数字化变电站系统最优可靠性分配方法
系统的可靠性冗余分配最优配置问题
系统可靠性冗余分配最优配置问题随着科技的不断进步，人们对系统整体可靠性优化设计的要求越来越高。
为了改进一个给定基本系统的可靠性，设计工程师一般有两种选择：①增强单个元件的可靠度，如加大科研成本的投入，研制出可靠度更高的元件；②对不同阶段提供冗余，即对系统的同一阶段分配多个相同的元件（相当于备用元件），当其中一个元件发生故障时，其他新的元件可以代替故障元件进行工作，以减少故障时间。
而实验证明，当单个元件可靠度达到某个水平后，要想再继续增加单个元件的可靠度，其成本将呈指数增长。
因此，若提高元件可靠度至某个水平之后还希望继续提升，则只能对系统进行冗余。
即对系统的每个阶段进行重复配置元件,当系统发生故障时,冗余配置的部件介入并承担故障元件的工作,由此减少系统的故障时间。
当对系统各阶段进行冗余配置时，系统资源也会随着每个阶段冗余度的增加带来更多消耗。
即随着冗余度的增加，整个系统的成本、体积、重量、可靠度也都会有所增加。
一个系统所追求的最优配置是成本、体积、重量的尽可能小，可靠度的尽可能大，但一般情况下各项目标不能同时达到最优的，这时可靠性设计者就需要在这几个目标中进行权衡。
如下图所示，该系统是一个四阶串联的燃气轮机的超速监测系统原理图，k 1、k 2、k 3、k 4分别为待分配冗余的四个阶段，同一个阶段安装的元件是相同的。
要对该系统进行可靠性冗余分配设计，即是在满足系统的约束条件下，通过建立模型给出一种方法来确定k 1、k 2、k 3、k 4这四个阶段元件的冗余分配数量x j 以及各阶段元件的可靠度r j ，使得系统可靠度尽可能的大，总成本、总体积、总重量尽可能的小。
工程中，该系统的总体积可表示为V=∑v j n j=1x j 2，v j 为第j 级每个元件的重量和体积的乘积；总重量W=∑w j n j=1x j exp(x j /4)，w j 为第j 级每个元件的重量；总成本C=∑αj /λj βjn j=1[x j +exp(x j /4)]，λj 为常数，表示第j 级元件的故障率，假设第j 单元元件发生的故障时间服从指数分布，其平均寿命均值为1/λj 。
现代设计理论之可靠性分配方法简介
可靠性分配方法(一)等分配法（无约束分配法）等分配法（Equal Apportionment Technique ）是对全部的单元分配以相同的可靠度的方法。
按照系统结构和复杂程度，可分为串联系统可靠度分配、并联系统可靠度分配、串并联系统可靠度分配等。
（1）串联系统可靠度分配当系统中n 个单元具有近似的复杂程度、重要性以及制造成本时，则可用等分配法分配系统各单元的可靠度。
这种分配法的另一出发点考虑到串联系统的可靠性往往取决于系统中最弱的单元。
当系统的可靠度为s R ，而各分配单元的可靠度为i R 时因此单元的可靠度i R 为（2）并联系统可靠度分配当系统的可靠度指标要求很高（例如Rs>0.99）而选用已有的单元又不能满足要求时，则可选用n 个相同单元的并联系统，这时单元的可靠度远远大于系统的可靠度。
当系统的可靠度为s R ，而各分配单元的可靠度为i R因此单元的可靠度i R 为（3）串并联系统可靠度分配先将串并联系统化简为“等效串联系统”和“等效单元”，再给同级等效单元分配以相同的可靠度。
优缺点：等分配法适用于方案论证与方案设计阶段，主要优点是计算简单，应用方便。
主要缺点是未考虑各分系统的实际差别。
（二）按相对失效率和相对失效概率分配（无约束分配法）相对失效率法和相对失效概率法统称为“比例分配法”。
相对失效率法是使系统中各单元容许失效率正比于该单元的预计失效率值，并根据这一原则来分配系统中各单元的可靠度。
此法适用于失效率为常数的串联系统。
对于冗余系统，可将他们化简为串联系统候再按此法进行。
相对失效概率法是根据使系统中各单nini i s R R R ==∏=11/ 1,2,,ni s R R i n==（）11ns i R R =--（）1/11,1,2,,ni s R R i n=--=（）元的容许失效概率正比于该单元的预计失效概率的原则来分配系统中各单元的可靠度。
