标准GB7588—2003《电梯制造与安装安全规范》执行之际, 探讨如何改进在用电梯的超载保护装置和新出厂的电梯使用那种电梯的超载保护装置比较合理, 既经济又实用而且又能满足要求。因此, 使用电阻应变传感器装置作为电梯称重超载保护装置是今后电梯称重超载保护装置的一个发展方向, 应大力推广。
摘要：本文分析了当前电梯称重超载保护装置的现状, 论述电梯的称重超载保护装置的重要性及其作用。着重介绍电阻应变传感器的原理和优点。
关键词：超载装置,电阻应变传感器,模数转换器
参考文献
[1]GB7588—2003《电梯制造与安装安全规范》。
[2]GB10060—93《电梯安装验收规范》。
继电保护装置更换优化 篇4
大容量电力系统互联及大停电事故, 使得继电保护装置可靠性愈发受到重视, 也对保护装置的维护、检修也提出了更高要求。如何评估继电保护装置可靠性, 确定其检修依据和更换策略, 成为学者们关注的重要课题之一。
目前, 继电保护检修周期研究已经取得了较多成果。其主要思想是基于Markov状态方程构建保护系统模型, 并以稳态不可用率或年均经济损失最小为目标, 从而获得最优检修间隔时间。具体地, 文献[1]提出“潜在失效 (Hidden Failure) ”概念, 对保护装置的修复和检修作了初步研究。在此基础上, 文[2]建立了保护装置最简单的5状态Markov状态模型, 以稳态不可用率最小为目标求解最优检修间隔时间。进一步, 影响保护系统最优检修周期的各种因素如后备保护[3,4]、微机保护自检功能[5,6]、软件失效率[7]、被保护元件的故障情况[8]、保护双重化[9]和二次系统[10,11]等, 逐一被考虑到保护装置的最优检修周期计算。此外, 文献[12]对目标函数作了改进, 提出以保护年均经济损失最小为目标获得最优检修时间间隔。
理论上, 依据获得的最优检修周期对保护装置进行周期定检能预防保护装置的故障, 提高保护装置的可靠性。然而, 上述基于状态空间转移的稳态状态概率算法需要假定每次对保护装置的检修都是有效且能使装置“修复如新”, 实际上保护装置的可靠性在使用一定时间后会下降。因此, 上述假设使得结果偏于乐观。此外, 实践表明, 不适当的周期检修非但无效, 甚至还会降低装置的可靠性。例如, 不合适宜的超量检修容易引发不必要的人为故障。
因此, 保护装置的可靠性和检修的经济性随着装置使用年限的增加而降低, 一味地强调检修, 对电网运行的经济性、可靠性和安全性造成威胁。所以, 更换低可靠性或不值得维修的保护装置, 从而弥补周期检修的不足, 已经成为电力工业界保证装置运行有效性和维修经济性的共识。
鉴于目前针对保护装置的最优更换周期研究尚未见文献报道 (现有文献仅涉及检修周期) 。本文提出一种基于现场运行数据, 综合考虑保护装置可靠性和其维修经济性的最优更换策略。该策略包含两部分:依据继电保护装置可靠性构建的保护装置最小维修模型和依据该模型提出的以“单位时间生命周期费用”最小为目标函数的保护装置最优更换周期。根据现场保护装置实际运行情况形成数据, 并考虑实际情况下保护双重化的影响, 验证了该策略的可行性。
2 最小维修与最小维修模型
继电保护装置硬件模块具有分散集成的特点, 其故障之后的维修, 通常只涉及部分元件, 例如对板卡、电源等的更换。此类仅仅修复、更换故障元件, 不做整体更换的方式, 称之为“最小维修”。
对保护装置而言, 修复后处于与故障前近似相同的状态, 是一种“修复如旧”的状态。相应地, 基于最小维修方式下, 对继电保护装置运行、维护特性建模, 称之为保护装置的最小维修模型。
基于可靠性数学理论, 最小维修数学涉及系统故障特性和修复特性两个方面。因此, 继电保护装置最小维修模型的构建, 如图1所示, 包含装置故障特性建模和修复特性建模两个方面。具体的, 对于故障特性建模, 首先要进行故障时间间隔的趋势检验, 其次是拟合优度检验, 进而确定使用非其次泊松分布来表征故障特性;对于修复特性, 首先确定合适的修复时间的概率分布函数;其次, 进行模型的参数估计。
3 故障特性建模
保护装置的故障特性 (包含软件, 硬件等各种故障的整体故障特性) 表现为故障时间和故障次数之间的相互关系, 可用故障强度函数ρ (t) 表示[13]。受最小维修影响, 保护装置的故障时间间隔不是独立同分布, 保护装置状态可能随时间增长逐渐恶化, 后继的故障时间间隔会表现出相关性或某种趋势。故将此过程看作是随机点过程, 使用非齐次泊松过程[14]进行建模。
故障强度函数ρ (t) 定义为故障次数对时间的导数, 即
