基于故障树分析法的继电保护系统可靠性分析
故障树分析在配电系统中的应用
故障树分析在配电系统中的应用摘要：目前，配电系统可靠性评估的方法主要是模拟法、解析法和故障树法[1]。
解析法用数学模型来描述故障过程，但是计算量随着系统规模的增大而急剧增加，模拟法非常适合进行复杂电力系统的可靠性计算但是计算精度和计算时间经常受到各种因素的综合限制影响。
故障树分析法是分析大型复杂系统安全性与可靠性的常用的有效方法。
本文介绍了故障树分析法的基本概念、建模方式、基本计算步骤。
通过实例分析，介绍了故障树法在配电系统可靠性研究中的运用。
关键词：配电系统；故障树；可靠性前言配电系统处于电力系统的末端，配电设备数量大，分布面广，是整个电力系统与用户联系、向用户供应电能和分配电能的重要环节，配电系统的可靠性与用户用电的可靠性还有电网供电的可靠性有直接的联系，所以，配电系统的可靠性指标实际上就是整个电力系统结构及运行特性的集中反映。
配电系统的安全性和其发生故障产生的经济损失已不容忽视。
目前对电力系统可靠性评估的主要方法是蒙特卡洛模拟法和解析法。
蒙特卡洛模拟法属于统计试验方法，较为简单直观，采用抽样的方式，但求解花费的时间随计算精度要求提高而急剧增加且针对性不强。
解析法的物理概念清楚，模型的精度高。
但它的计算量随系统规模的增大而呈指数增长。
为了解决较为复杂的系统，引入故障树分析法。
故障树分析（Fault Tree Analysis，简称FTA）是较为适用于大型复杂系统安全性与可靠性的常用的有效方法。
1用户的配电系统可靠性指标[2]1、系统平均停电频率指标（System average interruption frequency index，SAIFI），是指每个由系统供电的用户在单位时间（年）内的平均停电次数。
（1.1）其中λi表示负荷点i的故障率；Ni表示负荷点i的用户数。
2、系统平均停电持续时间指标（System average interruption duration index，SAIDI），是指每个由系统供电的用户在单位时间（年）内的平均停电持续时间。
继电保护系统的可靠性分析及在电网中的运用
大陆桥视野・２０１６年第２期 １２４随着科学技术的提高，我国电力工业也得到了很大的发展。
电力系统的稳定运行可以为广大用户提供优质可靠的供电服务，为我国的生产生活活动提供保障。
继电保护是电力系统重要的保护机制，对于防止发生电力事故，维持国家电网正常运行具有重要作用。
本文将对继电保护系统的可靠性进行分析，探讨继电保护系统在电网中运用的方法，希望为我国电力系统的发展提供帮助。
一、继电保护系统概述目前，电力系统的主要环节包括发电环节、变电环节、输电环节、配电环节以及用电环节等。
电力系统主要将自然界中一次能源通过电力转化装置转化成生活和生产所需的电力能源。
继电保护系统在国家电网中是发生故障时候的第一道保护机制，主要有测量元部件、逻辑环节和执行输出三个内容组成。
为了确保继电保护系统的良好运行，电网工作人员要对系统的运行情况进行了解，对发生的故障进行记录，总结出相似故障发生的规律，从而为解决故障提供重要的参考意见。
二、继电保护系统可靠性分析（１）继电保护系统可靠性指标内涵对于继电保护系统来说，其可靠性指的是如果电力系统出现故障的时候，要能够通过对应的保护机制，为电力系统提供安全性保障，当电力系统正常运转的时候，继电保护系统处于拒动的状态。
继电保护系统的可靠性指标是对可靠性的具体数值评价，通常用到的可靠性指标包括可靠度、故障发生率、设备可用率、计划检修率、以及平均无故障和修复时间。
（２）完善继电保护系统的措施继电保护系统可靠性指标的确定对于完善机电保护系统具有重要意义。
