一种继电保护跳闸回路发生故障的预测方法及装置与流程

本申请涉及电力领域，特别涉及一种继电保护跳闸回路发生故障的预测方法及装置。
背景技术：
：当电网在运行过程中出现异常，继电保护装置作为电网安全的第一道防线，会迅速做出保护动作，控制断路器合闸或跳闸，从而保证电网的平稳运行。虽然继电保护装置是一道安全防线，但是其本身也存在异常动作的风险，比如出现误动、据动等异常动作，这些异常动作主要是由继电保护装置跳闸回路的故障导致的。因此，继电保护跳闸回路发生故障的概率极大影响着电网安全性的高低。继电保护跳闸回路元器件种类众多，回路连接繁杂，导致难以查明继电保护跳闸回路发生故障的原因，目前还未有继电保护跳闸回路发生故障的有效预测方法。基于此，目前亟需一种继电保护跳闸回路发生故障的预测方法，用于解决现有技术有关于继电保护跳闸回路发生故障的预测方法缺失的问题。技术实现要素：本申请提供了一种继电保护跳闸回路发生故障的预测方法及装置，可用于解决在现有技术中有关于继电保护跳闸回路发生故障的预测方法缺失的问题。第一方面，本申请提供了一种继电保护跳闸回路发生故障的预测方法，所述方法包括：获取目标继电保护跳闸回路图，所述目标继电保护跳闸回路图包括多个元器件；根据预设故障类型涉及到的元器件，以及所述预设故障类型涉及到的元器件对应的电流流向，从所述目标继电保护跳闸回路图中确定出待分析回路；所述待分析回路包括所述预设故障类型涉及到的元器件；根据所述预设故障类型涉及到的元器件，以及预设的元器件与故障发生率的对应关系，确定所述待分析回路的故障发生率；如果所述待分析回路的故障发生率高于预设阈值，则预测所述待分析回路会发生故障。结合第一方面，在第一方面的一种可实现方式中，根据预设故障类型涉及到的元器件，以及所述预设故障类型涉及到的元器件对应的电流流向，从所述目标继电保护跳闸回路图中确定出待分析回路，包括：根据所述元器件和继电保护跳闸回路的电流流向，从所述目标继电保护跳闸回路图中确定出故障分析图；根据所述预设故障类型涉及到的元器件，以及所述预设故障类型涉及到的元器件对应的电流流向，从所述故障分析图中确定出所述待分析回路。结合第一方面，在第一方面的一种可实现方式中，所述待分析回路包括串联支路和并联支路；所述串联支路包括所述预设故障类型涉及到的元器件中第一部分的元器件，所述并联支路包括所述预设故障类型涉及到的元器件中第二部分的元器件；所述预设故障类型涉及到的元器件，以及预设的元器件与故障发生率的对应关系，确定所述待分析回路的故障发生率，包括：根据所述第一部分的元器件，以及所述预设的元器件与故障发生率的对应关系，确定串联支路的故障发生率；根据所述所述第二部分的元器件，以及所述预设的元器件与故障发生率的对应关系，确定并联支路的故障发生率；根据所述串联支路的故障发生率，以及所述并联支路的故障发生率，确定所述待分析回路的故障发生率。结合第一方面，在第一方面的一种可实现方式中，所述预设故障类型包括以下至少一种类型：断路器三相本体不一致故障、断路器就地分闸回路故障和断路器三相同时跳闸故障。第二方面，本申请提供了一种继电保护跳闸回路发生故障的预测装置，所述装置包括：获取模块，用于获取目标继电保护跳闸回路图，所述目标继电保护跳闸回路图包括多个元器件；处理模块，用于根据预设故障类型涉及到的元器件，以及所述预设故障类型涉及到的元器件对应的电流流向，从所述目标继电保护跳闸回路图中确定出待分析回路；所述待分析回路包括所述预设故障类型涉及到的元器件；以及，根据所述预设故障类型涉及到的元器件，以及预设的元器件与故障发生率的对应关系，确定所述待分析回路的故障发生率；预测模块，用于如果所述待分析回路的故障发生率高于预设阈值，则预测所述待分析回路会发生故障。结合第二方面，在第二方面的一种可实现方式中，所述处理模块，具体用于：根据所述元器件和继电保护跳闸回路的电流流向，从所述目标继电保护跳闸回路图中确定出故障分析图；根据所述预设故障类型涉及到的元器件，以及所述预设故障类型涉及到的元器件对应的电流流向，从所述故障分析图中确定出所述待分析回路。