继电保护设备可用率和最优检修周期的计算方法技术

本发明专利技术公开了电力系统保护技术领域中的一种继电保护设备可用率和最优检修周期的计算方法。可用率的计算方法是：建立维修后的继电保护设备的完好性的可信度的数学模型并确定所述数学模型参数；根据继电保护设备使用寿命的分布函数，获得维修后的继电保护设备的可靠性计算公式；考虑模糊不确定性对继电保护设备的影响，确定故障分布函数；根据故障分布函数计算继电保护设备的可用率；最优检修周期的计算方法是根据继电保护设备可用率的计算方法，计算不同的检修周期Ｔ的继电保护设备可用率Ａ（Ｔ），找出其中最大的继电保护设备可用率Ａ（Ｔ），其对应的检修周期Ｔ为继电保护设备最优检修周期。本发明专利技术使继电保护设备可用率和最优检修周期的计算更加准确。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统保护
，尤其涉及一种继电保护设备可用率和最优检修周期的计算方法。
技术介绍
继电保护设备是电力系统的卫士，担负着电力系统三道防线的第一道防护的重要责任。继电保护设备在电力系统出现故障时有效地切除故障，从而保证电力系统的安全稳定和经济运行。目前，数字继电保护设备因其灵活、可靠、经济等优点正逐步取代传统的继电保护设备而被广泛地应用于电力系统中并不断发展。 预防性检修是指间隔一定的时间，对继电保护设备进行维护，避免继电保护设备出现故障的检修方法，它是使继电保护设备提高保护可靠性，减少各种潜在风险的有效方法。但如果预防性检修的检修间隔时间过短，就会产生过度检修(网内统计数据表明周期性检验排故率不足2 % )，增大人员过失的可能性，且检修越频繁，项目越繁琐，出现人员过失的可能性就越大(即增加了误碰、误接线、误整定的概率(大量误动事故案例显示80%为人为责任)。但如果检修间隔时间过长，就不能及时发现潜在故障，造成保护对象故障时保护失效。因此，准确地确定预防性检修的检修周期，能够避免上述问题的发生。 目前，继电保护设备的最优检修周期通常通过继电保护设备的可用率计算。继电保护设备的可用率和最优检修周期的计算大致有两类， 一是定性研究方法，即建立在实践经验的角度探讨保护系统的检修措施和检修周期问题；二是基于故障率为常数的Markov型可修复系统的方法，即利用Markov模型，构造状态空间模型，进而确定继电保护的可靠性指标(如可用率等)，并在此基础上，给出最优检修周期；或将上述方法和经济性因素相结合，获得最优预防性检修间隔时间。 但是，现有的继电保护设备的可用率和最优检修周期计算中，将设备失效率作为常数，仅考虑随机不确定性，无法模拟失效率的变化和检修带来的非随机不确定性的问题。而实际上，在继电保护设备维护过程中，除了随机不确定性，还存在其他的不确定性，其中重要的类型之一是维修的完好性所带有的不确定性。目前，对于继电保护设备的可用率和最优检修周期计算方法均不考虑上述维修完好的不确定性所带来的影响。
技术实现思路
本专利技术针对现有继电保护设备的可用率和最优检修周期计算过程中，无法模拟设备失效率的变化和检修带来的非随机不确定性的问题，提出了一种基于可信性不确定性理论，模拟检修完好的设备存在不确定性及故障率随时间变化的运行状况，计算电力系统继电保护设备可用率和最优检修周期的方法。 技术方案是，一种继电保护设备可用率的计算方法，其特征是所述方法包括下列步骤 步骤1 :建立维修后的继电保护设备的完好性的可信度的数学模型并确定所述数学模型参数； 步骤2 :根据继电保护设备使用寿命的分布函数，获得维修后的继电保护设备的可靠性计算公式； 步骤3 :考虑模糊不确定性对继电保护设备的影响，确定故障分布函数； 步骤4 :根据故障分布函数计算继电保护设备的可用率。 所述维修后的继电保护设备的完好性的可信度的数学模型，具体使用阶梯-升半型的复合隶属函数<formula>formula see original document page 4</formula>淇中，a为限值参数，ejt)为待定升半型模糊函数<formula>formula see original document page 4</formula>淇中，C为拟合参数。 所述确定所述数学模型参数包括 (1)获得继电保护设备故障后再次故障的时间ti ; (2)计算继电保护设备的完好性的可信度的最小值，作为a的估计； (3)更新统计数据为ti-a ，利用模糊统计函数，基于最小二乘法拟合参数c。 