专利名称：一种智能变电站二次系统可靠性评估方法
技术领域：
本发明属于电力信息自动化领域，尤其涉及一种用于评价智能变电站二次系统可靠性的数据处理方法。
背景技术：
变电运行是电力系统运行中最重要的一个枢纽环节，变电站的电压等级是由其所在电网电压等级所决定，不同电压等级的变电站所维系供电区域的安全性也不同。电压等级越高，变电站的供电区域就越大，它所需要的安全可靠性也就越高，而变电站内二次系统的保护配置对变电站的安全运行起着至关重要的作用。、
电力系统的可靠性管理是电力系统安全运行的重要保证。电力二次系统的可靠性与一次系统的可靠性同等重要，二次系统数字化信息化和网络化的进程使整个电力系统变成了一个有机整体，电力系统的可靠性管理必须包括二次系统才能最终保证系统的安全稳定运行。随着智能化电气的发展，特别是智能化开关、光电式互感器等机电一体化设备的出现，以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用，使变电站所有信息的采集、传输实现全智能化处理提供了理论和物质基础。智能变电站(亦称数字化变电站)以数字光纤代替了传统的二次电缆，以网络报文传输代替传统的模拟传输及硬节点传输，对继电保护装置也作了较大的改变，同样也配置了较多的高端设备，因此，对比原来成熟的二次回路系统中可靠性，现有运行的二次系统是否完全可靠，其风险率和可靠性程度在未开始长时间运行检验后，需要进行系统性的测定和评估。目前，电力系统的可靠性管理大部分还是针对一次系统展开的，针对二次系统的可靠性管理还很不完善，特别是智能型变电站的二次系统可靠性管理还没有开展。目前，迫切需要开展对智能型变电站二次系统的可靠性分析和风险管理工作，为智能化变电站的大规模实施提供有效的技术支持。对智能变电站的二次系统设备进行可靠性分析，可以根据可靠性指标和风险程度进行排序，及时发现智能变电站中二次设备的薄弱环节，既有利于运行人员有针对性的对二次系统进行维护及制定相应的设备校验周期，又为以后智能型变电站的系统方案设计提供了实际的现场数据，从而从整体上提高智能变电站二次系统的可靠性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种智能变电站二次系统可靠性评估方法，其将智能变电站系统划分为通信、控制、保护和站控层等子系统，借助设备的平均无故障时间和平均修复时间参数，利用可用性框图，得到整个变电站的可靠性参数，从而找出智能变电站二次系统的薄弱环节，提高智能变电站二次系统的可靠性，进而提高智能变电站二次系统的可靠性，最终达到提高供电质量的目的，并为智能变电站二次系统的可靠性评估提供了一种易于为用户所接受、便于实施的二次系统可靠性评估方法。本发明的技术方案是提供一种智能变电站二次系统可靠性评估方法，其特征是所述的可靠性评估方法至少包括下列步骤A、根据设备的功能或用途，将智能变电站系统划分为通信子系统、控制子系统、保护子系统和站控层子系统；B、将各个子系统中所涉及到的各台设备或装置，抽象概括为构成各个子系统的不同元件；C、分别统计各个子系统中各个元件的平均无故障时间和平均修复时间，进而得到各元件的两次故障之间的平均时间；D、通过所述的平均无故障时间、平均修复时间和两次故障之间的平均时间；得到各个元件的可用度； E、根据各个元件之间的串联或并联关系，确定所述各个子系统的连接链路结构，得到该子系统的可用性框图；F、根据所述各个子系统的可用性框图和各个元件的可用度，得到所述各个子系统的系统可用度；G、对于各个子系统，用光缆代替铜缆，用以太网总线代替二次连接导线，以减少系统中元件的数量，提高该子系统的系统可用度；或者，通过设置网络冗余或功能冗余，提高该子系统的系统可用度；或者，利用系统和元件的自检和监视，提高该子系统的系统可用度；
H、在所述各个子系统中，依据各元件可用度由低到高的顺序，确定可用度较低的元件，在计划检修或进行电网改造的过程中，优先安排计划，对可用度较低的元件进行计划检修、更换或改造，提高输电线路二次回路的可靠性。具体的，上述的可靠性评估方法，对于变电站的二次系统，引入可靠性模型的概念，将变电站各个设备的平均无故障时间、平均修复时间和两次故障之间的平均时间进行记录、统计、归纳和分析，采用链路可靠度算法，利用可用性框图，进行定量评估，将系统故障的各种可能因素联系起来，计算出整个变电站的可靠性参数，根据构成变电站二次系统之各个设备或装置的平均无故障时间、平均修复时间或两次故障之间的平均时间的发展趋势，判断设备可以保证正常运行的时间或发展趋势，根据可靠性指标和风险程度进行排序，及时发现智能变电站中二次设备的薄弱环节，制定相应的设备检修计划，及时对有问题或可能有问题的设备，进行计划检修、更换或改造，以提高智能变电站系统整体的可靠性与可用性。进一步的，所述各个元件的平均无故障时间为设备或系统出现第一次故障的平均期望时间；所述的平均修复时间为故障设备或系统得到修复所用的平均时间；所述各元件的两次故障之间的平均时间包括平均修复时间；则有下列关系MTBF = MTTF+MTTR其中，MTBF为两次故障之间的平均时间，MTTF为平均无故障时间，MTTR为平均修复时间。进一步的，所述各个元件的可用度是描述可修设备或系统的可靠性指标，表示其处于正常工作的稳态概率，所述各个元件的可用度采用下式来表达
