一种计及温度的继电保护装置时变可靠性参数的估计方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种计及温度的继电保护装置时变可靠性参数的估计方法，能对继电保护装置的可靠性评估提供一定的参考。从保护装置的温度指标入手，对继电保护装置各核心模块及整机的缺陷分布进行研究。受制于现有装置的缺陷数据存在随机结尾特征，本发明专利技术采用极大似然法估计威布尔分布的两参数。为表明装置退化速率与温度的关系，本发明专利技术基于加速实验数据，结合Arrhrnius模型对寿命参数进行修正，建立了保护装置内部各核心模块在考虑运行温度下的时变老化失效率模型。基于各核心模块存在独立分布的假设，建立装置整体缺陷分布的联合模型，实现对装置各模块及整体缺陷分布的参数估计，进一步得到基于缺陷信息的装置主要可靠性参数。数。

【技术实现步骤摘要】
一种计及温度的继电保护装置时变可靠性参数的估计方法


[0001]本专利技术涉及一种继电保护装置的失效率估算方法，尤其是基于保护装置核心模块内部温度的时变失效率估算方法。

技术介绍

[0002]随着电网规模的扩大，电网结构日益复杂，近年来大型互联电网频繁发生重大事故，继电保护装置作为保障电力系统安全稳定运行的第一道防线，其可靠性对电网安全至关重要。然而，统计数据表明，继电保护内部核心元器件，如CPU、电源等失效常常导致继电保护装置失效。另一方面，据美军对于电子设备故障的统计结果，在多种环境因素中，有一半以上的故障其主要诱因为环境温度。因此有必要研究实时运行温度对不同核心模块及整机的失效影响。
[0003]目前大部分研究都将继电保护装置本体作为一个整体，在失效统计数据的基础上对其失效率的总体分布进行分析，仅有少量研究对继电保护装置内部器件的失效做了简要分析或提出基于内部监测量的状态评估方法。由于继电保护装置属于可维修设备，事实上许多继电保护装置的内部模块经过了更换，且更换时间不尽相同，若以继电保护装置整体进行分析则难以考虑此类情况。
[0004]此外，现有研究在继电保护装置失效率的影响因素对其影响的分析方面还不够深入。电子器件的老化失效受温度影响显著，新一代智能变电站的建设使得继电保护装置的温度参数成为可观测指标，温度数据可方便获取，而目前尚未有研究通过建立数学模型分析温度与继电保护装置时变失效率的关系。

