專利名稱：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(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明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(jì)算方法，屬于電力系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
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(shí)，如果繼電保護(hù)裝置不能正確動(dòng)作，不僅會(huì)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(gè)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(huì)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(gè)非常重要的內(nèi)容。對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行可靠性分析研究，能及時(shí)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(shí)因保護(hù)裝置不正確動(dòng)作引起事·故的擴(kuò)大。預(yù)防性檢修是指間隔一定的時(shí)間，對(duì)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(xiǎn)的有效方法。但如果預(yù)防性檢修的檢修間隔時(shí)間過短，就會(huì)產(chǎn)生過度檢修(網(wǎng)內(nèi)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明周期性檢驗(yàn)排故率不足2%)，增大人員過失的可能性，且檢修越頻繁，項(xiàng)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(dòng)事故案例顯示80%為人為責(zé)任)。但如果檢修間隔時(shí)間過長，就不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在故障，造成保護(hù)對(duì)象故障時(shí)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(shí)可靠性指標(biāo)的定義和計(jì)算與電力系統(tǒng)可靠性指標(biāo)計(jì)算、繼電保護(hù)裝置的評(píng)價(jià)、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(píng)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(jì)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(jì)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(duì)繼電保護(hù)設(shè)備可用率模擬計(jì)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(duì)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(dòng)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(jì)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

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)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(jì)算方法，計(jì)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(jì)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(jì)算方法，所述方法包括下列步驟步驟I :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(cè)數(shù)據(jù)確定Markov模型中的各個(gè)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(jì)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(duì)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(gè)狀態(tài)的駐留概率構(gòu)成一個(gè)完備事件組。所述根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)確定Markov模型中各參數(shù)包含(I)獲得繼電保護(hù)裝置失效次數(shù)Νλ，所統(tǒng)計(jì)的保護(hù)裝置總數(shù)Nst;(2)計(jì)算繼電保護(hù)裝置的失效率入。；(3)獲得繼電保護(hù)裝置故障前后的時(shí)刻，計(jì)算繼電保護(hù)裝置修復(fù)率μ ^ ;(4)根據(jù)自檢效率ST、繼電保護(hù)裝置失效率λ ^、繼電保護(hù)裝置修復(fù)率μ ^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(jì)算更加準(zhǔn)確。


圖I是本發(fā)明流程圖。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)施例方式下面結(jié)合附圖，對(duì)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，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。圖I是本發(fā)明流程圖?？紤]軟件和人為因素的繼電保護(hù)裝置最優(yōu)檢修周期計(jì)算方法，該方法包括步驟如下步驟I :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(gè)狀態(tài)。根據(jù)對(duì)保護(hù)裝置劃分的六個(gè)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)I ;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)I ;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(huì)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)I ;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)I ;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(shí)，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)I.步驟2 :根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)確定Markov模型中的各個(gè)參數(shù)；根據(jù)某電網(wǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)繼電保護(hù)裝置失效率為λ ^，修復(fù)率為μ。。 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(shí)，則λ J=O. 9 λ ο, λ 2=0. I λ 0, λ 5=0. 8 λ 0,軟件失效服從 Logarithmic exponential 模型即
權(quán)利要求
1.考慮軟件和人為因素的繼電保護(hù)裝置最優(yōu)檢修周期計(jì)算方法，其特征在于，該計(jì)算方法步驟如下 步驟I :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(cè)數(shù)據(jù)確定Markov模型中的各個(gè)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(jì)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(duì)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。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的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(jì)算方法，其特征在于，所述參數(shù)包括 (1)獲得繼電保護(hù)裝置失效次數(shù)Νλ，所統(tǒng)計(jì)的保護(hù)裝置總數(shù)Nst; (2)計(jì)算繼電保護(hù)裝置的失效率入。； (3)獲得繼電保護(hù)裝置故障前后的時(shí)刻，計(jì)算繼電保護(hù)裝置修復(fù)率μ^ ; (4)根據(jù)自檢效率ST、繼電保護(hù)裝置失效率λ^、繼電保護(hù)裝置修復(fù)率μ ^等參數(shù)得到模型中各狀態(tài)轉(zhuǎn)移率。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的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(jì)算方法，其特征在于，所述繼電保護(hù)裝置不可用率的計(jì)算公式為
全文摘要
考慮軟件和人為因素的繼電保護(hù)裝置最優(yōu)檢修周期計(jì)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(cè)數(shù)據(jù)確定Markov模型中的各個(gè)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(jì)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(duì)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(jì)算更加準(zhǔn)確。
文檔編號(hào)G06F19/00GK102945319SQ201210418769
公開日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月26日
發(fā)明者薛安成, 羅麟, 王寶, 王睿琛, 畢天姝, 章沈潛 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)