[發(fā)明專利]一種繼電保護(hù)核心元器件的冗余結(jié)構(gòu)確定方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110416014.1
• 申請(qǐng)日: 2021-04-19
• 公開（公告）號(hào): CN113011046A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薛安成;王永杰;喬登科;劉曉博;陳曉帆;陳乾;田銘威;陶暢;歐陽明浩;景子洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F119/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種繼電保護(hù)核心元器件的冗余結(jié)構(gòu)確定方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟1、首先從不同的冗余方式中選取適合的冗余方式；

步驟2、根據(jù)各核心元器件可靠性，求出各核心元器件在不同冗余方式下的失效率；

步驟3、根據(jù)繼電保護(hù)裝置的串聯(lián)可靠性模型，求取核心元器件組合后的繼電保護(hù)裝置的失效率，選取不滿足可靠性要求的冗余方式；

步驟4、求取不同元器件組合的成本，按成本由低到高的順序增加對(duì)應(yīng)元器件數(shù)量，直至滿足繼電保護(hù)可靠性要求，并以此來確定滿足繼電保護(hù)裝置可靠性要求且最小成本的核心元器件冗余結(jié)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述針對(duì)國產(chǎn)核心元器件的冗余結(jié)構(gòu)篩選方法，其特征在于，在所述步驟1中，所選取適合冗余方式的過程具體為：

從理論上來說，冗余的元器件數(shù)量越多可靠性越高，但隨之增加的成本也越高，在實(shí)際中無限增加元器件數(shù)量來提高可靠性的方法并不可取，綜合考慮經(jīng)濟(jì)性與可靠性，四冗余法、三冗余法可以用盡量少的成本滿足可靠性要求；進(jìn)一步，根據(jù)少數(shù)服從多數(shù)原則，三冗余法中選取三取二冗余方式，而四冗余法中，四取二先或后與同時(shí)也包含了二取一邏輯原理，故選擇四取二先或后與冗余方式；

三取二冗余方式是指3個(gè)元器件中至少有2個(gè)元器件動(dòng)作時(shí)，才動(dòng)作出口的冗余方式，采用三取二冗余時(shí)，至少有2個(gè)元器件故障失效時(shí)，整個(gè)模塊才會(huì)故障失效；假設(shè)同一類型的核心元器件具有相同的失效率，則三取二冗余方式下的失效率表達(dá)式為：

四取二冗余方式是指4個(gè)元器件獨(dú)立且功能完全相同，輸出邏輯的方式不同，作用也不同，假設(shè)同一類型的核心元器件具有相同的失效率，采用兩兩先或然后輸出再與的方式，則四取二先或后與冗余方式下的失效率表達(dá)式為：

故選取的適合冗余方式為三取二和四取二先或后與冗余方式。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述針對(duì)國產(chǎn)核心元器件的冗余結(jié)構(gòu)篩選方法，其特征在于，在所述步驟2中，所述求出各核心元器件在不同冗余方式下的失效率的過程具體為：

首先根據(jù)不同核心元器件可靠性，基于所得的不同冗余方式的失效率表達(dá)式，得到各核心元器件在不同冗余方式下的失效率。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述針對(duì)國產(chǎn)核心元器件的冗余結(jié)構(gòu)篩選方法，其特征在于，在所述步驟3中，所述求取核心元器件組合后的繼電保護(hù)裝置的失效率，選取不滿足可靠性要求的冗余方式的過程具體為：

根據(jù)繼電保護(hù)裝置串聯(lián)可靠性模型原理，將各元器件分別采用同一種冗余方式組合，求取繼電保護(hù)裝置在兩種不同冗余方式下的失效率，則繼電保護(hù)裝置在三取二冗余方式下失效率為：

繼電保護(hù)裝置在四取二先或后與冗余方式下失效率為：

其中，為各核心元器件的失效率；

進(jìn)一步，設(shè)定一個(gè)繼電保護(hù)裝置可靠性最低要求，即繼電保護(hù)裝置允許的最大失效率λ₀；

最后，在兩種冗余方式中選取不滿足繼電保護(hù)裝置可靠性要求的冗余方式，即λ＞λ₀，即各元器件個(gè)數(shù)均為b。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述全針對(duì)國產(chǎn)核心元器件的冗余結(jié)構(gòu)篩選方法，其特征在于，在所述步驟4中，所述求取不同元器件組合的成本，按成本由低到高的順序增加對(duì)應(yīng)元器件數(shù)量，直至滿足繼電保護(hù)可靠性要求，并以此來確定滿足繼電保護(hù)裝置可靠性要求且最小成本的核心元器件冗余結(jié)構(gòu)的過程具體為：

首先任意取不同個(gè)數(shù)元器件進(jìn)行組合，則：

任意取1個(gè)元器件共有種組合，成本組合為C_a（1≤a≤6）；

任意取2個(gè)不同元器件共有種組合，成本組合為C_a+C_b（1≤a＜b≤6）；

任意取3個(gè)不同元器件共有種組合，成本組合為C_a+C_b+C_c（1≤a＜b＜c≤6）；

任意取4個(gè)不同元器件共有種組合，成本組合為C_a+C_b+C_c+C_d（1≤a＜b＜c＜d≤6）；

任意取5個(gè)不同元器件共有種組合，成本組合為C_a+C_b+C_c+C_d+C_e（1≤a＜b＜c＜d＜e≤6）；

任意取6個(gè)不同元器件共有種組合，成本組合為C₁+C₂+C₃+C₄+C₅+C₆；

進(jìn)一步，將所有組合的成本由低到高順序排列，先選取最小成本組合，增加對(duì)應(yīng)元器件數(shù)量至b+1，求取繼電保護(hù)裝置失效率為：

若，則滿足繼電保護(hù)可靠性要求；

若，則不滿足繼電保護(hù)可靠性要求，繼續(xù)選取成本次低組合，增加對(duì)應(yīng)元器件數(shù)量至b+1，求取繼電保護(hù)裝置失效率；

以此類推，按組合成本由低到高的順序，增加對(duì)應(yīng)元器件數(shù)量，直至滿足繼電保護(hù)可靠性要求，即，選取滿足要求的組合，并以此來確定滿足繼電保護(hù)裝置可靠性要求且成本最低時(shí)核心元器件的冗余結(jié)構(gòu)。