变电站计算机监控系统使用寿命的延长方法技术方案

本发明专利技术公开了一种变电站计算机监控系统使用寿命的延长方法。目前国内对变电站计算机监控系统使用寿命的判断大部分依据主观经验，导致很多监控系统未到使用寿命就行了更换。本发明专利技术为变电站计算机监控系统使用寿命的延长方法，其方法如下：推断变电站计算机监控系统属于何种概率分布；通过各个模型计算系统MTBF，最后根据各自的MTBF采用参数估计的方法估计各自的故障率；根据故障率和板件总数，计算出作为可修复和不可修改复系统的板件年故障数，得到需要的备件数量；将故障率、维护成本和故障损失加权得到接受度，基于接受度判断系统是否还在寿命周期内。本发明专利技术准确地估算了变电站计算机监控系统的使用寿命，避免了投资的浪费。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电网企业的监控系统，具体地说是一种变电站计算机监控系统使用寿 命的延长方法。
技术介绍
随着计算机、网络、通信技术的发展，以及微机型继电保护装置的大量采用和变电 站监控系统在功能及可靠性方面的逐渐完善提高，变电站监控系统在新建和扩建的变电站 建设中得到较为广泛采用。该系统通常采用分层分布式结构，按间隔设计，扩充性好，安装 比较方便，各种控制电缆直接到继电保护小室，小室内IPO单元通过现场总线连接，并与站 控层通过光纤连接，抗干扰能力强，大大地减少了控制电缆的使用和敷设数量。变电站计算机监控系统是以计算机和网络技术为核心，通过将变电站原有的控 制、仪表、信号、远动等二次系统重新组合、互连、计算机化而形成的一个系统。计算机监控 系统集变电站控制、测量和监视于一体，可完全替代变电站常规二次设备。计算机监控系统 可随时在线监视电网运行参数设备运行状况、自检、自诊断设备本身的异常运行，发现变电 站设备异常变化或装置内部异常时，立即自动报警，以防止事态扩大；计算机监控系统可完 成变电站运行参数在线计算、存储、统计、分析报表、远传和保证电能质量的自动和遥控调 整工作；借助于计算机监控系统，可实现对变电站运行自动监视、管理、协调和控制，减轻了 变电站运行值班人员的劳动强度，提高了变电站自动化水平。目前国内对变电站计算机监控系统使用寿命的判断大部分依据主观经验，一般 5-8年，多的是10年，和与国外寿命12-15年差距较大。缺乏科学化、系统化的对监控系统 等二次系统全寿命周期管理的方法，导致很多监控系统未到使用寿命就行了更换，导致了 投资的浪费。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种变电站计 算机监控系统使用寿命的延长方法，准确估算当前变电站计算机监控系统的使用寿命，以 决定是否延长使用寿命，避免投资的浪费。为此，本专利技术采用如下的技术方案， 其方法如下1)根据西门子提供的变电站计算机监控系统的全球故障次数统计数据和设计参 数，绘制每年故障数分布曲线，通过拟合的方法，推断变电站计算机监控系统属于何种概率 分布；2)用变电站计算机监控系统的实际运行缺陷数据对西门子提供的板件实验MTBF 进行校核，然后根据校核后的板件MTBF通过装置模型计算装置MTBF，根据装置MTBF通过小 室模型计算小室MTBF，根据小室MTBF通过系统模型计算系统MTBF，最后根据各自的MTBF 采用参数估计的方法估计各自的故障率；3)根据故障率和板件总数，计算出作为可修复和不可修改复系统的板件年故障 数，得到需要的备件数量；4)将故障率、维护成本和故障损失加权得到接受度，基于接受度判断系统是否还 在寿命周期内；5)如果系统还在寿命周期内，将延长寿命合理年限的计算转化为最优化问题，目 标函数为寿命周期最长，约束条件包括维护成本、故障损失和故障率，计算延长多少寿命合 适。作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本专利技术采取以下技术措施上述的，在第3)步中，依据装置在监 控系统中功能的不同，结合电力系统的安全运行要求，对装置按照不同的可用率要求进行 划分，根据可用率的不同和板件在装置中的重要性，确定板件总数的取整数量，并根据确定 的备件数量反验证是否满足可用率要求。本专利技术准确地估算了变电站计算机监控系统的使用寿命，根据实际情况来决定是 否延长使用寿命，避免了投资的浪费。下面结合说明书附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的说明。 附图说明图1为本专利技术的原理示意图。 具体实施例方式如图所示的，其方法如下1)根据西门子提供的变电站计算机监控系统的全球故障次数统计数据和设计参 数，绘制每年故障数分布曲线，通过拟合的方法，推断变电站计算机监控系统属于何种概率 分布(本专利技术经计算得出是指数分布)。