继电保护装置带状拟合寿命模型及其弹性退役决策方法

南东亮; 王维庆; 张陵; 熊小伏; 杨国生; 何雨霏

doi:10.7500/AEPS20210225001

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继电保护装置带状拟合寿命模型及其弹性退役决策方法

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 继电保护装置带状拟合寿命模型及其弹性退役决策方法
- Band Fitting Life Model and Flexible Decommissioning Decision Method for Relay Protection Devices
- 电力系统自动化 2022年46卷第4期页码：103-111
- 作者机构：
  
  1.新疆大学电气工程学院,新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 830047
  2.国网新疆电力有限公司电力科学研究院,新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 830011
  3.输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学),重庆市400030
  4.中国电力科学研究院有限公司,北京市 100192
- 作者简介：
  
  南东亮(1985—)，男，博士研究生，高级工程师，主要研究方向：电力系统运行控制与继电保护、数据分析与挖掘。E-mail：ndl_hhu@126.com
  王维庆(1959—)，男，通信作者，教授，博士生导师，主要研究方向：电力系统保护与控制、新能源并网控制。E-mail：wwq59@xju.edu.cn
  张陵(1969—)，男，硕士，高级工程师，主要研究方向：电力系统继电保护。E-mail：dlxjdky@126.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(52067020);新疆维吾尔自治区教育厅重点项目(XJEDU2019I009);教育部创新团队滚动项目(IRT-16R633)
- DOI：10.7500/AEPS20210225001
  中图分类号：
- 收稿：2021-02-25，
  
  修回：2021-08-12，
  
  网络出版：2022-01-17，
  
  纸质出版：2022-02-25
- 稿件说明：
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南东亮,王维庆,张陵等.继电保护装置带状拟合寿命模型及其弹性退役决策方法[J].电力系统自动化,2022,46(4):103-111.

NAN Dongliang,WANG Weiqing,ZHANG Ling,et al.Band Fitting Life Model and Flexible Decommissioning Decision Method for Relay Protection Devices[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(4):103-111.
南东亮,王维庆,张陵等.继电保护装置带状拟合寿命模型及其弹性退役决策方法[J].电力系统自动化,2022,46(4):103-111. DOI： 10.7500/AEPS20210225001.

NAN Dongliang,WANG Weiqing,ZHANG Ling,et al.Band Fitting Life Model and Flexible Decommissioning Decision Method for Relay Protection Devices[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(4):103-111. DOI： 10.7500/AEPS20210225001.

摘要

电力系统继电保护装置的寿命评估及退役决策对于保障电力系统安全具有重要作用，而继电保护装置的寿命建模及退役决策制定尚无十分有效的方法。采用“浴盆曲线”单线拟合难以反映运行统计数据较大波动的问题，工程实际中继电保护装置退役决策的理论依据不够充分。文中提出了一种刻画继电保护装置失效的带状拟合寿命模型，通过拟合失效数据的两条边界线来描述继电保护设备失效区间，重点反映失效数据集中的区域及其变化趋势，从而反映继电保护装置的寿命变化规律。这种基于失效区间的模型用于退役决策时，既具有明确的边界特征又具有一定范围的弹性，可指导运行部门根据继电保护装置的实际运行情况将退役区间与一次设备的检修更新计划协同决策，具有更强的工程指导意义。结合中国某省级电网运行数据进行分析，验证了所提方法的有效性。

Abstract

The life assessment and decommissioning decision of relay protection devices in power systems play an important role in ensuring the safety of power systems. However

there is no very effective method for life modeling and decommissioning decision of relay protection devices. It is difficult to reflect the large fluctuation of operation statistical data by single line fitting of the bathtub curve. In engineering practice

the theoretical basis for the decommissioning decision of relay protection devices is not sufficient. This paper proposes a band fitting life model to describe the failure of relay protection devices. The failure interval of relay protection devices is described by fitting two boundary lines of failure data

focusing on the area of the failure data set and its change trend

so as to reflect the life change law of relay protection devices. This failure interval based model not only has clear boundary characteristics

but also has a certain range of elasticity when used in decommissioning decision. It can guide the operation department to make cooperative decisions between the decommissioning interval and the maintenance and renewal plan of primary equipment according to the actual operation of relay protection devices

which has stronger engineering guiding significance. Combined with the operation data of a provincial power grid in China

the effectiveness of the proposed method is verified.

