(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211205863.3 (22)申请日 2022.09.30 (71)申请人 国网新疆电力有限公司电力科 学研 究院 地址 830011 新疆维吾尔自治区乌鲁 木齐 市高新技术产业开 发区(新市区)恒达 街200号 申请人 重庆大学　 南京南瑞继保电气有限公司 (72)发明人 赵启　南东亮　张路　高兴　陈军　 王开科　刘志　任祖怡　张澳归　 欧阳金鑫　舒斐　谭金龙　彭寅章　 杨帅　陶睿　 (74)专利代理 机构 重庆辉腾律师事务所 5 0215 专利代理师 王诗思(51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/15(2006.01) H02H 7/26(2006.01) G06F 111/08(2020.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 基于故障率拟合的电网安全稳定控制装置 可靠性评估方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于故障率拟合的电网 安全稳定控制装置可靠性评估 方法。 首先采集安 全稳定控制装置的历史故障率和全程状态监测 量； 随后， 建立安全稳定控制装置故障率拟合模 型， 该模型可结合协变量向量， 实时反映设备的 状态； 接着拟合出安全稳定控制装置故障率函 数， 求解参数拟合的估计参数， 该函数可 以表征 安控装置在运行周期内的故障率变化情况； 最后 利用安全稳定控制装置故障率拟合过程中的估 计参数， 考虑安全稳定控制装置关联， 建立安全 稳定控制装置可靠度及复合故障率函数， 表征安 全稳定控制装置运行周期中的安全性， 从而实现 电力系统安全稳定控制装置运行故障的实时评 估。 权利要求书3页 说明书9页 附图2页 CN 115455729 A 2022.12.09 CN 115455729 A 1.基于故障率拟合的电网安全稳定控制装置可靠性评估方法， 其特征在于， 包括如下 步骤： S101、 采集 安全稳定控制装置的历史故障率和全程状态监测量； S102、 根据预设连接函数和预设基准故障率函数， 建立安全稳定控制装置故障率拟合 模型； S103、 将历史故障率和历史状态监测量带入安全稳定控制装置故障率拟合模型中， 得 到连接函数的回归系数； S104、 将历史故障率、 回归系数以及历史状态监测量带入安全稳定控制装置故障率拟 合模型中， 拟合得到基准故障率 函数的估计参数， 并进行检验； S105、 利用通过检验的估计参数， 计算得到安全稳定控制装置的可靠度； S106、 利用通过检验的估计参数、 回归系数和当前状态监测量， 结合安全稳定控制装置 的关联情况， 计算得到安全稳定控制装置的复合故障率； S107、 基于所述安全稳定控制装置的可靠度， 预测得到安全稳定控制装置的可能故障 类型； 基于所述复合故障率， 预测得到安全稳定控制装置出现故障的概 率。 2.根据权利要求1所述的基于故障率拟合的 电网安全稳定控制装置可靠性评估方法， 其特征在于， 步骤S101中， 安全稳定控制装置的全程状态监测量包括： 安全稳定控制装置故障维修次数、 安全稳定控制装置定期检修次数、 安控装置运行环 境平均温度、 安控装置运行环境平均湿度、 安控装置总运行时长以及安控装置所属 生产厂 家。 3.根据权利要求1所述的基于故障率拟合的 电网安全稳定控制装置可靠性评估方法， 其特征在于， 步骤S102中， 所述 安全稳定控制装置故障率拟合模型为： λ(t|Z)＝ λ0(t)ψ(Z(t) ) 式中， λ(t|Z)表示在装置故障率的协变量Z下的拟合故障率， λ0(t)为基准故障率； ψ(Z (t))为连接函数， 反映处于不同协变量Z(t)对故障率的影响； Z(t)为装置故障率的协变量。 4.