[發明專利]基于故障率擬合的電網安全穩定控制裝置可靠性評估方法

在審

• 申請號: 202211205863.3
• 申請日: 2022-09-30
• 公開（公告）號: CN115455729A
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 趙啟;南東亮;張路;高興;陳軍;王開科;劉志;任祖怡;張澳歸;歐陽金鑫;舒斐;譚金龍;彭寅章;楊帥;陶睿
• 申請（專利權）人: 國網新疆電力有限公司電力科學研究院;重慶大學;南京南瑞繼保電氣有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/15;H02H7/26;G06F111/08;G06F119/02
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 王詩思

本發明公開了一種基于故障率擬合的電網安全穩定控制裝置可靠性評估方法。首先采集安全穩定控制裝置的歷史故障率和全程狀態監測量；隨后，建立安全穩定控制裝置故障率擬合模型，該模型可結合協變量向量，實時反映設備的狀態；接著擬合出安全穩定控制裝置故障率函數，求解參數擬合的估計參數，該函數可以表征安控裝置在運行周期內的故障率變化情況；最后利用安全穩定控制裝置故障率擬合過程中的估計參數，考慮安全穩定控制裝置關聯，建立安全穩定控制裝置可靠度及復合故障率函數，表征安全穩定控制裝置運行周期中的安全性，從而實現電力系統安全穩定控制裝置運行故障的實時評估。

技術領域

本發明涉及電力系統保護和控制技術領域，具體涉及基于故障率擬合的電網安全穩定控制裝置可靠性評估方法。

背景技術

與繼電保護作為電網抵御干擾的第一道防線類似，安全穩定控制系統(安控系統)作為第二道防線保證著電網的正常運行。安全穩定控制裝置(安控裝置)通過一定的控制邏輯相互配合，使得安控系統可以實現預防控制、緊急控制和恢復控制等功能。由于違規操作、定值設置與實際電網不匹配以及設備長時間運行老化等隱患問題，安控裝置在運行過程中存在著失效風險。安控裝置失效導致安控系統拒動或誤動，可能引發大規模的電網安全穩定問題。因此，對安控裝置進行失效風險分析及可靠性評估，對于保障電力系統應對電網故障的抵御能力意義重大。

現有的設備可靠性評估主要依賴于對故障設備的歷史運行數據進行統計，利用統計方法對設備的故障概率進行計算，包括故障樹、馬爾可夫等方法。故障樹法將整個電力系統分解為多個子系統和底層部件，通過計算底層部件的失效分布，配合系統內部各個子系統之間的邏輯關系，獲得頂層系統的失效分布。馬爾可夫法通過建立裝置或系統的狀態轉移模型，結合不同元件對裝置的重要性，分析裝置或系統轉移至故障狀態的原因及概率。但是，上述方法對樣本容量的大小有著較高的要求，系統內部復雜的影響機理和高耦合度導致的狀態數量爆炸性增長也使得相應的計算復雜度指數上升。

近年來，數據需求量小、計算簡潔的基于參數擬合的設備可靠性評估開始進入人們的視野。極大似然估計、同倫算法和灰色-三參數威布爾分布逐漸得到應用。但是，目前鮮有安控裝置參數擬合的研究。由于組成元件、運行原理、功能等的區別，一次設備和繼電保護的可靠性評估方法難以直接應用于安控裝置。因此亟需結合安全穩定控制裝置本身的結構特點，建立合適的安全穩定控制裝置故障率模型，實現電力系統安全穩定控制裝置的可靠性評估。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明實際需要解決的問題是：如何從安全穩定控制裝置的運行周期中采集歷史統計數據和狀態監測量，并統計出離散的故障率數據。如何建立安全穩定控制裝置的故障率擬合模型，并提出符合運行狀態的協變量組。如何利用采集到的離散數據擬合出符合裝置運行規律的故障率函數，且函數檢驗達標。如何利用故障率擬合過程所得的估計參數，求解安控裝置的可靠度與復合故障概率等可靠性評價指標，實現裝置的可靠性評估。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案:

基于故障率擬合的電網安全穩定控制裝置可靠性評估方法，包括如下步驟：

S101、采集安全穩定控制裝置的歷史故障率和全程狀態監測量；

S102、根據預設連接函數和預設基準故障率函數，建立安全穩定控制裝置故障率擬合模型；

S103、將歷史故障率和歷史狀態監測量帶入安全穩定控制裝置故障率擬合模型中，得到連接函數的回歸系數；

S104、將歷史故障率、回歸系數以及歷史狀態監測量帶入安全穩定控制裝置故障率擬合模型中，擬合得到基準故障率函數的估計參數，并進行檢驗；

S105、利用通過檢驗的估計參數，計算得到安全穩定控制裝置的可靠度；

S106、利用通過檢驗的估計參數、回歸系數和當前狀態監測量，結合安全穩定控制裝置的關聯情況，計算得到安全穩定控制裝置的復合故障率；