其中, N (t) 为t时刻的故障次数。强度函数ρ (t) 是可修复系统故障的绝对率值, ρ (t) Δt表示在Δt时间内发生故障的概率。
依据泊松公式, 保护装置遵循非齐次泊松过程的强度函数可表示为
上式称为具有幂律过程的故障特性。对于故障强度函数ρ (t) , 若b<1, 则随时间增加保护装置状态逐渐变好, 该情况可能会在保护装置投运的初期出现;若b>1, 则随时间增加变化保护装置变差, 即在最小维修中装置所经历的过程。对于继电保护装置, 其强度函数参数可由参数估计和概率检验获得。具体如下文所示。
此外, 故障次数的期望值和瞬时平均无故障运行时间 (MTBF, Mean Time Between Failure) 分别为式 (3) 、 (4) 所示[13]
3.1 故障特性模型的参数估计
强度函数ρ (t) =abtb-1的参数a和b可用最大似然估计 (MLE) 进行参数估算。
假设某保护装置从投运到t时间范围, n次连续的故障时刻t1<t2<…tn被记录, 则估计值分别由式 (5) ~ (7) 表示
3.2 故障特性模型检验
在估算故障强度函数的参数之后, 需要进行故障特性模型检验。该检验主要包含两步, 一是趋势检验, 即检验故障时间间隔趋势, 如果故障间隔存在趋势, 故障强度函数就是合适的模型。二是拟合优度检验, 即检验非齐次泊松过程 (和齐次泊松分布相比) 是否适合模拟故障特性。本文采用Cramer-von Mises拟合优度的检验。
3.2.1 故障时间趋势的检验
对于强度函数ρ (t) =abtb-1, 检验的假设为
H0:强度函数为常数 (b=1) ;
H1:强度函数不为常数 (b≠1) 。
如果强度函数不是常数, 说明故障时间存在趋势, 不论保护装置状态存在增长或退化的趋势, 均使用非齐次泊松过程来模拟。检验的统计量由下式计算:
这里, n为故障次数, 检验统计量χ2为卡方 (chisquare) 分布。若当χ2<χ2crit, 1-α/2或χ2>χ2crit, α/2时, 则拒绝装置的故障率为常数, 即接受该装置的故障强度函数不为常数。
确定装置的故障率不为常数之后, 再在此基础上再进行Cramer-von Mises拟合优度的检验, 以确定非齐次泊松过程是比齐次泊松分布更适合模拟故障特性的模型。
3.2.2 Cramer-von Mises拟合优度的检验
假设,
H0:用强度为abtb-1的非齐次泊松过程模拟装置的运行状态;
H1:上述过程不能模拟装置的运行状态。
首先, b的无偏估计量为
其次, Cramer-von Mises拟合优度检验统计量由下式计算:
当CM>Cα (显著性水平α的临界值) 时, 拒绝原假设, 即上述故障过程不可用非齐次泊松过程描述。
当CM<Cα (显著性水平α的临界值) 时, 接受原假设, 即上述故障过程可用非齐次泊松过程来描述。
4 修复特性建模
保护装置故障之后, 需要退出运行对其进行维修。“停运时间”, 一方面可以描述保护装置故障的复杂程度, 另一方面也表征故障带来的损失。由于故障模式、元器件库存, 以及维修人员技能水平差异等原因, 停运时间具有随机特性。因此, “停运时间”是随机变量, 可使用“停运时间”的概率分布, 通过拟合来构建保护装置修复特性模型。常用的分布函数的累积概率密度函数如 (11) ~ (14) 所示,
指数分布累积分布函数:
Weibull累积分布函数:
正态分布:
对数正态分布:
依据分布函数 (11) ~ (14) , 对停运时间采用线性回归拟合, 选取拟合度最高的分布, 本文引入可决系数R2来度量拟合度, 可决系数表示为
yi表示离散点的纵坐标, 表示样本均值, 表示理论回归值。R2可以度量回归曲线的拟合程度, 它在0~1之间取值, 越接近1表示拟合程度越好。在维修模型中, 选取拟合度最好的分布函数来模拟维修特性并进行参数估计。
进一步, 平均修复时间MTTR (Mean Time to Repair) 可以通过下式计算
5 继电保护装置更换策略
保护装置在每次故障之后更换相应的故障元件, 整个装置处于不断老化的状态。保护装置故障的持续增加, 既影响其维修经济性, 也降低其可靠性, 故需要综合考虑经济性和可靠性, 适时整体更换。下文考虑以单位生命周期费用最小为目标, 综合考虑经济性和可靠性, 获得保护装置最优更换周期。
保护装置从投运到t时刻, 生命周期费用如下式表示,
其中,
Cd———一台保护装置的单价, 万元/台
Cx———每次故障后维修的平均费用, 万元/次
Ct———因保护装置停运导致本线路退出运行损失的费用, 万元/次·小时