技术实现思路

[0005]针对以上不足，本专利技术考虑保护装置温度变化的影响，基于高加速实验数据，结合Arrhrnius模型，对weibull分布模型的参数进行修正，建立各核心模块的时变失效率模型，并基于装置不同模块失效时间独立分布的观点，建立装置整体的失效模型，并采用修正后的两参数威布尔分布模型分析装置可靠性，实现基于定时右截尾数据的模型参数估计，进一步得到基于缺陷信息的保护装置主要可靠性参数，最终完成各核心模块及装置整体的失效分析。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0007]结合Arrhrnius模型，对weibull分布模型的参数进行修正，建立各核心模块的时变失效率模型，然后利用串联模型建立继电保护装置整体的主要可靠性参数，所述方法包括以下步骤：
[0008]步骤1：获取继电保护装置失效信息，将其按照保护装置中不同模块的失效时刻进行统计；
[0009]步骤2：分析失效信息，确定保护装置的核心模块，并对不同核心模块的失效时刻数据进行右截尾处理；
[0010]步骤3：以Weibull分布模型建立保护装置种个核心模块时变失效率的表达式其中，t为失效前运行时间，β
i
为各模块的形状参数，η
i
为各模块的尺度参数；
[0011]步骤4：建立尺度参数η
i
与温度T之间的关系，即服从Arrhenius模型其中，T为初始温度，T
i
为运行i时后的温度；
[0012]步骤5：利用各模块的T、t数据，结合高加速实验模型，得到各模块的内部温度T与运行时间t的关系式其中，a,b均为未知参数，通过带入实测数据进行参数拟合得出；
[0013]步骤6：将Arrhenius模型与Weibull模型相结合，得到计及温度影响的时变失效率模型
[0014][0015]步骤7：对未知参数进行求解，利用失效时刻的缺陷数据，对参数进行拟合，用L
‑
M法对A和β
i
进行参数估计，进而求得继电保护装置各核心模块的时变失效率函数；
[0016]步骤8：基于保护装置各核心模块存在独立分布的假设，建立装置整体缺陷分布的联合分布模型，实现对装置整体的可靠性参数进行估计，包括：时变失效率λ(t)、时变可用度R(t)、失效概率密度f(t)以及累计分布函数F(t)；
[0017]本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：1、本专利技术按照重要功能模块对失效率进行估计，可以将模块更换的因素纳入考虑，使失效率更符合实际情况：2、本专利技术所建立的时变失效率模型可反应不同温度下的失效率，估算得到的失效率更具有针对性。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0019]图1：继电保护装置时变失效率估算的流程示意图；
[0020]图2：各插件温度随时间变化趋势图；
[0021]图3：各插件时变失效率趋势图；
[0022]图4：保护装置整体的可靠度趋势变化图；
[0023]图5：保护装置整体的累积分布函数趋势变化图；
[0024]图6：保护装置整体的失效概率密度函数趋势变化图；
[0025]图7：保护装置整体的时变失效率趋势变化图。
具体实施方式
[0026]下面将结合附图对本专利技术实施例作进一步地详细描述。
[0027]如图1所示为本专利技术实施例提供的国产化继电保护的核心元器件替代顺序确定方法的流程示意图，所述方法包括以下步骤：
[0028]步骤1：获取继电保护装置失效信息，将其按照保护装置中不同模块的失效时刻进行统计；
[0029]步骤2：分析失效信息，确定保护装置的核心模块，并对不同核心模块的失效时刻数据进行右截尾处理；
[0030]步骤3：以Weibull分布模型建立保护装置种个核心模块时变失效率的表达式其中，t为失效前运行时间，β
i
为各模块的形状参数，η
i
为各模块的尺度参数；
[0031]步骤4：建立尺度参数η
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与温度T之间的关系，即服从Arrhenius模型其中，T为初始温度，T
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为运行i时后的温度；
[0032]步骤5：利用各模块的T、t数据，结合高加速实验模型，得到各模块的内部温度T与运行时间t的关系式其中，a,b均为未知参数，通过带入实测数据进行参数拟合得出；
[0033]步骤6：将Arrhenius模型与Weibull模型相结合，得到计及温度影响的时变失效率模型；
[0034][0035]步骤7：对未知参数进行求解，利用失效时刻的缺陷数据，对参数进行拟合，用L
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M法对A和β
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进行参数估计，进而求得继电保护装置各核心模块的时变失效率函数；
[0036]步骤8：基于保护装置各核心模块存在独立分布的假设，建立装置整体缺陷分布的联合分布模型，实现对装置整体的可靠性参数进行估计，包括：时变失效率λ(t)、时变可用度R(t)、失效概率密度f(t)以及累计分布函数F(t)。
[0037]实施例：
[0038]基于某网2010
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2018年的保护运行情况，选取某种型号保本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计及温度的继电保护装置时变可靠性参数的估计方法，所述方法包括以下步骤：步骤1：获取继电保护装置失效信息，将其按照保护装置中不同模块的失效时刻进行统计；步骤2：分析失效信息，确定保护装置的核心模块，并对不同核心模块的失效时刻数据进行右截尾处理；步骤3：以Weibull分布模型建立保护装置中各核心模块时变失效率的表达式其中，t为失效前运行时间，β
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为各模块的形状参数，η
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为各模块的尺度参数；步骤4：建立尺度参数η
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与温度T之间的关系，即服从Arrhenius模型其中，T为初始温度，T
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为运行i时后的温度；步骤5：利用各模块的T、t数据，结合高加速实验模型，得到各模块的内部温度T与运行时间t的关系式其中，a,b均为未知参数，通过带入实测数据进行参数拟合得出；步骤6：将Arrhenius模型与Weibull模型相结合，得到计及温度影响的时变失效率模型；步骤7：对未知参数进行求解，利用失效时刻的缺陷数据，对参数进行拟合，用L
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M法对A和β
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进行参数估计，进而求得继电保护装置各核心模块的时变失效率函数；步骤8：基于保护装置各核心模块存在独立分布的假设，建立装置整体缺陷分布的联合分布模型，实现对装置整体的可靠性参数进行估计，包括：时变失效率λ(t)、时变可用度R(t)、失效概率密度f(t)以及累计分布函数F(t)。2.根据权利要求1所述一种计及温度的继电保护装置时变可靠性参数的估计方法，在所述步骤2中，按照保护装置中不同模块的失效时刻进行统计的具体过程为：基于某网2010
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2018年的保护运行情况，选取某种型号保护设备，其投入的装置总台数为11...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛安成，景子洋，欧阳明浩，陶畅，王书鸿，邓雄耀，洪海雁，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：