一种基于IEC61850的背靠背换流站物理信息系统可靠性评估方法技术方案

一种基于IEC61850的背靠背换流站物理信息系统可靠性评估方法，其包括以下步骤：(1)获取背靠背换流站的物理设备子系统信息和网络信息子系统信息；(2)建立背靠背换流站的物理设备子系统和网络信息子系统的接口矩阵，以描述物理设备子系统基本元件和网络信息子系统基本元件之间的连接关系；(3)通过故障假设，分析接口矩阵的网络拓扑结构，分析在故障假设下子故障事件发生的概率，从而确定接口矩阵中每个参数；(4)利用接口矩阵，对计及变电站物理信息系统的背靠背换流站进行可靠性评估。本发明专利技术通过考虑ICT故障对电力系统的影响，扩大了电力系统可靠性建模与分析的范围，考虑了通信网络元素，从而使可靠性评估结果更加逼近实际结果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于IEC61850的背靠背换流站物理信息系统可靠性评估方法
本专利技术涉及到电力系统评估领域，具体涉及到一种基于IEC61850的背靠背换流站物理信息系统可靠性评估方法。
技术介绍
定量可靠性指标对电力系统的规划、运营、维护和监管等至关重要。现有的系统可靠性评估方法主要集中物理部分，信息网络部分在这些评估中被认为是完全可靠的。电力系统信息网络是指在电力系统二次侧与测量、控制、监控和保护功能相关的设备和活动。整体电力系统也被称为“物理信息电力系统”，其中通信网络和电源组件是相互依存的。网络物理相互依存关系在各级电力系统中广泛存在。信息和通信技术(以下简称ICT)在电力系统的应用变得越来越普遍，它能改善系统控制、保护、监控和数据处理能力。通常，ICT技术在现有的电力系统可靠性评估过程中被认为是完全可靠的。然而，ICT技术在实际运行过程也存在失效和故障的情况，ICT的失效会导致相应部件故障的范围和程度，但是由于现有的系统可靠性评估方法未能对电力系统中的ICT进行评估，因此不能准确反映电力ICT的可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于IEC61850的背靠背换流站物理信息系统可靠性评估方法，考虑ICT故障对电力系统的影响，扩大了电力系统可靠性建模与分析的范围，考虑了通信网络元素，从而使可靠性评估结果更加逼近实际结果。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：一种基于IEC61850的背靠背换流站物理信息系统可靠性评估方法，其包括以下步骤：(1)获取背靠背换流站的物理设备子系统信息和网络信息子系统信息；(2)建立背靠背换流站的物理设备子系统和网络信息子系统的接口矩阵，以描述物理设备子系统基本元件和网络信息子系统基本元件之间的连接关系；接口矩阵如下：其中，pm.n为在故障事件m状态下故障事件n发生的概率；(3)通过故障假设，分析接口矩阵的网络拓扑结构，分析在故障假设下子故障事件发生的概率，从而确定接口矩阵中每个参数；(4)利用接口矩阵，对计及变电站物理信息系统的背靠背换流站进行可靠性评估。进一步地，所述步骤(1)中：物理设备子系统包括过程层单元、间隔层单元和站控层单元，过程层单元包括电流互感器、电压互感器和合并单元，间隔层单元包括智能电力监测装置，站控层单元包括人机接口和SCADA系统；网络信息子系统包括过程层母线和站控层母线，过程层母线用于连接过程层和间隔层，站控层母线用于连接间隔层和站控层。进一步地，所述步骤(3)包括以下子步骤：(3.1)将物理设备子系统和网络信息子系统按照基本元件所在的线路位置分割为N个区域，每个基本元件对应一个区域；(3.2)将物理设备子系统和网络信息子系统的状态设置为故障事件m；(3.3)分析故障事件m和故障事件n的独立发生概率，故障事件m发生的概率为：故障事件n的发生概率为：其中λmi为导致故障事件m发生的第i个基本元件的失效率，μmi为导致故障事件m发生的第i个基本元件的维修率，λni为导致故障事件n发生的第i个基本元件的失效率，μni为导致故障事件n发生的第i个基本元件的维修率；(3.4)计算此时物理设备子系统和网络信息子系统中在故障事件m状态下发生故障事件n的概率pm.n，则可得接口矩阵参数：pm.n＝pm×pn；(3.5)重复上述步骤直至得出接口矩阵中的每个参数。进一步地，所述步骤(4)包括以下子步骤：(4.1)对每个基本元件建立工作或失效的时序状态样本，对每个基本元件工作或失效的状态持续时间进行可靠性仿真分析，将所有基本元件设为工作状态；(4.2)获得基本元件工作或失效的状态持续时间：1≤i≤NC其中random为0到1的随机数，ρi为第i个基本元件的失效率或维修率，i为基本元件编号，NC为基本元件个数；(4.3)寻找所有状态中最小的状态持续时间T＝min{Ti},1≤i≤NC将与最小的状态持续时间对应的第i个基本元件的状态从工作/失效转换为失效/工作，并将仿真时刻增加至T，并记录此时失效基本元件的个数为nq；(4.4)利用接口矩阵，判断背靠背换流站的可靠性：设pq,j(1≤j≤nq)是初级故障事件q发生时，物理信息系统j故障事件发生的概率，而且：生成一个0～1的随机数y，0＜y≦1，寻找对应的接口矩阵参数pm.n，得到相应的故障事件S，利用新的故障事件S代替原有仿真故障事件：利用新的故障事件集进行潮流计算，循环迭代计算出LOLP(LossofLoadProbability)和EENS(ExpectedEnergynotSupplied)指标：当系统存在负荷消减时，Hi＝1，否则，Hi＝0，其中Ci＝Hi×cutloadi，Nk为仿真次数，cutloadi为负荷削减量；计算LOLP或EENS的值的方差系数：当方差系数小于设定值时(例如1％)，结束循环迭代，此时LOLP或EENS的值为该电力系统可靠性，其中F为LOLP或EENS的值，V(F)为F方差值，E(F)为F的期望值。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术通过建立背靠背换流站的物理设备子系统和网络信息子系统的接口矩阵，接口矩阵中考虑ICT故障对电力系统的影响，扩大了电力系统可靠性建模与分析的范围，考虑了通信网络元素，从而使可靠性评估结果更加逼近实际结果。附图说明图1为本专利技术基于IEC61850的背靠背换流站物理信息系统可靠性评估方法的流程图；图2为背靠背换流站拓扑图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术的内容做进一步详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部内容。本专利技术通过建立背靠背换流站的物理设备子系统和网络信息子系统的接口矩阵，接口矩阵中的参数考虑了ICT故障因素，然后利用接口矩阵对计及变电站物理信息系统的背靠背换流站进行可靠性评估。实施例请参考图1，一种基于IEC61850的背靠背换流站物理信息系统可靠性评估方法，其包括以下步骤：(1)获取背靠背换流站的物理设备子系统信息和网络信息子系统信息；请参考图2，具体地，物理设备子系统包括过程层单元、间隔层单元和站控层单元，过程层单元包括电流互感器10、电压互感器20和合并单元30，间隔层单元包括智能电力监测装置50，站控层单元包括人机接口70和SCADA系统80；网络信息子系统包括过程层母线40和站控层母线60，过程层母线40用于连接过程层和间隔层，站控层母线60用于连接间隔层和站控层。(2)建立背靠背换流站的物理设备子系统和网络信息子系统的接口矩阵，以描述物理设备子系统基本元件和网络信息子系统基本元件之间的连接关系；接口矩阵如下：其中，pm.n为在故障事件m状态下故障事件n发生的概率。(3)通过故障假设，分析接口矩阵的网络拓扑结构，分析在故障假设下子故障事件发生的概率，从而确定接口矩阵中每个参数；具体地，所述步骤(3)包括以下子步骤：(3.1)将物理设备子系统和网络信息子系统按照基本元件所在的线路位置分割为N个区域，每个基本元件对应一个区域；(3.2)将物理设备子系统和网络信息子系统的状态设置为故障事件m；(3.3)分析故障事件m和故障事件n的独立发生概率，故障事件m发生的概率为：故障事件n的发生概率为：其中λmi为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于IEC61850的背靠背换流站物理信息系统可靠性评估方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)获取背靠背换流站的物理设备子系统信息和网络信息子系统信息；(2)建立背靠背换流站的物理设备子系统和网络信息子系统的接口矩阵，以描述物理设备子系统基本元件和网络信息子系统基本元件之间的连接关系；接口矩阵如下：

