一种配电终端检修时间预估方法及装置与流程
本发明涉及配电终端检修领域，尤其涉及一种配电终端检修时间预估方法及装置。
背景技术：
电力设备对于电力系统的安全稳定运行极其重要，电力设备的安全性及故障发现后的检修也是电力系统不断需要优化解决的问题。
对配电终端的预防性检修的方式往往采用定期检修(计划检修)的方式，而定期检修的间隔周期往往是根据电力人员基于历史分析的主观决断并依照电力规程来确定的，而随着电网规模越来越大，相关的电力设备的种类和数量也爆炸式地增长，这种全范围的定期巡检方式往往要投入大量的人力和物力，但为了电网的安全稳定运行，短时期内这又是不得不采用的方法。显而易见，定期检修的方式里存在风险性和经济性的矛盾关系：这种与终端的运行状态分析无关的机械性、定周期的检修方式缺乏针对性，只是盲目的覆盖式的定期对终端作故障的排查。如果检修周期较短，则检修过程中投入了大量的人力和物力，这种过检修的方式虽然保证了一定的可靠性，但却浪费了不必要的经济性，而且频繁的检修可能会酿成新的故障，这种状况在检修周期较短时更为突出。而如果检修周期又较长的话，又会造成欠检修的局面，这种情况下则不能及时发现终端的隐性故障，致使这些隐性故障态继续恶化发展为恶性故障，损害配电的正常与可靠性。而这些配电终端的隐性故障往往在检修周期中完全发展成为严重的恶性故障后才被能被发现。
因此，如何解决配电终端检修由于检修周期无法确定所造成的可靠性与经济性之间的矛盾成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现要素：
本发明实施例提供了一种配电终端检修时间预估方法及装置，用于解决配电终端检修由于检修周期无法确定所造成的可靠性与经济性之间的矛盾。
根据本发明的一个方面，提供一种配电终端检修时间预估方法，包括：
获取配电终端样本，所述配电终端样本的寿命满足威布尔分布；
获取预置的时间起点和时间终点，进行所述威布尔分布的积分运算和归一化得到所述配电终端样本在当前次检修前后的故障率；
获取所述配电终端样本在当前次检修前后的终端失效后果量化值，并根据所述终端失效后果量化值与所述故障率对应进行计算得到所述配电终端样本在当前次检修前后的设备风险；
根据所述设备风险建立最佳检修策略的目标函数，对所述目标函数进行求解得到最佳检修时间。
优选地，所述获取预置的时间起点和时间终点，进行所述威布尔分布的积分运算和归一化得到所述配电终端样本在当前次检修前后的故障率之前还包括：
根据所述威布尔分布的特性确定所述配电终端样本在当前次检修期内的可靠性函数，并获取所述配电终端样本在当前次检修期内的故障率计算公式，将所述故障率计算公式与所述可靠性函数进行关联。
优选地，所述可靠性函数为：
式中，αi为威布尔分布中的当前次检修期的尺度参数，β为威布尔分布中的形状参数，t为配电终端样本的寿命，r为相邻两个检修期可靠性的劣化率，i为当前检修次数。
优选地，关联后的所述故障率计算公式为：
式中，t1为故障率统计的时间起点，t2为故障率统计的时间终点，fi()为当前次检修期对威布尔分布的积分运算。
优选地，获取预置的时间起点和时间终点，进行所述威布尔分布的积分运算和归一化得到所述配电终端样本在当前次检修前后的故障率具体包括：
获取所述配电终端样本的投运时间和预置观察时间；
以所述投运时间所在时刻为第一时间起点，并以经过所述预置观察时间后的时刻为第一时间终点，通过关联后的所述故障率计算公式进行计算得到所述配电终端样本在当前次检修前的故障率；
以所述投运时间所在时刻为第二时间起点，并以经过所述预置观察时间和待求的最佳检修时间后的时刻为第二时间终点，通过关联后的所述故障率计算公式进行计算得到所述配电终端样本在当前次检修后的故障率。
优选地，所述根据所述终端失效后果量化值与所述故障率对应进行计算得到所述配电终端样本在当前次检修前后的设备风险具体为：
将所述终端失效后果量化值与所述故障率对应进行相乘得到所述配电终端样本在当前次检修前后的设备风险。
优选地，所述目标函数为：
式中，riska为配电终端样本在当前次检修前的设备风险，riskb为配电终端样本在当前次检修后的设备风险，cost为投入成本。
根据本发明的另一方面，提供一种配电终端检修时间预估装置，包括：
