[發明專利]小樣本失效數據下繼電保護系統可靠性評估方法

在審

• 申請號: 201410225536.3
• 申請日: 2014-05-26
• 公開（公告）號: CN103971024A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 戴志輝
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

技術領域

本發明涉及電力系統繼電保護領域，特別涉及小樣本失效數據下繼電保護系統可靠性評估方法。

背景技術

作為電力系統的第一道防線，繼電保護系統的可靠性水平對于電力系統的安全穩定運行有著重要意義。從目前系列文獻對繼電保護裝置實際運行情況的統計數據看，繼電保護裝置在其工作年限內，極少發生“誤動”、“拒動”等失效情況甚至缺陷情況。加之保護裝置換代周期縮短、目前繼電保護系統缺陷和失效信息記錄尚不十分規范和標準，在一定地域和時間范圍內，具體到裝置型號、失效模式的完整失效記錄樣本更少。迄今為止，繼電保護可靠性評估方法還很少考慮該小樣本失效的特點，而主要以常規基于解析法和模擬法的可靠性評估方法為主。解析法如Markov狀態空間法、GO法、故障樹法、風險分析等主要根據系統的結構、功能或二者的邏輯關系建立可靠性概率模型，通過遞推或迭代等求解模型、計算指標。模擬法如蒙特卡羅仿真是通過對概率分布采樣來進行狀態的選擇和估計，利用統計學方法得到可靠性指標?？紤]到繼電保護系統在有限時間內很難獲取足夠的失效數據(甚至無失效數據)，即便缺陷數據樣本也不豐富，因此依賴于大失效樣本的傳統可靠性評估方法的有效性會打折扣，并在一定程度上降低其評估結果的可信度，可能進一步影響以可靠性評估為依據的檢修策略等的參考價值。還有方法考慮繼電保護裝置運行特性，采用威布爾分布作為其壽命分布模型，直接通過回歸分析確定威布爾分布中的形狀參數、尺度參數計算可靠度、失效率等可靠性指標，但由于繼電保護裝置的失效數據少，利用有限的失效數據樣本分析結果的準確度較低。

針對上述問題，本發明提出了小樣本失效數據下繼電保護系統可靠性評估方法。本發明涉及以下兩個背景技術。

1繼電保護系統小樣本失效數據

目前繼電保護的失效數據主要來源于故障信息系統、維修檢修報告、調度中心運行報告、故障錄波及臺賬系統等其它數據源。隨著電力系統和繼電保護裝置運行水平的不斷提高，保護設備極少發生拒動和誤動情況，即僅有極少數失效數據可供相關評估所用。加之目前設備更新換代的周期較短，很多保護裝置在服役期間根本沒有出現過失效情況使得原本就不豐富的失效樣本中同型號裝置的數據更為缺乏。整體上，現場獲得的失效數據呈現比較典型的小樣本特征。

對于現場獲得的繼電保護裝置失效數據，一般可分為以下三種數據類型：完整數據、左截尾數據和定時截尾數據。實際上，由于保護裝置投運時間的差異較大和現場運行情況的差別，反映保護裝置運行情況的數據更符合定時截尾數據的特點。對于截尾數據中的檢修時間，由于其相對于設備運行時間來說極短，加之以已經發生的失效或者缺陷數據為分析對象時，修復完成后會重新進入運行時間的統計周期，故該類分析中修復時間可忽略不計。

2貝葉斯公式及其先驗分布的選取

經典統計只以樣本提供的信息在一定的統計模型下做統計推斷，對樣本量較大的情況有較好的統計推斷效果。而貝葉斯方法是在取得樣本觀測值之前，對參數統計模型中的未知參數θ有某些先驗知識，這些知識以先驗分布的形式體現出來。而在得到樣本觀測值x(本方法指的是故障間隔時間)之后，由x與先驗分布提供的信息得到后驗分布，后驗分布是貝葉斯統計推斷的基礎。由于利用了各類先驗知識，例如歷史數據、專家信息和仿真試驗信息等，降低了經典方法對現場運行數據樣本的依賴程度，因而對小樣本情況往往也很有效。

貝葉斯公式是貝葉斯理論的直接體現，寫為：

g(θ|x)=f(x|θ)g(θ)f(x)---(1)]]>