[发明专利]一种智能变电站过程层网络短期可靠性定量分析方法

摘要

本发明公开了一种智能变电站过程层网络短期可靠性定量分析方法，是应用于智能变电站过程层网络中，利用瞬时状态概率算法建立了过程层网络元件的短期可靠性模型；结合分层等值方法，计算间隔子系统与智能变电站过程层网络整体的瞬时状态概率和瞬时不可用率以及平均状态概率和平均不可用率。本发明能够分析智能变电站过程层网络各个组成元件的瞬时状态概率，并极大地缩减了计算规模，清晰地描述了从建成到初期投运再到稳定运行过程中，智能变电站过程层网络整体及各个元件的可靠性参数收敛过程。

主权项

一种智能变电站过程层网络短期可靠性定量分析方法，是应用于智能变电站过程层网络中，智能变电站过程层网络PLN包括：一个公用交换机SWC、n个间隔交换机SWB1‑SWBn，n个间隔合并单元MUB1‑MUBn，n个间隔保护单元PB1‑PBn，n个间隔智能终端ITB1‑ITBn，n个间隔测控单元MCB1‑MCBn；公用交换机SWC与n个间隔交换机SWB1‑SWBn呈星形连接方式，每个间隔交换机下连接间隔合并单元、间隔保护单元、间隔智能终端、间隔测控单元；其特征是：所述智能变电站过程层网络短期可靠性定量分析方法是按如下步骤进行的：步骤1、统计所述智能变电站过程层网络中各个交换机与间隔单元的平均失效前时间MTTF和平均修复时间MTTR，计算所述智能变电站过程层网络中各个交换机与间隔单元的故障率和修复率；步骤2、对所述智能变电站过程层网络PLN的各个组成元件进行短期可靠性建模；步骤3、将间隔交换机SWB1、间隔合并单元MUB1、间隔保护单元PB1、间隔智能终端ITB1、间隔测控单元MCB1视为整体，记作间隔子系统BSS1，采用短期可靠性定量分析方法，对间隔子系统BSS1进行短期可靠性评估；步骤4、利用步骤3中所述短期可靠性定量分析方法，将间隔交换机SWB2‑SWBn，间隔合并单元MUB2‑MUBn、间隔保护单元PB2‑PBn、间隔智能终端ITB2‑ITBn、间隔测控单元MCB2‑MCBn视为整体，分别记作间隔子系统BSS2‑BSSn，对间隔子系统BSS2‑BSSn进行短期可靠性评估；步骤5、采用分层等值算法，计算间隔子系统BSS1‑BSSn的等值故障率和等值修复率；步骤6、对由公用交换机SWC和间隔子系统BSS1‑BSSn组成的智能变电站过程层网络PLN进行短期可靠性定量分析；其中，所述步骤2中对所述智能变电站过程层网络PLN的各个组成元件进行短期可靠性建模是按如下步骤进行：步骤2.1、根据步骤1中获得的所述公用交换机SWC的故障率λSWC和修复率μSWC，对公用交换机SWC进行短期可靠性建模；采用状态空间法，建立公用交换机SWC的两状态模型，定义公用交换机SWC的故障子集FSWC，形成如式(1)所示的状态转移率矩阵ΦSWC；ΦSWC=-λSWCλSWCμSWC-μSWC---(1)]]>定义所述公用交换机SWC的初始状态PSWC(t0)，t0表示可靠性评估的初始时刻，利用式(2)计算公用交换机SWC的瞬时状态概率和瞬时不可用率PSWCins(t)=eΦSWCtPSWC(t0)USWCins(t)=Σj∈FSWCPSWC,jins(t)---(2)]]>其中，为所述公用交换机SWC在状态j下的瞬时状态概率；步骤2.2、根据步骤1中获得的所述间隔交换机SWB1‑SWBn的故障率λSWB1‑λSWBn和修复率μSWB1‑μSWBn，对间隔交换机SWB1‑SWBn进行短期可靠性建模；对任意间隔交换机SWBi，i＝1,…,n，采用状态空间法，建立间隔交换机SWBi的两状态模型，定义间隔交换机SWBi的故障子集FSWBi，形成如式(3)所示的状态转移率矩阵ΦSWBi；ΦSMBi=-λSMBiλSMBiμSMBi-μSMBi---(3)]]>定义所述间隔交换机SWBi的初始状态PSWBi(t0)，利