重要度是指用一个定量的指标来表示各设备的故障对系统故障的影响，按重要度考虑的分配方法的实质即是：某个设备的平均故障间隔时间（可靠性指标）应该与该设备的重要度成正比。
简述数字化变电站继电保护优化配置
数 字 化 变 电 站 在 现 阶段 的应 用 中 比较 普 遍 ．不 仅 解 决 了
证 了 居 民 的 生 活 和 工 作 用 电 另 一 方 面 ． 为 了 家 电 网 的平 稳
环 节 。数 字化 继 电保 护 装 置 有 效 的 克 服 了传 统 保 护 装 置接 口 特点。 从 主 观 上 来说 ， 可 以运 用较 少的人 力 ， 实现较 好 的 管理 ， 便 于接 口的 实现 在 数 字化 继 电保 护装 置接 口的 实现 过程 中 ，
来说 ， 还 具 有 自动 管理 的 功 能 ， 在 客 观 上 减 少 了 员 工数 量 以及 线 保 护 、 电容 器 组保 护及 其他 保 护 测控 设 备 ， 仅 将 原 来 保 护 装 人 工管 理 出现 的 一 些 问题 ． 将 消 极影 响 降 到 了最低 而二 次接 置 的 交 流量 输 入 插 件 更 换 为 数 据 采 集 光 纤 通 信接 口。 如 此 一 线 简单化 也 是 一 个无 法 忽略 的重 要 特 点 。 还有 就 是在 测 量精 度 来 ． 不仅 达 到 了 １ １ ０ ｋ Ｖ 的 电 压要 求 ， 同 时 能够 有 效 的 利 用 数 字 方 面有 了较 大 幅度 的提 升、 无需 Ｃ Ｔ二 次 开路 等 等 。 化 的优 势 ，在 客 观 上 实现 继 电保 护 的 最 优 配 置 。 值得 注 意 的
ｌ 刖
高
／ Ｄ 变换 数 字化 变 电站 与 普 通 的 变 电站存 在 很 大 的 差异 ． 冠以“ 数 保 护 装 置 所使 用 的合 并 单 元 中光 纤传 输 。能 够 减 少 Ａ 插 件 、 低 通 滤波 插件 的 工作 ， 其 效 率更 高。 如 此 一 来 ， 就 避 免了 字化 ” 的名 称 ． 无论 是设 备 还 是技 术 ． 都 需要 从 不 同 的 角度 去 深 系列 的 不 良冲 突 、 矛盾 的发 生 化 和加 强 ， 同 时在 具体 的 运 行 中， 也到 做 到 “ 数字化” ． 而不是高
数字化变电站系统结构的可靠性与实时性
数字化变电站系统结构的可靠性与实时性【摘要】数字化变电站是数字化技术从变电站的二次设备向一次设备发展的结果，能进一步提高变电站的安全性、易维护性、易扩展性和经济性。
本文介绍了数字化变电站的系统结构和设计原则，讨论了过程总线和变电站总线的基本组网方案，分别从功能冗余及网络容错等方面提出了多种具有高可靠性的数字化变电站系统结构，并在此基础上进一步讨论其实时性以及提高数字化变电站通信网络的时延确定性几个措施。
【关键词】数字化变电站；系统结构；可靠性；实时性1.引言随着电子、软件和通信等技术的发展，数字技术的可靠性、实时性、经济性迅速提高，正越来越广泛和深入地进入各种工业控制领域。
常规意义的变电站自动化系统的监控、远动、继电保护、自动安全装置等三次和二次设备已经基本采用数字技术。
在现有基础上，应用智能化开关、光电式互感器、一次设备在线检测等设备后，即发展为全数字化变电站。
变电站自动化系统结构经历集中式、分布式、分层分布式等几个阶段[1，2]，数字化变电站的系统结构继承了分层分布式变电站结构的优点，在增强了变电站自动化系统功能的同时，提高了系统的实时性、可靠性、可扩展性和灵活性[3]。
可靠的系统结构和可靠性是数字化变电站的关键技术[4]之一，本文在介绍数字化变电站系统的基本结构和组网方案的基础上，提出具有高可靠性的数字化变电站系统结构，并介绍了提高其实时性的几种方法。
2.数字化变电站的基本结构2.1 功能层、逻辑接口与网络总线[5]数字化变电站的基本结构继承了分层分布式的特点，如图1 所示。
其功能在逻辑上被分配到3个不同的层（即过程层、间隔层和变电站层）中。
在这3 层中有10 类逻辑接口，分别接入2 类总线：过程总线（process bus）以及变电站总线（stationbus）。
表1 概括了它们之间的关系。
图1 数字化变电站功能层与逻辑接口2.2 过程总线的基本组网方案[5]针对过程层数据交换的特点和要求，按照如下几个原则组网：（1）按照电气间隔组网。
