太阳城集团

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一种基于设备全寿命周期的配电系统可靠性评估方法.pdf

摘要
申请专利号:

CN201611100186.3

申请日:

2016.12.05

公开号:

CN106779371A

公开日:

2017.05.31

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G06Q 10/06申请日:20161205|||公开
IPC分类号: G06Q10/06(2012.01)I; G06Q50/06(2012.01)I 主分类号: G06Q10/06
申请人: 国网江西省电力公司经济技术研究院; 国家电网公司
发明人: 程虹; 陈会员; 熊宁; 朱文广; 肖园; 钟士元; 李海坤
地址: 330001 江西省南昌市青云谱区迎宾北大道1588号
优先权:
专利代理机构: 南昌市平凡知识产权代理事务所 36122 代理人: 姚伯川
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法律状态
申请(专利)号:

CN201611100186.3

授权太阳城集团号:

|||

法律状态太阳城集团日:

2017.06.23|||2017.05.31

法律状态类型:

实质审查的生效|||公开

摘要

太阳城集团一种基于设备全寿命周期的配电系统可靠性评估方法,所述方法建立设备全寿命周期中各运行时期的故障率模型;考虑设备时变故障率对系统可靠性分析的影响,采用序贯仿真方法产生老化失效太阳城集团,确定在同一老化太阳城集团分布下的设备老化不可用率;在系统可靠性的序贯蒙特卡洛仿真方法中,建立设备全寿命周期故障率的仿真模型,实现基于设备全寿命周期故障率的配电系统可靠性计算。为便于设备可靠性成本的分析比较,在现值法的基础上建立可靠性投资/回报分析模型,通过算例说明设备全寿命周期故障率对于配电系统可靠性规划的必要性,对于提高电力系统规划的合理性和经济性具有重要意义。

