CN113049928A - 一种工业过程电压暂降中的子过程失效评估方法 - Google Patents

一种工业过程电压暂降中的子过程失效评估方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种工业过程电压暂降中的子过程失效评估方法，包括下列步骤：识别每个子过程对应的若干个敏感设备，根据敏感设备的电压暂降敏感程度，建立敏感设备对于暂降事件的故障概率函数；建立子过程的T‑V坐标图，根据子过程与敏感设备暂降耐受能力的关系，将T‑V坐标图划分为若干区域；根据电压暂降幅值与电压暂降持续时间，判断电压暂降与T‑V坐标系的位置关系，根据所述位置关系，判断所述子过程失效的概率。

Description

一种工业过程电压暂降中的子过程失效评估方法
技术领域
本发明涉及电压耐受技术领域，尤其涉及一种工业过程电压暂降中的子过程失效评估方法。
背景技术
随着社会产能的上升，精密制造业的比重不断增加，电能质量问题已备受各方关注，电压暂降作为发生几率最高，影响最大的电能质量问题，对敏感工业用户造成巨大经济损失，受到了学术界和工业界的广泛关注，工业过程电压暂降耐受能力是进行电压暂降治理的关键信息，能定量描述暂降对工业过程的影响。在目前的工业生产过程中通常包括多个工业子过程，每个子过程中还包括多个敏感设备，但目前的子过程失效评估方法并不能很好的结合敏感设备的耐受能力进行评估。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工业过程电压暂降中的子过程失效评估方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种工业过程电压暂降中的子过程失效评估方法，包括下列步骤：
识别每个子过程对应的若干个敏感设备，根据敏感设备的电压暂降敏感程度，建立敏感设备对于暂降事件的故障概率函数；
建立子过程的T-V坐标图，根据子过程与敏感设备暂降耐受能力的关系，将T-V坐标图划分为若干区域；
根据电压暂降幅值与电压暂降持续时间，判断电压暂降与T-V坐标系的位置关系，根据所述位置关系，判断所述子过程失效的概率。
优选的，将敏感设备分成高度敏感设备、中度敏感设备、低度敏感设备，对于所述高度敏感设备，其故障概率函数满足指数分布函数；
对于所述中度敏感设备，其故障概率函数满足正态分布函数；
对于所述低度敏感设备，其故障概率函数满足均匀分布函数。
优选的，所述T-V坐标图包括电压暂降过程中的工艺参数变化图以及敏感设备的耐受曲线图，所述耐受曲线图的横坐标为电压暂降持续时间t，所述耐受曲线图的纵坐标为电压暂降幅值v，根据子过程与敏感设备暂降耐受能力间的关系，将耐受曲线图划分为区域A、区域B、区域C、区域D、区域E。
优选的，当电压暂降位于区域A时，敏感设备均不发生故障跳闸，子过程失效概率为0；
当电压暂降位于区域C时，敏感设备发生故障跳闸，若在PIT内对设备进行恢复且子过程具有自恢复能力，则子过程失效概率为0，若子过程不具备自恢复能力，则子过程失效概率为100％；
当电压暂降位于区域E时，敏感设备发生故障跳闸，子过程失效概率为100％。
优选的，当电压暂降位于区域B时，敏感设备存在故障跳闸的可能，子过程的失效概率即为敏感设备的故障概率。
优选的，当电压暂降位于区域D时,敏感设备故障跳闸，子过程的失效概率与电压暂降的持续时间有关，通过下列方式判断子过程失效概率：
将区域D划分为第一区间以及第二区间，在第一区间以及第二区间内分别选取若干个电压暂降幅值相同且电压暂降时间持续增加的采样点，通过下式计算第一区间内子过程失效概率：
Figure BDA0002968700450000031
式中，nk是第一区间内的采样点数，
Figure BDA0002968700450000032
为第一区间内第r个点的时间值，变量Vsag表示暂降幅度，PIT表示从某一过程或子过程遭受供电中断时起，至其关键工艺参数越限的时间。
优选的，通过下式计算第二区间内子过程失效概率：
Figure BDA0002968700450000033
式中，nr为第二区间中的点数，
Figure BDA0002968700450000034
是第二区间内第r个点的时间值。
优选的，通过下式计算区域D中的子过程失效概率：Z1+Z2，其中Z1表示第一区间内的子过程失效概率，Z2表示第二区间内的子过程失效概率。