考虑保护双重化配置, 当两台保护装置同时停运时线路才退出运行MTTR/ (MTTR+MTBF) 表示另一台保护装置的不可用率, 此时, 线路停运, 负荷失电。
因此, 最小维修方式下, 基于故障特性和修复特性, 可获得保护装置单位时间的生命周期费用为
若考虑保护装置的最优更换周期满足“单位生命周期费用”最小, 则该最优更换周期满足
进一步, 根据 (19) 可知, 使单位时间费用最小的最优更换时间T, 如下式所示。
如果b≤1, 则上式无解, 即应当更换该套保护装置。
6 算例分析
本算例的保护装置运行和维护情况来源于变电站“事件顺序记录系统 (SER) ”及“运行日志”, 包括投运时间、故障时间和每次故障的停运时间。
该保护装置自投运起, 一共运行了60000小时。其间保护装置一共故障12次, 每次故障时刻 (单位:小时) 分别为2 234.213 842.522752.6 33 246.8 39 416.7 46 467 49 528.450 852.3 56 048.1 57 240.7 58 000.1 58432.5 (小时) ;每次故障的停运时间 (单位:小时) 为7.3 17.2 24 2.5 8 10 44.5 1225.7 4.5 72 6.4。
6.1 故障特性建模
根据表1所示数据可得该套保护装置无故障运行时间间隔的趋势图, 如图2所示。图2表明, 在投入运行的7年中, 该保护装置发生故障的时间间隔在缩短, 故可以假设其故障时间服从幂律强度函数的非齐次泊松过程。
根据 (5) 、 (6) 式利用极大似然估计, 可得
因^b>1, 故系统在退化。其趋势检验统计量为
其自由度n=24。在显著性水平为10%时, 卡方临界值近似为15.7和33.2。因χ2<15.7, 故拒绝幂律函数为常数 (b=1) 的假设, 即失效时间间隔存在下降趋势。同时, Cramer-von Mises优度检验可得CM=0.24, 在显著性水平为10%时, 临界值Cα为0.33, CM=0.24<0.33, 所以非齐次泊松分布可模拟装置运行状态。
6.2 修复特性建模
根据式 (11) ~ (14) 所示分布函数的线性回归函数, 使用最小二乘法拟合停运时间, 可得四种拟合的可决系数如表1所示。
表1表明, 正态分布可决系数最小, 拟合优度最差;对数正态分布可决系数最接近1, 拟合优度最好, 如图3所示。因此, 本文使用对数正态分布模拟保护装置的修复特性。
极大似然估计获得对数正态分布的参数为
该分布下, 平均停运时间为
6.3 最优更换时间
根据某公司提供数据, 该保护装置售价为30万元/台, Cd=30万元。进一步, 采用文献[12]的价格数据, 即Cx=0.5万元/次、Ct=10万元/次·小时, 可得保护装置投运时间与单位生命周期费用关系, 如图4所示。图4表明, 保护装置的单位生命周期费用随使用时间的推移有先减小后增大的趋势。
进一步, 根据式 (19) 可得单位生命周期费用最小的保护装置最优更换周期:
该保护装置最优更换周期约为12.07年。
据以上结果分析, 该套保护装置的使用年限处于正常水平。
实际上, 电力行业根据多年运行经验所获的标准规定[15], 微机保护的使用年限一般不低于12年, 对于运行不稳定, 工作环境恶劣的装置可根据运行情况适当缩短使用年限。本文所获的更换周期与继电保护运行管理规程推荐的更换周期基本一致。
7 结束语
1) 文中分析了继电保护装置的最小维修模型建模方法。对其所蕴含的故障特性和修复特性建模, 采用泊松分布拟合和Cramer-von Mises拟合优度检验确定继电保护装置的故障特性;采用对数正态分布拟合保护装置修复特性。
2) 提出了单位生命周期费用最小下的综合考虑保护可靠性经济的最优更换策略, 并应用到最小维修模型的继电保护装置中, 建立了基于最小维修模型的以单位生命周期费用最小为目标函数的保护装置最优更换周期模型。
3) 基于保护装置现场运行数据的继电保护装置可靠性分析和最优更换周期结果, 验证了方法的有效性。但是, 由于缺乏现场保护装置运行的完整的生命周期数据, 未能结合工程实际情况对该策略的有效性进行深入研究。
摘要：从可靠性经济的角度对继电保护装置的最小维修模型建模, 并基于该模型计算最优更换周期。具体地, 采用泊松分布拟合和Cramer-von Mises拟合优度检验确定继电保护装置的故障特性, 采用对数正态分布拟合保护装置修复特性, 从而构建最小维修模型;进一步, 将单位生命周期费用应用于继电保护可靠性评估, 制定以单位生命周期费用最小为目标的继电保护装置更换策略。依据现场保护装置实际运行数据, 并考虑保护双重化的影响, 求解最优更换周期, 验证了该策略的可用性。