结合第二方面，在第二方面的一种可实现方式中，所述待分析回路包括串联支路和并联支路；所述串联支路包括所述预设故障类型涉及到的元器件中第一部分的元器件，所述并联支路包括所述预设故障类型涉及到的元器件中第二部分的元器件，所述处理模块，具体用于：根据所述第一部分的元器件，以及所述预设的元器件与故障发生率的对应关系，确定串联支路的故障发生率；根据所述所述第二部分的元器件，以及所述预设的元器件与故障发生率的对应关系，确定并联支路的故障发生率；根据所述串联支路的故障发生率，以及所述并联支路的故障发生率，确定所述待分析回路的故障发生率。结合第二方面，在第二方面的一种可实现方式中，所述预设故障类型包括以下至少一种类型：断路器三相本体不一致故障、断路器就地分闸回路故障和断路器三相同时跳闸故障。本申请对继电保护跳闸回路进行概括提取，得到引发预设故障类型相关的元器件，根据预设的元器件与故障发生率的对应关系，得到待分析回路的故障发生率。本申请提供的方法考虑了引发继电保护跳闸回路故障的主要原因，排除非重要干扰因素，使得预测继电保护跳闸回路的故障发生率的可行性提升。附图说明图1为本申请实施例提供的一种继电保护跳闸回路发生故障的预测方法的流程示意图；图2为本申请实施例提供的一种目标继电保护跳闸回路图；图3为本申请实施例提供的一种确定出待分析回路的流程示意图；图4为本申请实施例提供的一种故障分析图的示例；图5为本申请实施例提供的一种一级并联回路；图6为本申请实施例提供的一种二级并联回路的示例图；图7为本申请实施例提供的一种继电保护跳闸回路发生故障的预测装置结构示意图。具体实施方式为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。继电保护装置在电网发生异常情况时，会迅速做出保护动作，控制断路器的合闸或跳闸以此保证电网的平稳运行。在实际工作过程中，继电保护跳闸回路存在着发生故障的可能性。如果继电保护跳闸回路发生了故障，则会使得继电保护装置发生误动、拒动等故障。基于上述情形，本申请实施例基于现有技术中有关于继电保护跳闸回路发生故障的预测方法缺失的问题，提出了一种继电保护跳闸回路发生故障的预测方法。如图1所示，为本申请实施例提供的一种继电保护跳闸回路发生故障的预测方法的流程示意图。本申请实施例包括以下步骤：步骤101，获取目标继电保护跳闸回路图。步骤102，根据预设故障类型涉及到的元器件，以及预设故障类型涉及到的元器件对应的电流流向，从目标继电保护跳闸回路图中确定出待分析回路。步骤103，根据预设故障类型涉及到的元器件，以及预设的元器件与故障发生率的对应关系，确定待分析回路的故障发生率。步骤104，如果待分析回路的故障发生率高于预设阈值，则预测待分析回路会发生故障。本申请对继电保护跳闸回路进行概括提取，得到引发预设故障类型相关的元器件，根据预设的元器件与故障发生率的对应关系，得到待分析回路的故障发生率。本申请提供的方法考虑了引发继电保护跳闸回路故障的主要原因，排除非重要干扰因素，使得预测所述待分析回路的故障发生率的可行性提升。下面将进一步阐述本申请实施例的方法步骤。步骤101中，目标继电保护跳闸回路图可以包括多个元器件。如图2所示，为本申请实施例提供的一种目标继电保护跳闸回路图。从图2中可以看到目标继电保护跳闸回路图存在多个元器件。根据元器件在目标继电保护跳闸回路中的位置，元器件主要包括以下三种类型：(1)保护装置端子处的元器件，主要包括母差保护输入端子、失灵保护输入端子、远跳闸输入端子等。(2)操作箱二次回路端子处的元器件，主要包括远方手跳继电器stj、起失灵闭锁重合闸三相跳闸继电器tjr、不起失灵闭锁重合闸三相跳闸继电器tjf、起动重合闸三相跳闸继电器tjq和跳闸保持继电器tbj等。(3)断路器汇控箱跳闸回路相关元器件，主要包括就地分闸按钮sb、远方就地切换把手远方位置输入端子local、远方就地切换把手在就地位置输入端子remote、断路器三相不一致辅助触点sbl、三相不一致时间继电器k16、三相不一致出口继电器k61、三相不一致保护压板lp、sf6压力低继电器sf6低、断路器辅助触点s1l、断路器分闸线圈y1。