可靠性分解法
系统可靠性分解法可靠性预测分配和方法预测和分配的关系：可靠性分配以前，事先需进行可靠性预测，可靠性预测过程则与可靠性分配相反，它是自下而上进行的。
预测是为了分配，而分配过程中也会有预测。
因此，可靠性分配是一个有预测→分配→再预测→再分配的反复过程，是一个不断进化的过程。
方法 ：可靠性分解的方法很多，有等可靠度等分法、相对失效率法与相对失效概率法、AGREE 分配法、拉格朗日乘子法、动态规划法一.等分法将系统需要达到的可靠度水平，相等地分配到各子系统，这种分配方法称为等可靠度分配法，也称均衡分配法。
按照系统结构和复杂程度，可分为串联系统可靠度等分、并联系统可靠度等分、串并联系统可靠度等分等。
等分中不考虑成本、失效率、安全性等实际情况，以统一标准分配可靠度。
1．1串联系统可靠度等分对串联系统的可靠度来说，一般取决于系统中最薄弱的子系统的可靠度。
因此，其余分系统的可靠度取值再高也意义不大。
出于这种考虑，各子系统应取相同的可靠度进行分配。
对于串联系统，为使系统达到规定的可靠度水平Rs ，各子系统也应具有相当的可靠性水平，其关系式为:当系统的可靠度为s R ，而各分配单元的可靠度为i R 时因此单元的可靠度i R 为1．2并联系统可靠度等分当系统的可靠度指标要求很高（例如Rs>0.99）而选用已有的单元又不能满足要求时，则可选用n 个相同单元的并联系统，这时单元的可靠度远远大于系统的可靠度。
式中 Fs ——系统要求的不可靠度；Fi ——第i 个单元分配到的不可靠度； Rs ——系统要求的可靠度； n ——并联单元数。
()),...,2,1(111n i R F F n ns s i =-==ii F R R -==10nini i s R R R ==∏=11/ 1,2,,ni s R R i n==（）1．3串并联系统可靠度等分先将串并联系统化简为“等效串联系统”和“等效单元”，再给同级等效单元分配以相同的可靠度。
浅谈数字化变电站继电保护装置的优化配置
浅谈数字 化变 电站继 电保护装置 的优 化配置
李 国斌
（ 柳州供 电局 ，广西 柳 州 ５ ４ ５ ０ ０ ５）
入和退 出，也可 以互为彼此备用系统 。这种变 电站继 电保护装 置的 配置方案 可以保 护的对 象是多个元件 ， 需要投 入的设 备数量 比较少 ， 网 络 结构 也 非 常 简单 ， 可 以充 分 发 挥 智 能 化在 资源 共 享 方 面 的优 势 ， 分析的结果也非常全面准确 ，是变 电站继 电保护配置未来 发展 的必 然趋 势 。 ３ ． ２数字化变 电站集成保护装 置的工作原理 每个主变压器都有独立 的合并单元 ，通过两路相互独 立的光纤 与保护电网系统的保 护装置相 连接 。１ ０ ｋ ｖ出线与电容互 感器的数字 接 口经过合并单元，并通过交换机 以后与 电网系统 的保护装置 相连 接。 通常５ 回的１ ０ ｋ ｖ出线与电容器合并单元就 可以共 用一台交换机 。 中等规模 的变 电站， 其 电网系统的保护装置设置 ｌ Ｏ个光 纤的接 口就 可 以满 足 继 电 保 护 的 要 求 。 ３ ． ３数字化变 电站集成保护配置方案的特征 数字化变 电站集成保护配置方案 的特 征主要体 现在 三个方面： ①信息集成方面 。主要是指不 同间隔之 间信 息集成 ，通过 相邻 元件 之间冗余的广域信息来提高系统 的保护功 能，确保 系统的平稳 安全 运行。②功能集成方面 。可 以实现对保护对 象的测量 与控 制功能， 并对功能进行优化协调 ，而且 简化 了系统 的硬件 结构，减 少了变电 站建设的投资成本，降低 了系 统运行 维护 的难度 。 ③ 数据传 输方面 。 简化了变 电站 内二次接线，利于数据传输和资源的共享。 ４数字化 变电站对继 电保 护技术的影响 ４ ． １实现继 电保护功能 的网络化 Ｍ Ｕ设备是应用 电压互感器和 电子式 电流所必须具备的，其存在 使数据数字化与交互式传输得 以实现 。 继 电保护装置可 以数据共享 ， 这有利于实现集成不 同类 型的保护功能，并提高数值化变 电站 的自 动化水平 。