CN117150827A - 一种供电系统可靠性分析方法、装置、计算机设备及介质 - Google Patents

一种供电系统可靠性分析方法、装置、计算机设备及介质 Download PDF

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CN117150827A CN202311422271.1A CN202311422271A CN117150827A CN 117150827 A CN117150827 A CN 117150827A CN 202311422271 A CN202311422271 A CN 202311422271A CN 117150827 A CN117150827 A CN 117150827A
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Abstract

本发明涉及电气设计技术领域，具体涉及一种供电系统可靠性分析方法、装置、计算机设备及介质。方法包括：获取预设计供电系统中器件以及器件的连接关系；根据器件的连接关系采用布尔运算确定预设计供电系统的可靠性计算模型；选取目标器件，以目标器件的可靠性为变量，采用可靠性计算模型确定目标器件对预设计供电系统可靠性的影响；基于器件的可靠性区间，采用可靠性计算模型对预设计供电系统的可靠性进行分析。通过实施本发明，采用可靠性的定量计算，用于分析供电系统中各器件在全概率区间或给定概率区间对系统最终可靠性的全局和局部影响情况。

Description

一种供电系统可靠性分析方法、装置、计算机设备及介质
技术领域
本发明涉及电气设计技术领域，具体涉及一种供电系统可靠性分析方法、装置、计算机设备及介质。
背景技术
工程设计中，常规的供配电系统设计是在定性分析设备对电源的需求后，在规范允许范围内依靠设计人员的设计技术水平和设计经验，选择合适的供配电系统结构并开展详细设计，但对于系统可靠性的定量分析缺乏相应数据以及对系统构建的指导性意见。
关于可靠性的定量计算，在国标GP(B)/T 9225-1999《核电厂安全系统可靠性分析一般原则》中提供了多种计算工具，包含真值表、布尔代数、最小割集法等手算工具；以及马尔可夫模型、蒙特卡罗、“GO”法等计算机仿真和计算工具。但上述国标以及相关权威设计工具书中，均未提供对系统可靠性进行具体的定量计算和分析的方法和结论，且并未应用于核化工后处理厂电气系统的可靠性分析和评价中。
综上所述，系统可靠性的定量分析结果能够为构建更加可靠的供配电系统架构提供有力的指导；另，能够为在保证高可靠性的前提下根据系统功能要求适当增减部件提供依据。而有关后处理厂供电系统架构可靠性分析技术尚属于空白，有待研究开发。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种供电系统可靠性分析方法、装置、计算机设备及介质，以解决当前缺乏对可靠性定量分析的问题。
第一方面，本发明提供了一种供电系统可靠性分析方法，方法包括：获取预设计供电系统中器件以及器件的连接关系；根据器件的连接关系采用布尔运算确定预设计供电系统的可靠性计算模型；选取目标器件，以目标器件的可靠性为变量，采用可靠性计算模型确定目标器件对预设计供电系统可靠性的影响；基于器件的可靠性区间，采用可靠性计算模型对预设计供电系统的可靠性进行分析。
本发明实施例提供的供电系统可靠性分析方法，从器件可靠性定量分析的角度，分析预设计供电系统的可靠性，为供电系统结构提供定量分析参考，为整个工程全局可靠性提供电气部分的研究基础，填补了后处理厂供电系统可靠性定量分析实用技术的空白。同时通过可靠性的定量计算，可用于分析供电系统中各器件在全概率区间即以目标器件的可靠性为变量，或给定概率区间即给定可靠性区间内对系统最终可靠性的全局和局部影响情况。
在一种可选的实施方式中，选取目标器件，以目标器件的可靠性为变量，采用可靠性计算模型确定目标器件对预设计供电系统可靠性的影响，包括：选取预设个数的器件作为目标器件；以目标器件的可靠性为变量，目标器件以外的器件的可靠性为常数，采用可靠性计算模块确定预设计供电系统可靠性随目标器件可靠性的变化；采用等高线图分析预设计供电系统可靠性随目标器件可靠性的变化。
本实施例中，采用等高线图进行表示预设计供电系统可靠性随目标器件可靠性的变化，能够直观的展示可靠性的变化，便于进行可靠性的分析。
在一种可选的实施方式中，预设计供电系统包括多个，采用等高线图分析预设计供电系统可靠性随目标器件可靠性的变化，包括：采用等高线图表示每个预设计供电系统可靠性随目标器件可靠性的变化，得到每个预设计供电系统可靠性的等高线图；将任意两个等高线图中的可靠性作差，得到多个差值等高线图；根据多个差值等高线图对多个预设计供电系统可靠性进行分析。
