考慮軟件和人為因素的繼電保護(hù)裝置最優(yōu)檢修周期計算方法制造方法及圖紙

考慮軟件和人為因素的繼電保護(hù)裝置最優(yōu)檢修周期計算方法，屬于電力系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。列出包括軟件失效和人為因素在內(nèi)的所有繼電保護(hù)裝置的狀態(tài)，并建立Markov狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖；根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)測數(shù)據(jù)確定Markov模型中的各個參數(shù)；根據(jù)建立好的Markov模型得到繼電保護(hù)裝置不可用率的計算公式，即不可用率與檢修周期的關(guān)系；根據(jù)不可用率與檢修周期的關(guān)系，求得使不可用率最小的對應(yīng)的檢修周期，即為繼電保護(hù)裝置最優(yōu)檢修周期。該方法考慮軟件和人為因素，更加準(zhǔn)確地刻畫了繼電保護(hù)裝置故障的狀態(tài)，使得最優(yōu)檢修周期的計算更加準(zhǔn)確。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
考慮軟件和人為因素的繼電保護(hù)裝置最優(yōu)檢修周期確定方法
本專利技術(shù)涉及一種考慮軟件和人為因素的繼電保護(hù)裝置最優(yōu)檢修周期計算方法，屬于電力系統(tǒng)保護(hù)

技術(shù)介紹
繼電保護(hù)裝置是保證供電系統(tǒng)安全運(yùn)行和可靠供電的重要設(shè)備。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時，如果繼電保護(hù)裝置不能正確動作，不僅會使電力系統(tǒng)的故障擴(kuò)大，甚至可能因不良的連鎖反應(yīng)而造成整個電網(wǎng)崩潰，導(dǎo)致大面積停電，給人們的正常生活、經(jīng)濟(jì)發(fā)展及社會穩(wěn)定帶來嚴(yán)重影響。因此，確保繼電保護(hù)裝置的可靠性是保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的一個非常重要的內(nèi)容。對繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行可靠性分析研究，能及時發(fā)現(xiàn)繼電保護(hù)裝置的隱患，有助于快速消除保護(hù)缺陷，提高保護(hù)的可用率，避免電網(wǎng)發(fā)生事故時因保護(hù)裝置不正確動作引起事故的擴(kuò)大。預(yù)防性檢修是指間隔一定的時間，對繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，避免繼電保護(hù)設(shè)備出現(xiàn)故障的檢修方法，它是使繼電保護(hù)設(shè)備提高保護(hù)可靠性，減少各種潛在風(fēng)險的有效方法。但如果預(yù)防性檢修的檢修間隔時間過短，就會產(chǎn)生過度檢修(網(wǎng)內(nèi)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明：周期性檢驗排故率不足2％)，增大人員過失的可能性，且檢修越頻繁，項目越繁瑣，出現(xiàn)人員過失的可能性就越大(即增加了誤碰、誤接線、誤整定的概率(大量誤動事故案例顯示80％為人為責(zé)任)。但如果檢修間隔時間過長，就不能及時發(fā)現(xiàn)潛在故障，造成保護(hù)對象故障時保護(hù)失效。因此，準(zhǔn)確地確定預(yù)防性檢修的檢修周期，能夠避免上述問題的發(fā)生。電力系統(tǒng)保護(hù)中繼電保護(hù)裝置運(yùn)行時可靠性指標(biāo)的定義和計算與電力系統(tǒng)可靠性指標(biāo)計算、繼電保護(hù)裝置的評價、使用、完善與發(fā)展等密切相關(guān)。通過繼電保護(hù)可靠性評估，得出故障率，修復(fù)率，可用度等各種可靠性指標(biāo)，設(shè)計出模型，根據(jù)模型，得出繼電保護(hù)設(shè)備最優(yōu)檢修周期，以指導(dǎo)電力部門合理安排檢修計劃。目前，繼電保護(hù)裝置的可靠性模型大致分為兩類，一是采用蒙特卡洛模擬法，以大數(shù)定律為依據(jù)，對繼電保護(hù)設(shè)備可用率模擬計算；另一類統(tǒng)稱為解析法，如以故障樹為基礎(chǔ)的故障樹分析法和以Markov過程為依據(jù)的Markov模型。但是，對于解析方法的可靠性模型，如Markov模型，需要考慮到繼電保護(hù)裝置可能存在的各種狀態(tài)，包括人為失效和軟件失效因素。大量誤動事故案例顯示80％為人為責(zé)任，而軟件失效的因素也是不容小覷。但是現(xiàn)有關(guān)于繼電保護(hù)裝置的Markov模型尚未提出一種較為合理的包含人為失效和軟件失效因素的Markov模型，因此基于Markov模型的最優(yōu)檢修周期的計算方法也幾乎都忽略了人為因素的影響和軟件失效的情況