例如 数字 化变电站中的母线单元，可 以处理网络通信， 以及 接受和 处理 系统设 备所传输 的开 关量信 号，并将 处理 结果 以 Ｇ Ｏ Ｏ Ｓ Ｅ 网络架构 输送 至下级的处理模块，然后 由其执行相关的动作 完成保护功 能。此过 程充分发挥了 网络架构优势 ，实现 了继 电保护 功 能 的 网络 化 。 ４ ． ２提高继电保 护设备 的可靠性 数字化变 电站的继电保 护装置 使用 了 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０标准规范 ， 减少 了一次 与二次设备之间负责信号传输的 电缆使用量，将传统继 电保 护装置 的功能进行合理拆分 ，使其具备 了网络化 的特点 ，而采集数 据是数 字量，不需要完成数模转换 ，由此产生的误差也相应消 除， 使得继 电保护装置可 以更加安全平稳的工作运行 。同时，数字化变 电站利 用光缆传输数据信号 ，原来传输所用 的金属 电缆使用量 大大 减少，系统元件复杂性也随之 降低 ，既 降低 了变 电站建设 的支 出成 本，又实现了去冗余的 目的。 ５结束语 总之 ，数字化变 电站 的全面建设仍然 需要长期 的过 程，其建设 要求也还没有形成统一标准 。数字化变 电站可 以实现 电力 设备 之间 的无缝通信 ，而系统合理 的继 电保护配置方案可 以将保护 的对 象扩 大到多个元件 ，每套保护装置还可 以独立完成主变保护 、出线保护 和母线保护等多项功 能，以及减少变 电站 的设备数量 ，利用 完整的 网络结构实现信息共享 。 参考文献 ： … １ 李孝汾 ． 数字化 变电站继 电保护优 化配置研 究Ⅱ １ ＿ 中小 企业管理与 科技 （ 下旬刊） ， ２ ０ １ ３ （ １ ２ ） ．
分析数字化变电站继电保护系统的可靠性和有效方法
分析数字化变电站继电保护系统的可靠性和有效方法摘要：本文在分析数字化变电站继电保护系统元件构成基础上，对保护系统的信息流进行了剖析，分析了各类信息流回路可能的拓扑结构，利用二端网络连通率的最小路集算法对信息流进行可靠性计算，并用串并联的模型将继电保护系统中的冗余配置考虑在内，最终建立起了通用的数字化保护系统的可靠性评价模型和方法。
最后介绍了可靠性评价模型与方法的软件实现，并采用实际保护方案验证了可靠性评价模型和方法的有效性。
关键词：数字化变电站；继电保护系统；信息流；可靠性；Abstract: This paper is based on the analysis of system components of digital substation relay protection based on the protection system, information analysis of the topological structure of all kinds of information flow loop is possible. The path connectivity using two terminal network set algorithm for reliability calculation of the information flow, and series parallel model will be redundant configuration in the system of relay protection, consideration, and eventually establish a reliability evaluation model and method of the digital protection system of the general. Finally introduces the model and method of reliability evaluation software, and uses the actual protection scheme to validate the model and methods of reliability evaluation.Keywords: digital substation; protection system; information flow; reliability;1 数字化变电站继电保护系统的组成信息的数字化和通信的网络化是数字化变电站的特点，因此继电保护系统不同于传统变电站由互感器、保护单元和断路器通过点对点方式连接的简单结构，会有更多的元件加入其中。
