[发明专利]一种考虑多状态运行的安全稳定控制装置可靠性分析法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统控制技术领域，具体涉及一种电力系统安全稳定控制中的安全稳定控制装置的可靠性分析方法。

背景技术

中国正大力建设连接大型能源基地与主要负荷中心的特高压骨干网架和直流输电工程，形成“三纵三横一环网”的电力网格局。安全稳定控制装置位于中国电力稳定控制的第二道防线，将被要求具备高度的可靠性。传统可靠性评估多以“二状态假设”为基础，认为系统处于完全正常工作状态或者完全失效状态，而在实际工程中，系统是由具有多状态的部件组成，不可能由完全正常状态直接过渡到完全失效状态，而是有一个性能逐渐退化的过程，即在完全正常工作状态和完全失效状态之间存在多个中间状态。在本发明中，认为安全稳定控制装置存在完全正常运行、隐性误动、隐性拒动和完全失效共4种状态。

安全稳定控制装置的隐性误动状态和隐性拒动状态是由于装置自身存在固有缺陷未被发现或人为因素导致隐患而致，统称为隐性故障状态，致其处于隐性故障状态的故障则统称为隐性故障。当电力系统正常运行时装置的隐性故障不会对电力系统造成任何影响，只在系统处于不正常压力状态(如接地短路故障、潮流逆转、电压大幅度跌落等)或者是恶劣的运行环境下才可能被触发。隐性故障削弱了安全稳定控制装置的可靠性，一旦被触发则会令装置失效，不能实现应有的功能，造成大量的负荷、电源损失，甚至大面积停电，给国民经济带来巨大损失。

因此有必要对安全稳定控制装置的可靠性进行评估，尤其是通过评估安全稳定控制装置的可靠性获悉装置处于隐性故障状态的概率大小，以便于提早采取预防措施，减小装置失效的可能性，保障电网的安全可靠运行。

发明内容

本发明目的是：为了克服传统可靠性评估方法的不足，提出一种考虑多状态运行的安全稳定控制装置可靠性分析法，该方法以基于故障树和马尔可夫状态空间对安全稳定控制装置可靠性进行评估，根据该方法可分析出安全稳定控制装置处于完全正常运行、隐性误动、隐性拒动和完全失效4种不同运行状态时的稳态概率，以此判断装置的可靠程度。

具体地说，本发明是采用以下技术方案实现的，包括以下步骤：

1)分析安全稳定控制装置的硬件系统结构；

2)基于故障树法建立安全稳定控制装置的故障树模型，获取安全稳定控制装置的失效率λ；

3)考虑安全稳定控制装置的4种运行状态：完全正常运行状态、隐性误动状态、隐性拒动状态和完全失效状态，基于马尔可夫状态空间建立安全稳定控制装置的可靠性评估模型；

4)根据安全稳定控制装置的历史运行情况进行统计，获取相关数据，计算安全稳定控制装置处于完全正常、隐性误动、隐性拒动和完全失效4种不同运行状态时的概率值。

上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤2)的具体过程为：

201)基于步骤1)中的硬件系统结构的分析结果，建立安全稳定控制装置的故障树模型；

202)求取安全稳定控制装置失效率λ：

根据美国军用手册《MIL-HDBK-217F》的电子设备可靠性预计模型，计算安全稳定控制装置各稳控模件中各电子元器件的失效率λ_i，再由式(1)求各稳控模件的失效率λ_SCM：

λSCM=Σi=1mNiλi---(1)]]>

其中，λ_SCM为单一稳控模件的失效率，λ_i为第i种元器件的失效率，m为稳控模件内元器件种类数，N_i为第i种元器件的总个数；

根据稳控模件对于装置的重要性赋予各稳控模件权重，根据主控单元、I/O单元和通信单元各组成稳控模件间的逻辑关系求取装置的失效率λ：