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)針對現(xiàn)有技術(shù)中，沒有考慮足夠的因素，提出了一種考慮軟件失效和人為因素的Markov可靠性計算方法，計算電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的最優(yōu)檢修周期。該方法考慮軟件和人為因素，更加準(zhǔn)確地刻畫了繼電保護(hù)裝置故障的狀態(tài)，使得最優(yōu)檢修周期的計算更加準(zhǔn)確。技術(shù)方案是，考慮軟件和人為因素的繼電保護(hù)裝置最優(yōu)檢修周期計算方法，所述方法包括下列步驟：步驟1：列出包括軟件失效和人為因素在內(nèi)的所有繼電保護(hù)裝置的狀態(tài)，并建立Markov狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖；步驟2：根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)測數(shù)據(jù)確定Markov模型中的各個參數(shù)；步驟3：根據(jù)建立好的Markov模型得到繼電保護(hù)裝置不可用率的計算公式；步驟4：根據(jù)不可用率與檢修周期的關(guān)系，求得使不可用率最小的對應(yīng)的檢修周期，即為繼電保護(hù)裝置最優(yōu)檢修周期。所述建立的Markov狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖應(yīng)該包含繼電保護(hù)裝置的所有狀態(tài)，各個狀態(tài)的駐留概率構(gòu)成一個完備事件組。所述根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)測數(shù)據(jù)確定Markov模型中各參數(shù)包含：(1)獲得繼電保護(hù)裝置失效次數(shù)NΔ，所統(tǒng)計的保護(hù)裝置總數(shù)NST；(2)計算繼電保護(hù)裝置的失效率λ0；(3)獲得繼電保護(hù)裝置故障前后的時刻，計算繼電保護(hù)裝置修復(fù)率μ0；(4)根據(jù)自檢效率ST、繼電保護(hù)裝置失效率λ0、繼電保護(hù)裝置修復(fù)率μ0等參數(shù)得到模型中各狀態(tài)轉(zhuǎn)移率。所述繼電保護(hù)裝置的不可用率為狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中繼電保護(hù)裝置不正常工作的駐留概率之和。該方法考慮軟件和人為因素，更加準(zhǔn)確地刻畫了繼電保護(hù)裝置故障的狀態(tài)，使得最優(yōu)檢修周期的計算更加準(zhǔn)確。附圖說明圖1是本專利技術(shù)流程圖。圖2是繼電保護(hù)裝置的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。圖3是繼電保護(hù)裝置的檢修周期與不可用率的關(guān)系。圖4是繼電保護(hù)裝置不同自檢率下的檢修周期與不可用率的關(guān)系。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖，對優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)說明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本專利技術(shù)的范圍及其應(yīng)用。圖1是本專利技術(shù)流程圖。考慮軟件和人為因素的繼電保護(hù)裝置最優(yōu)檢修周期計算方法，該方法包括步驟如下：步驟1：列出包括軟件失效和人為因素在內(nèi)的所有繼電保護(hù)裝置的狀態(tài)，并建立Markov狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖；把繼電保護(hù)保護(hù)裝置劃分為保護(hù)裝置正常工作、保護(hù)裝置故障可自檢、保護(hù)裝置故障不可自檢、定期檢修、軟件失效和人為失誤六個狀態(tài)。