CN112766691A - 一种输变电设备故障概率评估方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种输变电设备故障概率评估方法及系统，本发明引入自然灾害与部件状态缺陷间的耦合因子，计算综合计及部件状态缺陷及自然灾害的基本单元故障概率，更加准确的评估输变电设备的故障概率，为电网运行风险评估提供支撑。
Description
技术领域
本发明涉及一种输变电设备故障概率评估方法及系统，属于电力系统调度运行控制技术领域。
背景技术
输变电设备正常运行是电力系统安全可靠供电的基础，输变电设备故障概率评估是电力系统运行风险评估的基础。输变电设备的故障概率是设备各部件实时状态、所处外部环境等各种内外部因素共同作用的结果。现有的故障概率评估方法往往孤立考虑设备部件状态和自然灾害，导致低估输变电设备故障概率，不能准确评估电网运行风险。
发明内容
本发明提供了一种输变电设备故障概率评估方法及系统，解决了背景技术中披露的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种输变电设备故障概率评估方法，包括，
根据待评估的输变电设备类型及其组成部件，确定待评估的基本单元；
根据基本单元的故障机理，获取仅考虑自然灾害影响下的基本单元故障概率，获取仅考虑部件状态缺陷影响下的基本单元故障概率；
根据基本单元的关键自然灾害类型和关键部件状态缺陷类型，确定基本单元的自然灾害与部件状态缺陷间的耦合因子；
根据耦合因子、仅考虑自然灾害影响下的基本单元故障概率、仅考虑部件状态缺陷影响下的基本单元故障概率，计算综合计及部件状态缺陷及自然灾害的基本单元故障概率；
根据综合计及部件状态缺陷及自然灾害的基本单元故障概率，计算输变电设备故障概率。
基本单元为处于同样外部自然灾害环境的同一输变电设备部件的集合；其中，输变电设备类型包括架空线路和变压器；架空线路以同一档内各架空线路部件集合为基本单元；变压器以所有部件整体作为基本单元。
获取仅考虑自然灾害影响下的基本单元故障概率，具体公式为，
其中，Pi_d为第i个基本单元受M种自然灾害影响的故障概率，Pi_dj为第j种自然灾害下第i个基本单元的故障概率。
获取仅考虑部件状态缺陷影响下的基本单元故障概率，具体公式为，
其中，Pi_s为第i个基本单元受其中N个部件状态缺陷影响的故障概率，λ0为常数，λn为第n个部件状态缺陷对应的归一化故障率值；
其中，Kn为第n个部件的状态缺陷个数，λnk为第n个部件在第k个状态缺陷下的故障率取值，λn_(Gmax+1)为第n个部件当前最高状态缺陷等级对应上一级状态缺陷的故障率取值。
根据基本单元的关键自然灾害类型和关键部件状态缺陷类型，确定基本单元的自然灾害与部件状态缺陷间的耦合因子，具体过程为，
根据基本单元的关键自然灾害类型，确定致灾途径；其中，致灾途径为不同自然灾害诱发输变电设备故障的致灾方式；关键自然灾害类型为对基本单元影响最大的自然灾害类型；
若关键自然灾害类型对应的致灾途径与关键部件状态缺陷类型一致，则耦合因子大于1，小于仅考虑部件状态缺陷影响下的基本单元故障概率的倒数；否则耦合因子等于1；其中，关键部件状态缺陷类型对基本单元影响最大的部件状态缺陷类型。
计算综合计及部件状态缺陷及自然灾害的基本单元故障概率，具体公式为，Pi＝1-(1-Pi_d)×(1-βiPi_s)。
其中，Pi为综合计及部件状态缺陷及自然灾害的第i个基本单元故障概率，Pi_d为第i个基本单元受M种自然灾害影响的故障概率，Pi_s为第i个基本单元受其中N个部件状态缺陷影响的故障概率，βi为第i个基本单元对应的耦合因子。
计算输变电设备故障概率，具体公式为，
输变电设备为L个基本单元串联组成的架空线路，输变电设备故障概率P为，
输变电设备为变压器，输变电设备故障概率P为，
P＝Pi
其中，Pi为综合计及部件状态缺陷及自然灾害的第i个基本单元故障概率。
一种输变电设备故障概率评估系统，包括，
基本单元确定模块：根据待评估的输变电设备类型及其组成部件，确定待评估的基本单元；
孤立影响下的故障概率计算模块：根据基本单元的故障机理，获取仅考虑自然灾害影响下的基本单元故障概率，获取仅考虑部件状态缺陷影响下的基本单元故障概率；
