[發明專利]一種基于改進貝葉斯網絡的風電機組動態可靠性評價方法

有效

• 申請號: 202110639958.5
• 申請日: 2021-06-09
• 公開（公告）號: CN113505448B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 黃玲玲;符楊;苗育植;劉璐潔;魏書榮;米陽
• 申請（專利權）人: 上海電力大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06K9/62;G06F119/02
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

本發明涉及一種基于改進貝葉斯網絡的風電機組動態可靠性評價方法，包括以下步驟：1)基于故障樹和云模型構建風電機組的單純可靠性貝葉斯網絡；2)采用無標度網絡對單純可靠性貝葉斯網絡進行優化得到改進的貝葉斯網絡；3)對改進的貝葉斯網絡進行動態貝葉斯推理；4)根據改進的貝葉斯網絡與動態推理過程對機組可靠性進行定量評估。與現有技術相比，本發明具有考慮實時狀態信息多元異質特性和耦合關聯關系、動態獲取可靠度變化趨勢、評估準確性高等優點。

技術領域

本發明涉及風電機組可靠性評價領域，尤其是涉及一種基于改進貝葉斯網絡的風電機組動態可靠性評價方法。

背景技術

風力發電，作為一種技術成熟、應用廣泛的新能源發電形式，已經成為我國實現“3060”雙碳目標的重要方式之一。至2020年底，我國風電總裝機容量已達2.8億千瓦，占電源總裝機容量的12.8％，風電發電量占全年總發電量的比例也達到了6.12％，可見風電已逐漸成為影響電網電力電量平衡的一種重要能源形式。

近年來，國內外的專家和學者針對風電機組/風電場的可靠性評估工作開展了廣泛深入的研究。主要是基于對給定或收集的風電機組群歷史運行數據的分析與研究，較少考慮風電機組個體實時運行數據在其可靠性評估中的影響和價值。可見，風電機組的SCADA系統與CMS系統獲取了較為全面的機組實時運行狀態數據，這些數據可以為風電機組進行動態的可靠性評估提供依據。

然而，對風電場/風電機組的可靠性評價仍然存在以下兩個新問題：

1)風電機組監測技術的發展使得風電機組從不同維度、不同角度獲得的機組動態信息，呈現出顯著的“多元異質”特點，這一方面與傳統電力系統運行可靠性分析中主要依托電氣量信息具有明顯差異；

2)另一方面，由于傳統的貝葉斯方法在實際推理中需要對實時信息進行一定的假設，當狀態變量個數較多或狀態信息之間相關性較大時將導致推理效果不理想，即直接采用傳統的貝葉斯方法將難以解決風電機組“多元異質”狀態信息、以及機組部件故障與狀態信息耦合關聯描述不全面對可靠性評估結果的不確定性影響。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基于改進貝葉斯網絡的風電機組動態可靠性評價方法，用以實現在能夠有效基于“多元異質”實時監測信息對機組可靠性進行定量評估的同時，結合BN網絡拓撲結構，診斷出系統中各元件的狀態監測信息對不同類型、不同等級故障的敏感程度，從而有助于獲取風電機組不同故障及其典型關鍵病癥信息關系。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于改進貝葉斯網絡的風電機組動態可靠性評價方法，包括以下步驟：

1)基于故障樹和云模型構建風電機組的單純可靠性貝葉斯網絡；

2)采用無標度網絡對單純可靠性貝葉斯網絡進行優化得到改進的貝葉斯網絡；

3)對改進的貝葉斯網絡進行動態貝葉斯推理；

4)根據改進的貝葉斯網絡與動態推理過程對機組可靠性進行定量評估。

所述的步驟1)中，構建風電機組的單純可靠性貝葉斯網絡具體包括以下步驟：

11)根據風電機組關鍵部件的故障特點建立部件故障樹，部件故障樹主要包含頂層事件、中間事件與基本事件，定義頂層事件為關鍵部件的故障，中間事件為多個該關鍵部件的故障類型，基本事件為引起不同故障的原因，并且假設任一類基本事件或中間事件的發生均會影響所對應的中間事件或關鍵部件的故障；

12)對部件故障樹進行貝葉斯網絡轉化得到可靠性貝葉斯網絡，具體為：

將部件故障樹中的事件與可靠性貝葉斯網絡中的節點一一對應，根據關鍵部件的故障間因果關系，將可靠性貝葉斯網絡中的節點采用有向弧連接；