根據(jù)對保護(hù)裝置劃分的六個狀態(tài)建立保護(hù)裝置的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，如圖2所示。圖2是繼電保護(hù)裝置的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。圖上看到，繼電保護(hù)設(shè)備正常處于狀態(tài)1；當(dāng)繼電保護(hù)設(shè)備發(fā)生故障，被系統(tǒng)自檢發(fā)現(xiàn)，則進(jìn)入狀態(tài)2，經(jīng)修復(fù)后，設(shè)備再次回到狀態(tài)1；當(dāng)繼電保護(hù)設(shè)備發(fā)生故障，未被系統(tǒng)自檢發(fā)現(xiàn)，則進(jìn)入狀態(tài)3，該狀態(tài)的保護(hù)裝置直到定期檢修才會被發(fā)現(xiàn)故障，即轉(zhuǎn)到狀態(tài)2，之后，故障的保護(hù)裝置被修復(fù)后，依然回到狀態(tài)1；當(dāng)繼電保護(hù)設(shè)備一直處于正常工作狀態(tài)，即狀態(tài)1，直到保護(hù)裝置定期檢修，則進(jìn)入狀態(tài)4，檢修結(jié)束再回到狀態(tài)1；當(dāng)繼電保護(hù)設(shè)備出現(xiàn)軟件失效或是人為失誤操作時，保護(hù)裝置進(jìn)入狀態(tài)5或狀態(tài)6，經(jīng)檢修后，再次回到狀態(tài)1.步驟2：根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)測數(shù)據(jù)確定Markov模型中的各個參數(shù)；根據(jù)某電網(wǎng)實(shí)測數(shù)據(jù)，統(tǒng)計繼電保護(hù)裝置失效率為λ0，修復(fù)率為μ0。設(shè)自檢率為90％，人為失誤占設(shè)備故障的80％，檢修周期為1500小時，則λ1＝0.9λ0，λ2＝0.1λ0，λ5＝0.8λ0，軟件失效服從Logarithmicexponential模型即λ(t)＝λ0e-θt(1)其中，λ0為初始失效率；θ為失效減少率系數(shù)；t為軟件運(yùn)行中累計發(fā)現(xiàn)的錯誤。根據(jù)上述條件，得到各參數(shù)如下：步驟3：根據(jù)建立好的Markov模型得到繼電保護(hù)裝置不可用率的計算公式并計算不可用率。根據(jù)上述狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，可得狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣A定義六個狀態(tài)的駐留概率矩陣為P＝[P0P1P2P3P4P5](3)則PA＝0(4)由式(4)和式(5)得P2＝λ2QP0(8)則繼電保護(hù)裝置可用率表達(dá)式Ava＝P0，同樣的方法可以得到保護(hù)裝置的不可用率表達(dá)式將檢修周期、故障率和修復(fù)率帶入式(12)即可得到繼電保護(hù)裝置的不可用率。步驟4：對式(12)求導(dǎo)得其中使UnAva最小，即取UnAva'＝0，帶入式(13)得將λ2＝0.7465×10-6，μ3＝0.5帶入式(14)得到最佳檢修周期為相應(yīng)地，當(dāng)Q＝1636.8時，最小不可用率為根據(jù)式(12)不可用率UnAva與檢修周期Q的關(guān)系，我們可以得到二者的函數(shù)曲線，如圖3所示。圖3是繼電保護(hù)裝置的檢修周期與不可用率的關(guān)系。圖上看到隨著繼電保護(hù)裝置檢修周期從1開始增大，其不可用率先是降低，然后增大。這是因為當(dāng)檢修周期較短時，檢修設(shè)備過于頻繁導(dǎo)致設(shè)備停運(yùn)時間增大，不可用率較高；而當(dāng)檢修周期過長時，繼電保護(hù)裝置可能會出現(xiàn)各種問題，也會導(dǎo)致設(shè)備停運(yùn)時間增大，此時不可用率也會很大；只有當(dāng)檢修周期既不長也不短的時候，繼電本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