本实施例中，通过将每个预设计供电系统的可靠性作差，并确定差值等高线图，基于该差值等高线图，便于对不同预设计供电系统的可靠性进行对比分析，为预设计供电系统的选取提供了基础。
在一种可选的实施方式中，预设计供电系统包括单个或多个，基于器件的可靠性区间，采用可靠性计算模型对预设计供电系统的可靠性进行分析，包括：基于器件的可靠性区间，采用可靠性计算模型计算单个或多个预设计供电系统的可靠性；基于多个预设计供电系统的可靠性进行多个预设计供电系统比较；基于单个预设计供电系统或多个预设计供电系统的预设可靠性确定器件的可靠性数值。
本实施例中，通过给定可靠性区间以及在可靠性区间下可靠性的计算，实现了可靠性区间下不同预设计供电系统的比较；同时通过给定预设可靠性，便于在该预设可靠性下进行预设计供电系统结构的选取。
在一种可选的实施方式中，基于器件的可靠性区间，采用可靠性计算模型计算单个或多个预设计供电系统的可靠性，包括：基于器件的平均失效间隔时间确定器件的失效概率；根据失效概率确定器件的可靠性区间；基于可靠性区间，采用可靠性计算模型计算单个或多个预设计供电系统的可靠性；采用等高线图表示可靠性区间下单个或多个预设计供电系统的可靠性。
本实施例中，通过器件的平均失效间隔时间确定可靠性区间，避免直接根据平均失效间隔时间无法代表系统平均失效间隔时间，从而不能确定系统的最小失效间隔时间的问题。
在一种可选的实施方式中，基于多个预设计供电系统的可靠性进行多个预设计供电系统比较，包括：将任意两个预设计供电系统对应的等高线图中的可靠性作差，得到多个差值等高线图；根据多个差值等高线图进行可靠性分析，确定选取的预设计供电系统。
本实施例中，通过将任意两个预设计供电系统的可靠性作差，实现了在可靠性曲线下，对不同预设计供电系统的比较分析。为后续预设计供电系统的选取提供了基础。
在一种可选的实施方式中，基于单个预设计供电系统或多个预设计供电系统的预设可靠性确定器件的可靠性数值，包括：基于预设计供电系统的预设可靠性，采用预设计供电系统的可靠性等高线图确定器件的可靠性数值；判断可靠性数值是否满足实用性指标；当不满足时，调整预设计供电系统或更换预设计供电系统，基于预设可靠性，采用调整后或更换后预设计供电系统的可靠性等高线图确定器件的可靠性数值。
本实施例中，通过给定系统可靠性，实现了在该给定系统性下器件的可靠性数值的确定，从而能够确定满足设计要求的供电系统。
第二方面，本发明提供了一种供电系统可靠性分析装置，装置包括：参数获取模块，用于获取预设计供电系统中器件以及器件的连接关系；计算模块，用于根据器件的连接关系采用布尔运算确定预设计供电系统的可靠性计算模型；第一分析模块，用于选取目标器件，以目标器件的可靠性为变量，采用可靠性计算模型确定目标器件对预设计供电系统可靠性的影响；第二分析模块，用于基于器件的可靠性区间，采用可靠性计算模型对预设计供电系统的可靠性进行分析。
第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的供电系统可靠性分析方法。
第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的供电系统可靠性分析方法。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的供电系统可靠性分析方法的流程示意图；
图2是根据本发明实施例的器件连接关系的示意图；
图3是根据本发明实施例的另一器件连接关系的示意图；
图4是根据本发明实施例的又一供电系统可靠性分析方法的流程示意图；
图5是根据本发明实施例的再一供电系统可靠性分析方法的流程示意图；
图6是根据本发明实施例的另一供电系统可靠性分析方法的流程示意图；
图7是根据本发明实施例的预设计供电系统原理图；
图8（a）和图8（b）是根据本发明实施例的方案1的系统可靠性曲面及概率等高线图；
图9（a）和图9（b）是根据本发明实施例的方案2的系统可靠性曲面及概率等高线图；
图10（a）和图10（b）是根据本发明实施例的方案3的系统可靠性曲面及概率等高线图；
图11（a）和图11（b）是根据本发明实施例的方案2可靠性与方案1可靠性的差值曲面及概率等高线图；
图12（a）和图12（b）是根据本发明实施例的方案2可靠性与方案3可靠性的差值曲面及概率等高线图；
图13（a）和图13（b）是根据本发明实施例的方案1中高低压开关设备的实际可靠性区间在曲面图及等高线图中的位置示意图；
图14（a）和图14（b）是根据本发明实施例的在可靠性区间下方案1可靠性与方案2可靠性的差值曲面及概率等高线图；
图15（a）和图15（b）是根据本发明实施例的在可靠性区间下方案2可靠性与方案3可靠性的差值曲面及概率等高线图；
图16（a）和图16（b）是根据本发明实施例的在可靠性区间下方案1可靠性与方案3可靠性的差值曲面及概率等高线图；
图17（a）和图17（b）是根据本发明实施例的仅考虑两路电源时的可靠性曲面及等高线图；
