一种基于设备健康状态的二次设备风险评估方法技术

本发明专利技术的目的在于提供一种基于设备健康状态的二次设备风险评估方法，本方法提出了结合设备寿命曲线的风险评估模型，该模型包括二次设备风险概率值确定模型，和风险危害值确定模型，求取风险概率和风险危害值，然后求取设备的风险值；并对设备风险容忍度进行研究，即将该风险可能产生的损失与消除该风险需要的代价进行比较，判断该风险是否需要消除或可容忍。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电网二次设备安全控制
，具体来说涉及一种基于设备健康状态的二次设备风险评估方法。
技术介绍
电网安全风险评估问题早在20世纪80年代就已经受到关注，但到目前为止，相关研究还主要集中在一次系统。但是,近年来全世界不断发生的大面积停电事故使人们深刻认识到,面对如今复杂的非线性动态电力系统,传统的系统稳定性分析和安全评估方法已经显出存在的不足。随着现代风险评估的概念被引入到电力系统安全评估的体系中,人们对电力系统安全风险评估的理论认识也逐渐深入。目前对电力系统的风险评估方法大致可以分为三类：基于可靠性理论的评估方法,基于风险管理的评估方法,人工智能等新理论的评估方法。目前，二次设备风险评估模型主要存在以下两个主要问题：(1)二次设备状态与风险评估依据主要来源于历史数据信息，即根据设备台账和运维记录对设备进行评价，对于设备实时运行的状态，包括设备的自检信息以及一些运行环境都没有考虑到评估模型中，这是由于二次设备厂家和型号种类很多，各自的自检信息都不尽相同，难以实现标准化的在线信息采集，另外对于一些现存的常规变电站，设备落后，自检信息量少且通信能力差，故难以实现对实时因素信息的采集；(2)当前的设备风险评估理论通过统计和计算特定事故发生的概率及后果来量化设备存在的风险。对于投运数量庞大的二次设备，分类统计各类别设备的故障发生概率较困难；而二次设备故障可能造成的损失也很难准确与故障相对应。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提出了一种基于设备健康状态的二次设备风险评估方法，运用风险评估理论和方法，对二次设备风险的危害程度和风险发生概率进行量化，主要考虑二次设备对电网危害程度、社会影响和损失负荷或用户的性质来量化风险危害程度，设备故障率、健康状态情况、以及故障类别因素来量化风险发生概率，并对风险影响程度进行分类，实现对二次设备风险定量、准确、全面的描述，最后进行风险容忍度分析，将风险值与消除风险所花费的风险当量值进行比较，确定该风险是否能够容忍，为减少和消除二次设备风险提供决策依据。一种基于设备健康状态的二次设备风险评估方法，本方法提出了结合设备寿命曲线的风险评估模型，该模型包括二次设备风险概率值确定模型，和风险危害值确定模型，求取风险概率和风险危害值，然后求取设备的风险值；并对设备风险容忍度进行研究，即将该风险可能产生的损失与消除该风险需要的代价进行比较，判断该风险是否需要消除或可容忍，该方法包括如下步骤：(1)建立风险损失指标库，根据二次设备对电网的影响，不同二次设备功能的不同，在二次系统乃至整个电网系统中的故障产生的风险不一致，对二次设备风险损失值进行分类；(2)根据设备风险损失指标配置内容和相应公式，计算设备风险损失值；(3)根据设备类型和投运年限计算设备故障概率，结合设备故障概率计算结果和设备实时健康状态计算设备风险概率；(4)采用量化风险值对二次设备进行风险评估。(5)计算设备风险当量，结合专家系统确定消除风险费用最大值所对应的当量值，计算当前风险下消除该风险所花费用，将当量值与风险值进行比较，判断该风险是否容忍。本专利技术对比现有技术，有如下优点：本专利技术确立的风险评估方法，能够根据设备实时健康状态对设备风险进行评评估，并根据评估结果结合专家系统判断当前风险是否容忍，为设备的运行、维护、检修、试验、技改等生产管理工作的决策提供依据，还可以通过管理员权限对风险损失知识库进行修改，而传统情况下，对于设备实时运行的状态，包括设备的自检信息以及一些运行环境都没有考虑到评估模型中，对二次设备风险的危害程度和风险发生概率没有进行量化，本专利技术提出的方法更具拓展性和适应性。附图说明图1二次设备风险评估模型；图2设备故障率与设备役龄关系曲线；图3风险容忍度分析模型。具体实施方式本专利技术公开一种基于设备健康状态的二次设备风险评估方法，包括以下内容：(1)建立风险损失指标库，根据二次设备对电网的影响，不同二次设备功能的不同，在二次系统乃至整个电网系统中的故障产生的风险不一致，对二次设备风险损失值进行分类；(2)根据设备风险损失指标配置内容和相应公式，计算设备风险损失值；(3)根据设备类型和投运年限计算设备故障概率，结合设备故障概率计算结果和设备实时健康状态计算设备风险概率；(4)量化风险值的方法对二次设备进行风险评估；(5)计算设备风险当量值，确定消除风险费用最大值所对应的当量值，计算当前风险下消除该风险所花费用，将当量值与风险值进行比较，判断该风险是否容忍。本专利技术的一种基于设备健康状态的二次设备风险评估方法，具体包括如下步骤，对应图1所示：(1)建立风险损失表，构成初步的风险损失指标库。风险后果主要通过二次设备可能发生的故障导致的可能损失来表征。二次设备可能损失包含直接损失和间接损失。直接损失可根据其价值信息直接量化；间接损失指因二次设备失效导致的电网及用户损失，是二次设备损失评估的主要部分。因此，对二次设备风险损失进行分析，首先应当了解二次设备对电网的影响，而不同二次设备功能各部相同，在二次系统乃至整个电网系统中的故障产生的风险不一致，为此，对二次设备风险值进行分类。二次设备按照设备可能产生的风险大小分为五类，如表1所示。表1二次设备风险度分类根据二次设备状况，选取对损失可能有较大影响的关键因子作为可能损失体系的关键指标，对二次设备可能损失进行量化。指标的选取主要从设备所处变电站级别、设备属性、影响业务的属性三个一级指标进行考虑，建立设备风险损失值评价模型，如表2所示：表2二次设备风险损失评价指标根据各类设备特点，对二级指标进行风险量化，建立风险损失值评估体系。(1.1)Ⅰ类设备风险损失评估体系(1.2)Ⅱ类设备风险损失评估体系(1.3)Ⅲ类设备风险损失评估体系(1.4)Ⅳ类设备风险损失评估体系(1.4)Ⅴ类设备风险损失评估体系(2)计算设备风险损失值风险损失计算公式：式中，C为风险损失值，i为一级指标下第i个二级指标，其最大取值为一级指标下二级指标的总数，nx为设备重要度因素，用于衡量五类设备对电网运行的重要程度，n为该类二次设备二级指标的总数，x为五类设备的类型因素，Li为变电站级别量化值，Ai为二次设备属性量化值，Pi为设备影响电网业务属性量化值，Ⅰ类设备为相关一次设备属性，Ⅱ类和Ⅲ类为相关二次设备业务类型，不同设备Li、Ai、Pi的取值不同，由于风险故障概率较小，此处乘上一个较合适的系数100，使最终的风险值为1左右的数。(3)计算设备风险概率本专利技术提出的二次设备故障概率确定模型是以二次设备故障统计为基础，然后根据设备运行状态对设备故障概率进行修正，如下式所示，获得当前状态下的风险概率：pi(t)＝gi(t)·DSi式中，i表示设备类型，pi(t)为i类设备风险概率值，gi(t)为i类设备平均故障概率，DSi为i类设备健康状态因子。(3.1)设备平均故障概率计算方法二次设备与其他一次设备相同，其一生的故障率是变化的，存在着磨合期1，稳定期2和老化期3三个阶段，即形状如浴盆曲，如图2所示。新安装设备的故障率比较高，常常出现故障，我们称这段期间为磨合期；当设备通过磨合期，设备运行良好，故障率很低，我们称之为稳定期；设备使用时间较长，设备进入老化期，此阶段设备可靠性变差，并随着时间的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于设备健康状态的二次设备风险评估方法，其特征在于包括以下步骤：(1)建立风险损失指标库，根据二次设备对电网的影响，不同二次设备功能的不同，在二次系统乃至整个电网系统中的故障产生的风险不一致，对二次设备风险损失值进行分类；(2)根据设备风险损失指标配置内容和风险损失计算公式，计算设备风险损失值；(3)根据设备类型和投运年限计算设备故障概率，结合设备故障概率计算结果和设备实时健康状态计算设备风险概率；(4)对二次设备进行风险评估；(5)计算设备风险当量值，确定消除风险费用最大值所对应的当量值，计算当前风险下消除该风险所花费用，将当量值与风险值进行比较，判断该风险是否容忍。

