一种基于设备全寿命周期的配电系统可靠性评估方法与流程

技术特征：

1.一种基于设备全寿命周期的配电系统可靠性评估方法，其特征在于，所述方法建立设备全寿命周期中各运行时期的故障率模型；考虑设备时变故障率对系统可靠性分析的影响，采用序贯仿真方法产生老化失效时间，确定在同一老化时间分布下的设备老化不可用率；在系统可靠性的序贯蒙特卡洛仿真方法中，建立设备全寿命周期故障率的仿真模型，实现基于设备全寿命周期故障率的配电系统可靠性计算。

2.根据权利要求1所述的一种基于设备全寿命周期的配电系统可靠性评估方法，其特征在于，所述设备全寿命周期中各运行时期的故障率模型包括投运早期故障率数学模型、常态运行期的故障率模型、老化维修期的故障率模型和加速老化期故障率模型；

所述投运早期故障率数学模型为：λ_el(t)＝λ_in(t)+λ_rm(t)，0≤t<T_in；

其中，λ_in(t)为早期故障率，为指数模型；λ_rm(t)为偶然故障率；

所述常态运行期的故障率模型：λ_no(t)＝λ_rm(t)，T_in≤t<T_no；

其中，T_no为常态运行期的结束时刻；

所述老化维修期的故障率模型：λ_ma(t)＝λ′_om(t)+λ_rm(t)，T_rm≤t<T_om；

其中，λ_o'_m(t)为元件在t′时刻发生故障，经过t_r时间得以修复，元件在t＝t′+t_r+△t时刻的故障率；

所述加速老化期故障率模型：λ_aa(t)＝h_ad(t)+λ_rm(t)T_om≤t≤T_L；

其中，h_ad(t)为设备老化失效危险率。

3.根据权利要求1所述的一种基于设备全寿命周期的配电系统可靠性评估方法，其特征在于，所述设备全寿命周期故障率的仿真模型为：

λ_c(t)＝λ_el(t)+λ_no(t)+λ_ma(t)+λ_aa(t)

T_s-T₀≤t≤T_s-T₀+Φ

其中，T_s为待评估时间段的起始时刻；T₀为设备的投运时刻；Φ为时间段跨度。

4.根据权利要求2所述的一种基于设备全寿命周期的配电系统可靠性评估方法，其特征在于，所述偶然故障率λ_rm(t)与某种外部条件相依的连续模型为：

λ_rm＝F(Ω)；

式中：Ω为外部环境变量矢量，由于外部环境随时间连续变化，偶然故障率亦可看成是时间的函数，即λ_rm(t)，由于偶然故障存在于设备的整个生命周期，因此，0≤t≤T_L，T_L为元件的寿命；

所述早期故障率λ_in(t)为指数模型，其表达式为：

λ_in(t)＝αe^-βt，0≤t<T_in；

式中：α>0为投运早期的初始故障率；T_in为投运早期的结束时间阈值。

5.根据权利要求2所述的一种基于设备全寿命周期的配电系统可靠性评估方法，其特征在于，所述元件在t＝t′+t_r+△t时刻的故障率λ′_om(t)为：

λ′_om(t)＝λ_om[q(t′+t_r)+△t]

故障后的元件，在某一修复策略下，其故障率降低的幅度可以通过“缩减”元件的实际服役年龄得以实现，年龄缩减量则与修复因子q有关，0≤q≤1，q值越小修复效果越明显。

6.根据权利要求2所述的一种基于设备全寿命周期的配电系统可靠性评估方法，其特征在于，所述设备老化失效危险率h_ad(t)为，

$h_{ad}\left(t\right)=\underset{\mathrm{\&Delta;}t\&RightArrow;0}{\lim }\frac{F_{ad}\left(t\right)-F_{ad}(t+\mathrm{\&Delta;}t)}{\mathrm{\&Delta;}t\&CenterDot;\&lsqb;1-F_{ad}\left(t\right)\&rsqb;}=\frac{f_{ad}\left(t\right)}{1-F_{ad}\left(t\right)}{T}_{om}\&le;t\&le;T_L$

式中，F_ad(t)，f_ad(t)分别为老化故障时间的积累概率和概率密度函数；而老化危险率与故障时间的概率分布之间具有一一对应的关系：

$F_{ad}\left(t\right)=1-e^{-{\&Integral;}_0^t{h}_{ad}\left(t\right)dt}.$

7.根据权利要求1所述的一种基于设备全寿命周期的配电系统可靠性评估方法，其特征在于，所述老化失效时间的仿真方法采用反变换法实现；

历史运行时间T的元件在[T,T+X]间隔内发生故障的条件概率可以表达为：

$F_{ad}(t\&lt;T+x|t\&gt;T)=\frac{F_{ad}(T+x)-F_{ad}\left(T\right)}{1-F_{ad}\left(T\right)}$

通过随机产生服从(0，1)区间均匀分布的随机数；借助上式即可求得以正常运行时刻T为参考时刻的老化失效随机故障时间x：

其中，u表示随机数。

8.根据权利要求1所述的一种基于设备全寿命周期的配电系统可靠性评估方法，其特征在于，所述老化不可用率，为正常运行T年的元件，在[T,T+Φ]内由于老化失效造成的平均不可用时间与评估时间跨度Φ的比值，其表达式为：

$U_a=\frac{1}{\mathrm{\&Phi;}}{\&Integral;}_{x=0}^{\mathrm{\&Phi;}}J(x,T)(\mathrm{\&Phi;}-x)dx$

式中：为t时刻发生老化失效的风险率；Φ为评估时间跨度。

9.根据权利要求1所述的一种基于设备全寿命周期的配电系统可靠性评估方法，其特征在于，所述方法实现的步骤如下：

(1)在设备的全寿命运行周期内，依据故障诱发的主导因素，将故障划分为典型的3种模式：早期磨合故障、偶然失效故障和老化疲劳故障；依据故障与诱因关联数据分门别类的统计提取各故障模式故障率；

(2)综合考虑元件的运行年限和修复作用的影响，建立设备全寿命周期中各运行时期的故障率模型；

(3)考虑元件时变故障率对系统可靠性分析的影响，采用序贯仿真方法产生老化失效时间，确定在同一老化时间分布下的设备不可用率；

(4)在系统可靠性的序贯蒙特卡洛仿真方法中，建立设备全寿命周期故障率的仿真模型，实现基于设备全寿命周期故障率的配电系统可靠性计算；

(5)在现值法的基础上建立可靠性投资/回报分析模型，计算设备投资维护成本，为规划设计提供决策。