图18是根据本发明实施例的考虑两路电源+自备柴油发电机组时的可靠性等高线图；
图19是根据本发明实施例的供电系统可靠性分析装置的结构框图；
图20是本发明实施例的计算机设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明实施例，提供了一种供电系统可靠性分析方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
在本实施例中提供了一种供电系统可靠性分析方法，可用于电子设备，如电脑、手机、平板电脑等，图1是根据本发明实施例的供电系统可靠性分析方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：
步骤S101，获取预设计供电系统中器件以及器件的连接关系。具体地，该预设计供电系统可以用于核化工后处理厂的电气系统，由此可以基于核化工后处理厂的具体供电需求进行供电系统的设计，如确定该供电系统中具体采用的器件以及器件的连接关系等。此外该预设计的供电系统也可以用于其他领域。其中，当该预设计供电系统可以用于核化工后处理厂时，该预设计的供电系统中可以包括高低压变配电设备（高压、低压开关设备）、变压器、蒸馏设备、直流-直流变换设备、蓄电池组、交流不间断电源设备、发电设备等器件，器件的连接关系主要包括串联、并联等连接关系。
步骤S102，根据器件的连接关系采用布尔运算确定预设计供电系统的可靠性计算模型。具体地，布尔运算基于器件的连接关系确定可靠性计算模型，该计算模型具体为通过布尔运算确定的概率公式。例如，当器件采用如图2所示的二取一电路的连接时，采用布尔运算确定的概率公式表示为；再例如，当器件采用如图3所示的串联方式连接时，采用布尔运算确定的概率公式表示为P(S)=P(A)×P(B)。其中，在本实施例，各器件是独立的，即当系统中某个器件失效时，不会对其他器件产生影响。
步骤S103，选取目标器件，以目标器件的可靠性为变量，采用可靠性计算模型确定目标器件对预设计供电系统可靠性的影响。其中，目标器件可以是预设计供电系统中任一类或两类器件，例如高压开关设备以及低压开关设备，然后将目标器件的可靠性代入至可靠性计算模型中，能够得到在目标器件取不同可靠性数值时，预设计供电系统的可靠性变化，由此能够确定目标器件对预设计供电系统的影响程度。
步骤S104，基于器件的可靠性区间，采用可靠性计算模型对预设计供电系统的可靠性进行分析。其中，该可靠性区间可以是预先给定的区间，即可靠性取值范围，通过该可靠性区间结合可靠性计算模型能够确定在该区间下预设计供电系统的可靠性，例如当设计了多个不同结构的供电系统即预设计供电系统包括多个，可以实现多个系统的对比分析。
本发明实施例提供的供电系统可靠性分析方法，从器件可靠性定量分析的角度，分析预设计供电系统的可靠性，为供电系统结构提供定量分析参考，为整个工程全局可靠性提供电气部分的研究基础，填补了后处理厂供电系统可靠性定量分析实用技术的空白。同时通过可靠性的定量计算，可用于分析供电系统中各器件在全概率区间即以目标器件的可靠性为变量，或给定概率区间即给定可靠性区间内对系统最终可靠性的全局和局部影响情况。
在本实施例中提供了一种供电系统可靠性分析方法，如图4所示，该流程包括如下步骤：
步骤S201，获取预设计供电系统中器件以及器件的连接关系。详细请参见图1所示实施例的步骤S101，在此不再赘述。
步骤S202，根据器件的连接关系采用布尔运算确定预设计供电系统的可靠性计算模型。详细请参见图1所示实施例的步骤S102，在此不再赘述。
步骤S203，选取目标器件，以目标器件的可靠性为变量，采用可靠性计算模型确定目标器件对预设计供电系统可靠性的影响；
具体地，上述步骤S303包括：
步骤S2031，选取预设个数的器件作为目标器件；具体地，预设个数可以是一个或两个。需要说明的是，选取的目标器件的个数不宜过多，以免影响可靠性分析。
步骤S2032，以目标器件的可靠性为变量，目标器件以外的器件的可靠性为常数，采用可靠性计算模块确定预设计供电系统可靠性随目标器件可靠性的变化；具体地，以目标器件的可靠性为自变量，其他器件的可靠性为常数或者固定值，采用可靠性计算模型计算目标器件取不同可靠性数值时对应的预设计供电系统的可靠性。例如，将目标器件在（0，1]内的可靠性数值代入到可靠性计算模型中，采用计算机进行逐点计算，得到对应的预设计供电系统的可靠性。
步骤S2033，采用等高线图分析预设计供电系统可靠性随目标器件可靠性的变化。具体地，为了更直观的体现预设计供电系统可靠性的变化，以及便于影响程度的分析，可以采用等高线图表示预设计供电系统可靠性随目标器件可靠性的变化。
在一种可选的实施方式中，当预设计供电系统包括多个时，上述步骤S2033包括如下步骤：
步骤a1，采用等高线图表示每个预设计供电系统可靠性随目标器件可靠性的变化，得到每个预设计供电系统可靠性的等高线图。
