Choosing the Order of Renovation of Relay Protection Devices by Using Statistical Criteria of Game Theory
Keywords:
reliability of relay protection, game theory, game with nature, Bayes criterion, Wald criterion, Hodges–Lehmann criterion
Abstract
There are many cases of incorrect work of relay protection due to the fact that most of the using devices are outdated. However, it is difficult to make a comprehensive replacement of all protections with modern ones due to the lack of funding and the high cost of modern devices. Therefore, an important task is to develop ways to solve this issue in the conditions of partial uncertainty of the initial information.
An approach using game theory is considered that allows planning a reconstruction of relay protection with a limited budget and minimal risk. The choice of one of two variants for the reconstruction of the relay protection under conditions of uncertainty and lack of information is analyzed. When proving the options of reconstruction of relay protection, the most appropriate criteria were found to be the Hodges–Lehmann, Wald, and Bayes criteria.
It is shown that the choice of the optimal strategy, taking into account the minimization of damage during the actions of relay protection, will allow to combine the indicators of reliability and efficiency when choosing the variant of reconstruction. The obtained results illustrate that this approach is promising for improving the reliability and correct distribution of budget funds during the reconstruction of substations.
References
1. Шалин А.И. Надежность и диагностика релейной защиты энергосистем. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002, 549 с.
2. СТО 34.01-4.1-011-2020. Рекомендации по модернизации, реконструкции и замене длительно эксплуатирующихся устройств релейной защиты и автоматики энергосистем. М.: ПАО «Россети», 2020, 48 с.
3. Концепция развития релейной защиты и автоматики электросетевого комплекса. Приложение №1 к протоколу Правления ОАО «Россети» от 22.06.2015 № 356пр. М., 2015.
4. Шарыгин М.В., Вуколов В.Ю., Петров А.А. Разработка алгоритма автоматической адаптации параметров срабатывания многомерной интеллектуальной релейной защиты к конфигурации распределительных электрических сетей. – Вестник НГИЭИ, 2020, № 11, с. 65–78.
5. Яроцкая Е.В. Основы теории игр (для бакалавров экономики): учебное пос. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2013, 123 с.
6. Папков Б.В. Оценка управленческих решений в электроэнергетике при неопределенности исходных условий. – Материалы 48-го заседания Международного научного семинара «Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики». Мурманск, 1996, с. 40–45.
7. Малафеев А.В., Юлдашева А.И. Количественная оценка производственных рисков при принятии решений по управлению и реконструкции системы электроснабжения крупного промышленного предприятия. – Вестник Ивановского государственного энергетического университета, 2016, № 3, с. 55–62.
8. Куликов А.Л., Соснина Е.Н., Колесников А.А., Крюков Е.В. Дифференциальная защита системы тиристорного регулятора напряжения с применением метода двойной записи. – Промышленная энергетика, 2019, №1, с. 39–44.
9. Куликов А.Л., Вуколов В.Ю., Колесников А.А. Централизованная дифференциальная защита цифровой подстанции с применением метода двойной записи. – Вестник Ивановского государственного энергетического университета, 2018, № 2, с. 31–40.
10. Ganggang H., Huanxin G., Dongxue Q., Wei D. Reliability Analysis of Relay Protection Based on the Fuzzy-Markov Model. – International Journal of Hybrid Information Technology, 2013, vol. 8, pp. 115–128, doi:10.14257/ijhit.2015.8.10.11.
11. РД 34.35.310-97. Общие технические требования к микропроцессорным устройствам защиты и автоматики энергосистем. М.: РАО ЕЭС России, 1998, 19 с.
12. Wald A. Statistical decision functions. N.Y.: Wiley; L., Chapman & Hall, 1950.
13. Гук Ю.Б. Теория надежности в электроэнергетике. Л.: Энергоатомиздат, 1990, 208 с.
14. Файбисович Д.Л. Справочник по проектированию электрических сетей. 4-е изд. М.: ЭНАС, 2012, 376 с.
15. Виноградов А.В., Перьков Р.А. Анализ повреждаемости электрооборудования электрических сетей и обоснование мероприятий по повышению надежности электроснабжения потребителей. – Вестник НГИЭИ, 2015, № 12, с. 12–21.