所述继电保护设备使用寿命的分布函数为F(O- ，其中f a)为继电保护设备使用寿命的概率密度函数。 —种继电保护设备最优检修周期的计算方法，其特征是所述方法根据继电保护设备可用率的计算方法，计算不同的检修周期T的继电保护设备可用率A(T)，找出其中最大的继电保护设备可用率A(T)，所述最大的继电保护设备可用率A(T)对应的检修周期T为继电保护设备最优检修周期。 本专利技术解决了现有继电保护设备可用率和最优检修周期计算过程中，仅考虑随机不确定性，无法模拟失效率变化和检修带来的非随机不确定性的问题，使继电保护设备可用率和最优检修周期的计算更加准确有效。附图说明 图1是继电保护设备可用率计算方法流程 图2是继电保护设备检修后再次故障时间间隔分布 图3是继电保护设备检修后再次故障时间间隔半对数曲线 图4是继电保护设备不可用率随检修周期变化曲线图。具体实施例方式下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本专利技术的范围及其应用。 图1是继电保护设备可用率计算方法流程图。图1中，基于可信性不确定性理论，模拟检修完好的设备存在不确定性及故障率随时间变化的运行状况，计算电力系统继电保护设备可用率的过程包括 步骤1 :建立维修后的继电保护设备的完好性的可信度的数学模型并确定所述数学模型参数。 继电保护设备维修表明，维修人员维修继电保护设备以后，其结果也是具有模糊性的，即，一般并非"检修如新"，而是检修后要经过一段时间的磨合，才能检修如新。图2是继电保护设备检修后再次故障时间间隔分布图。图2中，以ZZ网为例，显示出现故障的情况后，再次故障时间和次数分布。该图表明，在一定时间后，检修完好程度的不确定性(模糊隶属函数)，随着时间的推移，不断上升。 检修程度的好坏，本专利技术利用系统再次发生故障的时间来衡量。如果短时间内设备再次出现故障，则设备的检修后完好程度比较低，即其检修后的完好的可信度较小；如果检修后比较长的时间内无故障，则检修后的完好程度比较高。即其检修后的完好的可信度增加。进一步，考虑维修后的设备，在维修后的初始一段时间内，不可能出现故障，即设备维修的可信度为1 ;经过一段时间后，设备在磨合过程中，体现维修带来的影响，此时若故障，体现出设备维修的可信度降低；再进一步，随着时间的推移，设备的性能逐步恢复到设备原来的状态，即设备维修的可信度再次升高。 因此，对于检修完好的可信度，本专利技术可用下述阶梯-升半型的复合隶属函数《0):LL、 ^《"表示。其中，a为限值参数。ejt)为待定升半型模糊函数(如半正态型，指数型等)。根据实际数据计算结果，本专利技术推荐指数型升半型模糊函数，其表达式为，《(0 = ~~Wtt;其中，c为拟合参数。当建立数学模型后，需要确定所述数学模型参数。其过程包括 (1)获得继电保护设备故障后再次故障的时间ti。(考虑总体样本数包含只发生一次故障，但是到当前未发生故障的装置)。获得故障后，再次故障的时候的再次修复事件。(2)计算继电保护设备的完好性的可信度的最小值，作为a的估计； (3)更新统计数据为ti-a ，利用模糊统计函数，基于最小二乘法拟合参数c。 步骤2 :根据继电保护设备使用寿命的分布函数，获得维修后的继电保护设备的可靠性计算公式。 —般的，若继电保护设备的使用寿命概率密度函数为f(t)，则继电保护设备的寿尸0)命分布函数为jpw= f ，继电保护设备的是效率函数为义(,)-jf^。考虑维修所带来的完好性ejt)，可以获得继电保护设备可靠性的计算公式为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种继电保护设备可用率的计算方法，其特征是所述方法包括下列步骤：步骤１：建立维修后的继电保护设备的完好性的可信度的数学模型并确定所述数学模型参数；步骤２：根据继电保护设备使用寿命的分布函数，获得维修后的继电保护设备的可靠性计算公式；步骤３：考虑模糊不确定性对继电保护设备的影响，确定故障分布函数；步骤４：根据故障分布函数计算继电保护设备的可用率。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：薛安成，庄博，王宁，黄少峰，徐刚，杨心平，
申请(专利权)人：华北电力大学，华北电网有限公司，北京四方继保自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]