本發(fā)明涉及一種繼電保護(hù)裝置的失效率估算方法，尤其是基于裝置插件內(nèi)部溫度的時變失效率估算方法。
背景技術(shù)：
：繼電保護(hù)作為保障電網(wǎng)安全運行的第一道防線，其可靠運行意義重大。因此，如何通過開展繼電保護(hù)的狀態(tài)檢修工作以保障其可靠運行已成為電力系統(tǒng)研究熱門課題，也是目前有待解決的重要問題之一。狀態(tài)評估是繼電保護(hù)狀態(tài)檢修的核心環(huán)節(jié)，而失效率是狀態(tài)評估的重要指標(biāo)之一。目前大部分研究都將繼電保護(hù)裝置本體作為一個整體，在失效統(tǒng)計數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對其失效率的總體分布進(jìn)行分析，僅有少量研究對繼電保護(hù)裝置內(nèi)部器件的失效做了簡要分析或提出基于內(nèi)部監(jiān)測量的狀態(tài)評估方法。由于繼電保護(hù)裝置屬于可維修設(shè)備，事實上許多繼電保護(hù)裝置的內(nèi)部模塊經(jīng)過了更換，且更換時間不盡相同，若以繼電保護(hù)裝置整體進(jìn)行分析則難以考慮此類情況。此外，現(xiàn)有研究在繼電保護(hù)裝置失效率的影響因素對其影響的分析方面還不夠深入。電子器件的老化失效受溫度影響顯著，新一代智能變電站的建設(shè)使得繼電保護(hù)裝置的溫度參數(shù)成為可觀測指標(biāo)，溫度數(shù)據(jù)可方便獲取，而目前尚未有研究通過建立數(shù)學(xué)模型分析溫度與繼電保護(hù)裝置時變失效率的關(guān)系。技術(shù)實現(xiàn)要素：為了克服上述不足，本發(fā)明以新一代智能變電站的在線監(jiān)測技術(shù)為基礎(chǔ)，將Arrhenius模型與Weibull分布模型相結(jié)合，以模塊為單位分別建立了時變老化失效率，利用串聯(lián)模型將各模塊老化失效率和偶然失效率融合得到了繼電保護(hù)裝置整體的時變失效率模型，此方法可極大提升對不同環(huán)境下的保護(hù)裝置失效率的估算準(zhǔn)確度。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：將Arrhenius模型與Weibull分布模型相結(jié)合，建立各個模塊的老化時變失效率函數(shù)，利用最大似然估計求得偶然失效率，然后利用串聯(lián)模型建立繼電保護(hù)裝置整體的失效率函數(shù)，所述方法包括以下步驟：步驟1：獲取繼電保護(hù)裝置失效信息，將其按偶然失效和老化失效分類統(tǒng)計；步驟2：分析失效信息，確定重要功能模塊；步驟3：由符合指數(shù)分布函數(shù)的最大似然估計求得偶然失效率步驟4：以半年為時間區(qū)間，計算各個模塊的年老化失效率；步驟5：以Weibull分布模型建立老化失效率函數(shù)其中，t為失效前運行時間，β為形狀參數(shù)，η為尺度參數(shù)；步驟6：建立尺度參數(shù)η與溫度T之間的關(guān)系，即Arrhenius模型步驟7：將Arrhenius模型代入Weibull分布模型得到時變老化失效率模型λ(t,T)=βe-AβEKTtβ-1;]]>步驟8：對未知參數(shù)進(jìn)行求解，利用各模塊的T、t與λ數(shù)據(jù)，采用Marquardt法對A和β進(jìn)行的三維參數(shù)估計，實驗求得激活能E，進(jìn)而求得各個模塊的時變老化失效率函數(shù)；步驟9：繼電保護(hù)裝置與內(nèi)部各個主要功能模塊之間的關(guān)系即構(gòu)成串聯(lián)系統(tǒng)關(guān)系，且各模塊的失效率由偶然失效率與老化失效率構(gòu)成，故可求得保護(hù)裝置整體的時變失效率λ(T,t)=Σnλi(T,t)=Σn[λLi(T,t)+λOi].]]>本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點：1、本發(fā)明按照重要功能模塊對失效率進(jìn)行估計，可以將模塊更換的因素納入考慮，使失效率更符合實際情況；2、本發(fā)明所建立的時變失效率模型可反應(yīng)不同溫度下的失效率，估算得到的失效率更具有針對性。附圖說明圖1是繼電保護(hù)裝置時變失效率估算的流程示意圖圖2是各個功能模塊的失效率擬合曲線圖3是所建立的各個模塊的時變老化失效率變化趨勢圖具體實施方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明的內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說明。