除了上述三种元器件，目标继电保护跳闸回路图还可以包括其他的元器件，比如a相跳闸继电器ta、b相跳闸继电器tb、c相跳闸继电器tc、断路器操作箱电源空气开关以及部分与继电保护跳闸回路发生故障无关的元器件比如a相开关、b相开关和c相开关等。步骤102中，根据预设故障类型涉及到的元器件，以及预设故障类型涉及到的元器件对应的电流流向，可以从目标继电保护跳闸回路图中确定出待分析回路。其中，待分析回路包括预设故障类型涉及到的元器件。具体的，预设故障类型包括以下至少一种类型：断路器三相本体不一致故障、断路器就地分闸回路故障和断路器三相同时跳闸故障。除了上文提供的三种故障类型，其他与继电保护跳闸回路相关的故障类型均可以作为预设故障类型。如图3所示，为本申请实施例提供的一种确定出待分析回路的流程示意图。具体流程如下：步骤301，根据元器件和继电保护跳闸回路的电流流向，从目标继电保护跳闸回路图中确定出故障分析图。具体的，排除与继电保护跳闸回路发生故障的预测方法不相关的元器件，保留相关元器件，用箭头表示继电保护跳闸回路的电流流向，从目标继电保护跳闸回路图中确定出故障分析图。如图4所示，为本申请实施例提供的一种故障分析图的示例。从图4中可以看出，输入端子作为一种元器件类型，记为类型s，图中用三角形表示。其他中间元件记为类型z，图中用圆圈表示。在本申请实施例中，不同的数字表示不同的元器件编号，在图4中，s-1表示母线保护输入端子；s-3表示失灵保护输入端子；s-4表示远眺输入端子；s-9表示线路保护输入端子；s-10表示remote；s-15表示local；z-2表示断路器操作箱电源空气开关；z-5表示tjr；z-6表示tjf；z-7表示tjq；z-8表示tbj；z-11表示ta；z-12表示tb；z-13表示tc；z-14表示stj；z-17表示k16；z-18表示k61；z-19表示lp；z-20表示sf6压力低；z-21表示sb；z-22表示s1l；z-23表示y1。需要说明的是，本申请实施例获取故障分析图的方法为成功流法。成功流法是一种以成功为导向的系统可靠性分析技术。在实现步骤301的时候，可以不局限于成功流法这一种方法。在表示元器件的种类时，也不仅限于用三角形和圆形来表达，可以用方框图等表达。元器件的编号也不仅限于本申请实施例中使用的数字。凡是可以包含与继电保护跳闸回路发生故障的预测方法相关的元器件，且体现继电保护跳闸回路的电流流向的图，都可以作为故障分析图。步骤302，根据预设故障类型涉及到的元器件，以及预设故障类型涉及到的元器件对应的电流流向，从故障分析图中确定出待分析回路。具体的，在不同预设故障类型中，会涉及不同的相关元器件。举个例子，就地分闸回路故障所涉及的元器件为就地分闸按钮sb，则待分析回路为就地分闸按钮sb所在支路在本申请实施例中，每条待分析回路都是以输入端子为起始点，断路器分闸线圈即z-23为终点，由故障分析图可知，z-21所在待分析回路的起始点对应的输入端子为s-15。再根据s-15至z-23的电流流向，得到就地分闸回路故障所对应的待分析回路为s-15、z-21、z-20、z-22和z-23这几个元器件，以及它们之间的电流流向所组成的待分析回路。步骤103中，待分析回路包括串联支路和并联支路；串联支路包括预设故障类型涉及到的元器件中第一部分的元器件，并联支路包括预设故障类型涉及到的元器件中第二部分的元器件。进一步的，根据第一部分的元器件，以及预设的元器件与故障发生率的对应关系，确定串联支路的故障发生率；以及，根据第二部分的元器件，以及预设的元器件与故障发生率的对应关系，确定并联支路的故障发生率；进而，可以根据串联支路的故障发生率，以及并联支路的故障发生率，确定待分析回路的故障发生率。需要说明的是，第一部分元器件和第二部分元器件仅是为了区分元器件所在支路的类型，因此第一部分元器件和第二部分元器件与对应的故障发生率的对应关系是一致的。具体的，预设的元器件与故障发生率的对应关系可以由多种方式获得。一种可实现方式为，采集元器件的历史工作数据，加权计算元器件对应的故障发生率，根据预设的元器件与故障发生率的对应关系，得到可以实时更新的数据库。另一种可实现方式为，试验模拟各种工作情况，根据试验结果，统计得到含有预设的元器件与故障发生率的对应关系的数据库。