[發明專利]一種全國產化繼電保護核心元器件冗余數量確定方法

在審

• 申請號: 202110440099.7
• 申請日: 2021-04-20
• 公開（公告）號: CN113111532A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 薛安成;劉曉博;劉中碩;王永杰;陳曉帆;陳乾;田銘威;陶暢;歐陽明浩;景子洋
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q50/06;G06F119/02
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1.一種全國產化繼電保護核心元器件冗余數量確定方法，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確定適合的冗余方式；

步驟2、根據各核心元器件失效率數據，求出各核心元器件在不同冗余數量下的失效率；

步驟3、根據繼電保護裝置的串聯可靠性模型，求取核心元器件組合后繼電保護裝置的失效率，選取不滿足失效率要求情況下最高成本的一種冗余方式；

步驟4、求取不同核心元器件組合的成本，按成本由低到高的順序增加核心元器件數量，直至滿足繼電保護裝置失效率要求，并以此來確定滿足繼電保護裝置失效率要求且成本最小時各核心元器件的冗余數量。

2.根據權利要求1所述全國產化繼電保護核心元器件冗余數量確定方法，其特征在于，在所述步驟1中，所述確定適合冗余方式的具體過程為：

冷貯備冗余方式指由n個元器件組成，一個元器件開始工作，其余n-1個元器件作冷貯備；當工作元件失效時，貯備元件逐個替換，直到所有元件均失效，模塊才會失效；冷貯備的元器件不失效也不劣化，貯備期的長短對以后使用時的工作壽命沒有影響；

假設同一類型的元器件具有相同的失效率，則冷貯備冗余方式下的失效率表達式為：

其中，為冷貯備冗余的失效率；為單個元器件的失效率；n為冷貯備冗余的元器件數量；

溫貯備冗余方式指由n個同型元器件組成，工作壽命和貯備壽命分別遵從參數和的指數分布；一個元件工作，其余元件溫貯備，所有元件均可能失效；當工作元件失效時，由尚未失效的貯備元件替換，直到所有元件都失效，模塊故障失效；

假設元器件的工作失效率和貯備失效率相同，則溫貯備冗余方式下的失效率表達式為：

其中，為溫貯備冗余的失效率；為單個元器件的失效率；n為溫貯備冗余的元器件數量；

由于繼電保護的核心元器件在實際中不論處于工作狀態還是貯備狀態均可能發生故障失效，故確定的適合的冗余方式為溫貯備冗余。

3.根據權利要求1所述全國產化繼電保護裝置核心元器件冗余數量確定方法，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數量下的失效率的過程具體為：

首先根據不同核心元器件可靠性得到各核心元器件的失效率，進一步，基于所得到的冗余方式的失效率表達式，將不同核心元器件失效率代入，得到各核心元器件在不同冗余數量下的失效率。

4.根據權利要求1所述全國產化繼電保護核心元器件冗余數量確定方法，其特征在于，在所述步驟3中，所述求取核心元器件組合后繼電保護裝置的失效率，選取不滿足失效率要求情況下最高成本的一種冗余方式的過程具體為：

根據繼電保護裝置串聯可靠性模型原理，將各核心元器件分別采用相同冗余數量的方式組合，求取繼電保護裝置在不同冗余數量下的失效率，則：

其中，b=2,3,4…,n為各核心元器件個數，為各核心元器件的失效率；

進一步，設定一個繼電保護裝置失效率最高要求，即繼電保護裝置允許的最大失效率；

最后，在不滿足繼電保護裝置失效率要求的組合中，即，選取成本最高的一個組合方式，即各核心元器件個數均為b₀，則：

其中，b=2,3,4…,n為各核心元器件個數，c_k為各核心元器件成本。

5.根據權利要求1所述全國產化繼電保護核心元器件冗余數量確定方法，其特征在于，在所述步驟4中，所述求取不同核心元器件組合的成本，按成本由低到高的順序增加核心元器件數量，直至滿足繼電保護裝置失效率要求，并以此來確定滿足繼電保護裝置失效率要求且成本最小時各核心元器件的冗余數量的過程具體為：

首先任意取不同個數核心元器件進行組合，則：

任意取1個核心元器件共有種組合，成本組合為C_a（1≤a≤6）；

任意取2個不同核心元器件共有種組合，成本組合為C_a+C_b（1≤a＜b≤6）；

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

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

任意取5個不同核心元器件共有種組合，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個不同核心元器件共有種組合，成本組合為C₁+C₂+C₃+C₄+C₅+C₆；

進一步，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，增加對應核心元器件數量至b₀+1，求取繼電保護裝置失效率為：

若，則滿足繼電保護裝置失效率要求；

若，則不滿足繼電保護裝置失效率要求，繼續選取成本次低組合，增加對應核心元器件數量至b₀+1，求取繼電保護裝置失效率；

以此類推，按組合成本由低到高的順序，增加對應核心元器件數量，直至滿足繼電保護裝置失效率要求，即，選取滿足要求的組合，并以此來確定滿足繼電保護裝置失效率要求且成本最小時各核心元器件的冗余數量。