与现有技术相比，本发明达到的有益效果如下：
本发明提供的一种工业过程电压暂降中的子过程失效评估方法，通过对敏感设备耐受能力的判断，可有效的对工业子过程的失效概率进行预估，本发明的方法可适应企业供电系统多运行方式下工业过程的失效评估，避免了对各种工业生产过程进行大量且结果不可复制的测量工作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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优选实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种工业过程电压暂降中的子过程失效评估方法的流程图；
图2为敏感设备对暂降的确定区域示意图
图3为敏感设备与子过程暂降耐受能力间的关系图；
图4为设备跳闸与子过中断间的关系图。
具体实施方式
为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，并结合附图对本发明做进一步的说明。
参见图1，一种工业过程电压暂降中的子过程失效评估方法，包括下列步骤：
步骤101：识别每个子过程对应的若干个敏感设备，根据敏感设备的电压暂降敏感程度，建立敏感设备对于暂降事件的故障概率函数；
对电压暂降敏感的典型设备主要分为VFD、PLC、PC、ACC几类，其对暂降事件的响应模型均基于测试所得的VTC构建。由于测试环境、受试设备制造工艺、设备品牌的差异，使得各类测试结果存在较大的不确定性。为不失一般性，整体来说VFD、PLC、PC类设备VTC可用矩形曲线来刻画。考虑不确定因素的影响，设备故障与非故障区域的边界具有模糊性。因而上述典型敏感设备的暂降响应模型如图2所示.
若设备在不确定区域中的故障概率Y服从某一分布f，则设备在该特征下的故障概率为：
Figure BDA0002968700450000041
综上，将敏感设备分成高度敏感设备、中度敏感设备、低度敏感设备，对于所述高度敏感设备，其故障概率函数满足指数分布函数；
对于所述中度敏感设备，其故障概率函数满足正态分布函数；
对于所述低度敏感设备，其故障概率函数满足均匀分布函数。
步骤102：若假定典型敏感设备未失效前子过程的关键工艺参数不会发生偏离，建立子过程的T-V坐标图，具体如图3所示，根据子过程与敏感设备暂降耐受能力的关系，将T-V坐标图划分为若干区域；
所述T-V坐标图包括电压暂降过程中的工艺参数变化图以及敏感设备的耐受曲线图，所述耐受曲线图的横坐标为电压暂降持续时间t，所述耐受曲线图的纵坐标为电压暂降幅值v，根据子过程与敏感设备暂降耐受能力间的关系，将耐受曲线图划分为区域A、区域B、区域C、区域D、区域E。
步骤103：根据电压暂降幅值与电压暂降持续时间，判断电压暂降与T-V坐标系的位置关系，根据所述位置关系，判断所述子过程失效的概率。
需要说明的是，设备将从点Tmin开始停机，而过程只会在点
Figure BDA0002968700450000051
之后中断。因此，在
Figure BDA0002968700450000052
之前如果能够实现设备重新启动，则可避免工业过程中断事件的发生。在某些情况下，这种重新启动难以实现，因为设备没有自动复位(重合闸)功能或者PIT太短(典型值为2～4秒)。对于没有自动复位功能的设备，其不能在电压恢复到正常值后实现自动重启，工业过程可能不会穿越电压暂降。
根据电压暂降持续时间t与电压暂降幅值v判断电压暂降与T-V坐标系的位置关系，当电压暂降位于区域A时，敏感设备均不发生故障跳闸，子过程失效概率为0；
当电压暂降位于区域C时，敏感设备发生故障跳闸，若在PIT内对设备进行恢复且子过程具有自恢复能力，则子过程失效概率为0，若子过程不具备自恢复能力，则子过程失效概率为100％；
当电压暂降位于区域E时，敏感设备发生故障跳闸，子过程失效概率为100％。
当电压暂降位于区域B时，敏感设备存在故障跳闸的可能，子过程的失效概率即为敏感设备的故障概率。
当电压暂降位于区域D时,敏感设备故障跳闸，子过程的失效概率与电压暂降的持续时间有关，通过下列方式判断子过程失效概率：
参见图4，将区域D划分为第一区间以及第二区间，第一区间为区间Tmin到TI，第二区间为区间TI到
Figure BDA0002968700450000061