參照圖1，本發(fā)明提出一種基于內(nèi)部溫度的繼電保護(hù)裝置時變失效率估算方法，包括以下步驟：步驟1：獲取繼電保護(hù)裝置失效信息，將其按偶然失效和老化失效分類統(tǒng)計；步驟2：分析失效信息，確定重要功能模塊；步驟3：由符合指數(shù)分布函數(shù)的最大似然估計求得偶然失效率步驟4：以半年為時間區(qū)間，計算各個模塊的年老化失效率，如圖2所示；步驟5：以Weibull分布模型建立老化失效率函數(shù)其中，t為失效前運行時間，β為形狀參數(shù)，η為尺度參數(shù)；步驟6：建立尺度參數(shù)η與溫度T之間的關(guān)系，即Arrhenius模型步驟7：將Arrhenius模型代入Weibull分布模型得到時變老化失效率模型λ(t,T)=βe-AβEKTtβ-1;]]>步驟8：對未知參數(shù)進(jìn)行求解，利用各模塊的T、t與λ數(shù)據(jù)，采用Marquardt法對A和β進(jìn)行的三維參數(shù)估計，實驗求得激活能E，進(jìn)而求得各個模塊的時變老化失效率函數(shù)；步驟9：繼電保護(hù)裝置與內(nèi)部各個主要功能模塊之間的關(guān)系即構(gòu)成串聯(lián)系統(tǒng)關(guān)系，且各模塊的失效率由偶然失效率與老化失效率構(gòu)成，故可求得保護(hù)裝置整體的時變失效率λ(T,t)=Σnλi(T,t)=Σn[λLi(T,t)+λOi].]]>實施例：以某省網(wǎng)的繼電保護(hù)裝置失效統(tǒng)計數(shù)據(jù)和實測溫度為基礎(chǔ)進(jìn)行分析，經(jīng)統(tǒng)計，該省網(wǎng)所轄變電站在2008～2015年間，繼電保護(hù)裝置的年平均數(shù)量為12082臺，共發(fā)生失效2856次，其中偶然失效582次，老化失效2274次。將其按照失效部位進(jìn)行統(tǒng)計，如表1所示。表12008～2015年繼電保護(hù)裝置失效部位統(tǒng)計CPU模塊和電源模塊是最容易出現(xiàn)失效的部分，而光模塊是從2008年傳統(tǒng)站改造之后才開始大規(guī)模投入使用，運行時間較短，失效發(fā)生相對較少，但從繼電保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)及原理進(jìn)行分析，光模塊和CPU模塊以及電源模塊的重要性相當(dāng)，故主要建立此三個模塊的失效率模型。由符合指數(shù)分布函數(shù)的最大似然估計求得偶然失效率：以Weibull分布模型建立老化失效率函數(shù)：λ(t)=f(t)R(t)=βη(tη)β-1---(2)]]>其中，t為失效前運行時間，β為形狀參數(shù)，η為尺度參數(shù)。建立尺度參數(shù)η與溫度T之間的關(guān)系，即Arrhenius模型：η=AeEKT---(3)]]>將Arrhenius模型代入Weibull分布模型得到時變老化失效率模型：λ(t,T)=βe-AβEKTtβ-1---(4)]]>對未知參數(shù)進(jìn)行求解，利用各模塊的T、t與λ數(shù)據(jù)，采用Marquardt法對A和β進(jìn)行的三維參數(shù)估計，得到各模塊的未知參數(shù)如表2所示。表2各模塊老化失效率模型參數(shù)實驗求得電源模塊、CPU模塊和光模塊的激活能E分別為0.65eV、1.2eV和0.5eV，進(jìn)而求得各個模塊的時變老化失效率函數(shù)，趨勢變化圖如圖3所示。繼電保護(hù)裝置與內(nèi)部各個主要功能模塊之間的關(guān)系即構(gòu)成串聯(lián)系統(tǒng)關(guān)系，且各模塊的失效率由偶然失效率與老化失效率構(gòu)成，故可求得保護(hù)裝置整體的時變失效率：λ(T,t)=Σi=1nλi(T,t)=Σi=1n[λLi(T,t)+λOi]---(5)]]>考慮模塊的更換因素，最終可得到該保護(hù)裝置的時變失效率為：λ(T1,T2,T3,t1,t2,t3)=2.975931×e-0.102982×2.975931×0.650.8617×10-4×T1×t11.975931+4.215691×e-0.067928×4.215691×1.20.8617×10-4×T2×t23.215691+3.866853×e-0.176567×3.866853×0.50.8617×10-4×T3×t32.866853+0.670×10-2---(6)]]>從圖3可以看出本發(fā)明所建立的模型能很好的反應(yīng)不同溫度下的時變失效率變化情況，極大提升了其針對性和估算結(jié)果的準(zhǔn)確性。以上實施例僅用以說明本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。當(dāng)前第1頁1 2 3