故障人员可以根据可靠性指标分析出可能造成系统故障的原因，在设计和维修故障中进行重点关注，并作为具体维修周期的制定依据。
过去的继电保护系统缺乏自检功能，因此需要人工定期检修工作来弥补系统的缺陷。
目前，采用比较广泛的继电保护装置是微机继电保护装置，具有较强的自检功能，同时可以对系统运行状态随时监测。
通常情况下，微机继电保护系统的自检功能就能够实现对故障的有效排查，但为了避免特殊情况的发生，在实际工作中也不能忽略人工定期检查的作用。
城市配电网继电保护系统可靠性分析
个整体进行研究 ， 继 电保护系统结构框图如下 图所示 ：
１ ． ２ 可 靠 性 的表 征 指 标
大， 使得不平衡 电流增 大 ： 如集成 电路芯片故障 ， 会造成保 护失 效， 拒动 ； 再如控制面板显示不清晰 ， 也会使 得操 作困难甚至无 法操作等等。软件 因素方面最主要是保护装 置内部程序软件的
纠错能力 ． 一个 系统软件的纠错 、 容错能力越强 ， 程序发错误指 令造成 的误动概率就越低 ， 系统软件可靠性就越强。 目前在继 电保护领域的软件容错技术 主要有 自动防卫设计 、 Ｎ 一 可靠程序 设计 、 软件模块 恢复法等 ， 这些 技术可 以及 时发现系统程序设 计 的不足之处 ， 极大提高系统 的可靠性 。二次 回路也是低压 电
韶关
５ １ ２ ６ ０ ０ ）
摘 要： 配 电网继电保 护 系统是 电力 系统的重要组成部分。 在 复杂的配电网继 电保护 系统 中， 影响其可靠性 因素很 多． 如硬件 因素、 软件 因素、 二次 回路 以及一些人为 因素等等。为提 高继 电保护 系统可靠性 ， 文章 以硬件评估 为例 ， 引入故 障树法 ， 用图形化路
模块 光耦 出错 ， 也会造 成误 动 ， 拒动； 如零 漂增大 ， Ａ Ｄ误 差增
的主观因数判断 的。笔者认 为 ， 继电保护系统可靠性应 当是继 电保护 系统在规定 的条件 下 ， 按规定 的时间 维持 系统规定功 能的稳定程度 ， 并与稳定程度成正相 当关系 。系统部分或者全 部功能丧失均称为失效 ， 对于可修部分 叫系统故障。
系统可靠性设计中的故障树分析方法(八)
系统可靠性设计中的故障树分析方法在工程领域中，系统可靠性设计是非常重要的一个方面。
系统可靠性设计的核心目标是确保系统在各种不同的操作条件下能够正常运行，同时减少系统故障的概率。
故障树分析方法是一种经典的可靠性工程技术，通过对系统故障进行分析，可以帮助工程师们找出系统的薄弱环节，并采取相应的措施来提高系统的可靠性。
本文将介绍故障树分析的原理和方法，以及在系统可靠性设计中的应用。
故障树分析的原理是基于一种自顶向下的分析方法，它将系统故障的各种可能性进行了系统化的分类和组合，从而找出导致系统故障的根本原因。
通过构建故障树模型，可以清晰地呈现出系统故障的逻辑结构，以及各种故障事件之间的因果关系。
在故障树中，顶部是系统的总体故障事件，底部是一系列基本故障事件，中间是各种逻辑门，如与门、或门等。
通过逻辑门的组合，可以描述出导致系统故障的各种可能路径，从而找出系统的薄弱环节。
故障树分析的方法包括故障分类、故障事件的定义、逻辑门的应用和故障树模型的构建。
首先，工程师们需要对系统故障进行分类，将系统可能出现的故障事件进行清晰的定义。
其次，需要确定适当的逻辑门，来描述故障事件之间的关系。
例如，与门表示多个故障事件同时发生的情况，或门表示多个故障事件中至少一个发生的情况。
最后，构建故障树模型，将各种故障事件和逻辑门组合起来，形成一张清晰的逻辑结构图。
在系统可靠性设计中，故障树分析方法可以帮助工程师们找出系统的薄弱环节，从而采取相应的措施来提高系统的可靠性。