如表1所示，为预设的元器件与故障发生率的对应关系的一种示例。其中，对于元器件tjr，统计得到的缺陷率为d1，缺陷率对应的的权重为k1，误动率为e1，误动率对应的权重为k2，异常率为f1，异常率对应的权重为k3。根据前述统计数据，可以得到tjr的故障发生率为各种原因发生导致故障发生的概率乘以各种原因对应的权重，再将结果相加。针对tjr，故障发生率在公式表达上为p＝d1k1+e1k1+f1k1。具体可以参考表1示出的内容，此处不再一一赘述。表1：预设的元器件与故障发生率的对应关系的一种示例元器件缺陷率缺陷率权重误动率误动率权重异常率异常率权重故障发生率tjrd1k1e1k2f1k3p＝d1k1+e1k1+f1k1k16d2k4e2k5f2k6p＝d2k4+e2k5+f2k6k61d3k7e3k8f3k9p＝d3k7+e3k8+f3k9................................................元器件和回路均有两种状态，即正常状态和故障状态，为了表述方便，用y表示正常状态，用n表示故障状态，相应地，p(n)表示元器件的故障发生率，p(y)表示元器件的正常率，a(n)表示回路的故障发生率，a(y)表示回路的正常率，用故障分析图中数字对应表示元器件。以图4为例，p21(n)代表用编号为21表示的元器件，即sb的故障发生率。明显地，p(y)＝1-p(n)，a(y)＝1-a(n)。根据目标继电保护跳闸回路图的结构，本申请实施例只可能出现三种待分析回路结构。一种为单纯的串联回路，一种为有两个及以上输入端子的一级并联回路，还有一种为有两个及以上输入端子，且出现中间元器件并联的二级并联回路。因此，本申请实施例分三种情况讨论如何确定待分析回路的故障发生率。情况(1)：待分析回路为单纯的串联回路。此种情况下，只需要用整数1减去待分析回路中每一个第一部分元器件的正常率相乘的结果，即可确定待分析回路的故障发生率。用公式(1)表示为：ai(n)＝1-∏ipi(y)公式(1)公式(1)中，ai(n)是根据电流方向，积累到标号为i号元器件处的回路的故障发生率即待分析回路的故障发生率，pi(y)是编号为i的第一部分的元器件对应的正常率。还是以图4为举例对象，就地分闸回路故障所对应的待分析回路为单纯的串联回路，因此，通过以下方式确定待分析回路的故障发生率：假设每个元器件的故障发生率为0.01。a23(n)＝1-p15(y)*p21(y)*p20(y)*p22(y)*p23(y)＝0.05其中a23(n)表示根据电流方向，积累到标号为23号元器件处的回路的故障发生率，在就地分闸回路故障中，a23(n)即表示为就地分闸回路的故障发生率，p15(y)为编号为15的元器件的正常率，p21(y)为编号为21的元器件的正常率，p20(y)为编号为20的元器件的正常率，p22(y)为编号为22的元器件的正常率，p23(y)为编号为23的元器件的正常率。情况(2)：有两个及以上输入端子的一级并联回路。如图5所示，为本申请实施例提供的一种一级并联回路。从图中可以获知，这类一级并联回路有一个不同输入端子对应的并联支路汇入点，图5中体现为点b。以并联汇入点为分界线，逆着电流方向，并联支路汇入点前有多条单纯的串联回路，根据情况(1)可以计算得到每条单纯的串联回路的正常率和每条单纯的串联回路的故障发生率。根据每条单纯的串联回路的正常率和每条单纯的串联回路的故障发生率，可以确定并联支路汇入点处的正常率和故障发生率。其中，并联支路汇入点处的正常率可以表示为公式(2)：公式(2)中，b(y)表示并联支路汇入点的正常率，ai(y)表示汇入并联支路汇入点的每条单纯的串联回路的正常率。在得到并联支路汇入点的正常率后，将并联支路汇入点及并联支路汇入点前的多条单纯的串联回路确定为一个等效元器件，等效元器件的正常率在数值上即为并联支路汇入点的正常率。确定了等效元器件后，顺着电流方向，并联汇入点后包括并联支路汇入点，是一个单纯的串联回路，此时可以直接利用情况(1)中的方法，确定待分析回路的故障发生率。情况(3)：有两个及以上输入端子，且出现中间元器件并联的二级并联回路如图6所示，为本申请实施例提供的一种二级并联回路的示例图。