件的部分属性不知的情况下，可通过其已知的 属性查找该元器件的通用失效率来替代。
[0053] 美国军用手册《MIL-HDBK-217F》是美国军方发布的关于电子设备可靠性预计的技 术手册，用以指导与美国国防部采办有关的电子设备可靠性预计。该手册于1991年11月2 日对外发布，目前已成为常用的对电子设备进行可靠性预计的方法。本实施例也采用该手 册中的电子设备可靠性预计模型对安全稳定控制装置各稳控模件的失效率进行计算，具体 如下：
[0054] 根据美国军用手册《MIL-HDBK-217F》的电子设备可靠性预计模型，计算安全稳 定控制装置各稳控模件中各电子元器件的失效率Ai，再由式（1)求各稳控模件的失效率 入SCM:
[0056] 其中，ASQ(为单一稳控模件的失效率，Ai为第i种元器件的失效率，m为稳控模 件内元器件种类数，队为第i种元器件的总个数；
[0057] 在得到各稳控模件的失效率后，根据稳控模件对于装置的重要性赋予各稳控模件 权重，根据主控单元、I/O单元和通信单元各组成稳控模件间的逻辑关系求取装置的失效率 入：
[0059] 其中：A为装置的失效率；AMin、AM和Aeu分别为主控单元、I/O单元和通信单 元的失效率；为第jl个主控单元稳控模件在安全稳定控制装置中对应的权重，I"为 第j2个I/O单元稳控模件在安全稳定控制装置中对应的权重，为第j3个通信单元稳 控模件在安全稳定控制装置中对应的权重；为第jl个主控单元稳控模件的失效率， 为第j2个I/O单元稳控模件的失效率，/lgM为第j3个通信单元稳控模件的失效率； Jl、J2和J3分别为主控单元、I/O单元和通信单元的稳控模件总数。
[0060] 图1中步骤3,为考虑安全稳定控制装置的4种运行状态：完全正常运行状态、隐 性误动状态、隐性拒动状态和完全失效状态，基于马尔可夫状态空间建立安全稳定控制装 置的可靠性评估模型，具体过程如下：
[0061] 301)确定分析基于马尔可夫状态空间建立安全稳定控制装置的可靠性评估模型 的前提条件如下：
[0062] 1、安全稳定控制装置的失效率为步骤2)中求取的装置失效率入；
[0063] 2、设在线自检和监视的故障检出系数为(^、未检出的误动次数占未检出误动与拒 动次数和的百分比为C2,则未检出的隐性故障误动率(：3和未检出的隐性故障拒动率分(： 4别 为：
[0064] CfCjl-QA
[0065] C4= (1_C2) (1-q)入
[0066] 装置的隐性误动故障及隐性拒动故障在定期检修时能被发现修复，设定期检修率 为~
[0067] 3、安全稳定控制装置可检查出的故障率为C5=CiA，检出故障修复率为y1;
[0068] 4、触发安全稳定控制装置隐性拒动故障的故障发生率为Xs，触发安全稳定控制 装置隐性误动故障的故障发生率为入
[0069] 5、隐性误动状态与隐性拒动状态之间能够相互转移，隐性误动隐患到隐性拒动隐 患的转移率为c6，隐性拒动隐患到隐性误动隐患的转移率为c7;
[0070] 6、不考虑通信通道问题，不考虑装置的闭锁故障问题，装置故障经修复后能恢复 到完好状态，上述故障率及修复率均为常数；
[0071] 7、假设被保护元件故障后能立即被修复；
[0072] 302)在步骤301)确定的前提条件的基础上，建立安全稳定控制装置的马尔可夫 状态空间图，得到安全稳定控制装置的可靠性评估模型。建立的安全稳定控制装置的马尔 可夫状态空间图如图3所示。
[0073] 图1中步骤4 :根据安全稳定控制装置的历史运行情况进行统计，获取相关数据， 计算安全稳定控制装置处于完全正常、隐性误动、隐性拒动和完全失效4种不同运行状态 时的概率值，其具体过程为：
[0074] 401)根据步骤302)中安全稳定控制装置的马尔可夫状态空间图建立如式（3)所 示的状态空间方程：
[0075] PT = 0
[0077]其中，P= [Pl，p2, p3, p4]为各状态的平稳状态概率，Pl对应完全正常运行状态时的 概率，p2对应隐性误动状态时的概率，p3对应隐性拒动状态时的概率，p4对应装置完全失效 时的概率；T为状态转移概率密度矩阵，其表达式为：
[0079] 402)根据安全稳定控制装置的历史运行情况，统计获取步骤302)中状态空间图 和状态转移概率密度矩阵T中的相关参数，结合求得的装置失效率X，根据式（3)、式（4) 计算安全稳定控制装置处于完全正常、隐性误动、隐性拒动和完全失效4种不同运行状态 时的概率值。
[0080] 虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不 脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因 此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。
【主权项】