考慮軟件和人為因素的繼電保護(hù)裝置最優(yōu)檢修周期計算方法，其特征在于，該計算方法步驟如下：步驟1：列出包括軟件失效和人為因素在內(nèi)的所有繼電保護(hù)裝置的狀態(tài)，并建立Markov狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖；步驟2：根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)測數(shù)據(jù)確定Markov模型中的各個參數(shù)；步驟3：根據(jù)建立好的Markov模型得到繼電保護(hù)裝置不可用率的計算公式；步驟4：根據(jù)不可用率與檢修周期的關(guān)系，得到使不可用率最小的對應(yīng)的檢修周期，該檢修周期即為繼電保護(hù)裝置最優(yōu)檢修周期。

【技術(shù)特征摘要】
1.考慮軟件和人為因素的繼電保護(hù)裝置最優(yōu)檢修周期確定方法，其特征在于，該確定方法步驟如下：步驟1：列出包括軟件失效和人為因素在內(nèi)的所有繼電保護(hù)裝置的狀態(tài)，把繼電保護(hù)裝置劃分為保護(hù)裝置正常工作、保護(hù)裝置故障可自檢、保護(hù)裝置故障不可自檢、定期檢修、軟件失效和人為失誤六個狀態(tài)，并建立六狀態(tài)Markov模型的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖；步驟2：根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)測數(shù)據(jù)確定六狀態(tài)Markov模型中的各個參數(shù)；所述參數(shù)包括：(1)獲得繼電保護(hù)裝置失效次數(shù)NΔ，所統(tǒng)計的保護(hù)裝置總數(shù)NST；(2)計算繼電保護(hù)裝置的初始失效率λ0；(3)獲得繼電保護(hù)裝置故障前后的時刻，計算繼電保護(hù)裝置修復(fù)率μ0；(4)根據(jù)自檢效率ST、繼電保護(hù)裝置失效率λ0、繼電保護(hù)裝置修復(fù)率μ0參數(shù)得到模型中各狀態(tài)轉(zhuǎn)移率；軟件失效服從Logarithmicexponential模型即λ(t)＝λ0e-θt其中，λ0為初始失效率；θ為失效減少率系數(shù)；t為軟件運(yùn)行中累計發(fā)現(xiàn)的錯誤次數(shù)；步驟3：根據(jù)建立好的六狀態(tài)Markov模型得到繼電保護(hù)裝置不可用率的計算公式；所述繼電保護(hù)裝置不可用率的計算公式為：其中，λi和μi為Markov模型中各狀態(tài)轉(zhuǎn)移率，i＝1,2,3,4,5，Q為繼電保護(hù)裝置的檢修周期；根據(jù)對保護(hù)裝置劃分的所述六個狀態(tài)建立保護(hù)裝置的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，繼電保護(hù)設(shè)備正常處于狀態(tài)1；當(dāng)繼電保護(hù)設(shè)備發(fā)生故障，被系統(tǒng)自檢發(fā)現(xiàn)，則進(jìn)入狀態(tài)2，經(jīng)修復(fù)后，設(shè)備再次回到狀態(tài)1；當(dāng)繼電保護(hù)設(shè)備發(fā)生故障，未被系統(tǒng)自檢發(fā)現(xiàn)，則進(jìn)入狀態(tài)3，該狀態(tài)的保護(hù)裝置直到定期檢修才會被發(fā)現(xiàn)故障，即轉(zhuǎn)到狀態(tài)2，之后，故障的保護(hù)裝置被修復(fù)后，依然回到狀態(tài)1；當(dāng)繼電保護(hù)設(shè)備一直處于正常工作狀態(tài)，即狀態(tài)1，直到保護(hù)裝置定期檢修，則進(jìn)入狀態(tài)4，檢修結(jié)束再回到狀態(tài)1；當(dāng)繼電保護(hù)設(shè)備出現(xiàn)軟件失效或是人為失誤操作時，保護(hù)裝置進(jìn)入狀態(tài)5或狀態(tài)6，經(jīng)檢修后，再次回到狀態(tài)1；所述繼電保護(hù)裝置不可用率的計算公式的獲得方式為：根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，得狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣A

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：薛安成，羅麟，王寶，王睿琛，畢天姝，章沈潛，
申請(專利權(quán))人：華北電力大學(xué)，
類型：發(fā)明
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