CN105787817A - 一种考虑老化失效模型的断路器备用方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种考虑老化失效模型的断路器备用方法，包括对各断路器各状态监测参数的实测数据进行归一化处理，计算出各断路器的老化指数及其在规划时间段内每年对应的老化失效率；根据各断路器的平均修复及更换时间、可修复失效率和老化失效率等参数，得到各断路器每年对应三种状态发生的概率；根据每年三种状态发生的概率，计算出所有断路器负荷损失的概率及其对应的期望缺供电量；根据期望缺供电量，计算不同数量备用断路器带来的负荷损失减少量，并与单台断路器的等效投资成本比较后，输出相应的年份及备用断路器数量。实施本发明，能够充分挖掘设备的实际状态信息，准确评估设备状态，制定合理备用计划，从而提高电网运行的可靠性和设备投资的经济性。

Description

一种考虑老化失效模型的断路器备用方法及系统

技术领域

本发明涉及电力设备资产管理技术领域，具体涉及一种考虑老化失效模型的断路器备用方法及系统。

背景技术

断路器是一种广泛应用于电力系统的过流保护装置，对电力系统的可靠运行起到重要作用。断路器在发生可修复故障时，往往需要较长的修复时间才能恢复供电，在因设备老化突然报废时，重新购置更换所需的时间更长，两种情况均可能造成严重的停电事故，给用户和电力公司造成经济损失。

备用断路器的投入使用，能够有效地缩短恢复供电的时间，减少经济损失，但备用断路器的购置、存储和维护也需要大量的资金投入。因此，如何平衡备用断路器的投资和由备用断路器减少的经济损失二者之间的关系，在规划年限里确定合理的备用断路器数量和就位时间，是电力公司备用设备管理的一项重要内容。

然而，现有的断路器备用方法缺点在于：只依据使用寿命计算设备的老化失效不可用率，却忽略了设备的实际状态，从而低估了系统所面临的风险和可能造成的经济损失。如2006年8月在《中国电机工程学报》上发表的“基于可靠性的电力系统设备备用规划方法”一文，提出的方法是：首先，选择一定数量同类型的设备构成设备组；然后，考虑设备的可修复失效不可用率和老化失效不可用率，计算各电力设备的综合不可用率；其次，采用蒙特卡洛法或者枚举法对设备组进行可靠性评估；最后，基于概率费用方法进行备用分析。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种考虑老化失效模型的断路器备用方法及系统，能够充分挖掘设备的实际状态信息，准确评估设备状态，制定合理备用计划，从而提高电网运行的可靠性和设备投资的经济性。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种考虑老化失效模型的断路器备用方法，所述方法包括：

a、获取n台断路器分别对应d个状态监测参数的实测数据，并对所述获取到的n台断路器分别对应d个实测数据均进行归一化处理，且进一步根据所述n台断路器归一化处理后的数据，计算出n台断路器分别对应的老化指数；其中，n和d均为自然数；

b、获取n台断路器分别对应m个老化失效参数的数值，并确定以每年为时间单位形成的规划时间段y，且根据所述获取到的n台断路器分别对应m个老化失效参数的数值、规划时间段y以及n台断路器分别对应的老化指数，得到n台断路器在所述规划时间段y内每年分别对应的老化失效率；其中，m和y均为自然数；

c、获取n台断路器的平均修复时间及其对应的平均更换时间，以及获取n台断路器分别对应的可修复失效率，并根据所述获取到的n台断路器的平均修复时间及其对应的平均更换时间、n台断路器分别对应的可修复失效率以及n台断路器在规划时间段y内每年分别对应的老化失效率，计算出n台断路器在所述规划时间段y内每年分别对应可修复失效状态的概率、老化失效状态的概率和正常状态的概率；

d、基于枚举法枚举出所述n台断路器中具有n₁台断路器失效的失负荷状态，并根据所述计算出的n台断路器在所述规划时间段y内每年分别对应可修复失效状态的概率、老化失效状态的概率和正常状态的概率，统计出n台断路器中有n₁台断路器失效的失负荷状态在所述规划时间段y内每年发生失效时分别对应的概率，且进一步根据获取到的n台断路器分别对应的平均负荷损失功率，统计出n₁台断路器失效的失负荷状态失去的负荷功率；其中，n₁为小于n的自然数；

e、确定备用断路器的数量n_spare，并根据所述统计的失负荷状态的n₁台断路器在所述规划时间段y内每年发生失效时分别对应的概率及其对应失去的负荷功率，以及所述备用断路器的数量n_spare，得到在所述规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器分别对应的期望缺供电量；其中，n_spare为自然数；

f、获取断路器的单位停电损失成本，并根据所述得到的在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器分别对应的期望缺供电量以及断路器的单位停电损失成本，计算出在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器分别对应的平均负荷损失费用，且进一步根据所述计算出的在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器分别对应的平均负荷损失费用，计算出在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器相邻之间带来的负荷损失减少量；

g、获取单台断路器的等效投资成本，并在所述计算出的在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器相邻之间带来的负荷损失减少量中，筛选出大于所述等效投资成本对应的负荷损失减少量，且进一步将所筛选的负荷损失减少量在规划时间段y内相对应的年份及其对应启用备用断路器的数量作为最终结果输出。

其中，所述步骤a具体包括：

获取n台断路器分别对应d个状态监测参数的实测数据，并对d个状态监测的数据分别设置对应的上边界限值和下边界限值；

根据所述分别设置的d个状态监测参数对应的上边界限值和下边界限值，分别得到d个状态监测参数各自对应的边界中值和边界范围；其中，每一状态监测参数对应的边界中值为其对应上边界限值和下边界限值之间形成的均值；每一状态监测参数数据对应的边界范围为其对应上边界限值和下边界限值之间形成的差值的一半；

根据所述获取到的n台断路器分别对应d个状态监测参数的实测数据，以及d个状态监测参数各自对应的边界中值和边界范围，计算出n台断路器分别对应d个实测数据的归一化数据；

确定边界限值，并判断所述计算出n台断路器分别对应d个实测数据的归一化数据都是否大于所述边界限值；

如果是，则根据所述计算出的n台断路器分别对应d个实测数据的归一化数据，计算出n台断路器分别对应的老化指数；

如果否，则在所述计算出的n台断路器分别对应d个实测数据的归一化数据筛选出小于所述边界限值的归一化数据，并根据所述筛选的归一化数据，计算出n台断路器分别对应的老化指数。