关键词

Keywords

references

陈国平，王德林，裘愉涛，等 . 继电保护面临的挑战与展望［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 16 ）： 1 - 11 .

CHEN Guoping ， WANG Delin ， QIU Yutao ， et al . Challenges and prospects of relay protection ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 16 ）： 1 - 11 .

ZHAO Lili ， LI Xueming ， NI Ming ， et al . Review and prospect of hidden failure： protection system and security and stability control system ［J］. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy ， 2019 ， 7 （ 6 ）： 1735 - 1743 .

李志刚，刘伯颖，李玲玲，等 . 基于小波包变换及RBF神经网络的继电器寿命预测［J］. 电工技术学报， 2015 ， 30 （ 14 ）： 233 - 240 .

LI Zhigang ， LIU Boying ， LI Lingling ， et al . Life prediction of relay based on wavelet packet transform and RBF neural network ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2015 ， 30 （ 14 ）： 233 - 240 .

薛安成，王睿琛，刘蔚，等 . 继电保护装置恒定失效率估算方法［J］. 电力系统自动化， 2012 ， 36 （ 4 ）： 6 - 10 .

XUE Ancheng ， WANG Ruichen ， LIU Wei ， et al . Estimation methods for constant failure rate of protection equipments ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2012 ， 36 （ 4 ）： 6 - 10 .

王睿琛，薛安成，毕天姝，等 . 继电保护装置时变失效率估算及其区域性差异分析［J］. 电力系统自动化， 2012 ， 36 （ 5 ）： 11 - 15 .

WANG Ruichen ， XUE Ancheng ， BI Tianshu ， et al . Time-varying failure rate estimation of relay protection devices and their regional differences analysis ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2012 ， 36 （ 5 ）： 11 - 15 .

BI K ， YAN G ， ZHANG H ， et al . Research on equipment failure rate forecasting based on gray-linear regression combined model ［C］// 2016 Prognostics and System Health Management Conference ， October 19-21 ， 2016 ， Chengdu， China .

薛安成，刘中硕，刘一民，等 . 基于改进役龄模型和全生命周期成本的继电保护装置服役年限确定［J］. 电力自动化设备， 2021 ， 41 （ 3 ）： 219 - 224 .

XUE Ancheng ， LIU Zhongshuo ， LIU Yimin ， et al . Service life determination of relay protection device based on improved service life model and full life cycle cost ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2021 ， 41 （ 3 ）： 219 - 224 .

刘宁，李元，徐尧宇，等 . 役龄累积和状态诱因协同的变压器失效概率模型［J］. 中国电机工程学报， 2019 ， 39 （ 22 ）： 6783 - 6791 .

LIU Ning ， LI Yuan ， XU Yaoyu ， et al . Failure probability model of transformer based on service age accumulation and state inducement ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2019 ， 39 （ 22 ）： 6783 - 6791 .

YANG Shuai ， ZHOU Wenjun ， ZHU Shiyang ， et al . Failure probability estimation of overhead transmission lines considering the spatial and temporal variation in severe weather ［J］. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy ， 2019 ， 7 （ 1 ）： 131 - 138 .

JEDRZEJCZAK J ， ANDERS G J ， FOTUHI-FIRUZABAD M ， et al . Reliability assessment of protective relays in harmonic-polluted power systems ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2017 ， 32 （ 1 ）： 556 - 564 .

李俊刚，张爱民，张杭，等 . 广域保护系统数据网络可靠性评估［J］. 电工技术学报， 2015 ， 30 （ 12 ）： 344 - 350 .

LI Jungang ， ZHANG Aimin ， ZHANG Hang ， et al . Reliability evaluation of the wide area protect system ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2015 ， 30 （ 12 ）： 344 - 350 .

JEDRZEJCZAK J ， ANDERS G J . Transition rates assessment of protective relays reliability models with incomplete data ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2017 ， 32 （ 1 ）： 809 - 812 .

WANG Junhao ， XUE Ancheng ， JING Qi ， et al . Research on aging failure rate estimation of protective relay based on versatile distribution ［C］// 2015 34th Chinese Control Conference （CCC）， July 28-30 ， 2015 ， Hangzhou， China .