1. 一种考虑多状态运行的安全稳定控制装置可靠性分析法，其特征在于，包括以下步 骤： 1) 分析安全稳定控制装置的硬件系统结构； 2) 基于故障树法建立安全稳定控制装置的故障树模型，获取安全稳定控制装置的失效 率λ ; 3) 考虑安全稳定控制装置的4种运行状态：完全正常运行状态、隐性误动状态、隐性 拒动状态和完全失效状态，基于马尔可夫状态空间建立安全稳定控制装置的可靠性评估模 型； 4) 根据安全稳定控制装置的历史运行情况进行统计，获取相关数据，计算安全稳定控 制装置处于完全正常、隐性误动、隐性拒动和完全失效4种不同运行状态时的概率值。2. 根据权利要求1所述的考虑多状态运行的安全稳定控制装置可靠性分析法，其特征 在于，所述步骤2)的具体过程为： 201) 基于步骤1)中的硬件系统结构的分析结果，建立安全稳定控制装置的故障树模 型； 202) 求取安全稳定控制装置失效率λ : 根据美国军用手册《MIL-HDBK-217F》的电子设备可靠性预计模型，计算安全稳定控制 装置各稳控模件中各电子元器件的失效率Ai，再由式（1)求各稳控模件的失效率λ%Μ:(1) 其中，λsaf为单一稳控模件的失效率，λ?为第i种元器件的失效率，m为稳控模件内 元器件种类数，Ni为第i种元器件的总个数； 根据稳控模件对于装置的重要性赋予各稳控模件权重，根据主控单元、I/O单元和通信 单元各组成稳控模件间的逻辑关系求取装置的失效率λ :其中：λ为装置的失效率；λ main、λ "和λ 分别为主控单元、I/O单元和通信单元的 失效率；ξ μ为第jl个主控单元稳控模件在安全稳定控制装置中对应的权重，ξ #为第j2 个I/O单元稳控模件在安全稳定控制装置中对应的权重，I3为第j3个通信单元稳控模件 在安全稳定控制装置中对应的权重；；为第jl个主控单元稳控模件的失效率，S 第j2个I/O单元稳控模件的失效率，为第j3个通信单元稳控模件的失效率；Jl、J2 和J3分别为主控单元、I/O单元和通信单元的稳控模件总数。3. 根据权利要求1所述的考虑多状态运行的安全稳定控制装置可靠性分析法，其特征 在于，所述步骤3)中基于马尔可夫状态空间建立安全稳定控制装置的可靠性评估模型的 具体过程为： 301)确定分析基于马尔可夫状态空间建立安全稳定控制装置的可靠性评估模型的前 提条件如下： 1、 安全稳定控制装置的失效率为步骤2)中求取的装置失效率λ ; 2、 设在线自检和监视的故障检出系数为C1、未检出的误动次数占未检出误动与拒动次 数和的百分比为C2,则未检出的隐性故障误动率C3和未检出的隐性故障拒动率分C 4别为： C3= C2(I-C1) λ C4= (I-C2) (I-C1) λ 装置的隐性误动故障及隐性拒动故障在定期检修时能被发现修复，设定期检修率为 μ2; 3、 安全稳定控制装置可检查出的故障率为C5= C1A,检出故障修复率为μ 1; 4、 触发安全稳定控制装置隐性拒动故障的故障发生率为λ s，触发安全稳定控制装置 隐性误动故障的故障发生率为λ 5、 隐性误动状态与隐性拒动状态之间能够相互转移，隐性误动隐患到隐性拒动隐患的 转移率为C6，隐性拒动隐患到隐性误动隐患的转移率为C7; 6、 不考虑通信通道问题，不考虑装置的闭锁故障问题，装置故障经修复后能恢复到完 好状态，上述故障率及修复率均为常数； 7、 假设被保护元件故障后能立即被修复； 302)在步骤301)确定的前提条件的基础上，建立安全稳定控制装置的马尔可夫状态 空间图，得到安全稳定控制装置的可靠性评估模型。4.根据权利要求3所述的考虑多状态运行的安全稳定控制装置可靠性分析法，其特征 在于，所述步骤4)中，计算安全稳定控制装置处于完全正常、隐性拒动、隐性误动和完全失 效4种不同运行状态时的概率值的具体过程为： 401) 根据步骤302)中安全稳定控制装置的马尔可夫状态空间图建立如式（3)所示的 状态空间方程：其中，P = [Pl，p2, p3, P4]为各状态的平稳状态概率，？1对应完全正常运行状态时的概 率，P2对应隐性误动状态时的概率，P 3对应隐性拒动状态时的概率，P 4对应装置完全失效时 的概率；T为状态转移概率密度矩阵，其表达式为：402) 根据安全稳定控制装置的历史运行情况，统计获取步骤302)中状态空间图和状 态转移概率密度矩阵T中的相关参数，结合求得的装置失效率λ，根据式（3)、式（4)计算 安全稳定控制装置处于完全正常、隐性误动、隐性拒动和完全失效4种不同运行状态时的 概率值。
【专利摘要】本发明公开了一种考虑多状态运行的安全稳定控制装置可靠性分析法，属于电力系统控制技术领域。本发明首先分析了安全稳定控制装置的硬件系统结构，其次基于故障树法建立安全稳定控制装置的故障树模型，获取安全稳定控制装置的失效率，最后基于马尔可夫状态空间建立安全稳定控制装置的可靠性评估模型，计算安全稳定控制装置处于4种不同运行状态时的概率值。本发明考虑了安全稳定控制装置的硬件系统结构及构成装置的各稳控模件在装置中的重要度，将故障树法和马尔可夫状态空间法相结合对安全稳定控制装置进行了可靠性评估，以此判断装置的可靠程度，评估过程中同时考虑了外界故障对装置可靠性的影响，使得评估结果更具客观性，更为精准。
【IPC分类】G05B23/02
【公开号】CN104898636
【申请号】CN201510112721
【发明人】赵丽莉, 倪明, 李雪明, 杨志新, 余文杰, 童和钦, 李悦岑, 李惠军, 严佳梅
【申请人】国家电网公司, 国电南瑞科技股份有限公司, 南京南瑞集团公司, 江苏省电力公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月15日