其中，所述步骤b具体包括：

获取n台断路器分别对应m个老化失效参数的数值；其中，所述m个老化失效参数包括由X、Y和Z组成的年龄参数、使用寿命参数、老化失效率模型参数α和β；

根据所述计算出的n台断路器分别对应的老化指数及获取到的年龄参数的数值，得到n台断路器分别对应的功能年龄；

以每年为时间单位形成规划时间段y，并根据所述n台断路器分别对应的功能年龄及其对应的使用寿命参数值，计算出n台断路器在所述规划时间段y内每年分别对应的功能年龄；

根据所述获取到的老化失效率模型参数α和β的数值，将所述计算出n台断路器在所述规划时间段y内每年分别对应的功能年龄转换为n台断路器在所述规划时间段y内每年分别对应的老化失效率。

其中，所述步骤c具体包括：

获取n台断路器的平均修复时间及其对应的平均更换时间，以及获取n台断路器分别对应的可修复失效率；

根据所述获取到的n台断路器的平均修复时间及其对应的平均更换时间，得到n台断路器的修复率和更换率；

根据所述得到的n台断路器的修复率、更换率及其分别对应的可修复失效率，且进一步根据所述计算出的n台断路器在规划时间段y内每年分别对应的老化失效率，计算出n台断路器在所述规划时间段y内每年分别对应可修复失效状态的概率、老化失效状态的概率和正常状态的概率。

其中，所述步骤d具体包括：

基于枚举法枚举出所述n台断路器中具有n₁台断路器失效的失负荷状态，并统计出n₁台断路器中可修复失效状态的断路器及其分别对应的可修复失效状态概率、n₁台断路器中老化失效状态的断路器及其分别对应的老化失效状态概率、(n-n₁)台断路器分别对应的正常状态概率；

根据所述统计出的n₁台断路器中的可修复失效状态概率和老化失效状态概率，以及(n-n₁)台断路器分别对应的正常状态概率，计算出失负荷状态的n₁台断路器在所述规划时间段y内每年发生失效时分别对应的概率；

获取n台断路器分别对应的平均负荷损失功率，并根据所述获取到的n台断路器分别对应的平均负荷损失功率，统计出n₁台断路器失效的失负荷状态失去的负荷功率。

其中，所述步骤e具体包括：

确定备用断路器的数量n_spare，并获取失效持续时间；其中，所述失效持续时间为n台断路器的平均修复时间或平均更换时间；

根据所述统计的失负荷状态的n₁台断路器在所述规划时间段y内每年发生失效时分别对应的概率及其对应失去的负荷功率，以及所述备用断路器的数量n_spare和失效持续时间，得到在所述规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器分别对应的期望缺供电量。

其中，所述步骤f具体包括：

获取断路器的单位停电损失成本；

根据所述得到的在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器分别对应的期望缺供电量以及断路器的单位停电损失成本，计算出在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器分别对应的平均负荷损失费用；

在同一年份内，将所述计算出的在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器分别对应的平均负荷损失费用相邻之间进行相减，得到的绝对值分别作为每年依次启用0至n_spare台备用断路器相邻之间带来的负荷损失减少量。

其中，所述步骤g具体包括：

获取单台断路器的投资成本、经济寿命和折现率，并根据所述获取到的单台断路器的投资成本、经济寿命和折现率，得到获取单台断路器的等效投资成本；

在所述计算出的在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器相邻之间带来的负荷损失减少量中，筛选出大于所述等效投资成本对应的负荷损失减少量；

在规划时间段y内中确定所筛选的负荷损失减少量对应的年份，以及在启用0至n_spare台备用断路器中确定启用备用断路器的数量，并进一步将所确定的年份和启用备用断路器的数量作为最终结果输出。

本发明实施例还提供了一种考虑老化失效模型的断路器备用系统，所述系统包括：

数据归一化处理单元，用于获取n台断路器分别对应d个状态监测参数的实测数据，并对所述获取到的n台断路器分别对应d个状态监测参数的实测数据均进行归一化处理，且进一步根据所述n台断路器归一化处理后的数据，计算出n台断路器分别对应的老化指数；其中，n和d均为自然数；

第一计算单元，用于获取n台断路器分别对应m个老化失效参数的数值，并确定以每年为时间单位形成的规划时间段y，且根据所述获取到的n台断路器分别对应m个老化失效参数的数值、规划时间段y以及n台断路器分别对应的老化指数，得到n台断路器在所述规划时间段y内每年分别对应的老化失效率；其中，m和y均为自然数；

第二计算单元，用于获取n台断路器的平均修复时间及其对应的平均更换时间，以及获取n台断路器分别对应的可修复失效率，并根据所述获取到的n台断路器的平均修复时间及其对应的平均更换时间、n台断路器分别对应的可修复失效率以及n台断路器在规划时间段y内每年分别对应的老化失效率，计算出n台断路器在所述规划时间段y内每年分别对应可修复失效状态的概率、老化失效状态的概率和正常状态的概率；

第三计算单元，用于基于枚举法枚举出所述n台断路器中具有n₁台断路器失效的失负荷状态，并根据所述计算出的n台断路器在所述规划时间段y内每年分别对应可修复失效状态的概率、老化失效状态的概率和正常状态的概率，统计出n台断路器中n₁台断路器失效的失负荷状态在所述规划时间段y内每年发生失效时分别对应的概率，且进一步根据获取到的n台断路器分别对应的平均负荷损失功率，统计出失负荷状态的n₁台断路器失去的负荷功率；其中，n₁为小于n的自然数；

第四计算单元，用于确定备用断路器的数量n_spare，并根据所述统计的n₁台断路器失效的失负荷状态在所述规划时间段y内每年发生失效时分别对应的概率及其对应失去的负荷功率，以及所述备用断路器的数量n_spare，得到在所述规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器分别对应的期望缺供电量；其中，n_spare为自然数；

第五计算单元，用于获取断路器的单位停电损失成本，并根据所述得到的在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器分别对应的期望缺供电量以及断路器的单位停电损失成本，计算出在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器分别对应的平均负荷损失费用，且进一步根据所述计算出的在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器分别对应的平均负荷损失费用，计算出在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器相邻之间带来的负荷损失减少量；