【技术特征摘要】
1.一种基于设备健康状态的二次设备风险评估方法，其特征在于包括以下步骤：(1)建立风险损失指标库，根据二次设备对电网的影响，不同二次设备功能的不同，在二次系统乃至整个电网系统中的故障产生的风险不一致，对二次设备风险损失值进行分类；(2)根据设备风险损失指标配置内容和风险损失计算公式，计算设备风险损失值；(3)根据设备类型和投运年限计算设备故障概率，结合设备故障概率计算结果和设备实时健康状态计算设备风险概率；(4)对二次设备进行风险评估；(5)计算设备风险当量值，确定消除风险费用最大值所对应的当量值，计算当前风险下消除该风险所花费用，将当量值与风险值进行比较，判断该风险是否容忍。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述二次设备包括五类：I类设备、II类设备、III类设备、IV类设备以及V类设备。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述每类二次设备具有一级指标和二级指标，每个一级指标包括若干二级指标；具体是根据二次设备状况，选取对损失有较大影响的关键因子作为可能损失体系的关键指标，对二次设备可能损失进行量化，所述一级指标的选取包括设备所处变电站级别、设备属性、影响业务的属性。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)的风险损失计算公式为：式中，C为风险损失值，i为一级指标下第i个二级指标，其最大取值为一级指标下二级指标的总数，nx为设备重要度因素，用于衡量五类设备对电网运行的重要...

【专利技术属性】
技术研发人员：李金，陶文伟，张喜铭，赵旋宇，高红亮，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东;44