获取模块，用于获取配电终端样本，所述配电终端样本的寿命满足威布尔分布；
第一计算模块，用于获取预置的时间起点和时间终点，进行所述威布尔分布的积分运算和归一化得到所述配电终端样本在当前次检修前后的故障率；
第二计算模块，用于获取所述配电终端样本在当前次检修前后的终端失效后果量化值，并根据所述终端失效后果量化值与所述故障率对应进行计算得到所述配电终端样本在当前次检修前后的设备风险；
第三计算模块，用于根据所述设备风险建立最佳检修策略的目标函数，对所述目标函数进行求解得到最佳检修时间。
根据本发明的另一方面，提供一种配电终端检修时间预估装置，包括：存储器，以及耦接至所述存储器的处理器；
所述处理器被配置为基于存储在所述存储器设备中的指令，执行如以上所述的配电终端检修时间预估方法。
根据本发明的另一方面，提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以上所述的配电终端检修时间预估方法。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明提供了一种配电终端检修时间预估方法及装置，该方法包括：获取配电终端样本，配电终端样本的寿命满足威布尔分布；获取预置的时间起点和时间终点，进行威布尔分布的积分运算和归一化得到配电终端样本在当前次检修前后的故障率；获取配电终端样本在当前次检修前后的终端失效后果量化值，并根据终端失效后果量化值与故障率对应进行计算得到配电终端样本在当前次检修前后的设备风险；根据设备风险建立最佳检修策略的目标函数，对目标函数进行求解得到最佳检修时间。本发明通过研究终端寿命分布的概率模型，可以基于该模型分析终端的故障率，并获取终端在检修前后的故障失效后果量化值，由失效故障率和量化值进一步求出设备风险，最后基于设备风险制定目标函数，求得最佳检修时间，解决终端定期检修中的可靠性与经济性的矛盾状态。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它的附图。
图1为本发明提供的一种配电终端检修时间预估方法的一个实施例的流程示意图；
图2为本发明提供的一种配电终端检修时间预估方法的另一个实施例的流程示意图；
图3为本发明提供的一种配电终端检修时间预估装置的一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种配电终端检修时间预估方法及装置，用于解决配电终端检修由于检修周期无法确定所造成的可靠性与经济性之间的矛盾。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供的一种配电终端检修时间预估方法的一个实施例，包括：
101、获取配电终端样本，配电终端样本的寿命满足威布尔分布；
102、获取预置的时间起点和时间终点，进行威布尔分布的积分运算和归一化得到配电终端样本在当前次检修前后的故障率；
103、获取配电终端样本在当前次检修前后的终端失效后果量化值，并根据终端失效后果量化值与故障率对应进行计算得到配电终端样本在当前次检修前后的设备风险；
104、根据设备风险建立最佳检修策略的目标函数，对目标函数进行求解得到最佳检修时间。
本发明通过研究终端寿命分布的概率模型，可以基于该模型分析终端的故障率，并获取终端在检修前后的故障失效后果量化值，由失效故障率和量化值进一步求出设备风险，最后基于设备风险制定目标函数，求得最佳检修时间，解决终端定期检修中的可靠性与经济性的矛盾状态。
以上为一种配电终端检修时间预估方法的一个实施例，为进行更具体的说明，下面提供一种拼配电终端检修时间预估方法的另一个实施例，请参阅图2，本发明提供的一种配电终端检修时间预估方法的另一个实施例，包括：
201、获取配电终端样本，配电终端样本的寿命满足威布尔分布；
在本实施例中，假定配电终端样本的寿命服从双参数威布尔模型，具体的，设当前次检修期为i，由于终端通常会经过不同的检修次数，因此其尺度参数会有差异，在第i个检修期内的终端样本，其威布尔分布(即概率密度函数)为：
式中，αi为威布尔分布中的当前次检修期的尺度参数，β为威布尔分布中的形状参数，t为配电终端样本的寿命。
