基于故障率拟合的电网安全稳定控制装置可靠性评估方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于故障率拟合的电网安全稳定控制装置可靠性评估方法。首先采集安全稳定控制装置的历史故障率和全程状态监测量；随后，建立安全稳定控制装置故障率拟合模型，该模型可结合协变量向量，实时反映设备的状态；接着拟合出安全稳定控制装置故障率函数，求解参数拟合的估计参数，该函数可以表征安控装置在运行周期内的故障率变化情况；最后利用安全稳定控制装置故障率拟合过程中的估计参数，考虑安全稳定控制装置关联，建立安全稳定控制装置可靠度及复合故障率函数，表征安全稳定控制装置运行周期中的安全性，从而实现电力系统安全稳定控制装置运行故障的实时评估。估。估。

【技术实现步骤摘要】
基于故障率拟合的电网安全稳定控制装置可靠性评估方法


[0001]本专利技术涉及电力系统保护和控制
，具体涉及基于故障率拟合的电网安全稳定控制装置可靠性评估方法。

技术介绍

[0002]与继电保护作为电网抵御干扰的第一道防线类似，安全稳定控制系统(安控系统)作为第二道防线保证着电网的正常运行。安全稳定控制装置(安控装置)通过一定的控制逻辑相互配合，使得安控系统可以实现预防控制、紧急控制和恢复控制等功能。由于违规操作、定值设置与实际电网不匹配以及设备长时间运行老化等隐患问题，安控装置在运行过程中存在着失效风险。安控装置失效导致安控系统拒动或误动，可能引发大规模的电网安全稳定问题。因此，对安控装置进行失效风险分析及可靠性评估，对于保障电力系统应对电网故障的抵御能力意义重大。
[0003]现有的设备可靠性评估主要依赖于对故障设备的历史运行数据进行统计，利用统计方法对设备的故障概率进行计算，包括故障树、马尔可夫等方法。故障树法将整个电力系统分解为多个子系统和底层部件，通过计算底层部件的失效分布，配合系统内部各个子系统之间的逻辑关系，获得顶层系统的失效分布。马尔可夫法通过建立装置或系统的状态转移模型，结合不同元件对装置的重要性，分析装置或系统转移至故障状态的原因及概率。但是，上述方法对样本容量的大小有着较高的要求，系统内部复杂的影响机理和高耦合度导致的状态数量爆炸性增长也使得相应的计算复杂度指数上升。
[0004]近年来，数据需求量小、计算简洁的基于参数拟合的设备可靠性评估开始进入人们的视野。极大似然估计、同伦算法和灰色
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三参数威布尔分布逐渐得到应用。但是，目前鲜有安控装置参数拟合的研究。由于组成元件、运行原理、功能等的区别，一次设备和继电保护的可靠性评估方法难以直接应用于安控装置。因此亟需结合安全稳定控制装置本身的结构特点，建立合适的安全稳定控制装置故障率模型，实现电力系统安全稳定控制装置的可靠性评估。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术的不足，本专利技术实际需要解决的问题是：如何从安全稳定控制装置的运行周期中采集历史统计数据和状态监测量，并统计出离散的故障率数据。如何建立安全稳定控制装置的故障率拟合模型，并提出符合运行状态的协变量组。如何利用采集到的离散数据拟合出符合装置运行规律的故障率函数，且函数检验达标。如何利用故障率拟合过程所得的估计参数，求解安控装置的可靠度与复合故障概率等可靠性评价指标，实现装置的可靠性评估。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案:
[0007]基于故障率拟合的电网安全稳定控制装置可靠性评估方法，包括如下步骤：
[0008]S101、采集安全稳定控制装置的历史故障率和全程状态监测量；
[0009]S102、根据预设连接函数和预设基准故障率函数，建立安全稳定控制装置故障率拟合模型；
[0010]S103、将历史故障率和历史状态监测量带入安全稳定控制装置故障率拟合模型中，得到连接函数的回归系数；
[0011]S104、将历史故障率、回归系数以及历史状态监测量带入安全稳定控制装置故障率拟合模型中，拟合得到基准故障率函数的估计参数，并进行检验；
[0012]S105、利用通过检验的估计参数，计算得到安全稳定控制装置的可靠度；
[0013]S106、利用通过检验的估计参数、回归系数和当前状态监测量，结合安全稳定控制装置的关联情况，计算得到安全稳定控制装置的复合故障率；
[0014]S107、基于所述安全稳定控制装置可靠度，预测得到安全稳定控制装置的可能故障类型；基于所述复合故障概率，预测得到安全稳定控制装置出现故障的概率。
[0015]现有的设备可靠性评估主要依赖于对故障设备的历史运行数据进行统计，利用统计方法对设备的故障概率进行计算，包括故障树、马尔可夫等方法。故障树法通过计算底层部件的失效分布，获得顶层系统的失效分布；马尔可夫法通过建立装置或系统的状态转移模型，分析装置或系统转移至故障状态的原因及概率。但是，上述方法对样本容量的大小有着较高的要求，系统内部复杂的影响机理和高耦合度导致的状态数量爆炸性增长也使得相应的计算复杂度指数上升。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0016]1.利用安全稳定控制装置运行过程中方便采集的数据和状态量计算离散故障率，在符合装置实际情况的同时，避免了采用其他计算方法可能造成的高误差，保证了后续计算的准确度。
