智能變電站保護(hù)系統(tǒng)可靠性分層等值方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及智能變電站可靠性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種智能變電站保護(hù)系統(tǒng)可靠 性分層等值方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 智能電氣設(shè)備和計算機網(wǎng)絡(luò)通信的高速發(fā)展以及IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的推廣，為變電 站實現(xiàn)信息采集及傳輸?shù)闹悄芑峁┝嘶A(chǔ)，智能變電站也快速地發(fā)展起來。智能變電站 以數(shù)字光纖代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二次電纜，配置大量的高端電子設(shè)備，以網(wǎng)絡(luò)報文的形式傳輸信息。
[0003] 智能變電站的保護(hù)系統(tǒng)是保障整個智能變電站安全穩(wěn)定運行的第一道防線，智能 變電站保護(hù)系統(tǒng)的可靠工作對智能變電站至關(guān)重要。智能變電站保護(hù)系統(tǒng)也有別于傳統(tǒng)的 保護(hù)系統(tǒng)，將傳統(tǒng)的保護(hù)裝置與智能設(shè)備如合并單元、智能終端等相結(jié)合，同時以網(wǎng)絡(luò)通信 來傳輸信息，因此，智能變電站保護(hù)系統(tǒng)的可靠性與傳統(tǒng)保護(hù)系統(tǒng)可靠性有所不同，智能變 電站保護(hù)系統(tǒng)的可靠性的研宄就尤為重要。
[0004] 現(xiàn)有的智能變電站保護(hù)系統(tǒng)可靠性技術(shù)中，可靠性評估方法較多采用串并聯(lián)的可 靠性框圖方法、鄰接矩陣方法、最小路集法、故障樹法、成功流法等；但是這些方法存在缺 陷，對于一個有待進(jìn)行可靠性評估的智能變電站保護(hù)系統(tǒng)來說，采用上述方法建立的可靠 性模型規(guī)模以及可靠性計算量會很大，而且對系統(tǒng)內(nèi)部的設(shè)備層次結(jié)構(gòu)描述不清；當(dāng)進(jìn)一 步推廣到對更大規(guī)模的智能變電站保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行可靠性評估時，甚至?xí)斐删S數(shù)災(zāi)難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提供一種智能變電站保護(hù) 系統(tǒng)可靠性分層等值方法，對智能變電站保護(hù)系統(tǒng)分層建模并且層層等值，能夠降低智能 變電站保護(hù)系統(tǒng)整體可靠性模型的規(guī)模，從而簡化計算，減少出現(xiàn)維數(shù)災(zāi)難的可能，能夠更 為清楚完整地描述智能變電站保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備結(jié)構(gòu)關(guān)系，而且對于更加復(fù)雜的智能變電 站保護(hù)系統(tǒng)來說也便于推廣和應(yīng)用。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種智能變電站保護(hù)系統(tǒng)可靠性分層等 值方法，該方法應(yīng)用于智能變電站保護(hù)系統(tǒng)中，所述智能變電站保護(hù)系統(tǒng)包括交換機、合并 單元、智能終端、保護(hù)裝置、輔助裝置、交換機操作電源、合并單元操作電源、智能終端操作 電源、保護(hù)裝置操作電源及輔助裝置操作電源，所述交換機經(jīng)第一底層通信鏈路連接至合 并單元，所述交換機經(jīng)第二底層通信鏈路連接至智能終端，所述交換機經(jīng)第一中層通信鏈 路連接至保護(hù)裝置，所述交換機經(jīng)第二中層通信鏈路連接至輔助裝置；合并單元操作電源 經(jīng)第一底層供電線與所述合并單元相連，智能終端操作電源經(jīng)第二底層供電線與所述智能 終端相連，保護(hù)裝置操作電源經(jīng)第一中層供電線與所述保護(hù)裝置相連，輔助裝置操作電源 經(jīng)第二中層供電線與所述輔助裝置相連，交換機操作電源經(jīng)交換機供電線與交換機相連； 所述智能變電站保護(hù)系統(tǒng)可靠性分層等值方法包括如下步驟，
[0007] 步驟Sl :對智能變電站保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行子系統(tǒng)劃分：
[0008] 將所述智能變電站保護(hù)系統(tǒng)劃分為合并單元子系統(tǒng)，智能終端子系統(tǒng)，保護(hù)裝置 子系統(tǒng)，輔助裝置子系統(tǒng)，交換機子系統(tǒng)；
[0009] 步驟S2 :對步驟Sl劃分的子系統(tǒng)進(jìn)行可靠性計算：
[0010] 根據(jù)各子系統(tǒng)的工作邏輯關(guān)系，采用頻率和持續(xù)時間方法及狀態(tài)空間法，分別對 各子系統(tǒng)進(jìn)行可靠性狀態(tài)空間建模和化簡，獲得各子系統(tǒng)的等效模型及各子系統(tǒng)的可用度 和不可用度，進(jìn)而獲得各子系統(tǒng)的等效故障率和等效修復(fù)率；