202、根据威布尔分布的特性确定配电终端样本在当前次检修期内的可靠性函数，并获取配电终端样本在当前次检修期内的故障率计算公式，将故障率计算公式与可靠性函数进行关联；
在本实施例中，由于配电终端样本的寿命满足威布尔分布，需要对第一个检修期内的尺度参数和形状参数进行威布尔分布的参数估计。根据终端样本，在matlab中对双参数进行极大拟然估计，结果为尺度参数α1约等于15，形状参数，β约等于2.8。
对于检修后的终端来说，其本身的状态并不能完全回到检修前的状态，这种在机械电子设备中不可避免的设备状态的损失现象即设备劣化现象。基于机械领域的广义等劣化模型，认为配电终端的相邻的检修周期之间的平均无故障时间的缩短率与性能指标中的劣化率相等。则第i+1次检修期和第i次检修期之间的平均无故障时间(mtbf)为：
mtbfi+1＝mtbfi×(1-r),i＝1,2,...,n
式中，r为相邻两个检修期可靠性的劣化率，也即平均无故障时间的缩短率。
由威布尔分布的特性，第i个检修期内的终端样本平均无故障mtbfi等于该检修期内威布尔分布的均值：
由上述两式可得，终端样本寿命威布尔分布的尺度参数之间的级数推导关系：
αi＝α1×(1-r)i-1
根据威布尔分布的特性，可以确定配电终端样本在当前次检修期内的可靠性函数为：
式中，αi为威布尔分布中的当前次检修期的尺度参数，β为威布尔分布中的形状参数，t为配电终端样本的寿命，r为相邻两个检修期可靠性的劣化率，i为当前检修次数。
更进一步地，可以对终端在第i个检修期内的故障率进行统计，并将故障率计算公式与上述可靠性函数进行关联，关联后的故障率计算公式为：
式中，t1为故障率统计的时间起点，t2为故障率统计的时间终点，fi()为当前次检修期对威布尔分布的积分运算。需要说明的是，在
203、获取配电终端样本的投运时间和预置观察时间；
在本实施例中，为了进行当前次检修期内故障率的统计，需要先获取配电终端样本的投运时间t和预置观察时间t3。
204、以投运时间所在时刻为第一时间起点，并以经过预置观察时间后的时刻为第一时间终点，通过关联后的故障率计算公式进行计算得到配电终端样本在当前次检修前的故障率；
确定两个时间点后，则可以通过上述故障率计算公式进行计算得到配电终端样本在当前次检修前的故障率，具体如下：
205、以投运时间所在时刻为第二时间起点，并以经过预置观察时间和待求的最佳检修时间后的时刻为第二时间终点，通过关联后的故障率计算公式进行计算得到配电终端样本在当前次检修后的故障率；
从步骤204中可知，配电终端样本在当前次检修前的故障率是一个已知数，由于本发明最终求解的是最佳检修时间τ，因此，再通过上述故障率计算公式进行计算得到配电终端样本在当前次检修后的故障率，具体如下：
206、获取配电终端样本在当前次检修前后的终端失效后果量化值，并将终端失效后果量化值与故障率对应进行相乘得到配电终端样本在当前次检修前后的设备风险；
得到终端样本在当前次检修前后的故障率后，需要获取配电终端样本在当前次检修前后的终端失效后果量化值。具体的，分析配电终端样本的历史运行状况，选出影响配电终端运行的5个状态参量：终端电源模块运行缺陷、终端控制模块运行缺陷、终端通信模块运行缺陷、终端遥测模块运行缺陷、终端所处节点连接负荷重要性等级。因为状态参量的在不正常态势下对终端本身以及所处配电网的影响程度不同，故利用层次分析法计算各状态参量所占的权重分别为：25％、20％、10％、5％、40％。再确定评估状态参量的可观测的评价指标，并按对状态参量的影响程度对评价标准赋权。建立配电终端状态参量的评价评估表，见表1。
表1配电终端状态参量的评价评估表
因此，对配电终端样本依照表1中的评估标准对终端进行基于历史状态记录的评分，得到终端样本在前一次(即i-1)检修前后的状态评分a、b，进而可以得到配电终端样本在当前次(i)检修前的终端失效后果量化值la，
然后，可以计算终端设备风险值。在第i次检修前，对已经投运t年后的终端，在其后续预置观察时间t3内的设备风险为：
riska＝pi(t3)×la
在第i次检修后，其设备风险为：
riskb＝pi(t3+τ)×lb
207、根据设备风险建立最佳检修策略的目标函数，对目标函数进行求解得到最佳检修时间。