结果输出单元，用于获取单台断路器的等效投资成本，并在所述计算出的在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器相邻之间带来的负荷损失减少量中，筛选出大于所述等效投资成本对应的负荷损失减少量，且进一步将所筛选的负荷损失减少量在规划时间段y内相对应的年份及其对应启用备用断路器的数量作为最终结果输出。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

1、本发明根据断路器的状态监测实际数据，充分挖掘其中的状态信息，能够准确评估断路器的老化状态；

2、相比于现有的断路器备用规划方法，本发明将基于状态监测数据的老化失效模型应用于断路器的备用规划分析中，对断路器组的可靠性评估更加全面准确，制定的断路器备用规划方案能够有效提高电网可靠运行的保障能力，有助于完善电力公司的资产管理体系。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1为本发明实施例提供的考虑老化失效模型的断路器备用方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的考虑老化失效模型的断路器备用系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

如图1所示，为本发明实施例中，提供的一种考虑老化失效模型的断路器备用方法，所述方法包括：

步骤S1、获取n台断路器分别对应d个状态监测参数的实测数据，并对所述获取到的n台断路器分别对应d个状态监测参数的实测数据均进行归一化处理，且进一步根据所述n台断路器归一化处理后的数据，计算出n台断路器分别对应的老化指数；其中，n和d均为自然数；

具体过程为，步骤S11、获取n台断路器分别对应d个状态监测参数的实测数据，并对d个状态监测参数分别设置对应的上边界限值和下边界限值；

步骤S12、根据分别设置的d个状态监测参数对应的上边界限值和下边界限值，分别得到d个状态监测参数各自对应的边界中值和边界范围；其中，每一状态监测参数对应的边界中值为其对应上边界限值和下边界限值之间形成的均值；每一状态监测参数对应的边界范围为其对应上边界限值和下边界限值之间形成的差值的一半；

步骤S13、根据获取到的n台断路器分别对应d个状态监测参数的实测数据，以及d个状态监测参数各自对应的边界中值和边界范围，计算出n台断路器分别对应d个实测数据的归一化数据；

步骤S14、确定边界限值，并判断计算出n台断路器分别对应d个实测数据的归一化数据都是否大于边界限值；如果是，则执行步骤S15；如果否，则，跳转至步骤S16；

步骤S15、根据计算出的n台断路器分别对应d个实测数据的归一化数据，计算出n台断路器分别对应的老化指数；

步骤S16、在计算出的n台断路器分别对应d个实测数据的归一化数据筛选出小于边界限值的归一化数据，并根据筛选的归一化数据，计算出n台断路器分别对应的老化指数。

在一个实施例中，首先，输入n台断路器每台d个状态监测参数的实测数据x_ij，第i台断路器的d个状态监测实测数据是X_i＝[x_i1,x_i2,...,x_id]，其中i＝1,2,...,n,j＝1,2,...,d，d为状态监测参数个数；输入正常运行时d个状态监测参数的上边界限值H＝[h₁,h₂,...,h_d]和下边界限值L＝[l₁,l₂,...,l_d]，其中，第j个状态监测参数的上边界限值为h_j，下边界限值为l_j。

其次，根据输入的第j个状态监测参数的上边界限值h_j和下边界限值l_j，利用公式(1)计算第j个状态监测参数的边界中值参数r_j：

$r_j=\frac{h_j+l_j}{2}---\left(1\right)$

利用公式(2)计算第j个状态监测参数的边界范围参数s_j：

$s_j=\frac{h_j-l_j}{2}---\left(2\right)$

然后，根据第i台断路器状态监测实测数据X_i，利用公式(3)进行归一化处理：

$c_{ij}=e^{-{\left(\frac{x_{ij}-r_j}{s_j}\right)}^2}---\left(3\right)$

式(3)中：c_ij表示第i台断路器第j个状态监测实测数据归一化之后的结果，其中，i＝1,2,...,n，j＝1,2,...,d，n为断路器个数，d为状态监测参数个数；e是指数函数，x_ij为第i台断路器第j个状态监测实测数据。

设定状态监测数据归一化后的边界限值为B，是常数B＝e^-1，e是指数函数。

计算第i台断路器的老化指数I_ai，分为以下两种情形：

①如果第i台断路器归一化之后的所有结果c_ij>B，用公式(4)计算第i台断路器的老化指数I_ai：

$I_{ai}=\frac{1}{d}\underset{i=1}{\overset{d}{\mathrm{\Σ}}}{c}_{ij}---\left(4\right)$

②如果第i台断路器归一化之后，存在M个数据c_ij<B，用公式(5)计算第i台断路器的老化指数I_ai：

$I_{ai}=\frac{1}{M}\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}{c}_{ij}---\left(5\right)$

步骤S2、获取n台断路器分别对应m个老化失效参数的数值，并确定以每年为时间单位形成的规划时间段y，且根据所述获取到的n台断路器分别对应m个老化失效参数的数值、规划时间段y以及n台断路器分别对应的老化指数，得到n台断路器在所述规划时间段y内每年分别对应的老化失效率；其中，m和y均为自然数；

具体过程为，步骤S21、获取n台断路器分别对应m个老化失效参数的数值；其中，m个老化失效参数包括由X、Y和Z组成的年龄参数、使用寿命参数、老化失效率模型参数α和β；

步骤S22、根据计算出的n台断路器分别对应的老化指数及获取到的年龄参数的数值，得到n台断路器分别对应的功能年龄；

步骤S23、以每年为时间单位形成规划时间段y，并根据n台断路器分别对应的功能年龄及其对应的使用寿命参数值，计算出n台断路器在规划时间段y内每年分别对应的功能年龄；

步骤S24、根据获取到的老化失效率模型参数α和β的数值，将计算出n台断路器在规划时间段y内每年分别对应的功能年龄转换为n台断路器在规划时间段y内每年分别对应的老化失效率。

在一个实施例中，根据步骤S1得到的第i台断路器的老化指数I_ai和输入的断路器功能年龄参数X，Y，Z，用公式(6)计算第i台断路器的功能年龄t_pfi：

$t_{pfi}=\frac{1}{X}ln\left(\frac{1-I_{ai}-Z}{Y}\right)---\left(6\right)$

式(6)中，ln是对数函数。

然后，根据输入的第i台断路器的使用寿命t_i和第i台断路器的功能年龄t_pfi，用公式(7)计算第i台断路器在规划时间段y内第k年的功能年龄t_ffik：

$t_{ffik}=\frac{t_{pfi}\&CenterDot;(t_i+k)}{t_i}---\left(7\right)$

式(7)中，i＝1,2,...,n，n为断路器数量；k＝1,2,...,y，y为规划时间段。

最后，根据得到的第i台断路器在规划时间段y内第k年的功能年龄t_ffik和输入的老化失效率模型参数α和β，用公式(8)计算第i台断路器在规划时间段y内第k年的老化失效率λ_aik：