耦合因子确定模块：根据基本单元的关键自然灾害类型和关键部件状态缺陷类型，确定基本单元的自然灾害与部件状态缺陷间的耦合因子；
综合影响下的故障概率计算模块：根据耦合因子、仅考虑自然灾害影响下的基本单元故障概率、仅考虑部件状态缺陷影响下的基本单元故障概率，计算综合计及部件状态缺陷及自然灾害的基本单元故障概率；
输变电设备故障概率计算模块：根据综合计及部件状态缺陷及自然灾害的基本单元故障概率，计算输变电设备故障概率。
一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行输变电设备故障概率评估方法。
一种计算设备，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行输变电设备故障概率评估方法的指令。
本发明所达到的有益效果：本发明引入自然灾害与部件状态缺陷间的耦合因子，计算综合计及部件状态缺陷及自然灾害的基本单元故障概率，更加准确的评估输变电设备的故障概率，为电网运行风险评估提供支撑。
附图说明
图1为本发明方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种输变电设备故障概率评估方法，包括以下步骤：
步骤1，根据待评估的输变电设备类型及其组成部件，确定待评估的基本单元。
输变电设备类型主要包括架空线路和变压器，其他输变电设备(如母线、电缆、断路器等)也可以参考实施。其中，变压器组成部件包括本体、套管、冷却器系统、分接开关、非电量保护等5部分；架空线路组成部件包括基础、杆塔、导地线、绝缘子、金具、接地装置、通道环境、附属设施等8部分。
基本单元为处于同样外部自然灾害环境的同一输变电设备部件的集合；其中，架空线路以同一档内各架空线路部件集合为基本单元；变压器以所有部件整体作为基本单元。
步骤2，根据基本单元的故障机理，获取仅考虑自然灾害影响下的基本单元故障概率，获取仅考虑部件状态缺陷影响下的基本单元故障概率。
第i个基本单元受M种自然灾害影响的故障概率，具体公式如下：
其中，Pi_d为第i个基本单元受M种自然灾害影响的故障概率，Pi_dj为第j种自然灾害下第i个基本单元的故障概率。
第i个基本单元受其中N个部件状态缺陷影响的故障概率，具体公式如下：
其中，Pi_s为第i个基本单元受其中N个部件状态缺陷影响的故障概率，λ0为常数，一般与该地区电网输变电设备年故障率统计值同一数量级，λn为第n个部件状态缺陷对应的归一化故障率值；
其中，Kn为第n个部件的状态缺陷个数，λnk为第n个部件在第k个状态缺陷下的故障率取值，其值按照表1设置，λn_(Gmax+1)为第n个部件当前最高状态缺陷等级对应上一级状态缺陷的故障率取值。
表1状态缺陷下的故障率取值
建议故障率取值λnk_0＝0，λnk_1＝0.2，λnk_2＝0.4，λnk_3＝0.7，λnk_4＝1.0。
步骤3，根据基本单元的关键自然灾害类型和关键部件状态缺陷类型，确定基本单元的自然灾害与部件状态缺陷间的耦合因子。
自然灾害类型包括雷电、暴雨、覆冰、山火、大风(含台风)、沙尘暴、高低温等；关键自然灾害类型为对基本单元影响最大的自然灾害类型，即单一灾害下故障概率最大值对应的自然灾害类型。
架空线路部件状态缺陷类型分为机械类、电气类和通道类3类。机械类包括：变形、锈蚀、弯曲、位移、歪斜、自爆、沉降、掉串、掉线、断股、断开、断裂等；电气类包括：零值、发热、灼伤、电气故障、均压环灼伤、招弧角灼伤、釉表面灼伤、外绝缘爬距不满足要求、外绝缘放电、憎水性丧失、未隔磁、外护层接地电流测试不满足要求、主接地不良、接地不良、电气性能不满足、测量值不合格、绝缘电阻不合格、测温系统故障、接地电阻不合格等；通道类包括：导线与树木间垂直距离不足、导线与树木间水平距离不足、导线在最大风偏时与树木间安全距离不足、导线在最大弧垂时与树木间安全距离不足、导线与防火防爆垂直间距离不足、导线与弱电线路最小垂直距离不足、线路与铁路、公路、电车道交叉或接近的基本要求垂直距离不足、线路与铁路、公路、电车道交叉或接近的基本要求水平距离不足、导线与果树、经济作物、城市绿化灌木及街道树之间的最小垂直距离不足、线路与河流、弱电线路、电力线路、管道、索道交叉或接近的基本要求垂直距离不足、电缆桥架倾斜等。