首先，通过对系统故障进行分析，可以找出导致系统故障的根本原因，从而对系统进行改进和优化。
其次，可以通过故障树分析的结果来确定系统的关键部件和关键环节，从而加强这些关键部件的设计和制造，以提高系统的可靠性。
此外，还可以通过故障树分析来确定系统的备用方案和应急措施，以应对可能发生的故障事件。
总之，故障树分析方法是系统可靠性设计中非常重要的一种工程技术。
通过对系统故障进行系统化的分类和组合，可以找出系统的薄弱环节，从而采取相应的措施来提高系统的可靠性。
浅谈故障树分析法的继电保护系统可靠性
浅谈故障树分析法的继电保护系统可靠性1 引言在现今社会中，电力对于人们的生活具有非常重要的意义，电力系统运行的可靠性以及安全性也将直接对我国的国民经济发展产生影响。
随着电力系统规模的扩大，我国电力网络所具有的结构也变得越来越复杂，并因此使人们对其所具有的可靠性具有了更高的关注。
目前，我国对于变压器、电网以及机组的一次设备可靠性已经具有了较高的研究水平，并从最初的研究、评价逐渐深入到标准的建立。
而对于电力系统二次系统、自动装置以及继电保护等，是否能够有选择性、正确、自动的对设备故障进行切除，以此使电力系统安全性得到了提升，则成为了非常重要的一项工作，同时也是以往我国电力系统研究过程中存在的空白区域。
近年来，我国在电力系统二次系统可靠性研究的实践以及理论方面存在着较大的差异，其中，继电保护可以说是非常重要的一项设备，其不仅直接影响到电力系统运行的可靠性，如果在问题发生时没有进行正确的动作甚至会扩大电力系统故障，并因此引发电力系统崩溃情况，很可能因此在造成较大范围停电的同时对社会带来重大的经济损失。
为了避免上述情况的出现，就需要我们能够做好继电保护可靠性的研究。
2 继电保护可靠性模型对于电网继电保护系统来说，其由测量装置、二次回路、断路器操作机构以及继电保护装置所组成的，对于目前的计算机继电保护系统来说，其可以分为硬件以及软件两大部分，我们可以根据系统分类情况对可靠性影响因素进行寻找，并在一定的分析基础上对其计算模型进行建立，之后，则可以通过马尔科夫状态法的应用对其失效率以及可用度进行求出。
2.1 硬件失效因素硬件系统方面，其由继电保护装置、辅助装置、电流互感器、电压互感器以及二次回路等组成的：第一，对于继电保护装置来说，其本质为一台较为特殊的计算机设备，分为以下几个模块：中央处理模块、模拟量输入模块、通信模块、人机接口模块、数字量输入模块以及数字量输出模块；第二，二次回路。
二次回路在实际应用中很容易出现线路裸露、绝缘老化以及元件接触不良等问题，并因此使线路出现故障；第三，电压电流互感器。
基于故障树分析算法的电池管理系统可靠性评估研究
基于故障树分析算法的电池管理系统可靠性评估研究电池管理系统是电动汽车和可再生能源系统中至关重要的组成部分。
在这些系统中，电池具有关键的能源存储和供应功能。
因此，评估电池管理系统的可靠性对于保证系统运行的安全和稳定至关重要。
本文将基于故障树分析算法，对电池管理系统的可靠性进行评估研究。
故障树分析是一种常用的可靠性分析方法，通过建立故障树模型，对系统中的故障事件进行定量分析和评估。
首先，我们需要建立电池管理系统的故障树模型。
故障树模型是由事件和逻辑门组成的树形结构，可以清晰地表示系统故障的原因和发生概率。
在电池管理系统的故障树模型中，我们将考虑各种可能导致系统故障的事件，如电池过载、电池短路、电池过放等。
通过对各事件之间逻辑关系的分析和描述，可以构建完整的故障树模型。
接下来，我们需要对故障树模型进行定量分析。
在定量分析中，我们需要确定各事件的概率，这可以通过历史数据、实验测试和专家判断等方式得出。