16. Hodges J.L. JR., Lehmann E.L. Estimates of Location Based on Rank Tests. – Annals of Mathematical Statistics, 1963, 34, pp. 598–611.
17. Ch’ng C.K., Quah S.H., Low H.C. The Use of Hodges-Lehmann Estimator in Multiple Response Optimization with Replication. Matematika. – Malaysian Journal of Industrial and Applied Mathematics, 2004, vol. 20, pp. 101–110.
#
1. Shalin A.I. Nadezhnost’ i diagnostika releynoy zashchity energosistem (Reliability and diagnostics of relay protection of power systems). Novosibirsk: Izd-vo NGTU, 2002, 549 p.
2. SТО 34.01-4.1-011-2020. Rekomendatsii po modernizatsii, rekonstruktsii i zamene dlitel’no ekspluatiruyushchihsya ustroystv releynoy zashchity i avtomatiki energosistem (Recommendations for the modernization, reconstruction and replacement of long-term relay protection and automation devices of power systems). М.: PAO «Rosseti», 2020, 48 p.
3. Kontseptsiya razvitiya releynoy zashchity i avtomatiki elektrosetevogo kompleksa. Prilozhenie №1 k protokolu Pravleniya OAO «Rosseti» ot 22.06.2015 № 356pr (The concept of development of relay protection and automation of the electric grid complex. Appendix No. 1 to the Minutes of the Management Board of JSC «Rosseti» dated 22.06.2015 No. 356pr). М., 2015.
4. Sharygin M.V., Vukolov V.Yu., Petrov A.A. Vestnik NGIEI – in Russ. (Bulletin NGIEI), 2020, No. 11, pp. 65–78.
5. Yarotskaya E.V. Osnovy teorii igr (dlya bakalavrov ekonomiki): uchebnoe pos. (Fundamentals of Game Theory (for Bachelor of Economics): textbook). Tomsk: Izd-vo Tomskogo politekhnicheskogo universiteta, 2013, 123 p.
6. Papkov B.V. Materialy 48-go zasedaniya Mezhdunarodnogo nauchnogo seminara – in Russ. (Materials of 48th meeting of the International Scientific Seminar). Murmansk, 1996, pp. 40–45.
7. Malafeev A.V., Yuldasheva A.I. Vestnik Ivanovskogo gosudarstvennogo energeticheskogo universiteta – in Russ. (Vestnik of Ivanovo State Power Engineering University), 2016, No. 3, pp. 55–62.
8. Kulikov A.L., Sosnina E.N., Kolesnikov A.A., Kryukov E.V. Promyshlennaya energetika – in Russ. (Industrial Energy), 2019, No. 1, pp. 39–44.
9. Kulikov A.L., Vukolov V.Yu., Kolesnikov A.A. Vestnik Ivanovskogo gosudarstvennogo energeticheskogo universiteta – in Russ. (Vestnik of Ivanovo State Power Engineering University), 2018, No, 2, pp. 31–40.
10. Ganggang H., Huanxin G., Dongxue Q., Wei D. Reliability Analysis of Relay Protection Based on the Fuzzy-Markov Model. – International Journal of Hybrid Information Technology, 2013, vol. 8, pp. 115–128, doi:10.14257/ijhit.2015.8.10.11.
11. RD 34.35.310-97. Obshchie tekhnicheskie trebovaniya k mikroprotsessornym ustroystvam zashchity i avtomatiki energosistem (General technical requirements for microprocessor protection and automation devices of power systems). М.: RAO EES Rossii, 1998, 19 p.
12. Wald A. Statistical decision functions. N.Y.: Wiley; L., Chapman & Hall, 1950.
13. Guk Yu.B. Teoriya nadezhnosti v elektroenergetike (Reliability theory in the electric power industry). L.: Energoatomizdat, 1990, 208 p.
14. Faibisovich D.L. Spravochnik po proektirovaniyu elektri-cheskih setey. 4-e izd. (Handbook of electrical network design. 4th ed.). М.: ENAS, 2012, 376 p.