[0017]2.本专利技术通过将二参数威布尔分布与协变量向量组合，构建了符合装置故障率变化规律的故障率模型，既保留了威布尔分布曲线可调、参数易得的优点，还强调了运行环境、役龄、生产厂家等因素对装置故障率的影响，极大程度地还原了装置的实际运行情况。
[0018]3.本专利技术采用参数拟合的方式对安全稳定控制装置的故障率函数及相关参数进行求解，数据需求量小、计算简洁，避免了传统可靠性评估方法可能遇到的样本容量要求大、计算复杂度过高等问题。
[0019]4.计算可靠度等可靠性评价指标时，本专利技术仅需要已经取得的故障率函数具体值或者估计参数，极大得简化了安控装置可靠性评估的分析逻辑和求解过程，具有较好的通用性。
[0020]5.本专利技术实施方式明确，仅需采集安全稳定控制装置的历史统计数据和全程状态监测量，通过参数拟合的方式求解装置故障率函数与估计参数，并将计算结果用于安全稳定控制装置可靠性评价指标的分析中。整体方案易于实现，具有较强的经济性和实用性。
附图说明
[0021]为了使专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细描述，其中：
[0022]图1是本专利技术公开的基于故障率拟合的电网安全稳定控制装置可靠性评估方法流程图；
[0023]图2是本专利技术实施例中安全稳定控制装置的故障率函数曲线图；
[0024]图3是本专利技术实施例中安全稳定控制装置的可靠度函数曲线图。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]如图1所示，本专利技术公开了基于故障率拟合的电网安全稳定控制装置可靠性评估方法，包括如下步骤：
[0027]S101、采集安全稳定控制装置的历史故障率和全程状态监测量；
[0028]S102、根据预设连接函数和预设基准故障率函数，建立安全稳定控制装置故障率拟合模型；
[0029]S103、将历史故障率和历史状态监测量带入安全稳定控制装置故障率拟合模型中，得到连接函数的回归系数；
[0030]S104、将历史故障率、回归系数以及历史状态监测量带入安全稳定控制装置故障率拟合模型中，拟合得到基准故障率函数的估计参数，并进行检验；
[0031]S本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于故障率拟合的电网安全稳定控制装置可靠性评估方法，其特征在于，包括如下步骤：S101、采集安全稳定控制装置的历史故障率和全程状态监测量；S102、根据预设连接函数和预设基准故障率函数，建立安全稳定控制装置故障率拟合模型；S103、将历史故障率和历史状态监测量带入安全稳定控制装置故障率拟合模型中，得到连接函数的回归系数；S104、将历史故障率、回归系数以及历史状态监测量带入安全稳定控制装置故障率拟合模型中，拟合得到基准故障率函数的估计参数，并进行检验；S105、利用通过检验的估计参数，计算得到安全稳定控制装置的可靠度；S106、利用通过检验的估计参数、回归系数和当前状态监测量，结合安全稳定控制装置的关联情况，计算得到安全稳定控制装置的复合故障率；S107、基于所述安全稳定控制装置的可靠度，预测得到安全稳定控制装置的可能故障类型；基于所述复合故障率，预测得到安全稳定控制装置出现故障的概率。2.根据权利要求1所述的基于故障率拟合的电网安全稳定控制装置可靠性评估方法，其特征在于，步骤S101中，安全稳定控制装置的全程状态监测量包括：安全稳定控制装置故障维修次数、安全稳定控制装置定期检修次数、安控装置运行环境平均温度、安控装置运行环境平均湿度、安控装置总运行时长以及安控装置所属生产厂家。3.根据权利要求1所述的基于故障率拟合的电网安全稳定控制装置可靠性评估方法，其特征在于，步骤S102中，所述安全稳定控制装置故障率拟合模型为：λ(t|Z)＝λ0(t)ψ(Z(t))式中，λ(t|Z)表示在装置故障率的协变量Z下的拟合故障率，λ0(t)为基准故障率；ψ(Z(t))为连接函数，反映处于不同协变量Z(t)对故障率的影响；Z(t)为装置故障率的协变量。4.根据权利要求1所述的基于故障率拟合的电网安全稳定控制装置可靠性评估方法，其特征在于，步骤S103中，装置故障率的拟合协变量组的连接函数的计算方法包括：S301、根据采集的历史故障率，获取两个处于不同协变量下的同种装置的故障率分布；S302、将两个装置的故障率分布相除，消去基准故障率，得到两个装置连接函数的比较情况；S303、采用控制变量法，连续改变某一协变量的取值，获得该变化的协变量的一系列连接函数比值；S304、基于求得的连接函数比值，采用数理统计方法求得该变化的协变量所对应的回归系数；直至求得所有协变量对应的回归系数；S305、根据协变量与该协变量对应的回归系数，拟合得到装置故障率的拟合协变量组的连接函数，表示为：ψ(Z(t))＝exp(γ
age
Z
age
(t)+γ
env
Z
env
(t)+γ
HI
Z
HI
(t)+γ
mau
Z
mau
(t))其中，ψ(Z(t))表示连接函数，Z
age
、Z
env
...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵启，南东亮，张路，高兴，陈军，王开科，刘志，任祖怡，张澳归，欧阳金鑫，舒斐，谭金龙，彭寅章，杨帅，陶睿，
申请(专利权)人：重庆大学南京南瑞继保电气有限公司，
类型：发明
国别省市：