步骤a2，将任意两个等高线图中的可靠性作差，得到多个差值等高线图。
步骤a3，根据多个差值等高线图对多个预设计供电系统可靠性进行分析。
具体地，通过对差值等高线图进行分析，可以实现多个预设计供电系统的可靠性进行比较，即确定在不同可靠性范围内，不同预设计供电系统可靠性的高低。从而能够为后续从多个预设计供电系统中选取合适的预设计供电系统提供参考。
步骤S204，基于器件的可靠性区间，采用可靠性计算模型对预设计供电系统的可靠性进行分析。详细请参见图1所示实施例的步骤S104，在此不再赘述。
在本实施例中提供了一种供电系统可靠性分析方法，如图5和图6所示，该方法包括如下步骤：
步骤S301，获取预设计供电系统中器件以及器件的连接关系；详细请参见图1所示实施例的步骤S101，在此不再赘述。
步骤S302，根据器件的连接关系采用布尔运算确定预设计供电系统的可靠性计算模型；详细请参见图1所示实施例的步骤S102，在此不再赘述。
步骤S303，选取目标器件，以目标器件的可靠性为变量，采用可靠性计算模型确定目标器件对预设计供电系统可靠性的影响；详细请参见图1所示实施例的步骤S103，在此不再赘述。
步骤S304，基于器件的可靠性区间，采用可靠性计算模型对预设计供电系统的可靠性进行分析。预设计供电系统包括单个或多个。
具体地，上述步骤S304包括：
步骤S3041，基于器件的可靠性区间，采用可靠性计算模型计算单个或多个预设计供电系统的可靠性。
在一种可选的实施方式中，上述步骤S3041包括：
步骤b1，基于器件的平均失效间隔时间确定器件的失效概率；其中，平均失效间隔时间可以通过相关技术要求确定。例如在YD/T 1051-2010《通信局（站）电源系统总技术要求》中，对高压变、配电设备、低压配电设备、蒸馏设备、直流-直流变换器设备、蓄电池组、交流不间断电源设备、发电设备（柴油机发电机组、燃气轮机发电机组、太阳能电池）等设备的可靠性指标有定量规定，该指标具有通用性和可执行性。具体地，对于高压配电设备要求在20年使用时间内，主开关平均年动作次数不大于12次时，平均失效间隔时间（MTBF，MeanTime Between Failure）应不小于1.4x105h。对于交流低压配电设备要求在15年使用时间内，关键部件平均年动作次数不大于12次的，平均失效间隔时间（MTBF）应不小于5x105h。由此，基于该参数，则对于高压配电设备，其失效概率可以表示为失效概率=1/MTBF=1/(1.4×105)=0.7143×10-5。对于低压配电设备，其失效概率可以表示为失效概率=1/MTBF=1/(5×105)=0.2×10-5。
步骤b2，根据失效概率确定器件的可靠性区间。具体地，对于单个器件来说，MTBF是一个平均时间，而非单个器件的失效间隔时间。由此计算得出的系统可靠性，必定也是整个系统的平均失效间隔时间，而不能确定系统的最小失效间隔时间。为了解决该问题，采用失效概率确定一个可靠性区间，由此实现可靠性更准确的分析。该实施例中，确定可靠性区间时先确定可靠性指标，该可靠性指标=1-失效概率。例如，对于高压配电设备，其可靠性指标为0.999992857142857，对于低压配电设备，其可靠性指标为0.999995000000000。由此，可以确定高压配电设备的可靠性区间为[0.99999,1]；低压配电设备的可靠性区间为[0.99999,1]。
步骤b3，基于可靠性区间，采用可靠性计算模型计算单个或多个预设计供电系统的可靠性。其中，可以基于上述步骤确定预设计供电系统中所有器件的可靠性区间，也可以只选取部分器件确定可靠性区间，然后将所有器件或不同器件取相应可靠性区间内的数值代入到可靠性计算模型，得到预设计供电系统的可靠性。该计算过程可以采用计算机逐点计算，从而缩短计算时间。需要说明的是，虽然采用计算机能够计算所有器件在相应可靠性区间时的供电系统的可靠性，但是为了便于进行可靠性分析，在实际应用中可以只选取1-3个器件的可靠性区间进行预设计供电系统可靠性的计算。
步骤b4，采用等高线图表示可靠性区间下单个或多个预设计供电系统的可靠性。具体地，为了更直观的体现预设计供电系统可靠性的变化，以及便于影响程度的分析，可以采用等高线图表示预设计供电系统在可靠性区间下的可靠性。即每个预设计供电系统的可靠性均可以采用一个等高线图表示。
步骤S3042，基于多个预设计供电系统的可靠性进行多个预设计供电系统比较。
在一种可选的实施方式中，上述步骤S3042包括如下步骤：
步骤c1，将任意两个预设计供电系统对应的等高线图中的可靠性作差，得到多个差值等高线图。
步骤c2，根据多个差值等高线图进行可靠性分析，确定选取的预设计供电系统。具体地，当预设计供电系统包括多个时，可以选取任意两个预设计供电系统的等高线图进行可靠性作差计算，得到这两个预设计供电系统对应的差值等高线图，然后对该差值等高线图进行分析，即可实现这两个预设计供电系统的比较，从而实现预设计供电系统的选取。