用式(4)计算间隔交换机SWBi的瞬时状态概率和瞬时不可用率PSWBiins(t)=eΦSWBitPSWBi(t0)USWBiins(t)=Σj∈FSWBiPSWBi,jins(t)---(4)]]>其中，为所述间隔交换机SWBi在状态j下的瞬时状态概率；步骤2.3、根据步骤1中获得的所述间隔合并单元MUB1‑MUBn的故障率λMUB1‑λMUBn和修复率μMUB1‑μMUBn，对间隔合并单元MUB1‑MUBn进行短期可靠性建模；对任意间隔合并单元MUBi，i＝1,…,n，采用状态空间法，建立间隔合并单元MUBi的两状态模型，定义间隔合并单元MUBi的故障子集FMUBi，形成如式(5)所示的状态转移率矩阵ΦMUBi；ΦMUBi=-λMUBiλMUBiμMUBi-μMUBi---(5)]]>定义所述间隔合并单元MUBi的初始状态PMUBi(t0)，利用式(6)计算间隔合并单元MUBi的瞬时状态概率和瞬时不可用率PMUBiins(t)=eΦMUBitPMUBi(t0)UMUBiins(t)=Σj∈FMUBiPMUBi,jins(t)---(6)]]>其中，为所述间隔合并单元MUBi在状态j下的瞬时状态概率；步骤2.4、根据步骤1中获得的所述间隔保护单元PB1‑PBn的故障率λPB1‑λPBn和修复率μPB1‑μPBn，对间隔保护单元PB1‑PBn进行短期可靠性建模；对任意间隔保护单元PBi，i＝1,…,n，采用状态空间法，建立间隔保护单元PBi的两状态模型，定义间隔保护单元PBi的故障子集FPBi，形成如式(7)所示的状态转移率矩阵ΦPBi；ΦPBi=-λPBiλPBiμPBi-μPBi---(7)]]>定义所述间隔保护单元PBi的初始状态PPBi(t0)，利用式(8)计算间隔保护单元PBi的瞬时状态概率和瞬时不可用率PPBiins(t)=eΦPBitPPBi(t0)UPBiins(t)=Σj∈FPBiPPBi,jins(t)---(8)]]>其中，为所述间隔保护单元PBi在状态j下的瞬时状态概率；步骤2.5、根据步骤1中获得的所述间隔智能终端ITB1‑ITBn的故障率λITB1‑λITBn和修复率μITB1‑μITBn，对间隔智能终端ITB1‑ITBn进行短期可靠性建模；对任意间隔智能终端ITBi，i＝1,…,n，采用状态空间法，建立间隔智能终端ITBi的两状态模型，定义间隔智能终端ITBi的故障子集FITBi，形成如式(9)所示的状态转移率矩阵ΦITBi；ΦITBi=-λITBiλITBiμITBi-μITBi---(9)]]>定义所述间隔智能终端ITBi的初始状态PITBi(t0)，利用式(10)计算间隔智能终端ITBi的瞬时状态概率和瞬时不可用率PITBiins(t)=eΦITBitPITBi(t0)UITBiins(t)=Σj∈FITBiPITBi,jins(t)---(10);]]>其中，为所述间隔智能终端ITBi在状态j下的瞬时状态概率；步骤2.6、根据步骤1中获得的所述间隔测控单元MCB1‑MCBn的故障率λMCB1‑λMCBn和修复率μMCB1‑μMCBn，对间隔测控单元MCB1‑MCBn进行短期可靠性建模；对任意间隔测控单元MCBi，i＝1,…,n，采用状态空间法，建立间隔测控单元MCBi的两状态模型，定义间隔测控单元MCBi的故障子集FMCBi，形成如式(11)所示的状态转移率矩阵ΦMCBi；ΦMCBi=-λMCBiλMCBiμMCBi-μMCBi---(11)]]>定义所述间隔测控单元MCBi的初始状态PMCBi(t0)，利用式(12)计算间隔测控单元MCBi的瞬时状态概率和瞬时不可用率PMCBiins(t)=eΦMCBitPMCBi(t0)UMCBiins(t)=Σj∈FMCBiPMCBi,jins(t)---(12)]]>其中，为所述间隔测控单元MCBi在状态j下的瞬时状态概率。