算得到检修风险经济效益值与投入成本值cost的比值w，作为得出最佳检修策略的目标函数，目标函数为：
式中，riska为配电终端样本在当前次检修前的设备风险，riskb为配电终端样本在当前次检修后的设备风险，cost为投入成本(归一化后，通常为0.05)。
根据上述目标函数，对w进行取一个定值，则整个目标函数只有一个未知数，即最佳检修时间τ，对目标函数进行求解可得最佳检修时间。
在本发明中，首先，针对终端状态数据直接采集并处理的困难性、可观测隐关联状态信息的杂糅性、状态数据的数量有限性和规律复杂性问题，通过少量(相对于终端寿命状态整体)终端寿命的历史状态信息，研究出终端寿命分布的概率模型，使得该终端的寿命概率模型对具有相同安装特征的终端有一定可靠性的寿命分布估计，可以基于模型分析出个体终端的故障(失效)概率、可靠性等。之后按照层次划分出终端当前状态的评价体系，再基于评价体系求出故障(失效)后果的量化值。由失效率和后果的量化值综合求出终端的设备风险值。
之后，针对配电终端的机械性、盲目性的定期检修方式，权衡终端检修过程前后动态的设备风险性与经济性对检修周期的动态制约，做出终端检修前后的效益与检修成本的比值函数，以此作为终端检修周期的制约函数，结合检修投入的成本值，解出此终端距离下一次检修的最佳检修时间(最佳检修周期)。
以上是对本发明提供的一种配电终端检修时间预估方法进行的详细说明，以下将对本发明提供的一种配电终端检修时间预估装置的结构和连接关系进行说明，请参阅图3，本发明提供的一种配电终端检修时间预估装置的一个实施例，包括：
获取模块301，用于获取配电终端样本，配电终端样本的寿命满足威布尔分布；
第一计算模块302，用于获取预置的时间起点和时间终点，进行威布尔分布的积分运算和归一化得到配电终端样本在当前次检修前后的故障率；
第二计算模块303，用于获取配电终端样本在当前次检修前后的终端失效后果量化值，并根据终端失效后果量化值与故障率对应进行计算得到配电终端样本在当前次检修前后的设备风险；
第三计算模块304，用于根据设备风险建立最佳检修策略的目标函数，对目标函数进行求解得到最佳检修时间。
更进一步地，本发明提供的一种配电终端检修时间预估装置还包括：
关联模块，用于根据威布尔分布的特性确定配电终端样本在当前次检修期内的可靠性函数，并获取配电终端样本在当前次检修期内的故障率计算公式，将故障率计算公式与可靠性函数进行关联。
更进一步地，可靠性函数为：
式中，αi为威布尔分布中的当前次检修期的尺度参数，β为威布尔分布中的形状参数，t为配电终端样本的寿命，r为相邻两个检修期可靠性的劣化率，i为当前检修次数。
更进一步地，关联后的故障率计算公式为：
式中，t1为故障率统计的时间起点，t2为故障率统计的时间终点，fi()为当前次检修期对威布尔分布的积分运算。
更进一步地，第一计算模块302包括：
获取单元，用于获取配电终端样本的投运时间和预置观察时间；
第一计算单元，用于以投运时间所在时刻为第一时间起点，并以经过预置观察时间后的时刻为第一时间终点，通过关联后的故障率计算公式进行计算得到配电终端样本在当前次检修前的故障率；
第二计算单元，用于以投运时间所在时刻为第二时间起点，并以经过预置观察时间和待求的最佳检修时间后的时刻为第二时间终点，通过关联后的故障率计算公式进行计算得到配电终端样本在当前次检修后的故障率。
更进一步地，第二计算模块303，用于获取配电终端样本在当前次检修前后的终端失效后果量化值，并将终端失效后果量化值与故障率对应进行相乘得到配电终端样本在当前次检修前后的设备风险。
更进一步地，目标函数为：
式中，riska为配电终端样本在当前次检修前的设备风险，riskb为配电终端样本在当前次检修后的设备风险，cost为投入成本。
本发明提供的一种配电终端检修时间预估装置的另一个实施例，包括：存储器，以及耦接至存储器的处理器；
处理器被配置为基于存储在存储器设备中的指令，执行如以上所述的配电终端检修时间预估方法。
本发明还涉及一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以上所述的配电终端检修时间预估方法。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！