${\mathrm{\&lambda;}}_{aik}=\frac{\mathrm{\&beta;}}{\mathrm{\&alpha;}}{\left(\frac{t_{ffik}}{\mathrm{\&alpha;}}\right)}^{\mathrm{\&beta;}-1}---\left(8\right)$

步骤S3、获取n台断路器的平均修复时间及其对应的平均更换时间，以及获取n台断路器分别对应的可修复失效率，并根据所述获取到的n台断路器的平均修复时间及其对应的平均更换时间、n台断路器分别对应的可修复失效率以及n台断路器在规划时间段y内每年分别对应的老化失效率，计算出n台断路器在所述规划时间段y内每年分别对应可修复失效状态的概率、老化失效状态的概率和正常状态的概率；

具体过程为，步骤S31、获取n台断路器的平均修复时间及其对应的平均更换时间，以及获取n台断路器分别对应的可修复失效率；

步骤S32、根据获取到的n台断路器的平均修复时间及其对应的平均更换时间，得到n台断路器的修复率和更换率；

步骤S33、根据得到的n台断路器的修复率、更换率及其分别对应的可修复失效率，且进一步根据计算出的n台断路器在规划时间段y内每年分别对应的老化失效率，计算出n台断路器在规划时间段y内每年分别对应可修复失效状态的概率、老化失效状态的概率和正常状态的概率。

在一个实施例中，根据输入的第i台断路器的平均修复时间t_ri和平均更换时间t_ai(应当说明的是，n台断路器的平均修复时间t_ri相同、平均更换时间t_ai相同)，用公式(9)和(10)计算第i台断路器的修复率μ_i和替换率μ_ai：

${\mathrm{\&mu;}}_i=\frac{1}{t_{ri}}---\left(9\right)$

${\mathrm{\&mu;}}_{ai}=\frac{1}{t_{ai}}---\left(10\right)$

断路器所处状态有三种，具体包括：可修复失效状态、老化失效状态和正常状态。

根据输入的第i台断路器的可修复失效率λ_i，计算得到的第i台断路器在规划时间段y内第k年的老化失效率λ_aik，以及通过公式(9)和(10)计算得到的第i台断路器的修复率μ_i和替换率μ_ai，用公式(11)(12)(13)分别计算第i台断路器在规划时间段y内第k年发生可修复失效状态的概率P_rik、老化失效状态的概率P_aik和正常状态的概率P_nik：

$P_{rik}=\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_i{\mathrm{\&mu;}}_{ai}}{{\mathrm{\&lambda;}}_i{\mathrm{\&mu;}}_{ai}+{\mathrm{\&lambda;}}_{aik}{\mathrm{\&mu;}}_i+{\mathrm{\&mu;}}_i{\mathrm{\&mu;}}_{ai}}---\left(11\right)$

$P_{aik}=\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_{aik}{\mathrm{\&mu;}}_i}{{\mathrm{\&lambda;}}_i{\mathrm{\&mu;}}_{ai}+{\mathrm{\&lambda;}}_{aik}{\mathrm{\&mu;}}_i+{\mathrm{\&mu;}}_i{\mathrm{\&mu;}}_{ai}}---\left(12\right)$

$P_{nik}=\frac{{\mathrm{\&mu;}}_i{\mathrm{\&mu;}}_{ai}}{{\mathrm{\&lambda;}}_i{\mathrm{\&mu;}}_{ai}+{\mathrm{\&lambda;}}_{aik}{\mathrm{\&mu;}}_i+{\mathrm{\&mu;}}_i{\mathrm{\&mu;}}_{ai}}---\left(13\right)$

步骤S4、基于枚举法枚举出所述n台断路器中具有n₁台断路器失效的失负荷状态，并根据所述计算出的n台断路器在所述规划时间段y内每年分别对应可修复失效状态的概率、老化失效状态的概率和正常状态的概率，统计出n台断路器中有n₁台断路器失效的失负荷状态在所述规划时间段y内每年发生失效时分别对应的概率，且进一步根据获取到的n台断路器分别对应的平均负荷损失功率，统计出失负荷状态的n₁台断路器失去的负荷功率；其中，n₁为小于n的自然数；

具体过程为，步骤S41、基于枚举法枚举出n台断路器中具有失负荷状态的n₁台断路器，并统计出n₁台断路器中可修复失效状态的断路器及其分别对应的可修复失效状态概率、n₁台断路器中老化失效状态的断路器及其分别对应的老化失效状态概率、(n-n₁)台断路器分别对应的正常状态概率；

步骤S42、根据统计出的n₁台断路器中的可修复失效状态概率和老化失效状态概率，以及(n-n₁)台断路器分别对应的正常状态概率，计算出有n₁台断路器失效的失负荷状态在规划时间段y内每年发生失效时分别对应的概率；

步骤S43、获取n台断路器分别对应的平均负荷损失功率，并根据获取到的n台断路器分别对应的平均负荷损失功率，统计出失负荷状态的n₁台断路器失去的负荷功率。

在一个实施例中，用枚举法枚举出失负荷状态数N_s，并统计出具有n₁台断路器失效的失负荷状态，且进一步计算断路器组第x个失负荷状态在规划时间段y内第k年发生的概率P_xk：

$P_{xk}=\underset{v=1}{\overset{n_1}{\mathrm{\&Pi;}}}{P}_{vk}\underset{s=1}{\overset{n-n_1}{\mathrm{\&Pi;}}}{P}_{sk}---\left(14\right)$

式(14)中，n₁表示n台断路器中同时失效断路器的个数，n₁＝1,2,...,m，m是指定的故障阶数；P_vk表示第v台失效断路器第k年发生失效的概率，包括发生可修复失效状态的概率P_r和老化失效状态的概率P_a，v＝1,2,...,n₁；P_sk表示第s台断路器第k年处于正常状态的概率P_nk，s＝1,2,...,n-n₁，k＝1,2,...,y。

根据输入的n台断路器的平均负荷损失功率C＝[C₁,C₂,...,C_n]，用公式(15)计算第x个失负荷状态失去的负荷C_x：

$C_x=\underset{v=1}{\overset{n_1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{C}_v---\left(15\right)$