根据权利要求1所述的基于故障率拟合的 电网安全稳定控制装置可靠性评估方法， 其特征在于， 步骤S10 3中， 装置故障率的拟合协变量组的连接函数的计算方法包括： S301、 根据采集的历史故障率， 获取两个处于不同协变量下的同种装置的故障率分布； S302、 将两个装置的故障率分布相除， 消去基准故障率， 得到两个装置连接函数的比较 情况； S303、 采用控制变量法， 连续改变某一协变量的取值， 获得该变化的协变量的一系列连 接函数比值； S304、 基于求得的连接函数比值， 采用数理统计方法求得该变化的协变量所对应的回 归系数； 直至求得 所有协变量对应的回归系数； S305、 根据协变量与该协变量对应的回归系数， 拟合得到装置故障率的拟合协变量组 的连接函数， 表示 为： ψ(Z(t))＝exp(γageZage(t)+γenvZenv(t)+γHIZHI(t)+γmauZmau(t)) 其中， ψ(Z(t))表示连接函数， Zage、 Zenv、 ZHI、 Zmau分别为根据设备役龄﹑ 设备所处的环境 条件、 设备的健康度以及设备所属的生产厂商选择的协变量数值； γage、 γenv、 γHI、 γmau分 别为设备役龄、 环 境条件、 健康度以及生产厂商对应协变量的回归系数， 表征协变量对故障权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115455729 A 2率影响程度的大小。 5.根据权利要求1或4所述的基于故障率拟合的电网安全稳定控制装置可靠性评估方 法， 其特征在于， 步骤S102中， 所述协变量包括： 健康度： 按照设备的当前状态， 分为5个等级： 正常﹑ 注意、 异常、 严重和故障， 对应的协 变量取值分别为0～1的不同取值； 设备役龄： 对应的协变量取值 为设备运行的时间长短； 环境条件： 按照设备工作的平均温度、 平均湿度与相应的预设阈值的差别， 得到协变量 取值； 生产厂商： 按照设备故障隐患的不同程度， 由同类产品的故障情况确定生产厂商对应 的协变量取值。 6.根据权利要求1所述的基于故障率拟合的 电网安全稳定控制装置可靠性评估方法， 其特征在于， 步骤S104中， 安全稳定控制装置故障率 函数拟合方法包括： S401、 根据采集的历史故障率， 按时间顺序排列出采样周期内装置的离 散故障率； S402、 将采样周期内装置的离 散故障率 生成故障率数据的故障率 函数图像； S403、 将威布尔分布公式与带入回归系数和历史状态监测量的安全稳定控制装置故障 率拟合模型进行比较， 估计得到基准故障率函数 的形状参数和尺度参数； 所述基准故障率 函数表示 为： 式中， λ0(t)表示基准故障率， β 为形状参数； η为尺度参数。 7.根据权利要求1所述的基于故障率拟合的 电网安全稳定控制装置可靠性评估方法， 其特征在于， 步骤S104中， 安全稳定控制装置的可靠度函数按以下 方法建立： 式中， F(x)表示概率分布函数， R(x)表示可靠度函数， η>0为尺度 参数； β >0为形状参数， 当β <1时， 故障率函数递减， 对应安控装置初期投入运行的状态； 当β ＝1时， 故障率函数呈指 数分布， 此时故障率趋于稳定， 对应安控装置的稳定运行期； 当β >1时， 故障率函数递增， 安 控装置可靠性下降并开始进入损耗期； γ为 门限参数， 表征着安控装置进入损耗期的时间 节点。 8.根据权利要求1所述的基于故障率拟合的 电网安全稳定控制装置可靠性评估方法， 其特征在于， 步骤S104中， 安全稳定控制装置的复合故障率 函数按以下 方法建立： 式中， Pi(t)表示第i个安控装置的复合故障率， λi(t)表示第i个安控装置的拟合故障 率； k＝1表示故障的安控装置没有关联装置； k≠1表示故障的安控装置具有关联装置； Ui权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115455729 A 3