同时，还需要考虑各事件之间的相关性和依赖关系，以及修复故障的平均时间。
通过使用故障树分析软件，可以对故障树模型进行概率计算和可靠性评估，得出系统故障的概率和可靠性指标。
为了进一步提高电池管理系统的可靠性，我们可以通过故障树分析的结果，确定关键故障事件，并采取相应的措施进行改进和优化。
例如，对于电池过载事件，可以采取控制算法调整电流，避免电池过载；对于电池短路事件，可以加强电池包的绝缘和隔离，减少短路风险。
通过这些措施，可以降低系统发生故障的概率，提高系统的可靠性。
此外，故障树分析还可以用于系统的可靠性预测和维护决策。
通过对故障树模型的更新和维护，可以及时发现系统中潜在的故障风险，并采取相应的维护策略，延长系统的寿命和可靠性。
总结而言，基于故障树分析算法的电池管理系统可靠性评估是一种重要的研究方法。
通过建立故障树模型，并进行定量分析和评估，可以对系统故障的原因和发生概率进行准确的评估。
同时，通过故障树分析结果的引导，可以采取相应的改进和优化措施，提高系统的可靠性和安全性。
系统可靠性设计中的故障树分析案例分享
系统可靠性设计中的故障树分析案例分享在工程设计领域，系统可靠性是一个至关重要的问题。
无论是在航天航空、汽车工业、电力系统还是医疗设备等领域，系统的可靠性设计都是至关重要的。
而在系统可靠性设计中，故障树分析是一个被广泛应用的方法，它可以帮助工程师们找出系统中的潜在故障原因，进而制定相应的改进措施。
故障树分析是一种定量分析方法，它可以用来分析系统中可能导致故障的各种原因，并将这些原因按照逻辑关系组合成一棵“树”，从而找出系统发生故障的概率。
下面，我们将通过一个案例来具体了解故障树分析在系统可靠性设计中的应用。
案例：飞机液压系统故障树分析假设我们需要对一架飞机的液压系统进行可靠性分析，我们首先需要确定故障树的顶事件，即飞机液压系统发生故障。
然后，我们可以根据该事件下可能的导致原因进行分类，并逐步构建故障树。
首先，我们可以将导致液压系统故障的可能原因分为两类：机械故障和操作失误。
而对于机械故障而言，可能的原因包括液压泵故障、液压管路泄漏、液压油温过高等；而对于操作失误而言，可能的原因包括操作人员疏忽、操作程序错误等。
接下来，我们可以进一步对每个可能原因进行细分。
以液压泵故障为例，可能的原因包括液压泵内部零部件损坏、液压泵密封圈老化等。
而对于操作人员疏忽而言，可能的原因包括操作手册不清晰、操作人员疲劳等。
通过不断地细分，我们最终可以构建出一棵完整的故障树，从而找出导致飞机液压系统故障的各种可能原因，并计算出各个原因发生的概率。
通过这种方法，我们可以有针对性地对系统进行改进，提高飞机液压系统的可靠性。
除了飞机液压系统，故障树分析在其他系统设计中也有着广泛的应用。
比如在汽车工业中，可以通过故障树分析来找出可能导致汽车刹车系统故障的原因；在电力系统领域，可以通过故障树分析来找出可能导致输电线路故障的原因。
通过这种方法，工程师们可以更好地理解系统的脆弱环节，从而有针对性地进行改进和优化。
然而，值得注意的是，故障树分析作为一种定量分析方法，其结果往往受到输入参数的影响。
基于故障树分析的电力变压器可靠性跟踪方法
基于故障树分析的电力变压器可靠性跟踪方法发表时间：2017-07-17T16:16:37.067Z 来源：《电力设备管理》2017年第5期作者：李博伟[导读] 通过概率进行故障不同等级的划分。
进行故障等级度的划分，订制等级严重的具体保准。
做出定性和定量的分析。
大唐国际托克托发电公司，内蒙古呼和浩特010216摘要：故障树分析方法是最早美国贝尔实验室研究的，是一种行之有效的逻辑模式分析的方法，常用于安全工程的主要分析方法。