式(15)中，C_v为第v台失效断路器平均负荷损失功率。

步骤S5、确定备用断路器的数量n_spare，并根据所述统计的有n₁台断路器失效的失负荷状态在所述规划时间段y内每年发生失效时分别对应的概率及其对应失去的负荷功率，以及所述备用断路器的数量n_spare，得到在所述规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器分别对应的期望缺供电量；其中，n_spare为自然数；

具体过程为，步骤S51、确定备用断路器的数量n_spare，并获取失效持续时间；其中，所述失效持续时间为n台断路器的平均修复时间或平均更换时间；

步骤S52、根据统计的失负荷状态的n₁台断路器在规划时间段y内每年发生失效时分别对应的概率及其对应失去的负荷功率，以及备用断路器的数量n_spare和失效持续时间，得到在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器分别对应的期望缺供电量。

在一个实施例中，根据断路器组第x个失效状态在规划时间段y内第k年发生的概率P_xk和失去的负荷C_x，计算系统在启用n_spare台备用断路器的情况下的期望缺供电量EENS：

${\mathrm{EENS}}_k\left(n_{spare}\right)=\underset{x=1}{\overset{N_s}{\mathrm{\&Sigma;}}}{C}_x{P}_{xk}{t}_d---\left(16\right)$

式(16)中，N_s为有n_spare台备用断路器的情况下n台断路器失负荷状态的数量，t_d表示失效状态持续时间，等于断路器的平均修复时间t_r或平均更换时间t_a。

步骤S6、获取断路器的单位停电损失成本，并根据所述得到的在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器分别对应的期望缺供电量以及断路器的单位停电损失成本，计算出在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器分别对应的平均负荷损失费用，且进一步根据所述计算出的在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器分别对应的平均负荷损失费用，计算出在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器相邻之间带来的负荷损失减少量；

具体过程为，步骤S61、获取断路器的单位停电损失成本；

步骤S62、根据得到的在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器分别对应的期望缺供电量以及断路器的单位停电损失成本，计算出在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器分别对应的平均负荷损失费用；

步骤S63、在同一年份内，将所述计算出的在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器分别对应的平均负荷损失费用相邻之间进行相减，得到的绝对值分别作为每年依次启用0至n_spare台备用断路器相邻之间带来的负荷损失减少量。

在一个实施例中，获取断路器的单位停电损失成本u，根据计算得到的有n_spare台备用断路器的情况下断路器组在规划时间段y内第k年的期望缺供电量EENS_k(n_spare)，用公式(17)计算启用第n_spare台备用断路器的平均负荷损失费用LLC_k(n_spare)：

LLC_k(n_spare)＝EENS_k(n_spare)·u(17)

然后，计算规划时间段y内第k年由第n_spare台备用断路器带来的负荷损失减少量ΔLLC_k(n_spare)：

ΔLLC_k(n_spare)＝LLC_k(n_spare-1)-LLC_k(n_spare)(18)

式(18)中，ΔLLC_k(n_spare)为第n_spare台断路器与其前一相邻断路器之间平均负荷损失费用的差值，该值取绝对值。

步骤S7、获取单台断路器的等效投资成本，并在所述计算出的在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器相邻之间带来的负荷损失减少量中，筛选出大于所述等效投资成本对应的负荷损失减少量，且进一步将所筛选的负荷损失减少量在规划时间段y内相对应的年份及其对应启用备用断路器的数量作为最终结果输出。

具体过程为，步骤S71、获取单台断路器的投资成本、经济寿命和折现率，并根据所述获取到的单台断路器的投资成本、经济寿命和折现率，得到获取单台断路器的等效投资成本；

步骤S72、在计算出的在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器相邻之间带来的负荷损失减少量中，筛选出大于等效投资成本时对应的负荷损失减少量；

步骤S73、在规划时间段y内中确定所筛选的负荷损失减少量对应的年份，以及在启用0至n_spare台备用断路器中确定启用备用断路器的数量，并进一步将所确定的年份和启用备用断路器的数量作为最终结果输出。

在一个实施例中，获取1台断路器的实际投资成本C_spare，经济寿命l_e和折现率r，用公式(19)计算单台断路器的等效投资成本A：

$A=C_{spare}\frac{r{(1+r)}^l}{{(1+r)}^l-1}---\left(19\right)$

在规划时间段y内，对比第k年第n_spare台备用断路器带来的负荷损失减少量ΔLLC_k(n_spare)和备用断路器的等效投资成本A。如果ΔLLC_k(n_spare)＞A，则在第k年准备n_spare台备用断路器是经济可靠的，则该k年和启用的第n_spare台备用断路器的数量作为最终结果输出。

对本发明实施中的一种考虑老化失效模型的断路器备用方法的应用场景做进一步说明：

第一步、将所有需要的参数全部输入，具体包括：

输入X电力公司某变电站n＝6台断路器每台d＝7个状态监测参数的实测数据x_ij，第i台断路器的d＝7个状态监测实测数据X_i＝[x_i1,x_i2,...,x_id]，其中i＝1,2,...,n，j＝1,2,...,d，d为状态监测参数个数；

输入正常运行时d＝7个状态监测参数的上边界限值H＝[5.5,16.4,43.4,67.5,75.8,150,0.6]和下边界限值L＝[0.0,9.8,26.0,49.9,62.0,0.0,0.5]，第j个状态监测参数的处于正常状态时的上边界限值为h_j，下边界限值为l_j；

输入断路器功能年龄参数X＝0.1439、Y＝0.0385、Z＝-0.15和老化失效率模型参数α＝3.458和β＝48.002；输入规划时间段y＝10和n＝6台断路器的使用寿命t＝[44,36,40,20,30,15]；

输入断路器的可靠性参数，包括可修复失效率λ＝[λ₁,λ₂,...,λ_n]，平均修复时间t_r＝[t_r1,t_r2,...,t_rn]＝96和平均更换时间t_a＝[t_a1,t_a2,...,t_an]＝168；