变压器部件状态缺陷类型分为电气类、绝缘类、机械类3类。电气类包括：本体绕组电阻不合格、绝缘电阻不合格、泄露电流不合格、铁芯接地电流超标等；绝缘类包括：油位异常、油温异常、瓦斯异常等；机械类包括：腐蚀、破损，冷却器故障、操纵机构故障等。
关键部件状态缺陷类型对基本单元影响最大的部件状态缺陷类型，即单一设备缺陷下故障概率最大值对应的设备缺陷类型。
根据基本单元的关键自然灾害类型，确定致灾途径；其中，致灾途径为不同自然灾害诱发输变电设备故障的致灾方式，7类自然灾害对应的致灾途径如表2所示。
表2自然灾害对应致灾途径分布表
若关键自然灾害类型对应的致灾途径与关键部件状态缺陷类型一致，则耦合因子大于1，小于仅考虑部件状态缺陷影响下的基本单元故障概率的倒数，即1＜βi＜1/Pi_s；否则耦合因子等于1，即βi＝1；其中，βi为第i个基本单元对应的耦合因子。
步骤4，根据耦合因子、仅考虑自然灾害影响下的基本单元故障概率、仅考虑部件状态缺陷影响下的基本单元故障概率，计算综合计及部件状态缺陷及自然灾害的基本单元故障概率。
具体公式：
Pi＝1-(1-Pi_d)×(1-βiPi_s)。
其中，Pi为综合计及部件状态缺陷及自然灾害的第i个基本单元故障概率。
步骤5，根据综合计及部件状态缺陷及自然灾害的基本单元故障概率，计算输变电设备故障概率。
输变电设备为L个基本单元串联组成的架空线路，输变电设备故障概率
输变电设备为变压器，输变电设备故障概率P＝Pi。
上述方法引入自然灾害与部件状态缺陷间的耦合因子，计算综合计及部件状态缺陷及自然灾害的基本单元故障概率，更加准确的评估输变电设备的故障概率，为电网运行风险评估提供支撑。
一种输变电设备故障概率评估系统，包括，
基本单元确定模块：根据待评估的输变电设备类型及其组成部件，确定待评估的基本单元；
孤立影响下的故障概率计算模块：根据基本单元的故障机理，获取仅考虑自然灾害影响下的基本单元故障概率，获取仅考虑部件状态缺陷影响下的基本单元故障概率；
耦合因子确定模块：根据基本单元的关键自然灾害类型和关键部件状态缺陷类型，确定基本单元的自然灾害与部件状态缺陷间的耦合因子；
综合影响下的故障概率计算模块：根据耦合因子、仅考虑自然灾害影响下的基本单元故障概率、仅考虑部件状态缺陷影响下的基本单元故障概率，计算综合计及部件状态缺陷及自然灾害的基本单元故障概率；
输变电设备故障概率计算模块：根据综合计及部件状态缺陷及自然灾害的基本单元故障概率，计算输变电设备故障概率。
一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行输变电设备故障概率评估方法。
一种计算设备，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行输变电设备故障概率评估方法的指令。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种输变电设备故障概率评估方法，其特征在于：包括，
根据待评估的输变电设备类型及其组成部件，确定待评估的基本单元；
根据基本单元的故障机理，获取仅考虑自然灾害影响下的基本单元故障概率，获取仅考虑部件状态缺陷影响下的基本单元故障概率；
根据基本单元的关键自然灾害类型和关键部件状态缺陷类型，确定基本单元的自然灾害与部件状态缺陷间的耦合因子；
根据耦合因子、仅考虑自然灾害影响下的基本单元故障概率、仅考虑部件状态缺陷影响下的基本单元故障概率，计算综合计及部件状态缺陷及自然灾害的基本单元故障概率；
根据综合计及部件状态缺陷及自然灾害的基本单元故障概率，计算输变电设备故障概率。
2.根据权利要求1所述的一种输变电设备故障概率评估方法，其特征在于：基本单元为处于同样外部自然灾害环境的同一输变电设备部件的集合；其中，输变电设备类型包括架空线路和变压器；架空线路以同一档内各架空线路部件集合为基本单元；变压器以所有部件整体作为基本单元。
3.根据权利要求1所述的一种输变电设备故障概率评估方法，其特征在于：获取仅考虑自然灾害影响下的基本单元故障概率，具体公式为，