使用故障树分析法需要具有数理逻辑的基础，了解逻辑符合，理解逻辑操作，从顶层开始进行故障树的编制。
本文利用故障树的科学分析方法，对大型电力变压器系统进行分析，对故障作出做出研究。
关键词：故障树分析；电力变压器；维护方法大型电力变压器的安全稳定运行日益受到各界的关注，尤其越来越多的大容量变压器进网运行，一但造成变压器故障，将影响正常生产和人民的正常生活，而且大型变压器的停运和修复将带来很大的经济损失，本文分析了电力变压器的各种类型故障以及检修方法。
近年来，随着大型变压器制造水平的不断提高，变压器的可靠性也越来越高，同时，对电网运行单位的生产效率和经济效益的要求不断提高，以往所普遍采用的变压器定期维修的弊端越来越突出。
因此人们开始关注变压器状态检修的研究和应用，状态检修代替定期维修已成为电力系统的共识。
一、故障树分析故障树分析法，简称(FTA Fault Tree Analysis)，是一种评价复杂系统可靠性与安全性的分析方法。
故障树分析把系统不希望发生的失效状态作为失效分析的目标，这一目标在故障树分析中定义为“顶事件”。
在分析中要求寻找出导致这一失效发生的所有可能的直接原因和间接原因，这些原因在故障树分析中称之为“中间事件”。
然后再跟踪找出导致每一个中间事件发生的所有可能的原因，顺序渐进，直至追踪到对被分析对象来说是一种基本原因为止。
这种基本原因，故障树分析中定义为“底事件”1.起源：其实从起源来说故障树分析技术已经有很长的历史了，它最早是由美国贝尔实验室研发的。
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易导 致接 地或 者元 件连 接 接触 不 良、松 动 而造 成 故 障。 （ ）电压／ ３ 电流互 感 器 。 电压／ 流互感 器将 高压 电
设 、２ ３ ４ ５ ６ ７ 别表 示 这７ 事 件 的 失 ｌ 、 、 、 、 、分 个 效 率 ， 下 行法 求最 小 割集 ， 用 步骤 如表 １ 示 。 所
收 稿 日期 ：Ｏ Ｏ ０ — ９ ２ｌ一９０
部低压回路。 二次回路因线路绝缘不良、 、 老化 裸露容
作者简介 ： 王
姗（９４ ， ， １ ８一）女 河北保定人 ， 硕士研 究生， 主要研究方向为电力系统继 电保护 。
Ｙ Ｎ ＩＹ Ｎ Ｉ研 究 与 分 析 ； Ａ Ｕ ＵＦ Ｊ Ｅ ｘ
究 和分析 。
量输 出模 块 、 通信 模 块 、 人机 接 口模 块 ， 硬 件 的基 其 本 结构见 图２ 。
１ 继 电保 护 系统 的可 靠 性模 型
继 电保 护 系统 是 １ 由继 电保 护装 置 、测 量 装 个
置、 断路 器及 其 操作 机 构 及 二 次 回路 （ 由继 电器 、 电 器 元件 和 连 接 不 同 电器设 备 的导 线 及 电缆 所 组 成１ 构 成 的统一 整 体 ，继 电保 护 系统 简 化 逻辑 图如 图 １
统 和硬 件 系 统 ，按 照 软硬 件 系 统 分类 分 别 找 出影 响其 可 靠 性 的 因素 并 建立 相 应 的计 算 模 型 ，最后 用 马尔 科 夫 状 态 法综 合 求 解 出保 护 的 可 用 度 和 失
效 率 【 “ 。
１１ 保 护 系统 硬件 失效 因素及 模型
（ ）继 电保 护 的辅 助装 置 。包 括 交 流 电压切 换 ４
装 置 引起 的硬 件 系统 失效 可 能性最 大 。所 以在保 护 硬 件 系统 中 ， 护 装置 还是 最薄 弱 的环节 ， 次是 二 保 其 次 回路 。
表 １ 最 小 割集
箱、 三相操作继 电器箱及分相操作继 电器箱Ｉ ， 其 ２ ｌ 等 主要用 作二 次 回路 的切 换及 作为 断路 器操 作 的辅 助