步骤S3043，基于单个预设计供电系统或多个预设计供电系统的预设可靠性确定器件的可靠性数值。
在一种可选的实施方式中，上述步骤S3043包括如下步骤：
步骤d1，基于预设计供电系统的预设可靠性，采用预设计供电系统的可靠性等高线图确定器件的可靠性数值。
步骤d2，判断可靠性数值是否满足实用性指标；
步骤d3，当不满足时，调整预设计供电系统或更换预设计供电系统，基于预设可靠性，采用调整后或更换后预设计供电系统的可靠性等高线图确定器件的可靠性数值。
具体地，采用预先给定预设计供电系统可靠性要求的前提下，可以确定系统中器件的可靠性。其中，给定预设计供电系统可靠性为预设可靠性，然后从该单个预设计供电系统或多个预设计供电系统中任一个系统对应的等高线图中确定该预设可靠性对应的器件可靠性，从而得到器件的可靠性数值，基于该可靠性数值可以进行具体器件的选取。但是在具体选取过程中，若该可靠性数值不满足相应器件的技术指标，或者说在当前的器件中无法选取到满足该可靠性指标的器件。则说明该可靠性数值不满足实用性指标，此时需要对预设计供电系统结构进行调整或更换多个预设计供电系统中的其他系统，然后基于调整后或更换后的预设计供电系统的结构如器件的连接关系重新确定可靠性计算模型，并基于器件的可靠性区间确定相应区间下调整后系统的等高线图。基于该等高线图确定在预设可靠性时对应的器件可靠性数值，并再次进行实用性指标的判断，当满足要求时，则可以确定最终结构，若不满足要求，则需要重复上述过程，再次进行预设计供电系统结构的调整或更换，直至确定的器件可靠性数值满足要求。
作为本发明实施例的一个具体应用实施例，以具体的预设计供电系统结构为例，对该供电系统可靠性分析方法进行说明：
1，根据预设计供电系统器件连接关系确定可靠性计算模型。
某工程正常电源为双重电源，电源电压等级为10kV，中压供电系统采用单母线分段的接线方式；应急供电系统采用中压（10kV）柴油发电机组，设10kV应急母线为分散在全工程范围内的各10/0.38kV应急变压器供电，应急电源经变压器变压后，送入0.38kV应急低压母线为各终端设备供电，供电系统结构如图7所示。在该应急供电系统中，其正常电源可在如下三个位置接入：
方案1：正常10kV电源接入应急柴油发电机组下端IA级10kV-I段处，见图7中1处。
方案2：正常10kV电源接入应急变压器×TM1前端，见图7中2处。
方案3：正常0.38kV电源接入应急变压器×TM1下端IA级380V-I段处，见图7中3处。
由此，通过上述三种方案，在不同位置接入正常电源，形成了三种预设计的供电系统。本实施例在进行可靠性分析时，仅讨论开关设备对系统可靠性的影响程度，因此对于上述三种预设计供电系统中的中压电源输入、自备电源、变压器以及供电电缆的可靠性，不做分析和计算，按照常数1来处理。
可以看到，在不考虑正常电源、自备电源、变压器及电缆失效的情况下，系统的可靠性主要受到中压开关设备、低压开关设备的可靠性指标的影响，设P(A)为中压开关设备可靠性指标；P(B)为低压开关设备可靠性指标，P(G)为自备电源可靠性指标。
基于上述三种预设计供电系统中器件的连接关系，采用布尔运算的方法确定不同系统可靠性计算模型如下：
采用方案1时，反馈至终端设备前的电源可靠性指标即系统的可靠性采用如下公式表示：
P1=P(B)×P(A)×P(A)×P(A)×(1-(1-P(G))×(1-P(A)×P(A)×(1-(1-P(A)×P(A))×(1-P(A))))。
采用方案2时，反馈至终端设备前的电源可靠性指标即系统的可靠性采用如下公式表示：
P2=P(B)×P(B)×P(B)×(1-(1-P(G)×P(A)×P(A)×P(A))×(1-P(A)×P(A)×(1-(1-P(A)×P(A)).×(1-P(A)))))。
采用方案3时，反馈至终端设备前的电源可靠性指标即系统的可靠性采用如下公式表示：
P3=P(B)×(1-(1-P(G)×P(A)×P(A)×P(A)×P(B))×(1-P(A)×P(A)×(1-(1-P(A)×P(A)).×(1-P(A)))×P(A)×P(B)×P(B)))。
2，选取目标器件，以目标器件的可靠性为自变量，分析目标器件的可靠性对预设计供电系统可靠性的影响。
在分析目标器件开关设备的可靠性影响程度时，将自备电源可靠性P(G)按照常数1来考虑，计算目标器件在 [0,1]范围内时，采用计算机逐点计算上述三个预设计供电系统的可靠性P1、P2、P3，结果如图8（a）、图8（b）、图9（a）、图9（b）、图10（a）和图10（b）所示。
通过结果中的附图可知：系统的可靠性和中压、低压开关设备可靠性成正相关，开关设备的可靠性越高，整体系统可靠性越高；在中低压开关设备可靠性的不同区间，整体系统可靠性斜率略有差异。
