[发明专利]连接海岛微电网的海底电缆的可靠性建模方法

说明书

本发明公开了一种连接海岛微电网的海底电缆的可靠性建模方法，海底电缆的可靠性模型为海底电缆的两状态模型，即正常状态和故障状态；正常状态是海底电缆的正常运行，可以从陆上电网通过海底电缆向海岛输电，同时也可以从海岛通过海底电缆向陆上电网反馈电量；故障状态为海底电缆的断路，所述故障状态的影响因素分为两类，故障率与维修时间；故障率分为内部因素和外部因素，内部因素为海底电缆的老化，外部因素与三方面因素有关，所述三方面因素即海床特征，海缆长度和海缆深度；海底电缆的维修时间与故障的时间地点以及海上风浪等级有关。本发明所建立的海底电缆的可靠性模型有利于减少建设海岛微电网的建设成本，提高海岛微电网的供电可靠性。

技术领域

本发明涉及海底电缆的可靠性建模方法，尤其涉及应用于连接海岛微电网的海底电缆的可靠性建模方法。

背景技术

目前，我国近岸海岛的供电主要依靠海底电缆连接陆上电网。海上捕鱼、挖沙等作业极易对海缆造成破坏，而海缆的故障定位和检修难度大、作业时间长，很难快速恢复供电。另一方面，海岛周边拥有丰富的可再生能源，包括风能、太阳能、波浪能、潮流能、潮汐能等，因此对海岛间歇式可再生能源进行合理适度的开发与利用，建立可靠的海岛微电网系统是解决海岛能源短缺问题和促进海岛经济发展的重要措施。

因此，建设海岛微电网系统可以解决海岛供电问题，通过海岛的可再生能源和海底电缆对海岛进行供电，当可在生能源发电不足时，陆上电网通过海底电缆为海岛进行供电。但是也存在着极端情况，即海岛的可再生能源发电不足，海底电缆又遭到了破坏，海岛的供电就得不到保障。为解决海岛供电可靠性问题，改善极端情况下海岛供电，建立海底电缆的可靠性模型有利于减少建设海岛微电网的建设成本，提高海岛微电网的供电可靠性。综上所述，建立海底电缆的可靠性模型成为提高海岛微电网经济效益的重要措施。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种海底电缆可靠性建模的方法，并且可以应用于连接海岛微电网的海底电缆。

为了达到上述目的，本发明提供了一种连接海岛微电网的海底电缆的可靠性建模方法，海底电缆的可靠性模型为海底电缆的两状态模型，即正常状态和故障状态；正常状态是海底电缆的正常运行，可以从陆上电网通过海底电缆向海岛输电，同时也可以从海岛通过海底电缆向陆上电网反馈电量；故障状态为海底电缆的断路，所述故障状态的影响因素分为两类，故障率与维修时间；故障率分为内部因素和外部因素，内部因素为海底电缆的老化，外部因素与三方面因素有关，所述三方面因素即海床特征，海缆长度和海缆深度；海底电缆的维修时间与故障的时间地点以及海上风浪等级有关；海底电缆的两状态模型表达式为：

优选方式下，所述海底电缆的故障率λ(t)由两方面因素导致，即内部因素λ₁(t)与外部因素λ₂(t)线性叠加，因此海底电缆的故障率λ(t)＝λ₁(t)+λ₂(t)。

优选方式下，内部因素为海底电缆的老化故障，即海底电缆老化，海底电缆老化服从浴盆曲线，海底电缆的老化分为三个阶段，调试期、稳定期和衰耗期；在调试期内，海底电缆的故障率逐渐降低，在稳定期内，海底电缆的故障率保持不变，在衰耗期内，海底电缆的故障率逐渐增加；所述海底电缆的老化的三个阶段可用三参数的威布尔分布来描述，所述三参数威布尔分布的失效概率函数为：

式中β为形状参数，β＞0；α为尺度参数，α＞0；γ为位置参数，γ＞0，在海底电缆的老化分析中，不同的β伴随着不同的故障机理，当β＜1时，呈早期调试期的寿命分布；当β＝1时，呈中期稳定期的寿命分布；当β＞1时，呈衰耗期的寿命分布。