保 护 系统硬 件 由 电压 电流 互 感 器 、继 电保 护装 置、 二次 回路 、 电保护 的辅 助装置 、 继 装置 的通 信 、 通 道 及接 口 、 器及 其操 作机 构组成 。 断路 （）继 电保 护装 置 。继 电保 护装 置实 际上 是 １ １ 台
特殊 的计 算机 ， 分为７ 模块 ： 可 个 电源供应 模块 、 中央 处 理模 块 、 字量 输 入模 块 、 拟 量输 入模 块 、 数 模 数字
接关系到电力系统的安全运行与可靠性。在电力系
统 其二次 系统 可靠性 的研究 中 ，继 电保护 的可 靠性 显 得尤其 重要 ，其不 正确 动作便 会使 良连 锁反应 而造成 电力系
统 崩溃 ， 导致大 面积 停 电 ， 造成重 大经 济损失 。 因此 ， 研究 继 电保 护 系统 的可靠 性十 分重要 ．本 文运 用故 障树 分析 法对 电力继 电保 护系统 可靠 性进行 如 下研
ｌ ｌ
研究与分析 ＹＮＩ ＵＥ Ｘ ＡＪ Ｎ ＹＦ Ｕ
鲞香救障树 分辑
王
德电僚妒系瑰可靠懂分辑
姗， 王朝辉
保定 ０ １０ ） ７ ０ ３
（ 北 电力 大学 电力 工程 系 ， 华 河北
摘
要： 随着电力 系统规模的扩大， 网络结构越来越复杂， 电力系统可靠性 问题受到越 来越 多的关注 。电力 系统 口
所示 。
图２ 继 电保 护 装 置硬 件 基 本 结 构
（ ）二次 回路 。保 护 系统二 次 回路 主要包 括测 ２
量 回路 、 电保护 回路 、 继 开关控制及信号 回路 、 操作 电源 回路 、断 路器 和隔离 开关 的 电气闭锁 回路 等全
图 １ 继 电保 护 系统 简 化 逻 辑 图
则 硬件 失效 率 为Ａ：
Ａ （ ＂ ４ ＋ ６ ） ２ ＝ １ ３Ｘ＋ ５ ＋ ７ ＝ Ｘ４ － ＋
１＋ １ ＋ １＋ １ ＋ ｌ＋ ２ ５ ６戈 ７戈 ３ ４ （） ２
侧 的 电压 电流变 换 成 适用 于二 次 回路 的 电压 电流 。 其采 集量 的误 差 主要 在于 二 次接线 错误 和接线 的连
中 图分 类 号 ：Ｍ７ Ｔ ７ 文献 标 志 码 ： Ａ 文 章编 号 ：６ ３ ７ ９ （０ １０ — ０ ６ ０ １７ — ５ ８ ２ １ ）２ ０ ２ ～ ４
电力 系统 微 机 继 电保 护 系统 可 以分 为 软件 系
０ 引言
目前 ， 国内外 关 于各 类 机组 、 压 器 、 网等 电 变 电 力 系统一 次设 备 的可 靠性 研究 已逐步 走 向成熟 。 电 力 系统其 二 次系统 的继 电保 护 、 自动装 置 等能 自动 、 快速、 有选 择性 地将 故 障元 件从 电力 系统 中切 除 ， 直
接松 动 ， 以要 求 互感 器 引 出端 子 的极 性必 须正 确 ， 所 从 电 流／ 电压 互 感 器 二 次端 子 引 至保 护 装 置 的接 线
也必 须正 确 。
各模 块 的概 率 重要 度见 表２ 从表 ２ 以看 出 ， 护 。 可 保
装置所 占 比例 最 大 ， 次 为二 次 回路 。 占 比例越 大 其 所 对硬 件 系统 的失效 贡 献也 就越 大 ，反过 来说 由保 护
其二次系统 中继 电保护的可靠性直接关系到 电力系统的安全运行。 中分析 了继 电保护系统硬件和软件的失效 文
因素， 运用故障树分析法对 电力继 电保 护系统可靠性进行分析 ， 通过建 立模型 ， 并运用于具体算例 ， 出分析 结 得
果： 运用故障树分析法对 电力继电保护 系统的可靠性进行分析是 可行 的， 并且 是准确 的。 关键词 ： 电力系统 ； 可靠性 ； 故障树 ；继电保护