数字化变电站系统可靠性探究
数字化变电站系统可靠性探究引言：相比传统变电站自动化系统，无论从构成元件还是从系统结构上IEC61850数字化变电站都有着很大的不同。
从元件上，数字化变电站系统分为一、二次设备两个层面。
由于以太网、智能断路器及非常规互感器等新技术的应用，使得一、二次设备有着更为紧密的联系；从结构上，数字化变电站可分为过程、间隔和站控层，各层内部与各层之间进行数据通信都是采用高速以太网。
网络参与系统功能实现并且能够直接影响到整个系统的可靠性。
这些都有效说明了数字化变电站的可靠性分析具有特殊性。
另一方面，现有的变电站可靠性分析的方法大多针对单装置或单间隔，少有针对整个变电站自动化系统。
新技术不能以降低系统可靠性和可用性为代价。
传统变电站系统的可靠性要求满足IEC 61508，我们应该如何分析和提高数字化变电站的可靠性？本文依据数字化变电站系统特点，阐述了提高数字化变电站可靠性的基本途径，推出一种计算全站可靠性的方法。
该方法将数字化变电站系统划分为通信、控制、保护和站控层等四个子系统。
1、可靠性及可用性IEC 60870-4标准应用于可靠性的定义为：“系统或设备在其特定的时间和特定的情况下，执行其预期功能的能力”。
数字化变电站系统的可靠性则是通过一系列可靠性的参数来衡量的。
1，可靠度R.可靠度是指系统或设备在规定的条件和时间内完成规定功能的概率。
实际运用中假设系统或设备的故障是指数分布，其可靠度表达式为：（）e ，（0）tR t tλ −= ≥ （1）其中，λ为系统或设备的故障率。
2，MTTF和MTBF.无故障的平均时间（MTTF）是指系统或设备出现第一次故障的平均期望时间。
平均修复时间（MTTR）是指故障系统或设备得到修复所用的平均时间。
两次故障之间的平均时间（MTBF）包括平均修复时间。
所以：MTBF MTTF MTTR = +（2）3，不可用度q.1MTTRq AMTTF MTTR= − =+（6）2 提高数字化变电站的可靠性依据数字化变电站的特点，其可靠性提高的基本途径有：（1）用光缆替代铜缆，用以太网总线替代二次连接导线，从而可以大幅度减少系统中元件的数量；（2）利用网络冗余和功能冗余来提高系统的可靠性；（3）提高系统可靠性充分利用系统和元件的自检和监视。
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j
(k ) 其中， d N 为 d N 的第 j 个分量， j 1 ~ n 。
陈忻磊，等
数字化变电站系统最优可靠性分配方法
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3）当 d N
(k )
，得到最优解 R R ；否则
( k )
转 4）。 4）取适当步长 0 ，计算 （14） d N 若 l R u ，则转 5） ；否则 减小一半，再求
基金项目：国家自然科学基金项目（50807037） ；上海市科 学技术委员会资助项目（09dz1205700）
分配方案，即各元件如何以最优方式分担可靠性的 提高； （3）不能设定各元件的优化约束条件，如各 元件提升可靠性的可行度，以及各元件所能达到的 可靠性极限等； （4）元件冗余是提升系统可靠性的 有效方法，但该方法不能给出冗余系数。针对重要 度分析的上述局限性，需要进一步研究数字化变电 站系统的可靠性分配问题。 本文在文献[4]的基础上提出了针对数字化变 电站系统的最优可靠性分配方法。本方法以花费最 小分配法为基础， 通过引入优化可行性-成本估计模 型建立非线性规划，并使用广义既约梯度法求解。 得到最优可行解后，引入冗余配置系数的概念，给 出了工程上能实际应用的系统优化方案。
ci ( Ri , Ri 0 , Ri max , fi ) ci 0 e
Ri 0 Ri Ri max
(1 f i )