输入n＝6台断路器的平均负荷损失功率C＝[C₁,C₂,...,C_n]和单位停电损失成本u＝25；

输入一台断路器的投资成本C_spare＝150000、经济寿命l_e＝40和折现率r＝0.08；

第二步、把状态监测参数数据进行归一化计算

根据公式(1)至(3)，计算归一化之后的状态监测结果c_ij，如表1所示：

表1

归一化后的结果cij	j＝1	2	3	4	5	6	7
								i＝1	0.5911	0.4563	0.4692	0.463	0.8995	0.4577	0.4185
2	0.5867	0.5781	0.5561	0.4671	0.4279	0.4449	0.429
								3	0.7323	0.191	0.9941	0.961	0.2958	0.5138	0.4502
4	0.9981	0.4563	0.9079	0.4534	0.9279	0.7912	0.8043
								5	0.6596	0.9303	0.9308	0.5857	0.7677	0.8521	0.8699
6	0.626	0.9675	0.9482	0.9962	0.9906	0.9908	0.8699

第三步、计算各断路器的老化指数

根据公式(4)和(5)，计算各断路器的老化指数I_a，如表2所示：

表2

i	1	2	3	4	5	6
							老化指数Ia	0.5365	0.4985	0.2434	0.7627	0.7995	0.9127

第四步、计算各断路器在规划时间段y＝10内分别对应的功能年龄和老化失效率

根据公式(6)和(7)，计算各断路器在规划时间段y＝10内分别对应的功能年龄t_ffik，如表3所示：

表3

功能年龄	k＝1	k＝2	k＝3	k＝4	k＝5	k＝6	k＝7	k＝8	k＝9	k＝10
											i＝1	37.665	38.521	39.377	40.233	41.089	41.945	42.801	43.657	44.513	45.369
i＝2	39.224	40.313	41.403	42.492	43.582	44.672	45.761	46.851	47.94	49.03
											i＝3	47.807	49.002	50.197	51.393	52.588	53.783	54.978	56.173	57.368	58.564
i＝4	25.716	26.573	27.43	28.287	29.144	30.001	30.859	31.716	32.573	33.43
											i＝5	23.127	24.052	24.977	25.902	26.827	27.752	28.677	29.602	30.527	31.452
i＝6	12.987	13.853	14.719	15.584	16.45	17.316	18.182	19.048	19.913	20.779

根据公式(8)，计算各断路器在规划时间段y＝10内分别对应的老化失效率，如表4所示：

表4

老化失效率	k＝1	k＝2	k＝3	k＝4	k＝5	k＝6	k＝7	k＝8	k＝9	k＝10
											i＝1	0.0397	0.0419	0.0443	0.0467	0.0492	0.0517	0.0543	0.0571	0.0598	0.0627
i＝2	0.0439	0.0469	0.0501	0.0534	0.0568	0.0604	0.0641	0.0679	0.0718	0.0759
											i＝3	0.0713	0.0758	0.0804	0.0852	0.0901	0.0953	0.1006	0.106	0.1116	0.1175
i＝4	0.0155	0.0168	0.0182	0.0196	0.0211	0.0227	0.0243	0.026	0.0278	0.0296
											i＝5	0.012	0.0132	0.0145	0.0158	0.0172	0.0187	0.0203	0.022	0.0237	0.0255
i＝6	0.0029	0.0034	0.0039	0.0045	0.0052	0.0059	0.0066	0.0074	0.0083	0.0092

第五步、进行可靠性评估

根据输入的n＝6台断路器的可靠性参数，n＝6台断路器的平均负荷损失功率，单位停电损失成本，对断路器组进行可靠性评估。具体步骤如下：

根据公式(9)和(10)，计算第i台断路器的修复率μ_i和替换率μ_ai，得到μ_i＝0.0104，μ_ai＝0.0060；其中，6台断路器的修复率和替换率都相同；

根据公式(11)至(16)，计算6台断路器组分别有n_spare＝0,1,2台备用断路器的情况下，在规划时间段y＝10内第k年的期望缺供电量EENS_k(n_spare)，如表5所示：

表5：

规划时间(k)	无备用	1台备用	2台备用
				1	390.2297	0.1122	0
2	417.4905	0.1201	0
				3	446.2853	0.1284	0
4	475.8834	0.137	0
				5	492.4569	0.1425	0
6	535.2724	0.1543	0
				7	573.3422	0.1652	0
8	608.5323	0.1754	0
				9	644.9882	0.1859	0
10	682.716	0.1968	0

第五步、进行经济性评估

根据公式(18)和(19)，计算规划时间段y＝10内第k年由第n_spare＝0,1,2台备用断路器带来的负荷损失减少量ΔLLC_k(n_spare)，如表6所示：

表6

规划时间(k)	无备用	1台备用	2台备用
				1	9755.7	9752.9	2.8
2	10437.2	10434.2	3
				3	11157.1	11153.9	3.2
4	11897	11893.6	3.4
				5	12311.4	12307.8	3.5
6	13381.8	13377.9	3.8
				7	14333.5	14329.4	4.112 -->
8	15213.3	15208.9	4.3
				9	16124.7	16120	4.6
10	17067.9	17062.9	4.9

根据输入的一台断路器的投资成本C_spare＝150000，经济寿命l_e＝40和折现率r＝0.08，用公式(20)，计算备用断路器的等效投资成本A：

$A=C_{spare}\frac{r{(1+r)}^l}{{(1+r)}^l-1}=150000\&times;\frac{0.08\&times;{(1+0.08)}^{40}}{{(1+0.08)}^{40}-1}=12579$

对比第k年第n_spare＝0_,1_,2台备用断路器带来的负荷损失减少量ΔLLC_k(n_spare)和备用断路器的等效投资成本A＝12579，得到ΔLLC₆(1)＞A＝12579，因此在备用时间段的第6年需要1台备用断路器。

如图2所示，为本发明实施例中，提供的一种考虑老化失效模型的断路器备用系统，所述系统包括：

数据归一化处理单元210，用于获取n台断路器分别对应d个状态监测参数的实测数据，并对所述获取到的n台断路器分别对应d个状态监测参数的实测数据均进行归一化处理，且进一步根据所述n台断路器归一化处理后的数据，计算出n台断路器分别对应的老化指数；其中，n和d均为自然数；

第一计算单元220，用于获取n台断路器分别对应m个老化失效参数的数值，并确定以每年为时间单位形成的规划时间段y，且根据所述获取到的n台断路器分别对应m个老化失效参数的数值、规划时间段y以及n台断路器分别对应的老化指数，得到n台断路器在所述规划时间段y内每年分别对应的老化失效率；其中，m和y均为自然数；

