一种电力系统二次设备效能评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统设备效能评估方法，特别涉及电力系统二次设备的效能评估 方法。
【背景技术】
[0002] 电力系统二次设备是电力系统的重要组成部分，它的功能是对电能生产、输送、分 配过程的高压电气设备的运行进行监测、控制、调节、保护以及为运维人员提供设备运行的 工况。
[0003] 随着我国电网规模的不断发展，电气二次设备的数量和种类也不断增加。首先，可 靠性和经济性是对电力系统二次设备的根本要求，而电力二次设备效能的实现是保证经济 性和可靠性的基础。将在武器系统中应用的效能评价方法通过电力设备指标的选取应用于 电力系统中来。实现电力系统中对电力二次设备的效能评价。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述问题，本发明目的在于提供一种电力系统二次设备效能评估方法， 从而为电网企业的设备的运维和评估提供依据。
[0005] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种用于电力系统二次设备的效能 评估方法，包括如下步骤：
[0006] S100 :根据电力系统二次设备的历史运行数据和健康状态计算可用度向量A;
[0007] S200 :根据二次设备历史运行数据计算可信度矩阵D;
[0008] S300 :选取二次设备的固有能力指标，计算固有能力向量C;
[0009]S400:根据确定的可用度向量A、可信度向量D、和固有能力向量C确定二次设备的 效能E，计算公式为：E=ADC。
[0010] 其中步骤S100具体包括：根据二次设备的历史运行数据和二次设备的健康状态 得到两项基础数据实施本步骤。将二次设备的运行状态分为可用状态和故障状态两种状 态，决定了可用度向量A为二维向量，A= [&1，a2]，A中元素根据二次设备的平均无故障时 间MTBF和平均故障修复时间MTTR确定。&1表示设备处于可用状态的概率，为平均无故障时 间占平均无故障时间和平均故障修复时间之和的比重。a2表示设备处于故障状态的概率， 为平均故障修复时间占平均无故障时间和平均故障修复时间之和的比重。二次设备作为典 型的电子产品，其不可靠度和装置平均故障前时间T均服从指数分布。二次设备工作时间 进入稳定运行阶段，可以近似故障率为常数λ。二次设备的平均无故障时间为二次设备故 障率的倒数，二次设备故障率由健康状态得分和指数形式经验拟合公式得到，公式参数由 最小二乘拟合得到。
[0011] 根据变电站运维数据分析，设备平均故障修复时间为二次设备故障修复率的倒 数，设备的修复率由二次设备的缺陷修复时间经曲线拟合得到。
[0012] 其中步骤S200包括：在S100计算得出设备故障率和故障修复率基础上进行，在初 始时刻二次设备可能处于可用状态或故障状态任意一种，即η= 2,二次设备的可信性矩阵 可表示为：
[0013]
[0014] 其中dn表示系统在开始时处于正常状态，执行任务过程中仍处于正常状态；d12表 示系统在开始时处于正常状态，执行任务过程中处于故障状态；d21表示系统在开始时处于 故障状态，执行任务过程中处于正常状态；d22表示系统在开始时处于故障状态，执行任务 过程中仍处于故障状态；D中各元素通过求解状态转移方程得到D中数据根据故障率和故 障修复率得到。
[0015] 其中步骤S300包括：C为固有能力向量，表示当二次设备处于每一状态时，其完成 本职任务的能力。根据二次设备的不同功能确定二次设备固有能力指标，并最终确定设备 的固有能力值c，C= [c，0](二次设备有两种初始状态，一项固有能力，故C为1X2维向量 矩阵）。根据二次设备的不同功能选取与功能性能密切相关的指标，选取的标准为：反映设 备主要功能的参数，参数变化对设备功能影响巨大的指标，可获取的参量值的指标。在选取 指标的过程中为每个指标确定指标的数据类型，指标的标准阈值，数据单位信息。
[0016] 根据指标变化对固有能力的影响关系不同，为每个指标建立相应的指标效用函 数，主要类型有：正相关类型、负相关类型、抛物线型以及布尔型等。根据指标效用函数确定 每个指标的效用值，效用值的取值分为为〇~1，指标效用函数的参数根据指标值对固有能 力影响大小的不同确定，最后将分项效用值进行加权求和得到。权重系数通过指标的重要 度不同经过专家排序后通过层次分析法得到。