【技术特征摘要】
1.一种基于IEC61850的背靠背换流站物理信息系统可靠性评估方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)获取背靠背换流站的物理设备子系统信息和网络信息子系统信息；(2)建立背靠背换流站的物理设备子系统和网络信息子系统的接口矩阵，以描述物理设备子系统基本元件和网络信息子系统基本元件之间的连接关系；接口矩阵如下：其中，pm.n为在故障事件m状态下故障事件n发生的概率；(3)通过故障假设，分析接口矩阵的网络拓扑结构，分析在故障假设下子故障事件发生的概率，从而确定接口矩阵中每个参数；(4)利用接口矩阵，对计及变电站物理信息系统的背靠背换流站进行可靠性评估。2.根据权利要求1所述的基于IEC61850的背靠背换流站物理信息系统可靠性评估方法，其特征在于：所述步骤(1)中：物理设备子系统包括过程层单元、间隔层单元和站控层单元，过程层单元包括电流互感器、电压互感器和合并单元，间隔层单元包括智能电力监测装置，站控层单元包括人机接口和SCADA系统；网络信息子系统包括过程层母线和站控层母线，过程层母线用于连接过程层和间隔层，站控层母线用于连接间隔层和站控层。3.根据权利要求2所述的基于IEC61850的背靠背换流站物理信息系统可靠性评估方法，其特征在于：所述步骤(3)包括以下子步骤：(3.1)将物理设备子系统和网络信息子系统按照基本元件所在的线路位置分割为N个区域，每个基本元件对应一个区域；(3.2)将物理设备子系统和网络信息子系统的状态设置为故障事件m；(3.3)分析故障事件m和故障事件n的独立发生概率，故障事件m发生的概率为：故障事件n的发生概率为：其中λmi为导致故障事件m发生的第i个基本元件的失效率，μmi为导致故障事件m发生的第i个基本元件的维修率，λni为导致故障事件n发生的第i个基本元件的失效率，μni为导致故障事件n发生的第i个基本元件的维修率；(3.4)计算此时物理设备子系统和网络信息子系统中在故障事件m状态下发生故障事件n的概率pm.n，则可得接口矩阵参数：pm.n＝pm×pn；(3....

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，钟昆禹，贤天华，张岱，葛梦昕，邹显斌，樊友平，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司天生桥局，
类型：发明
国别省市：贵州,52