15. Vinogradov A.V., Perkov R.A. Vestnik NGIEI – in Russ. (Bulletin NGIEI), 2015, No. 12, pp. 12–21.
16. Hodges J.L. JR., Lehmann E.L. Estimates of Location Based on Rank Tests. – Annals of Mathematical Statistics, 1963, 34, pp. 598–611.
17. Ch’ng C.K., Quah S.H., Low H.C. The Use of Hodges-Lehmann Estimator in Multiple Response Optimization with Replication. Matematika. – Malaysian Journal of Industrial and Applied Mathematics, 2004, vol. 20, pp. 101–110.
2. СТО 34.01-4.1-011-2020. Рекомендации по модернизации, реконструкции и замене длительно эксплуатирующихся устройств релейной защиты и автоматики энергосистем. М.: ПАО «Россети», 2020, 48 с.
3. Концепция развития релейной защиты и автоматики электросетевого комплекса. Приложение №1 к протоколу Правления ОАО «Россети» от 22.06.2015 № 356пр. М., 2015.
4. Шарыгин М.В., Вуколов В.Ю., Петров А.А. Разработка алгоритма автоматической адаптации параметров срабатывания многомерной интеллектуальной релейной защиты к конфигурации распределительных электрических сетей. – Вестник НГИЭИ, 2020, № 11, с. 65–78.
5. Яроцкая Е.В. Основы теории игр (для бакалавров экономики): учебное пос. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2013, 123 с.
6. Папков Б.В. Оценка управленческих решений в электроэнергетике при неопределенности исходных условий. – Материалы 48-го заседания Международного научного семинара «Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики». Мурманск, 1996, с. 40–45.
7. Малафеев А.В., Юлдашева А.И. Количественная оценка производственных рисков при принятии решений по управлению и реконструкции системы электроснабжения крупного промышленного предприятия. – Вестник Ивановского государственного энергетического университета, 2016, № 3, с. 55–62.
8. Куликов А.Л., Соснина Е.Н., Колесников А.А., Крюков Е.В. Дифференциальная защита системы тиристорного регулятора напряжения с применением метода двойной записи. – Промышленная энергетика, 2019, №1, с. 39–44.
9. Куликов А.Л., Вуколов В.Ю., Колесников А.А. Централизованная дифференциальная защита цифровой подстанции с применением метода двойной записи. – Вестник Ивановского государственного энергетического университета, 2018, № 2, с. 31–40.
10. Ganggang H., Huanxin G., Dongxue Q., Wei D. Reliability Analysis of Relay Protection Based on the Fuzzy-Markov Model. – International Journal of Hybrid Information Technology, 2013, vol. 8, pp. 115–128, doi:10.14257/ijhit.2015.8.10.11.
11. РД 34.35.310-97. Общие технические требования к микропроцессорным устройствам защиты и автоматики энергосистем. М.: РАО ЕЭС России, 1998, 19 с.
12. Wald A. Statistical decision functions. N.Y.: Wiley; L., Chapman & Hall, 1950.
13. Гук Ю.Б. Теория надежности в электроэнергетике. Л.: Энергоатомиздат, 1990, 208 с.
14. Файбисович Д.Л. Справочник по проектированию электрических сетей. 4-е изд. М.: ЭНАС, 2012, 376 с.
15. Виноградов А.В., Перьков Р.А. Анализ повреждаемости электрооборудования электрических сетей и обоснование мероприятий по повышению надежности электроснабжения потребителей. – Вестник НГИЭИ, 2015, № 12, с. 12–21.
16. Hodges J.L. JR., Lehmann E.L. Estimates of Location Based on Rank Tests. – Annals of Mathematical Statistics, 1963, 34, pp. 598–611.
17. Ch’ng C.K., Quah S.H., Low H.C. The Use of Hodges-Lehmann Estimator in Multiple Response Optimization with Replication. Matematika. – Malaysian Journal of Industrial and Applied Mathematics, 2004, vol. 20, pp. 101–110.