HU Wei ， YANG Zhaojun ， CHEN Chuanhan ， et al . A Weibull-based recurrent regression model for repairable systems considering double effects of operation and maintenance： a case study of machine tools ［J］. Reliability Engineering and System Safety ， 2021 ， 213 ： 107669 .

SHAKHATREH M K ， LEMONTE A J ， MORENO-ARENAS G . The log-normal modified Weibull distribution and its reliability implications ［J］. Reliability Engineering & System Safety ， 2019 ， 188 ： 6 - 22 .

BEBBINGTON M ， LAI C D ， ZITIKIS R . Bathtub shaped failure rate life distributions ［M］. New York， USA ： Springer ， 2006 .

ZHANG T ， DWIGHT R ， EL-AKRUTI K . On a Weibull related distribution model with decreasing， increasing and upside-down bathtub-shaped failure rate ［C］// 2013 Proceedings of Annual Reliability and Maintainability Symposium （RAMS）， January 28-31 ， 2013 ， Orlando， USA .

徐岩，白静，戴志辉 . 一种基于威布尔分布的继电保护装置可靠性分析的新方法［J］. 华北电力大学学报（自然科学版）， 2012 ， 39 （ 4 ）： 15 - 19 .

XU Yan ， BAI Jing ， DAI Zhihui . A new method for reliability analysis of relay protection device based on Weibull distribution ［J］. Journal of North China Electric Power University （Natural Science Edition）， 2012 ， 39 （ 4 ）： 15 - 19 .

王嘉琦，徐岩，彭雅楠，等 . 基于灰色-三参数威布尔分布模型的继电保护装置可靠性参数估计［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 4 ）： 1354 - 1360 .

WANG Jiaqi ， XU Yan ， PENG Yanan ， et al . Reliability parameter estimation of relay protection device based on grey-three parameter Weibull distribution model ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 4 ）： 1354 - 1360 .

罗琨，时永肖，李正新，等 . 智能变电站继电保护装置寿命模型及其辨识方法［J］. 智慧电力， 2021 ， 49 （ 1 ）： 96 - 101 .

LUO Kun ， SHI Yongxiao ， LI Zhengxin ， et al . A life model and its identification method for relay protection device in smart station ［J］. Smart Power ， 2021 ， 49 （ 1 ）： 96 - 101 .

李奎，高志成，武一，等 . 基于统计回归和非线性Wiener过程的交流接触器剩余寿命预测［J］. 电工技术学报， 2019 ， 34 （ 19 ）： 4058 - 4070 .

LI Kui ， GAO Zhicheng ， WU Yi ， et al . Remaining lifetime prediction of AC contactor based on statistical regression and nonlinear Wiener process ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2019 ， 34 （ 19 ）： 4058 - 4070 .

孙鹏，陈绍辉，张彩庆 . 基于Marquardt法参数估计的变电设备寿命周期故障率评估［J］. 电力系统保护与控制， 2012 ， 40 （ 1 ）： 85 - 90 .

SUN Peng ， CHEN Shaohui ， ZHANG Caiqing . Life cycle failure rate evaluation of substation equipment based on parameter estimation of Marquardt method ［J］. Power System Protection and Control ， 2012 ， 40 （ 1 ）： 85 - 90 .

NAN Dongliang ， WANG Weiqing ， MAHFOUD R J ， et al . Risk assessment of smart substation relay protection system based on Markov model and risk transfer network ［J］. Energies ， 2020 ， 13 （ 7 ）： 1 - 16 .

贺春，陈光华，王朋飞，等 . 高加速寿命试验在就地化保护装置可靠性研究中的应用［J］. 电力系统保护与控制， 2018 ， 46 （ 20 ）： 181 - 186 .

HE Chun ， CHEN Guanghua ， WANG Pengfei ， et al . Application of high accelerated life test in reliability research of in-place protection device ［J］. Power System Protection and Control ， 2018 ， 46 （ 20 ）： 181 - 186 .

黄炳翔，梁欣瑜，李伟，等 . 基于全程状态监测量的继电保护故障率模型［J］. 电力科学与技术学报， 2019 ， 34 （ 4 ）： 148 - 157 .

HUANG Bingxiang ， LIANG Xinyu ， LI Wei ， et al . Research on fault rate model of relay protection based on the whole process condition monitoring ［J］. Journal of Electric Power Science and Technology ， 2019 ， 34 （ 4 ）： 148 - 157 .

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