2)用变电站计算机监控系统的实际运行缺陷数据对西门子提供的板件实验MTBF 进行校核，然后根据校核后的板件MTBF通过装置模型计算装置MTBF，根据装置MTBF通过小 室模型计算小室MTBF，根据小室MTBF通过系统模型计算系统MTBF，最后根据各自的MTBF 采用参数估计的方法估计各自的故障率。前述中的MTBF即平均无故障时间，英文全称是 "Mean Time BetweenFailure”，是衡量一个产品(尤其是电器产品)的可靠性指标，单位为 “小时”或“年”。它反映了产品的时间质量，是体现产品在规定时间内保持功能的一种能力。 具体来说，是指相邻两次故障之间的平均工作时间，也称为平均故障间隔。MTBF采用拓扑逻 辑关系计算法，逻辑关系映射为串联、并联关系(根据功能来确定串联还是并联)。3)根据故障率和板件总数，计算出作为可修复和不可修改复系统的板件年故障 数，得到需要的备件数量。4)将故障率、维护成本和故障损失加权得到接受度，基于接受度判断系统是否还 在寿命周期内。5)如果系统还在寿命周期内，将延长寿命合理年限的计算转化为最优化问题，目 标函数为寿命周期最长，约束条件包括维护成本、故障损失和故障率，计算延长多少寿命合 适。4在第3)步中，依据装置在监控系统中功能的不同，结合电力系统的安全运行要 求，对装置按照不同的可用率要求进行划分，根据可用率的不同和板件在装置中的重要性， 确定板件总数的取整数量，并根据确定的备件数量反验证是否满足可用率要求。下面对上述提及的基本概念作如下说明1)概率分布概率分布(probabilitydistribution)或简称分布(distribution)，是概率论 的一个概念，常有离散分布、均勻分布、伯努利分布、正态分布、泊松分布、指数分布等。2)基于经典法的故障率参数估计考虑到变电站计算机监控系统无法进行工程试验，同时电子产品的可靠性指的是 其正常工作的概率，因此采用全球统计数据(西门子提供的全球故障次数统计数据和设计 参数)和实际运行的缺陷数据，作为概率计算样本。考虑到样本的数量有限，本专利技术是基于有限次的数据(子样)，因此采用参数估计 理论，根据设计MTBF来估计故障率，具体采用的是经典方法。理论与实际统计证明电子系 统的可靠度符合指数分布R(t) = exp=e1'式中R (t)_设备可靠度的估计值λ (t)-系统失效率(也叫故障率)(t)_故障发生前的工作时间使用经典的概率统计原理进行电子设备的可靠度即MTBF。取θ为MTBF，则θ = l/λ ⑴。上述估计的可靠性，取决于故障率准确值。为了充分利用西门子全球统计数据、设计数据和运行缺陷数据提供的信息，采用 X2区间估计来估计故障率的值。X2区间估计是以点估计θ “ = T/r,由于不同的数据有不同的θ ~，θ ~的分布可 以由样品(西门子提供的数据，实际运行数据)分布求出。在本专利技术中，根据计算2r θ ~/θ =2Τ/Θ的分布密度函数f (χ) = eY-7来计算故障率。3)拟合拟合函数是用于曲线拟合的函数。如果您知道y和χ有关，但不知道是什么关系， 只能通过实验得到一组数据，如X = Xl时y = yl，X = X2时y = y2，...这里(xl，yl)、 (x2, y2)、...都是实验结果，您就可以在直角坐标系中画出各点，描点可得两者的关系曲 线。根据曲线的形状您可以选择一个函数，如果类似于直线那就简单了，如果是弯曲的本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．变电站计算机监控系统使用寿命的延长方法，其方法如下：１）根据西门子提供的变电站计算机监控系统的全球故障次数统计数据和设计参数，绘制每年故障数分布曲线，通过拟合的方法，推断变电站计算机监控系统属于何种概率分布；２）用变电站计算机监控系统的实际运行缺陷数据对西门子提供的板件实验ＭＴＢＦ进行校核，然后根据校核后的板件ＭＴＢＦ通过装置模型计算装置ＭＴＢＦ，根据装置ＭＴＢＦ通过小室模型计算小室ＭＴＢＦ，根据小室ＭＴＢＦ通过系统模型计算系统ＭＴＢＦ，最后根据各自的ＭＴＢＦ采用参数估计的方法估计各自的故障率；３）根据故障率和板件总数，计算出作为可修复和不可修改复系统的板件年故障数，得到需要的备件数量；４）将故障率、维护成本和故障损失加权得到接受度，基于接受度判断系统是否还在寿命周期内；５）如果系统还在寿命周期内，将延长寿命合理年限的计算转化为最优化问题，目标函数为寿命周期最长，约束条件包括维护成本、故障损失和故障率，计算延长多少寿命合适。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何云良，朱英伟，李有春，
申请(专利权)人：金华电业局，
类型：发明
国别省市：33