同时还可以通过作差的方式对三种预设计供电系统进行比较，其中，作差后的结果如图11（a）、图11（b）、图12（a）和图12（b）所示，从图11（a）和图11（b）中可以看出，在等高线0上部区域内，方案1可靠性低于方案2，在等高线0下部区域内，方案1可靠性高于方案2。由图12（a）和图12（b）可知，在等高线0右侧区域内，方案2可靠性低于方案3，在等高线0左侧区域内，方案2可靠性高于方案3。
3，基于器件的可靠性区间，对预设计供电系统的可靠性进行分析。
在YD/T 1051-2010《通信局（站）电源系统总技术要求》中，对高压变、配电设备、低压配电设备、蒸馏设备、直流-直流变换器设备、蓄电池组、交流不间断电源设备、发电设备（柴油机发电机组、燃气轮机发电机组、太阳能电池）等设备的可靠性指标有定量规定，该指标具有通用性和可执行性。现截取规范中对于高压配电设备、低压配电设备的参数要求如下：
高压配电设备，在20年使用时间内，主开关平均年动作次数不大于12次时，平均失效间隔时间（MTBF）应不小于1.4x105h。
交流低压配电设备，在15年使用时间内，关键部件平均年动作次数不大于12次的，平均失效间隔时间（MTBF）应不小于5x105h。
基于上述规范要求，选取应用于模型分析的可靠性区间如下：
高压配电设备：失效概率=1/MTBF=1/(1.4×105)=0.7143×10-5，可靠性指标=1-失效概率=0.999992857142857；选取可靠性区间[0.99999,1]。
低压配电设备：失效概率=1/MTBF=1/(5×105)=0.2×10-5，可靠性指标=1-失效概率= 0.999995000000000，选取可靠性区间[0.99999,1]。
上述可靠性区间选取最终确定在区间下限逼近于1的范围内，以图8（a）和图8（b）为例，最终可靠性集中在全局可靠性的尖端位置（详见图13（a）和图13（b）中圆圈部分）。
通过选取高、低压开关设备可靠性区间为[0.99999,1]，并选取柴油发电机组可靠性指标为定值0.99875，调整计算机的计算精度进行重新计算，可获取高、低压开关设备在给定可靠性区间内对系统整体可靠性的影响程度，分别获取方案1-方案2、方案2-方案3、方案1-方案3的可靠性差值如图14（a）、图14（b）、图15（a）、图15（b）、图16（a）和图16（b）所示：从图14（a）和图14（b）中可以看出，在等高线值为0的左侧区域内，方案1的系统可靠性小于方案2，在右侧区域内，方案1的系统可靠性大于方案2；由图15（a）和图15（b）可知，所有等高线均小于0，方案2的系统可靠性小于方案3；由图16（a）和图16（b）可知，所有等高线均小于0，方案1的系统可靠性小于方案3。
综上，方案3的系统可靠性在给定的高、低压开关元器件可靠性区间内均为最高，方案1、方案2在中压、低压元器件的不同可靠性区间内，其可靠性各有高低。由此，可以基于实际需求，进行方案的选取。
4，基于预设可靠性，确定系统结构。
在工程设计中，有可能遇到总体专业给定系统可靠性指标即确定预设计供电系统的预设可靠性的情况下，确定满足该预设可靠性的系统结构。下面采用一个应用示例来介绍如何在最终可靠性指标给定的前提下，来确定系统结构。
假设总体给定的分系统可靠性指标为平均无故障时间为50000小时（即可靠性指标为0.99998），要求设计满足此可靠性要求的供电系统。具体做法如下：
获取外电源可靠性为0.996（采用2016年甘肃省10kV电网可靠性指标）。
获取自备柴油发电机组可靠性指标：取YD/T 1051-2010《通信局（站）电源系统总技术要求》中，对柴油发电机组可靠性指标的规定（在10年使用时间或累计运行时间不超过大修要求的运行时间，平均失效间隔时间（MTBF）应不小于800h），即失效概率=1/MTBF=1/(800)=0.0013，可靠性指标为0.99875。
首先考虑只两路电源进行计算，若两路电源即可满足要求，则不需单独设置柴油发电机组。即此时预设计供电系统为方案3（该方案中将柴油发电机组可靠性指标置0，即不设置柴油发电机组），基于该预设计供电系统对应的可靠性计算模型，采用计算机逐点计算，得到如图17（a）和图17（b）所示的结果。
从图17（a）和图17（b）可知，系统由两路电源供电（可靠性0.996）时，可靠性极值为0.999984，对比横纵坐标可知，此时需要同时满足高压开关设备可靠性大于0.9999995（平均无故障时间2x106小时），低压开关设备可靠性大于0.9999993（平均无故障时间1.42x106小时）的条件。经比对，此可靠性指标远高于规范YD/T 1051-2010《通信局（站）电源系统总技术要求》中对高、低压开关设备可靠性指标的规定，在实际工程应用中，需要落实是否有开关设备能够达到此指标，并在技术规格书中明确规定。
若没有高、低压开关设备能够达到此指标，则需考虑改变系统结构，在此案例中，考虑引入自备电源（柴油发电机组），以降低目标值对高低压开关设备的过高要求。将柴油发电机组可靠性指标置为0.99875并输入引入自备电源之后的系统结构对应的模型进行计算，得到如图18所示的结果。