在第一区间以及第二区间内分别选取若干个电压暂降幅值相同且电压暂降时间持续增加的采样点，通过下式计算第一区间内子过程失效概率：
Figure BDA0002968700450000062
式中，nk是第一区间内的采样点数，
Figure BDA0002968700450000063
为第一区间内第r个点的时间值，变量Vsag表示暂降幅度，PIT表示从某一过程或子过程遭受供电中断时起，至其关键工艺参数越限的时间。
通过下式计算第二区间内子过程失效概率：
Figure BDA0002968700450000064
式中，nr为第二区间中的点数，
Figure BDA0002968700450000065
是第二区间内第r个点的时间值。
最终通过下式计算区域D中的子过程失效概率：Z1+Z2，其中Z1表示第一区间内的子过程失效概率，Z2表示第二区间内的子过程失效概率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种工业过程电压暂降中的子过程失效评估方法，其特征在于，包括下列步骤：
识别每个子过程对应的若干个敏感设备，根据敏感设备的电压暂降敏感程度，建立敏感设备对于暂降事件的故障概率函数；
建立子过程的T-V坐标图，根据子过程与敏感设备暂降耐受能力的关系，将T-V坐标图划分为若干区域；
根据电压暂降幅值与电压暂降持续时间，判断电压暂降与T-V坐标系的位置关系，根据所述位置关系，判断所述子过程失效的概率。
2.根据权利要求1所述的一种工业过程电压暂降中的子过程失效评估方法，其特征在于，将敏感设备分成高度敏感设备、中度敏感设备、低度敏感设备，对于所述高度敏感设备，其故障概率函数满足指数分布函数；
对于所述中度敏感设备，其故障概率函数满足正态分布函数；
对于所述低度敏感设备，其故障概率函数满足均匀分布函数。
3.根据权利要求2所述的一种工业过程电压暂降中的子过程失效评估方法，其特征在于，所述T-V坐标图包括电压暂降过程中的工艺参数变化图以及敏感设备的耐受曲线图，所述耐受曲线图的横坐标为电压暂降持续时间t，所述耐受曲线图的纵坐标为电压暂降幅值v，根据子过程与敏感设备暂降耐受能力间的关系，将耐受曲线图划分为区域A、区域B、区域C、区域D、区域E。
4.根据权利要求2所述的一种工业过程电压暂降中的子过程失效评估方法，其特征在于，当电压暂降位于区域A时，敏感设备均不发生故障跳闸，子过程失效概率为0；
当电压暂降位于区域C时，敏感设备发生故障跳闸，若在PIT内对设备进行恢复且子过程具有自恢复能力，则子过程失效概率为0，若子过程不具备自恢复能力，则子过程失效概率为100％；
当电压暂降位于区域E时，敏感设备发生故障跳闸，子过程失效概率为100％。
5.根据权利要求4所述的一种工业过程电压暂降中的子过程失效评估方法，其特征在于，当电压暂降位于区域B时，敏感设备存在故障跳闸的可能，子过程的失效概率即为敏感设备的故障概率。
6.根据权利要求5所述的一种工业过程电压暂降中的子过程失效评估方法，其特征在于，当电压暂降位于区域D时,敏感设备故障跳闸，子过程的失效概率与电压暂降的持续时间有关，通过下列方式判断子过程失效概率：
将区域D划分为第一区间以及第二区间，在第一区间以及第二区间内分别选取若干个电压暂降幅值相同且电压暂降时间持续增加的采样点，通过下式计算第一区间内子过程失效概率：
Figure FDA0002968700440000021
式中，nk是第一区间内的采样点数，
Figure FDA0002968700440000022
为第一区间内第r个点的时间值，变量Vsag表示暂降幅度，PIT表示从某一过程或子过程遭受供电中断时起，至其关键工艺参数越限的时间。
7.根据权利要求6所述的一种工业过程电压暂降中的子过程失效评估方法，其特征在于，通过下式计算第二区间内子过程失效概率：
Figure FDA0002968700440000031
式中，nr为第二区间中的点数，
Figure FDA0002968700440000032
是第二区间内第r个点的时间值。
8.根据权利要求7述的一种工业过程电压暂降中的子过程失效评估方法，其特征在于，通过下式计算区域D中的子过程失效概率：Z1+Z2，其中Z1表示第一区间内的子过程失效概率，Z2表示第二区间内的子过程失效概率。
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