其中，Pi_d为第i个基本单元受M种自然灾害影响的故障概率，Pi_dj为第j种自然灾害下第i个基本单元的故障概率。
4.根据权利要求1所述的一种输变电设备故障概率评估方法，其特征在于：获取仅考虑部件状态缺陷影响下的基本单元故障概率，具体公式为，
其中，Pi_s为第i个基本单元受其中N个部件状态缺陷影响的故障概率，λ0为常数，λn为第n个部件状态缺陷对应的归一化故障率值；
其中，Kn为第n个部件的状态缺陷个数，λnk为第n个部件在第k个状态缺陷下的故障率取值，λn_(Gmax+1)为第n个部件当前最高状态缺陷等级对应上一级状态缺陷的故障率取值。
5.根据权利要求1所述的一种输变电设备故障概率评估方法，其特征在于：根据基本单元的关键自然灾害类型和关键部件状态缺陷类型，确定基本单元的自然灾害与部件状态缺陷间的耦合因子，具体过程为，
根据基本单元的关键自然灾害类型，确定致灾途径；其中，致灾途径为不同自然灾害诱发输变电设备故障的致灾方式；关键自然灾害类型为对基本单元影响最大的自然灾害类型；
若关键自然灾害类型对应的致灾途径与关键部件状态缺陷类型一致，则耦合因子大于1，小于仅考虑部件状态缺陷影响下的基本单元故障概率的倒数；否则耦合因子等于1；其中，关键部件状态缺陷类型对基本单元影响最大的部件状态缺陷类型。
6.根据权利要求1所述的一种输变电设备故障概率评估方法，其特征在于：计算综合计及部件状态缺陷及自然灾害的基本单元故障概率，具体公式为，
Pi＝1-(1-Pi_d)×(1-βiPi_s)。
其中，Pi为综合计及部件状态缺陷及自然灾害的第i个基本单元故障概率，Pi_d为第i个基本单元受M种自然灾害影响的故障概率，Pi_s为第i个基本单元受其中N个部件状态缺陷影响的故障概率，βi为第i个基本单元对应的耦合因子。
7.根据权利要求2所述的一种输变电设备故障概率评估方法，其特征在于：计算输变电设备故障概率，具体公式为，
输变电设备为L个基本单元串联组成的架空线路，输变电设备故障概率P为，
输变电设备为变压器，输变电设备故障概率P为，
P＝Pi
其中，Pi为综合计及部件状态缺陷及自然灾害的第i个基本单元故障概率。
8.一种输变电设备故障概率评估系统，其特征在于：包括，
基本单元确定模块：根据待评估的输变电设备类型及其组成部件，确定待评估的基本单元；
孤立影响下的故障概率计算模块：根据基本单元的故障机理，获取仅考虑自然灾害影响下的基本单元故障概率，获取仅考虑部件状态缺陷影响下的基本单元故障概率；
耦合因子确定模块：根据基本单元的关键自然灾害类型和关键部件状态缺陷类型，确定基本单元的自然灾害与部件状态缺陷间的耦合因子；
综合影响下的故障概率计算模块：根据耦合因子、仅考虑自然灾害影响下的基本单元故障概率、仅考虑部件状态缺陷影响下的基本单元故障概率，计算综合计及部件状态缺陷及自然灾害的基本单元故障概率；
输变电设备故障概率计算模块：根据综合计及部件状态缺陷及自然灾害的基本单元故障概率，计算输变电设备故障概率。
9.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于：所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行根据权利要求1至7所述的方法中的任一方法。
10.一种计算设备，其特征在于：包括，
一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行根据权利要求1至7所述的方法中的任一方法的指令。
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2021
- 2021-01-12 CN CN202110037723.9A patent/CN112766691B/zh active Active
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112766691B (zh) | 2024-04-26 |
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