Ri Ri 0 Ri max Ri
（3）
其中：Ri max 为元件i的可靠度上限；ci 0 为元件 i 在可靠 性为 Ri 0 时的初始造价，单位一般取万元； fi 为元件i 的可行性参数，衡量该元件可靠性优化时的难易程 度， 0 fi 1 。受到设计复杂度、技术条件等因素 的影响，有的元件比其他元件更难改进可靠度。 fi 越大，优化可行性越高。 由式（3）可知，当 Ri Ri 0 时， ci ci 0 ；当
（8）
* 考虑系统优化指标 Rs ，需寻优 R ，使
min s.t.
* s
n i 1
c( Ri 0 , Ri )
（2）
Rs Rs*
Rs ( R1 , R2 , , Rn ) Rs* 定义约束函数为
h( R) Rs ( R ) Rs* 由此得到目标规划为 min F ( R )
R [ R1 , R2 , , Rn ]
（5） （6） （7）
l [ R10 , R20 , , Rn 0 ] u [ R1max , R2 max , , Rn max ]
根据式（3） ，定义目标函数 R R (1 f i ) i i 0 n n Ri max Ri F ( R) i 1 ci i 1 ci 0 e
Ri Ri max 时， ci ，即当元件优化接近其理论 上限时，优化成本非常高。实际使用该模型时，可 运用层次分析法[12-13]等群组决策方法确定每个元件 的可行性 fi ，并确定每个元件的可靠度上限。如果 难以确定其上限，则默认为1。 2.2 规划建模 应用可靠性框图方法，并利用文献[4]提出的最 小路集法建立系统可靠度函数，如式（4）。 Rs Rs ( R1 , R2 , , Rn ) （4） 记向量
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电力系统保护与控制
1
可靠性分配的基本概念
1.1 基本原理 系统可靠性分配本质上是求解不等式(1)。
Rs ( R1 , R2 , , Rn ) Rs*
Gs ( R1 , R2 , , Rn ) G为系统要求达到的可靠性指标； Gs 为系 统设计的综合约束条件的向量函数，包括成本、功 耗、体积等因素； Ri 为第 i 个元件的可靠性指标。 常用的可靠性分配方法包括等分配法、比例分 配法、加权分配法以及花费最小分配法等[6-9]。结合 数字化变电站系统的特点，本文采用花费最小分配 法作为分析基础。 1.2 花费最小分配法 花费最小分配法是在可靠度不低于给定约束值 的前提下，确定系统各元件的可靠度或冗余度，使 系统的总成本最小。其最优化表达式为 Rs Rs ( R1 , R2 , , Rn )
2
可靠性分配的规划建模与求解算法
2.1 面向工程应用的可行性-成本模型 使用花费最小分配法的关键步骤是确定成本函 指数函数以 数模型， 文献[10]提出了成本的幂函数、 及多项式模型。 但这些模型的缺陷是参数设置复杂， 不便于实际应用。本文在文献[11]基础上引入一种 工程实用的成本函数
) 0 h( y , R N
RN
（15） （16）
( k 1)
) ( y, R N
第 40 卷 第 8 期 2012 年 4 月 16 日
电力系统保护与控制
Power System Protection and Control
Vol.40 No.8 Apr. 16, 2012
数字化变电站系统最优可靠性分配方法
1 1 1 2 1 陈忻磊 ，胡昱宙 ，张沛超 ，苏永春 ，胡 炎
（1.电力传输与功率变换控制教育部重点实验室，上海交通大学电气工程系，上海 200240； 2.江西省电力科学研究院，江西 南昌 330096） 摘要：分析了数字化变电站系统的最优可靠性分配问题，提出了一套面向工程应用的系统优化方案。以花费最小分配法为基 础，引入可行性-成本模型建立非线性规划，并使用广义既约梯度法求解。得到最优可行解后，对等效冗余系数最高的元件 增加冗余，实现对系统可靠度贡献最大、成本最省的冗余配置策略。为验证上述方法的有效性，对典型 110 kV 数字化变电 站主变间隔的保护系统进行了可靠性分配计算，并设计了工程上易于实现的冗余配置方案。 关键词：数字化变电站；可靠性分配；花费最小分配法；广义既约梯度法；冗余