权利要求
1.一种智能变电站二次系统可靠性评估方法，其特征是所述的可靠性评估方法至少包括下列步骤 A、根据设备的功能或用途，将智能变电站系统划分为通信子系统、控制子系统、保护子系统和站控层子系统； B、将各个子系统中所涉及到的各台设备或装置，抽象概括为构成各个子系统的不同元件； C、分别统计各个子系统中各个元件的平均无故障时间和平均修复时间，进而得到各元件的两次故障之间的平均时间； D、通过所述的平均无故障时间、平均修复时间和两次故障之间的平均时间；得到各个元件的可用度； E、根据各个元件之间的串联或并联关系，确定所述各个子系统的连接链路结构，得到该子系统的可用性框图； F、根据所述各个子系统的可用性框图和各个元件的可用度，得到所述各个子系统的系统可用度； G、对于各个子系统，用光缆代替铜缆，用以太网总线代替二次连接导线，以减少系统中元件的数量，提高该子系统的系统可用度；或者，通过设置网络冗余或功能冗余，提高该子系统的系统可用度；或者，利用系统和元件的自检和监视，提高该子系统的系统可用度； H、在所述各个子系统中，依据各元件可用度由低到高的顺序，确定可用度较低的元件，在计划检修或进行电网改造的过程中，优先安排计划，对可用度较低的元件进行计划检修、更换或改造，提高输电线路二次回路的可靠性。
2.按照权利要求I所述的智能变电站二次系统可靠性评估方法，其特征是所述的可靠性评估方法，对于变电站的二次系统，引入可靠性模型的概念，将变电站各个设备的平均无故障时间、平均修复时间和两次故障之间的平均时间进行记录、统计、归纳和分析，采用链路可靠度算法，利用可用性框图，进行定量评估，将系统故障的各种可能因素联系起来，计算出整个变电站的可靠性参数，根据构成变电站二次系统之各个设备或装置的平均无故障时间、平均修复时间或两次故障之间的平均时间的发展趋势，判断设备可以保证正常运行的时间或发展趋势，根据可靠性指标和风险程度进行排序，及时发现智能变电站中二次设备的薄弱环节，制定相应的设备检修计划，及时对有问题或可能有问题的设备，进行计划检修、更换或改造，以提高智能变电站系统整体的可靠性与可用性。
3.按照权利要求I所述的智能变电站二次系统可靠性评估方法，其特征是所述各个元件的平均无故障时间为设备或系统出现第一次故障的平均期望时间；所述的平均修复时间为故障设备或系统得到修复所用的平均时间；所述各元件的两次故障之间的平均时间包括平均修复时间；则有下列关系MTBF = MTTF+MTTR 其中，MTBF为两次故障之间的平均时间，MTTF为平均无故障时间，MTTR为平均修复时间。
4.按照权利要求I所述的智能变电站二次系统可靠性评估方法，其特征是所述各个元件的可用度是描述可修设备或系统的可靠性指标，表示其处于正常工作的稳态概率，所述各个元件的可用度采用下式来表达
5.按照权利要求I所述的智能变电站二次系统可靠性评估方法，其特征是对于串联回路而言，其所述各连接链路的可用度，等于该连接链路中所有元件可用度的逻辑“与”；对于并联回路而言，其所述各连接链路的可用度，等于该连接链路中所有元件可用度的逻辑“或”。
6.按照权利要求I或5所述的智能变电站二次系统可靠性评估方法，其特征是对于所述的串联回路而言，其系统可用度表示为
7.按照权利要求I或5所述的智能变电站二次系统可靠性评估方法，其特征是对于所述的并联回路而言，其系统可用度表示为m = 1，2，3，…，m ;其中，m为构成串联系统的元件个数，A#为并联系统的系统可用度Ai为各个元件的可用度。
8.按照权利要求I所述的智能变电站二次系统可靠性评估方法，其特征是所述的可靠性评估方法将智能变电站系统按功能划分为通信、控制、保护和站控层等多个子功能系统，借助各个子系统中设备的平均无故障时间和平均修复时间参数，利用可用性框图，得到整个变电站各个子系统的可靠性参数，同时，根据各个设备可以保证正常运行的时间或发展趋势，根据可靠性指标和风险程度进行排序，及时发现智能变电站中二次设备的薄弱环节，从而找出智能变电站二次系统的薄弱环节，提高智能变电站二次系统的可靠性，进而提高智能变电站二次系统的可靠性，最终达到提高供电质量的目的。
全文摘要
一种智能变电站二次系统可靠性评估方法，属电力信息自动化领域。其将智能变电站系统划分为通信、控制、保护和站控层子系统，借助设备的平均无故障时间和平均修复时间参数，利用可用性框图，得到各个子系统的可靠度参数，从而找出二次系统的薄弱环节，进而提高智能变电站二次系统的可靠性，最终达到提高供电质量的目的，并为智能变电站二次系统的可靠性评估提供了一种易于为用户所接受、便于实施的二次系统可靠性评估方法。其引入可靠性模型的概念，进行定量计算和评估，根据可靠性指标和风险程度进行排序，提高了智能变电站系统整体的可靠性与可用性。可广泛应用于智能变电站的系统设计、运行调度或设备管理领域。
文档编号H02J13/00GK102723775SQ20121012665
公开日2012年10月10日 申请日期2012年4月26日 优先权日2012年4月26日
发明者廖祖金, 张劲松, 王伟, 王艳杰, 王锦标, 衣涛, 陈金木, 黄起强 申请人:上海博英信息科技有限公司, 上海市电力公司