#
1. Shalin A.I. Nadezhnost’ i diagnostika releynoy zashchity energosistem (Reliability and diagnostics of relay protection of power systems). Novosibirsk: Izd-vo NGTU, 2002, 549 p.
2. SТО 34.01-4.1-011-2020. Rekomendatsii po modernizatsii, rekonstruktsii i zamene dlitel’no ekspluatiruyushchihsya ustroystv releynoy zashchity i avtomatiki energosistem (Recommendations for the modernization, reconstruction and replacement of long-term relay protection and automation devices of power systems). М.: PAO «Rosseti», 2020, 48 p.
3. Kontseptsiya razvitiya releynoy zashchity i avtomatiki elektrosetevogo kompleksa. Prilozhenie №1 k protokolu Pravleniya OAO «Rosseti» ot 22.06.2015 № 356pr (The concept of development of relay protection and automation of the electric grid complex. Appendix No. 1 to the Minutes of the Management Board of JSC «Rosseti» dated 22.06.2015 No. 356pr). М., 2015.
4. Sharygin M.V., Vukolov V.Yu., Petrov A.A. Vestnik NGIEI – in Russ. (Bulletin NGIEI), 2020, No. 11, pp. 65–78.
5. Yarotskaya E.V. Osnovy teorii igr (dlya bakalavrov ekonomiki): uchebnoe pos. (Fundamentals of Game Theory (for Bachelor of Economics): textbook). Tomsk: Izd-vo Tomskogo politekhnicheskogo universiteta, 2013, 123 p.
6. Papkov B.V. Materialy 48-go zasedaniya Mezhdunarodnogo nauchnogo seminara – in Russ. (Materials of 48th meeting of the International Scientific Seminar). Murmansk, 1996, pp. 40–45.
7. Malafeev A.V., Yuldasheva A.I. Vestnik Ivanovskogo gosudarstvennogo energeticheskogo universiteta – in Russ. (Vestnik of Ivanovo State Power Engineering University), 2016, No. 3, pp. 55–62.
8. Kulikov A.L., Sosnina E.N., Kolesnikov A.A., Kryukov E.V. Promyshlennaya energetika – in Russ. (Industrial Energy), 2019, No. 1, pp. 39–44.
9. Kulikov A.L., Vukolov V.Yu., Kolesnikov A.A. Vestnik Ivanovskogo gosudarstvennogo energeticheskogo universiteta – in Russ. (Vestnik of Ivanovo State Power Engineering University), 2018, No, 2, pp. 31–40.
10. Ganggang H., Huanxin G., Dongxue Q., Wei D. Reliability Analysis of Relay Protection Based on the Fuzzy-Markov Model. – International Journal of Hybrid Information Technology, 2013, vol. 8, pp. 115–128, doi:10.14257/ijhit.2015.8.10.11.
11. RD 34.35.310-97. Obshchie tekhnicheskie trebovaniya k mikroprotsessornym ustroystvam zashchity i avtomatiki energosistem (General technical requirements for microprocessor protection and automation devices of power systems). М.: RAO EES Rossii, 1998, 19 p.
12. Wald A. Statistical decision functions. N.Y.: Wiley; L., Chapman & Hall, 1950.
13. Guk Yu.B. Teoriya nadezhnosti v elektroenergetike (Reliability theory in the electric power industry). L.: Energoatomizdat, 1990, 208 p.
14. Faibisovich D.L. Spravochnik po proektirovaniyu elektri-cheskih setey. 4-e izd. (Handbook of electrical network design. 4th ed.). М.: ENAS, 2012, 376 p.
15. Vinogradov A.V., Perkov R.A. Vestnik NGIEI – in Russ. (Bulletin NGIEI), 2015, No. 12, pp. 12–21.
16. Hodges J.L. JR., Lehmann E.L. Estimates of Location Based on Rank Tests. – Annals of Mathematical Statistics, 1963, 34, pp. 598–611.
17. Ch’ng C.K., Quah S.H., Low H.C. The Use of Hodges-Lehmann Estimator in Multiple Response Optimization with Replication. Matematika. – Malaysian Journal of Industrial and Applied Mathematics, 2004, vol. 20, pp. 101–110.
