[發明專利]基于BP神經網絡的配電開關設備可靠性評估方法

在審

• 申請號: 201810074783.6
• 申請日: 2018-01-25
• 公開（公告）號: CN108288123A
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發明（設計）人: 侯慧;曾金媛;唐愛紅;李顯強;柯賢彬;于士文;耿浩;薛夢雅
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q10/04;G06N3/08;G06N3/04
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 鄭勤振

本發明公開一種基于BP神經網絡的設備可靠性評估方法，包括：步驟1，以設備故障率為可靠性評估的指標，把設備運行單位時間段內的環境因素、歷史單位時間段內的故障率作為自變量，下一單位時間段內的故障率作為因變量；步驟2，將數據歸一化，并選取若干組數據作為樣本；步驟3，初始化BP神經網絡；步驟4，將歸一化后的樣本輸入BP神經網絡，計算隱含層、輸出層的輸出值；步驟5，計算輸出層與實際值的誤差，直到輸出層的輸出誤差小于給定的學習精度，結束迭代；步驟6，根據建立好的模型，輸入下一單位時間段內的環境因素以及歷史單位時間段內的故障率，對下一單位時間段內的設備故障率進行預測，根據預測結果安排設備的運維檢修。

技術領域

本發明涉及設備可靠性評估領域，具體涉及到一種基于BP神經網絡的配電開關設備可靠性評估方法。

背景技術

電力系統是由發、輸、配電等部分構成，配電系統是電力系統中與用戶最密切、決定供電質量的重要組成部分。配電網是處于電力系統的末端，上承輸電網絡、下接電力用戶，將輸變電系統與電力用戶連接起來，向用戶分配電能與提供電能的重要環節，通常包括配電變電站、配電線路、配電變壓器、繼電保護設備、配網開關類設備等。配電設備數量大、分布面廣，對用戶供電可靠性的影響大。據不完全統計，用戶停電故障中，80％以上是由電力系統中的配電環節的故障引起的。且配電網開關類設備是配電系統中使用量較大、范圍較廣的關鍵設備之一，準確掌握配電開關類設備故障類型及分析其產生原因，才能在此基礎上提出提高開關設備運行可靠性的方法，進而提高配電網的供電可靠性。

目前針對配電開關可靠性評估的方法，常見的做法是通過對配電開關的故障率進行預測，傳統的電力設備故障率通常只取決于一個單一的變量——設備運行的年齡或者設備的狀態?；谠O備運行年齡的故障率模型(Age-based Failure,ABF)更為常見，但基于設備運行年齡的模型通常服從大量的樣本統計分布，只考慮設備自投入使用以來長期積累的故障。然而，配電網中新的智能設備缺乏足夠的故障統計數據。另外，舊設備的故障記錄也很難收集，尤其是在早期階段。

相對而言，基于設備狀態的故障率模型(Condition-based Failure,CBF)可以通過實時評價健康指數(Health Index，HI)來反映設備的健康狀況。電力設備最常用的CBF模型是具有一定系數的指數函數。一些研究人員提出了反演方法，要求所有HI統計量都在同一時間點。然而，它只考慮設備的內部因素，完全忽略了ABF模型的優點。例如，有時設備在不同的年齡可以得到相同的HI，而它們的故障率實際上是不同的。

由于目前的方法存在僅考慮單一變量或僅考慮設備內部因素等問題，難以充分利用歷史數據挖掘各種因素與開關設備故障率之間的關聯，難以實現對故障率進行準確預測。沿海地區配網中諸多開關設備長期工作在高溫、高壓、潮濕的惡劣環境下，極易發生各種各樣的故障，造成嚴重事故，破壞系統的安全穩定能力，且現有方法難以對設備外部因素及多種變量進行全面考慮。因此，對配電開關設備的故障進行統計分析、對主要故障類型開展基礎性研究，并基于這些基礎性研究開展考慮環境因素在內的多種因素關聯下的配電開關設備可靠性評估，進而改進配網開關設備可靠性，具有重要的理論意義及現實意義。

發明內容

本發明的主要目的是，提供一種設備可靠性評估的方法，可以應用于對配電開關設備可靠性評估，基于設備運行的環境因素及歷史故障率來對設備的故障率進行預測，以利于下一步安排設備的運維檢修，提高設備運行的可靠性。

為了實現上述目的，其技術解決方案為：

一種基于BP神經網絡的設備可靠性評估方法，包括：

步驟1，以配電開關故障率為可靠性評估的指標，把開關運行單位時間段內的環境因素、歷史單位時間段內的故障率作為自變量，下一單位時間段內的故障率作為因變量；