[发明专利]基于贝叶斯网络法的柔性多状态开关可靠性分析方法

说明书

本发明公开了属于换流器领域的一种基于贝叶斯网络法的柔性多状态开关可靠性分析方法。根据贝叶斯网络与故障树的相似性，首先建立柔性多状态开关中MMC的故障树，利用故障概率表对应故障树中的逻辑关系，将故障树分层转化为贝叶斯网络，建立基于MMC拓扑的三端柔性多状态开关的可靠性模型，精确表示多种运行状态，由此，对于SM子模块的贝叶斯网络建模，由于其结构简单、逻辑清晰，无需利用故障树进行转化，可直接建立贝叶斯网络，同理将对应的逻辑关系转化为故障概率表，计算出各项可靠性指标。本发明可以进行反向推理，利用后验概率找到柔性多状态开关的薄弱环节，为提高装置可靠性提出科学合理的建议，并为配电网可靠性计算提供参考数据。

技术领域

本发明属于换流器领域，特别涉及一种基于贝叶斯网络法的柔性多状态开关可靠性分析方法。

背景技术

柔性多状态开关是一类基于电压源型换流器(voltage source converter，VSC)的电力电子装置，将其应用到配电网中可实现潮流的灵活控制，可消纳更多的新能源并在渗透力高的电力系统中更好的平衡负载。而且当配电网故障时，柔性多状态开关能通过切换控制方式实现非故障区域的不间断供电，提高配电网供电可靠性，因此被视为提升配电网供电灵活性及可靠性的关键配电设备，含柔性多状态开关的配电系统也将成为未来智能电网的重要形态特征。VSC有多种拓扑结构，其中基于模块化多电平结构的MMC(ModularMulti-level Converter)阀因其模块化的结构，具有诸多优点，得到广泛应用。

目前国内外有关柔性多状态开关及相关电力电子装置的研究主要集中于运行优化、故障恢复、优化配置、装备实现、以及在电力系统稳定性和潮流控制等方面，对其可靠性评估研究较少。由于电力电子装置本身高度复杂、发展不成熟、与电力系统联系密切等特点，在发挥其优点的同时，有可能因为自身设备可靠性较差而给电网的可靠性带来不利影响。

为精确评估柔性多状态开关的可靠性指标，以及分析接入到配电网后对电力系统可靠性的影响，需要建立精确的可靠性模型，且计算方法应能够准确地计算出柔性多状态开关的各个可靠性指标，同时分析开关的薄弱环节，找出易发生故障的元件，现有的模型和分析方法不能够兼顾上述要求。

为了实现以上功能，改进对柔性多状态开关可靠性评估方法的不足，本发明对可靠性模型和计算方法提出如下要求：

1)可靠性模型需要精确的表示柔性多状态开关的拓扑结构；

2)可靠性模型需考虑实际运行中的柔性多状态开关的运行状态及冗余配置；

3)可靠性计算方法要能定量给出各个子系统的可靠度函数；

4)可靠性计算方法可以计算出各个子系统在不同冗余配比下的故障率；

5)可靠性计算方法要能够分析出系统的薄弱环节，为提高装置的可靠性提供定量的分析。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于贝叶斯网络法的柔性多状态开关可靠性分析方法，其特征在于，该可靠性分析方法包括：

根据贝叶斯网络与故障树的相似性，首先建立柔性多状态开关中MMC的故障树，由此，对于SM子模块的贝叶斯网络建模，由于其结构简单、逻辑清晰，无需利用故障树进行转化，可直接建立贝叶斯网络，同理将对应的逻辑关系转化为故障概率表，即可计算出各项可靠性指标；

将故障树体现的逻辑关系对应转化为贝叶斯网络的故障概率表，即可将故障树分层转化为贝叶斯网络。同时假定马尔可夫过程，建立柔性多状态开关的八状态运行模型；建立基于MMC拓扑的三端柔性多状态开关的可靠性模型，精确表示多种运行状态；所述柔性多状态开关的可靠性模型分为三层：