第二计算单元230，用于获取n台断路器的平均修复时间及其对应的平均更换时间，以及获取n台断路器分别对应的可修复失效率，并根据所述获取到的n台断路器的平均修复时间及其对应的平均更换时间、n台断路器分别对应的可修复失效率以及n台断路器在规划时间段y内每年分别对应的老化失效率，计算出n台断路器在所述规划时间段y内每年分别对应可修复失效状态的概率、老化失效状态的概率和正常状态的概率；

第三计算单元240，用于基于枚举法枚举出所述n台断路器中具有n₁台断路器失效的失负荷状态，并根据所述计算出的n台断路器在所述规划时间段y内每年分别对应可修复失效状态的概率、老化失效状态的概率和正常状态的概率，统计出n台断路器中有n₁台断路器失效的失负荷状态在所述规划时间段y内每年发生失效时分别对应的概率，且进一步根据获取到的n台断路器分别对应的平均负荷损失功率，统计出有n₁台断路器失负荷状态失去的负荷功率；其中，n₁为小于n的自然数；

第四计算单元250，用于确定备用断路器的数量n_spare，并根据所述统计的失负荷状态的n₁台断路器在所述规划时间段y内每年发生失效时分别对应的概率及其对应失去的负荷功率，以及所述备用断路器的数量n_spare，得到在所述规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器分别对应的期望缺供电量；其中，n_spare为自然数；

第五计算单元260，用于获取断路器的单位停电损失成本，并根据所述得到的在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器分别对应的期望缺供电量以及断路器的单位停电损失成本，计算出在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器分别对应的平均负荷损失费用，且进一步根据所述计算出的在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器分别对应的平均负荷损失费用，计算出在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器相邻之间带来的负荷损失减少量；

结果输出单元270，用于获取单台断路器的等效投资成本，并在所述计算出的在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器相邻之间带来的负荷损失减少量中，筛选出大于所述等效投资成本时对应的负荷损失减少量，且进一步将所筛选的负荷损失减少量在规划时间段y内相对应的年份及其对应启用备用断路器的数量作为最终结果输出。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

1、本发明根据断路器的状态监测实际数据，充分挖掘其中的状态信息，能够准确评估断路器的老化状态；

2、相比于现有的断路器备用规划方法，本发明将基于状态监测数据的老化失效模型应用于断路器的备用规划分析中，对断路器组的可靠性评估更加全面准确，制定的断路器备用规划方案能够有效提高电网可靠运行的保障能力，有助于完善电力公司的资产管理体系。

值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个系统单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种考虑老化失效模型的断路器备用方法，其特征在于，所述方法包括：

a、获取n台断路器分别对应d个状态监测参数的实测数据，并对所述获取到的n台断路器分别对应d个状态监测参数的实测数据均进行归一化处理，且进一步根据所述n台断路器归一化处理后的数据，计算出n台断路器分别对应的老化指数；其中，n和d均为自然数；

b、获取n台断路器分别对应m个老化失效参数的数值，并确定以每年为时间单位形成的规划时间段y，且根据所述获取到的n台断路器分别对应m个老化失效参数的数值、规划时间段y以及n台断路器分别对应的老化指数，得到n台断路器在所述规划时间段y内每年分别对应的老化失效率；其中，m和y均为自然数；

c、获取n台断路器的平均修复时间及其对应的平均更换时间，以及获取n台断路器分别对应的可修复失效率，并根据所述获取到的n台断路器的平均修复时间及其对应的平均更换时间、n台断路器分别对应的可修复失效率以及n台断路器在规划时间段y内每年分别对应的老化失效率，计算出n台断路器在所述规划时间段y内每年分别对应可修复失效状态的概率、老化失效状态的概率和正常状态的概率；

d、基于枚举法枚举出所述n台断路器中具有n₁台断路器失效的失负荷状态，并根据所述计算出的n台断路器在所述规划时间段y内每年分别对应可修复失效状态的概率、老化失效状态的概率和正常状态的概率，统计出n台断路器中有n₁台断路器失效失负荷状态在所述规划时间段y内每年发生失效时分别对应的概率，且进一步根据获取到的n台断路器分别对应的平均负荷损失功率，统计出有n₁台断路器失效的失负荷状态失去的负荷功率；其中，n₁为小于n的自然数；

e、确定备用断路器的数量n_spare，并根据所述统计的有n₁台断路器失效的失负荷状态在所述规划时间段y内每年发生失效时分别对应的概率及其对应失去的负荷功率，以及所述备用断路器的数量n_spare，得到在所述规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器分别对应的期望缺供电量；其中，n_spare为自然数；

f、获取断路器的单位停电损失成本，并根据所述得到的在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器分别对应的期望缺供电量以及断路器的单位停电损失成本，计算出在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器分别对应的平均负荷损失费用，且进一步根据所述计算出的在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器分别对应的平均负荷损失费用，计算出在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器相邻之间带来的负荷损失减少量；

g、获取单台断路器的等效投资成本，并在所述计算出的在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器相邻之间带来的负荷损失减少量中，筛选出大于所述等效投资成本时对应的负荷损失减少量，且进一步将所筛选的负荷损失减少量在规划时间段y内相对应的年份及其对应启用备用断路器的数量作为最终结果输出。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤a具体包括：

获取n台断路器分别对应d个状态监测参数的实测数据，并对d个状态监测参数分别设置对应的上边界限值和下边界限值；

根据所述分别设置的d个状态监测参数对应的上边界限值和下边界限值，分别得到d个状态监测参数各自对应的边界中值和边界范围；其中，每一状态监测参数对应的边界中值为其对应上边界限值和下边界限值之间形成的均值；每一状态监测参数对应的边界范围为其对应上边界限值和下边界限值之间形成的差值的一半；

根据所述获取到的n台断路器分别对应d个状态监测参数的实测数据，以及d个状态监测参数各自对应的边界中值和边界范围，计算出n台断路器分别对应d个实测数据的归一化数据；

确定边界限值，并判断所述计算出n台断路器分别对应d个实测参数的归一化数据都是否大于所述边界限值；

如果是，则根据所述计算出的n台断路器分别对应d个实测数据的归一化数据，计算出n台断路器分别对应的老化指数；

如果否，则在所述计算出的n台断路器分别对应d个实测数据的归一化数据筛选出小于所述边界限值的归一化数据，并根据所述筛选的归一化数据，计算出n台断路器分别对应的老化指数。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤b具体包括：