权利要求书

1.一种基于设备全寿命周期的配电系统可靠性评估方法,其特征在于,所述方法建立
设备全寿命周期中各运行时期的故障率模型;考虑设备时变故障率对系统可靠性分析的影
响,采用序贯仿真方法产生老化失效太阳城集团,确定在同一老化太阳城集团分布下的设备老化不可用
率;在系统可靠性的序贯蒙特卡洛仿真方法中,建立设备全寿命周期故障率的仿真模型,实
现基于设备全寿命周期故障率的配电系统可靠性计算。
2.根据权利要求1所述的一种基于设备全寿命周期的配电系统可靠性评估方法,其特
征在于,所述设备全寿命周期中各运行时期的故障率模型包括投运早期故障率数学模型、
常态运行期的故障率模型、老化维修期的故障率模型和加速老化期故障率模型;
所述投运早期故障率数学模型为:λel(t)=λin(t)+λrm(t),0≤t<Tin;
其中,λin(t)为早期故障率,为指数模型;λrm(t)为偶然故障率;
所述常态运行期的故障率模型:λno(t)=λrm(t),Tin≤t<Tno;
其中,Tno为常态运行期的结束时刻;
所述老化维修期的故障率模型:λma(t)=λ′om(t)+λrm(t),Trm≤t<Tom;
其中,λo'm(t)为元件在t′时刻发生故障,经过tr太阳城集团得以修复,元件在t=t′+tr+△t时
刻的故障率;
所述加速老化期故障率模型:λaa(t)=had(t)+λrm(t)Tom≤t≤TL;
其中,had(t)为设备老化失效危险率。
3.根据权利要求1所述的一种基于设备全寿命周期的配电系统可靠性评估方法,其特
征在于,所述设备全寿命周期故障率的仿真模型为:
λc(t)=λel(t)+λno(t)+λma(t)+λaa(t)
Ts-T0≤t≤Ts-T0+Φ
其中,Ts为待评估太阳城集团段的起始时刻;T0为设备的投运时刻;Φ为太阳城集团段跨度。
4.根据权利要求2所述的一种基于设备全寿命周期的配电系统可靠性评估方法,其特
征在于,所述偶然故障率λrm(t)与某种外部条件相依的连续模型为:
λrm=F(Ω);
式中:Ω为外部环境变量矢量,由于外部环境随太阳城集团连续变化,偶然故障率亦可看成是
太阳城集团的函数,即λrm(t),由于偶然故障存在于设备的整个生命周期,因此,0≤t≤TL,TL为元
件的寿命;
所述早期故障率λin(t)为指数模型,其表达式为:
λin(t)=αe-βt,0≤t<Tin;
式中:α>0为投运早期的初始故障率;Tin为投运早期的结束太阳城集团阈值。
5.根据权利要求2所述的一种基于设备全寿命周期的配电系统可靠性评估方法,其特
征在于,所述元件在t=t′+tr+△t时刻的故障率λ′om(t)为:
λ′om(t)=λom[q(t′+tr)+△t]
故障后的元件,在某一修复策略下,其故障率降低的幅度可以通过“缩减”元件的实际
服役年龄得以实现,年龄缩减量则与修复因子q有关,0≤q≤1,q值越小修复效果越明显。
6.根据权利要求2所述的一种基于设备全寿命周期的配电系统可靠性评估方法,其特
征在于,所述设备老化失效危险率had(t)为,
<mrow> <msub> <mi>h</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <munder> <mi>lim</mi> <mrow> <mi>&Delta;</mi> <mi>t</mi> <mo>&RightArrow;</mo> <mn>0</mn> </mrow> </munder> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>F</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>F</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>+</mo> <mi>&Delta;</mi> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mi>&Delta;</mi> <mi>t</mi> <mo>&CenterDot;</mo> <mo>&lsqb;</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <msub> <mi>F</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&rsqb;</mo> </mrow> </mfrac> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>f</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <msub> <mi>F</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <msub> <mi>T</mi> <mrow> <mi>o</mi> <mi>m</mi> </mrow> </msub> <mo>&le;</mo> <mi>t</mi> <mo>&le;</mo> <msub> <mi>T</mi> <mi>L</mi> </msub> </mrow>
式中,Fad(t),fad(t)分别为老化故障太阳城集团的积累概率和概率密度函数;而老化危险率与
故障太阳城集团的概率分布之间具有一一对应的关系:
<mrow> <msub> <mi>F</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <msubsup> <mo>&Integral;</mo> <mn>0</mn> <mi>t</mi> </msubsup> <msub> <mi>h</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mi>d</mi> <mi>t</mi> </mrow> </msup> <mo>.</mo> </mrow>
7.根据权利要求1所述的一种基于设备全寿命周期的配电系统可靠性评估方法,其特
征在于,所述老化失效太阳城集团的仿真方法采用反变换法实现;
历史运行太阳城集团T的元件在[T,T+X]间隔内发生故障的条件概率可以表达为:
<mrow> <msub> <mi>F</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>&lt;</mo> <mi>T</mi> <mo>+</mo> <mi>x</mi> <mo>|</mo> <mi>t</mi> <mo>&gt;</mo> <mi>T</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>F</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>T</mi> <mo>+</mo> <mi>x</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>F</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>T</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <msub> <mi>F</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>T</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> </mrow>
通过随机产生服从(0,1)区间均匀分布的随机数;借助上式即可求得以正常运行时刻T
为参考时刻的老化失效随机故障太阳城集团x:
其中,u表示随机数。
8.根据权利要求1所述的一种基于设备全寿命周期的配电系统可靠性评估方法,其特
征在于,所述老化不可用率,为正常运行T年的元件,在[T,T+Φ]内由于老化失效造成的平
均不可用太阳城集团与评估太阳城集团跨度Φ的比值,其表达式为:
<mrow> <msub> <mi>U</mi> <mi>a</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mi>&Phi;</mi> </mfrac> <msubsup> <mo>&Integral;</mo> <mrow> <mi>x</mi> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow> <mi>&Phi;</mi> </msubsup> <mi>J</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>,</mo> <mi>T</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mi>&Phi;</mi> <mo>-</mo> <mi>x</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mi>d</mi> <mi>x</mi> </mrow>
式中:为t时刻发生老化失效的风险率;Φ为评估
太阳城集团跨度。
9.根据权利要求1所述的一种基于设备全寿命周期的配电系统可靠性评估方法,其特
征在于,所述方法实现的步骤如下:
(1)在设备的全寿命运行周期内,依据故障诱发的主导因素,将故障划分为典型的3种
模式:早期磨合故障、偶然失效故障和老化疲劳故障;依据故障与诱因关联数据分门别类的
统计提取各故障模式故障率;
(2)综合考虑元件的运行年限和修复作用的影响,建立设备全寿命周期中各运行时期
的故障率模型;
(3)考虑元件时变故障率对系统可靠性分析的影响,采用序贯仿真方法产生老化失效
太阳城集团,确定在同一老化太阳城集团分布下的设备不可用率;
(4)在系统可靠性的序贯蒙特卡洛仿真方法中,建立设备全寿命周期故障率的仿真模
型,实现基于设备全寿命周期故障率的配电系统可靠性计算;
(5)在现值法的基础上建立可靠性投资/回报分析模型,计算设备投资维护成本,为规
划设计提供决策。

关 键 词:
一种 基于 设备 寿命 周期 配电 系统 可靠性 评估 方法
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