从图18可知，在增加柴油发电机组作为自备电源后，仅需要高压开关设备可靠性大于0.99945，低压开关设备可靠性大于0.99999的条件即可满足要求。上述指标低于规范中对高、低压开关设备可靠性指标的规定，实际工程应用中具备通用性和可实施性。
通过上述分析，为满足目标值即预设可靠性要求，将供电系统结构确定为两路正常电源引入、设置自备柴油发电机组，在供电系统的10/0.4kV变压器下端的低压母线处切换，并在技术规格书中规定高、低压开关设备可靠性指标分别为0.99945、0.99999。
在本实施例中还提供了一种供电系统可靠性分析装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
本实施例提供一种供电系统可靠性分析装置，如图19所示，包括：
参数获取模块1901，用于获取预设计供电系统中器件以及器件的连接关系；
计算模块1902，用于根据器件的连接关系采用布尔运算确定预设计供电系统的可靠性计算模型；
第一分析模块1903，用于选取目标器件，以目标器件的可靠性为变量，采用可靠性计算模型确定目标器件对预设计供电系统可靠性的影响；
第二分析模块1904，用于基于器件的可靠性区间，采用可靠性计算模型对预设计供电系统的可靠性进行分析。
上述各个模块和单元的更进一步的功能描述与上述对应实施例相同，在此不再赘述。
本发明实施例还提供一种计算机设备，具有上述图19所示的供电系统可靠性分析装置。
请参阅图20，图20是本发明可选实施例提供的一种计算机设备的结构示意图，如图20所示，该计算机设备包括：一个或多个处理器10、存储器20，以及用于连接各部件的接口，包括高速接口和低速接口。各个部件利用不同的总线互相通信连接，并且可以被安装在公共主板上或者根据需要以其它方式安装。处理器可以对在计算机设备内执行的指令进行处理，包括存储在存储器中或者存储器上以在外部输入/输出装置(诸如，耦合至接口的显示设备)上显示GUI的图形信息的指令。在一些可选的实施方式中，若需要，可以将多个处理器和/或多条总线与多个存储器和多个存储器一起使用。同样，可以连接多个计算机设备，各个设备提供部分必要的操作(例如，作为服务器阵列、一组刀片式服务器、或者多处理器系统)。图20中以一个处理器10为例。
处理器10可以是中央处理器，网络处理器或其组合。其中，处理器10还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路，可编程逻辑器件或其组合。上述可编程逻辑器件可以是复杂可编程逻辑器件，现场可编程逻辑门阵列，通用阵列逻辑或其任意组合。
其中，存储器20存储有可由至少一个处理器10执行的指令，以使至少一个处理器10执行实现上述实施例示出的方法。
存储器20可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据一种小程序落地页的展现的计算机设备的使用所创建的数据等。此外，存储器20可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非瞬时存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非瞬时固态存储器件。在一些可选的实施方式中，存储器20可选包括相对于处理器10远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该计算机设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
存储器20可以包括易失性存储器，例如，随机存取存储器；存储器也可以包括非易失性存储器，例如，快闪存储器，硬盘或固态硬盘；存储器20还可以包括上述种类的存储器的组合。
该计算机设备还包括通信接口30，用于该计算机设备与其他设备或通信网络通信。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，上述根据本发明实施例的方法可在硬件、固件中实现，或者被实现为可记录在存储介质，或者被实现通过网络下载的原始存储在远程存储介质或非暂时机器可读存储介质中并将被存储在本地存储介质中的计算机代码，从而在此描述的方法可被存储在使用通用计算机、专用处理器或者可编程或专用硬件的存储介质上的这样的软件处理。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体、随机存储记忆体、快闪存储器、硬盘或固态硬盘等；进一步地，存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。可以理解，计算机、处理器、微处理器控制器或可编程硬件包括可存储或接收软件或计算机代码的存储组件，当软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问且执行时，实现上述实施例示出的方法。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种供电系统可靠性分析方法，其特征在于，所述方法包括：