获取n台断路器分别对应m个老化失效参数的数值；其中，所述m个老化失效参数包括由X、Y和Z组成的年龄参数、使用寿命参数、老化失效率模型参数α和β；

根据所述计算出的n台断路器分别对应的老化指数及获取到的年龄参数的数值，得到n台断路器分别对应的功能年龄；

以每年为时间单位形成规划时间段y，并根据所述n台断路器分别对应的功能年龄及其对应的使用寿命参数值，计算出n台断路器在所述规划时间段y内每年分别对应的功能年龄；

根据所述获取到的老化失效率模型参数α和β的数值，将所述计算出n台断路器在所述规划时间段y内每年分别对应的功能年龄转换为n台断路器在所述规划时间段y内每年分别对应的老化失效率。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤c具体包括：

获取n台断路器的平均修复时间及其对应的平均更换时间，以及获取n台断路器分别对应的可修复失效率；

根据所述获取到的n台断路器的平均修复时间及其对应的平均更换时间，得到n台断路器的修复率和更换率；

根据所述得到的n台断路器的修复率、更换率及其分别对应的可修复失效率，且进一步根据所述计算出的n台断路器在规划时间段y内每年分别对应的老化失效率，计算出n台断路器在所述规划时间段y内每年分别对应可修复失效状态的概率、老化失效状态的概率和正常状态的概率。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤d具体包括：

基于枚举法枚举出所述n台断路器中具有n₁台断路器失效的失负荷状态，并统计出n₁台断路器中可修复失效状态的断路器及其分别对应的可修复失效状态概率、n₁台断路器中老化失效状态的断路器及其分别对应的老化失效状态概率、(n-n₁)台断路器分别对应的正常状态概率；

根据所述统计出的n₁台断路器中的可修复失效状态概率和老化失效状态概率，以及(n-n₁)台断路器分别对应的正常状态概率，计算出有n₁台断路器失效的失负荷状态在所述规划时间段y内每年发生失效时分别对应的概率；

获取n台断路器分别对应的平均负荷损失功率，并根据所述获取到的n台断路器分别对应的平均负荷损失功率，统计出有n₁台断路器失效的失负荷状态失去的负荷功率。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤e具体包括：

确定备用断路器的数量n_spare，并获取失效持续时间；其中，所述失效持续时间为n台断路器的平均修复时间或平均更换时间；

根据所述统计的失负荷状态的n₁台断路器在所述规划时间段y内每年发生失效时分别对应的概率及其对应失去的负荷功率，以及所述备用断路器的数量n_spare和失效持续时间，得到在所述规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器分别对应的期望缺供电量。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤f具体包括：

获取断路器的单位停电损失成本；

根据所述得到的在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器分别对应的期望缺供电量以及断路器的单位停电损失成本，计算出在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器分别对应的平均负荷损失费用；

在同一年份内，将所述计算出的在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器分别对应的平均负荷损失费用相邻之间进行相减，得到的绝对值分别作为每年依次启用0至n_spare台备用断路器相邻之间带来的负荷损失减少量。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤g具体包括：

获取单台断路器的投资成本、经济寿命和折现率，并根据所述获取到的单台断路器的投资成本、经济寿命和折现率，得到获取单台断路器的等效投资成本；

在所述计算出的在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器相邻之间带来的负荷损失减少量中，筛选出大于所述等效投资成本时对应的负荷损失减少量；

在规划时间段y内中确定所筛选的负荷损失减少量对应的年份，以及在启用0至n_spare台备用断路器中确定启用备用断路器的数量，并进一步将所确定的年份和启用备用断路器的数量作为最终结果输出。

9.一种考虑老化失效模型的断路器备用系统，其特征在于，所述系统包括：

数据归一化处理单元，用于获取n台断路器分别对应d个状态监测参数的实测数据，并对所述获取到的n台断路器分别对应d个状态监测参数的实测数据均进行归一化处理，且进一步根据所述n台断路器归一化处理后的数据，计算出n台断路器分别对应的老化指数；其中，n和d均为自然数；

第一计算单元，用于获取n台断路器分别对应m个老化失效参数的数值，并确定以每年为时间单位形成的规划时间段y，且根据所述获取到的n台断路器分别对应m个老化失效参数的数值、规划时间段y以及n台断路器分别对应的老化指数，得到n台断路器在所述规划时间段y内每年分别对应的老化失效率；其中，m和y均为自然数；

第二计算单元，用于获取n台断路器的平均修复时间及其对应的平均更换时间，以及获取n台断路器分别对应的可修复失效率，并根据所述获取到的n台断路器的平均修复时间及其对应的平均更换时间、n台断路器分别对应的可修复失效率以及n台断路器在规划时间段y内每年分别对应的老化失效率，计算出n台断路器在所述规划时间段y内每年分别对应可修复失效状态的概率、老化失效状态的概率和正常状态的概率；

第三计算单元，用于基于枚举法枚举出所述n台断路器中具有n₁台断路器失效的失负荷状态，并根据所述计算出的n台断路器在所述规划时间段y内每年分别对应可修复失效状态的概率、老化失效状态的概率和正常状态的概率，统计出n台断路器中有n₁台断路器失效的失负荷状态在所述规划时间段y内每年发生失效时分别对应的概率，且进一步根据获取到的n台断路器分别对应的平均负荷损失功率，统计出失负荷状态的n₁台断路器失去的负荷功率；其中，n₁为小于n的自然数；

第四计算单元，用于确定备用断路器的数量n_spare，并根据所述统计的失负荷状态的n₁台断路器在所述规划时间段y内每年发生失效时分别对应的概率及其对应失去的负荷功率，以及所述备用断路器的数量n_spare，得到在所述规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器分别对应的期望缺供电量；其中，n_spare为自然数；

第五计算单元，用于获取断路器的单位停电损失成本，并根据所述得到的在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器分别对应的期望缺供电量以及断路器的单位停电损失成本，计算出在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器分别对应的平均负荷损失费用，且进一步根据所述计算出的在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器分别对应的平均负荷损失费用，计算出在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器相邻之间带来的负荷损失减少量；

结果输出单元，用于获取单台断路器的等效投资成本，并在所述计算出的在规划时间段y内每年依次启用0至n_spare台备用断路器相邻之间带来的负荷损失减少量中，筛选出大于所述等效投资成本时对应的负荷损失减少量，且进一步将所筛选的负荷损失减少量在规划时间段y内相对应的年份及其对应启用备用断路器的数量作为最终结果输出。