[0017] 其中步骤S400包括：需要将步骤S100得到的可用性矩阵（向量），步骤S200得 到的可行性矩阵，步骤S300得到的固有能力矩阵（向量）做乘积得到设备的效能值。根据 设备的效能值确定设备当前的效能等级。其中效能值在〇. 95~1为高效运行状态，0. 8~ 〇. 95为均衡状态，0. 6~0. 8为较低状态，低于0. 6为差。据此得出设备的效能评价结果。
[0018] 本发明对比现有技术，有如下优点：
[0019] 1.本发明的目的在于提供一种电力系统二次设备效能评估的实施方法，该方法应 用ADC模型对二次设备的工作效能进行评估，通过分析设备处在可用状态的概率以及状态 发生转移的概率并结合设备关键固有能力指标，得出设备的效能值。根据设备效能值计算， 为运行人员了解二次设备的状态提供依据。
[0020] 2.本发明提出了对电力系统二次设备进行效能评估的概念，确立了进行效能评估 的方法，综合设备的历史运行数据，设备的缺陷信息，以及设备运行中的性能参数等多方位 的数据，为设备检修计划的制定提供重要的参考信息。
【附图说明】
[0021] 图1为电力系统二次设备效能方法计算流程图。
【具体实施方式】
[0022] ADC模型认为系统效能是预期一个系统满足一组特定任务要求程度的量度，是系 统可用性、可信性和固有能力的函数。可用度是在开始执行任务时系统状态的度量；可信性 是在已知系统开始执行任务时所处状态的条件下，在执行任务过程中某个瞬间或多个瞬间 的系统状态的度量；固有能力是在已知系统执行任务过程中所处状态条件下，系统达到任 务目标的能力的度量。
[0023] 该模型的表达式是：
[0024] E=ADC,
[0025] 式中A为可用度向量，A= {ai，a2，…，an}，n为系统在开始执行任务时的状态数目； D为NXN的可信度矩阵，L是系统由初始状态i经历任务期间到任务结束时转移到状态j 的概率；C为固有能力向量矩阵，若设备包含多项固有能力时，C为一矩阵，Cl,k代表系统处 于状态j时，完成第k项子任务的概率或完成任务量，此时的系统效能为一向量，当设备只 含有一种固有能力时，C为一维矩阵。
[0026] 本发明基于ADC模型开展电力系统二次设备的效能评估，在电力系统中二次设备 的可用度向量A、可信度矩阵D以及二次设备固有能力向量C具有特定的行业特点，根据变 电站运行实际确定可用度向量A、可信度矩阵D以及二次设备固有能力指标，固有能力向量 C并根据ADC模型确定二次设备的效能是本发明的主要内容。
[0027]图1为电力系统二次设备效能评估方法计算流程图。
[0028]本发明包含以下步骤：
[0029] S100 :根据电力系统二次设备的历史运行数据和健康状态计算可用度向量A;
[0030] S200 :根据二次设备历史运行数据计算可信度矩阵D;
[0031] S300 :选取二次设备的固有能力指标，计算固有能力向量C;
[0032] S400 :根据确定的可用度向量A、可信度向量D、和固有能力向量C确定二次设备的 效能E。
[0033] 其中步骤S100具体包括：根据二次设备的历史运行数据和二次设备的健康状态 得到两项基础数据实施本步骤。将二次设备的运行状态分为可用状态和故障状态两种状 态，决定了可用度向量A为二维向量，A= [&1，a2]，A中元素根据二次设备的平均无故障时 间MTBF和平均故障修复时间MTTR确定。&1表示设备处于可用状态的概率，为平均无故障时 间占平均无故障时间和平均故障修复时间之和的比重。a2表示设备处于故障状态的概率， 为平均故障修复时间占平均无故障时间和平均故障修复时间之和的比重。二次设备作为典 型的电子产品，其不可靠度和装置平均故障前时间T均服从指数分布。二次设备工作时间 进入稳定运行阶段，可以近似故障率为常数λ。二次设备的平均无故障时间为二次设备故 障率的倒数，二次设备故障率由健康状态得分和指数形式经验拟合公式得到，公式参数由 最小二乘拟合得到。
[0034] 根据变电站运维数据分析，设备平均故障修复时间为二次设备故障修复率的倒 数，设备的修复率由二次设备的缺陷修复时间经曲线拟合得到。
[0035] 其中步骤S200包括：在S100计算得出设备故障率和故障修复率基础上进行，在初 始时刻二次设备可能处于可用状态或故障状态任意一种，即η= 2,二次设备的可信性矩阵 可表示为：
[0036]
[0037] 其中dn表示系统在开始时处于正常状态，执行任务过程中仍处于正常状态；d12表 示系统在开始时处