获取预设计供电系统中器件以及器件的连接关系；
根据器件的连接关系采用布尔运算确定预设计供电系统的可靠性计算模型；
选取目标器件，以目标器件的可靠性为变量，采用所述可靠性计算模型确定目标器件对预设计供电系统可靠性的影响；
基于所述器件的可靠性区间，采用所述可靠性计算模型对预设计供电系统的可靠性进行分析。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，选取目标器件，以目标器件的可靠性为变量，采用所述可靠性计算模型确定目标器件对预设计供电系统可靠性的影响，包括：
选取预设个数的器件作为目标器件；
以目标器件的可靠性为变量，目标器件以外的器件的可靠性为常数，采用所述可靠性计算模块确定预设计供电系统可靠性随目标器件可靠性的变化；
采用等高线图分析预设计供电系统可靠性随目标器件可靠性的变化。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设计供电系统包括多个，采用等高线图分析预设计供电系统可靠性随目标器件可靠性的变化，包括：
采用等高线图表示每个预设计供电系统可靠性随目标器件可靠性的变化，得到每个预设计供电系统可靠性的等高线图；
将任意两个等高线图中的可靠性作差，得到多个差值等高线图；
根据多个差值等高线图对多个预设计供电系统可靠性进行分析。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设计供电系统包括单个或多个，基于所述器件的可靠性区间，采用所述可靠性计算模型对预设计供电系统的可靠性进行分析，包括：
基于所述器件的可靠性区间，采用所述可靠性计算模型计算单个或多个预设计供电系统的可靠性；
基于多个预设计供电系统的可靠性进行多个预设计供电系统比较；
基于单个预设计供电系统或多个预设计供电系统的预设可靠性确定所述器件的可靠性数值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，基于所述器件的可靠性区间，采用所述可靠性计算模型计算单个或多个预设计供电系统的可靠性，包括：
基于所述器件的平均失效间隔时间确定器件的失效概率；
根据所述失效概率确定器件的可靠性区间；
基于所述可靠性区间，采用所述可靠性计算模型计算单个或多个预设计供电系统的可靠性；
采用等高线图表示所述可靠性区间下单个或多个预设计供电系统的可靠性。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，基于多个预设计供电系统的可靠性进行多个预设计供电系统比较，包括：
将任意两个预设计供电系统对应的等高线图中的可靠性作差，得到多个差值等高线图；
根据多个差值等高线图进行可靠性分析，确定选取的预设计供电系统。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，基于单个预设计供电系统或多个预设计供电系统的预设可靠性确定所述器件的可靠性数值，包括：
基于预设计供电系统的预设可靠性，采用预设计供电系统的可靠性等高线图确定所述器件的可靠性数值；
判断所述可靠性数值是否满足实用性指标；
当不满足时，调整预设计供电系统或更换预设计供电系统，基于预设可靠性，采用调整后或更换后预设计供电系统的可靠性等高线图确定所述器件的可靠性数值。
8.一种供电系统可靠性分析装置，其特征在于，所述装置包括：
参数获取模块，用于获取预设计供电系统中器件以及器件的连接关系；
计算模块，用于根据器件的连接关系采用布尔运算确定预设计供电系统的可靠性计算模型；
第一分析模块，用于选取目标器件，以目标器件的可靠性为变量，采用所述可靠性计算模型确定目标器件对预设计供电系统可靠性的影响；
第二分析模块，用于基于所述器件的可靠性区间，采用所述可靠性计算模型对预设计供电系统的可靠性进行分析。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括：
存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求1至7中任一项所述的供电系统可靠性分析方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行权利要求1至7中任一项所述的供电系统可靠性分析方法。
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