0
引言
在数字化变电站[1-3]的研发、制造、工程设计以 及运行维护等阶段，都需对其进行可靠性分析，以 确保新系统的可靠性不低于传统系统。可靠性分析 的首要研究内容是系统可靠性计算[4-5]。 而当可靠性 不能满足要求时，就需要研究如何以最优方式提升 系统可靠性。元件重要度分析[4]可以综合考虑系统 结构以及各元件的可靠度，从而发现系统薄弱环节 进而指导优化系统结构。但元件重要度分析存在如 下局限性： （1）不能设置系统优化目标，即优化后 系统可靠性应达到多少； （2）不能定量给出可靠性
An optimal reliability allocation method for digital substation systems
CHEN Xin-lei1, HU Yu-zhou1, ZHANG Pei-chao1, SU Yong-chun2, HU Yan1 (1. Key Laboratory of Control of Power Transmission and Conversion, Ministry of Education (Department of Electrical Engineering, Shanghai Jiao Tong University), Shanghai 200240, China；2. Jiangxi Electric Power Research Institute, Nanchang 330096, China) Abstract: This paper analyzes the optimal reliability allocation issue of digital substation systems, and proposes an optimization allocation method for engineering applications. Based on the minimum cost allocation method, the paper introduces a feasibility-cost model to establish non-linear planning, and uses the generalized reduced gradient method to find the optimal feasible solution. After that, the equivalent redundancy coefficient is used to measure the importance of the components. By realizing redundancy in the most important component, the reliability of the whole system would be increased in a most effective way. Taking a transformer bay in a typical 110 kV substation as an example, the reliability allocation calculation and the redundancy scheme are given to demonstrate the effectiveness of the proposed method. This work is supported by National Natural Science Foundation of China (No. 50807037). Key words: digital substation; reliability allocation; minimum cost allocation method；generalized reduced gradient method; redundancy 中图分类号： TM76 文献标识码：A 文章编号： 1674-3415(2012)08-0025-05
(k )
R R N N
( k )