[0011] 所述各子系統(tǒng)的等效模型包括：所述合并單元子系統(tǒng)的兩狀態(tài)等效模型；所述智 能終端子系統(tǒng)的兩狀態(tài)等效模型；所述保護(hù)裝置子系統(tǒng)的兩狀態(tài)等效模型；所述輔助裝置 子系統(tǒng)的兩狀態(tài)等效模型；所述交換機子系統(tǒng)的兩狀態(tài)等效模型；
[0012] 步驟S3 :對所述合并單元子系統(tǒng)和智能終端子系統(tǒng)進(jìn)行組合：
[0013] 將所述合并單元子系統(tǒng)和所述智能終端子系統(tǒng)作為整體，記為第一組合系統(tǒng)；采 用頻率和持續(xù)時間方法及狀態(tài)空間法，將所述合并單元子系統(tǒng)的兩狀態(tài)等效模型和所述智 能終端子系統(tǒng)的兩狀態(tài)等效模型進(jìn)行組合與化簡，獲得所述第一組合系統(tǒng)的兩狀態(tài)模型以 及所述第一組合系統(tǒng)的可用度和不可用度，進(jìn)而獲得所述第一組合系統(tǒng)的故障率和修復(fù) 率；
[0014] 步驟S4 :對所述保護(hù)裝置子系統(tǒng)和所述輔助裝置子系統(tǒng)進(jìn)行組合：
[0015] 將所述保護(hù)裝置子系統(tǒng)和所述輔助裝置子系統(tǒng)作為整體，記為第二組合系統(tǒng)；采 用頻率和持續(xù)時間方法及狀態(tài)空間法，將所述保護(hù)裝置子系統(tǒng)的兩狀態(tài)等效模型和所述輔 助裝置子系統(tǒng)的兩狀態(tài)等效模型進(jìn)行組合與化簡，獲得所述第二組合系統(tǒng)的兩狀態(tài)模型以 及所述第二組合系統(tǒng)的可用度和不可用度，進(jìn)而獲得所述第二組合系統(tǒng)的故障率和修復(fù) 率；
[0016] 步驟S5 :對所述第一組合系統(tǒng)與所述第二組合系統(tǒng)進(jìn)行組合：
[0017] 將所述第一組合系統(tǒng)與所述第二組合系統(tǒng)作為整體，記為聯(lián)合系統(tǒng)；采用頻率和 持續(xù)時間方法及狀態(tài)空間法，將所述第一組合系統(tǒng)的兩狀態(tài)模型與所述第二組合系統(tǒng)的兩 狀態(tài)模型進(jìn)行組合與化簡，獲得所述聯(lián)合系統(tǒng)的兩狀態(tài)模型和所述聯(lián)合系統(tǒng)的可用度和不 可用度，進(jìn)而獲得所述聯(lián)合系統(tǒng)的故障率和修復(fù)率；
[0018] 步驟S6 :對所述聯(lián)合系統(tǒng)與所述交換機子系統(tǒng)進(jìn)行組合：
[0019] 采用頻率和持續(xù)時間方法及狀態(tài)空間法，將所述聯(lián)合系統(tǒng)的兩狀態(tài)模型與所述交 換機子系統(tǒng)的兩狀態(tài)等效模型進(jìn)行組合與化簡，獲得所述智能變電站保護(hù)系統(tǒng)的兩狀態(tài)模 型和所述智能變電站保護(hù)系統(tǒng)的可用度和不可用度，從而獲得所述智能變電站保護(hù)系統(tǒng)的 故障率和修復(fù)率以及平均無故障持續(xù)運行時間和平均修復(fù)時間，進(jìn)而獲得所述智能變電站 保護(hù)系統(tǒng)兩狀態(tài)模型的轉(zhuǎn)移頻率和持續(xù)時間；
[0020] 步驟S7 :完成所述智能變電站保護(hù)系統(tǒng)可靠性分層等值方法：
[0021] 根據(jù)步驟S6獲得的各項可靠性指標(biāo)對所述智能變電站保護(hù)系統(tǒng)可靠性進(jìn)行分 析，從而完成所述智能變電站保護(hù)系統(tǒng)可靠性分層等值方法。
[0022] 在本發(fā)明實施例中，所述步驟Sl中對智能變電站保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行子系統(tǒng)劃分包括：
[0023] 所述合并單元子系統(tǒng)由所述合并單元、第一底層通信鏈路、合并單元操作電源和 第一底層供電線組成；所述智能終端子系統(tǒng)由所述智能終端、第二底層通信鏈路、智能終端 操作電源、第二底層供電線組成；所述保護(hù)裝置子系統(tǒng)由所述保護(hù)裝置、第一中層通信鏈 路、保護(hù)裝置操作電源、第一中層供電線組成；所述輔助裝置子系統(tǒng)由所述輔助裝置、第二 中層通信鏈路、輔助裝置操作電源、第二中層供電線組成；所述交換機子系統(tǒng)由所述交換 機、交換機操作電源、交換機供電線組成。
[0024] 在本發(fā)明實施例中，所述步驟S2中的所述各子系統(tǒng)的等效故障率和等效修復(fù)率 包括：
[0025] 所述合并單元子系統(tǒng)的等效故障率和等效修復(fù)率；所述智能終端子系統(tǒng)的等效故 障率Xsts和等效修復(fù)率；所述保護(hù)裝置子系統(tǒng)的等效故障率和等效修復(fù)率；所述輔助裝置 子系統(tǒng)的等效故障率等效修復(fù)率；所述交換機子系統(tǒng)的等效故障率和等效修復(fù)率。
[0026] 在本發(fā)明實施例中，所述步驟S3是按如下步驟進(jìn)行：
[0027] 步驟S31 :將所述合并單元子系統(tǒng)的兩狀態(tài)等效模型和所述智能終端子系統(tǒng)的兩 狀態(tài)等效模型進(jìn)行組合，獲得所述第一組合系統(tǒng)的三狀態(tài)模型；所述第一組合系統(tǒng)的三狀 態(tài)模型表示所述第一組合系統(tǒng)的三個狀態(tài)，并分別記為MU&ST^MU&ST^MU&STf:
[0028] 步驟S32 :設(shè)所述第一組合系統(tǒng)的第一個狀態(tài)MU&ST)表示所述第一組合系統(tǒng)正 常工作，所述第一組合系統(tǒng)的