从图6中可以知，二级并联回路除了并联支路汇入点，还包括并联元器件汇出点，图中表现为c1；并联元器件汇入点，图中表现为c2。并联元器件汇出点与并联元器件汇入点为一一对应的关系，有一个并联元器件汇出点即有一个并联元器件汇入点。与并联支路汇入点不同，流经并联元器件汇出点与并联元器件汇入点的电流为同一输入端子对应的电流，不包括不同输入端子对应的电流。在确定待分析回路的故障发生率前，首先将并联元器件汇出点与并联元器件汇入点之间的电路等效为一个元器件，并联元器件对应的等效元器件的正常率的计算方式包括公式(3)：公式(3)中，c(y)是并联元器件对应的等效元器件的正常率，pi(y)编号为i的第二部分的元器件对应的正常率。将并联元器件等效后，有两个及以上输入端子，且出现中间元器件并联的二级并联回路等效为一个有两个及以上输入端子的一级并联回路。此时可以直接利用情况(2)中的方法，确定待分析回路的故障发生率。步骤104中，如果待分析回路的故障发生率高于预设阈值，则预测待分析回路会发生故障。假设预设阈值为0.05，且假设待分析回路的故障发生率为0.08。则预测待分析回路会发生故障。下述为本申请装置实施例，可以用于执行本申请方法实施例。对于本申请装置实施例中未披露的细节，请参照本申请方法实施例。图7示例性示出了本申请实施例提供的一种继电保护跳闸回路发生故障的预测装置结构示意图。如图7所示，该装置具有实现上述继电保护跳闸回路发生故障的预测方法的功能，所述功能可以由硬件实现，也可以由硬件执行相应的软件实现。该装置可以包括：获取模块701、处理模块702和预测模块703。获取模块701，用于获取目标继电保护跳闸回路图，目标继电保护跳闸回路图包括多个元器件。处理模块702，用于根据预设故障类型涉及到的元器件，以及预设故障类型涉及到的元器件对应的电流流向，从目标继电保护跳闸回路图中确定出待分析回路；待分析回路包括预设故障类型涉及到的元器件；以及，根据预设故障类型涉及到的元器件，以及预设的元器件与故障发生率的对应关系，确定待分析回路的故障发生率。预测模块703，用于如果待分析回路的故障发生率高于预设阈值，则预测待分析回路会发生故障。可选的，处理模块702，具体用于：根据元器件和继电保护跳闸回路的电流流向，从目标继电保护跳闸回路图中确定出故障分析图；根据预设故障类型涉及到的元器件，以及预设故障类型涉及到的元器件对应的电流流向，从故障分析图中确定出待分析回路。可选的，待分析回路包括串联支路和并联支路；串联支路包括预设故障类型涉及到的元器件中第一部分的元器件，并联支路包括预设故障类型涉及到的元器件中第二部分的元器件，处理模块702，具体用于：根据第一部分的元器件，以及预设的元器件与故障发生率的对应关系，确定串联支路的故障发生率；根据第二部分的元器件，以及预设的元器件与故障发生率的对应关系，确定并联支路的故障发生率；根据串联支路的故障发生率，以及并联支路的故障发生率，确定待分析回路的故障发生率。可选的，预设故障类型包括以下至少一种类型：断路器三相本体不一致故障、断路器就地分闸回路故障和断路器三相同时跳闸故障。本申请对继电保护跳闸回路进行概括提取，得到引发预设故障类型相关的元器件，根据预设的元器件与故障发生率的对应关系，得到待分析回路的故障发生率。本申请提供的方法考虑了引发继电保护跳闸回路故障的主要原因，排除非重要干扰因素，使得预测所述待分析回路的故障发生率的可行性提升。本发明可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络pc、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。本发明可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本发明，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本
技术领域：
中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。当前第1页12