基于工况变化的设备时变故障概率模型及应用研究

摘要

伴随特高压电网、交直流混联和新能源的发展，互联电网的复杂程度越来越高，电网运行控制压力不断加大，因此电网调度运行面临着重大挑战。基于风险度的电网发展轨迹给出电网实时及未来短时间尺度内一种结合事故发生概率及其后果的电网发展趋势指标，对运行人员分析大停电风险具有一定的指导作用。电力设备的时变故障概率是进行风险度计算的基础数据，建立设备故障概率模型是电网发展轨迹的重要部分。本文在计及设备运行工况变化的设备时变故障概率模型建立及应用方面进行了研究。
　　设备故障概率通常是由故障率等可靠性参数体现的，本文改进了设备故障率模型。设备故障率由设备老化故障率和偶然故障率组成，设备老化故障率模型利用多状态马尔可夫过程建立，其中改进了利用设备监测信息判断设备状态的方法，偶然故障率重点考虑天气的影响，利用IEEE的三状态天气模型基于加权平均法得到。
　　改进了设备故障概率建模方法，将设备故障概率模型分为设备本身故障概率子模型和保护动作致停运子模型。设备看作不可修复元件，利用马尔科夫过程建立设备本身故障概率子模型；利用直线拟合方法建立了保护动作致停运子模型，最后两者结合得到设备时变故障概率模型。该模型在已知设备状态及未来运行工况变化时可预测该未来时段的设备故障概率。
　　考虑设备外部环境及系统运行状态的不确定性及历史统计数据不完善的影响，提出了利用主观贝叶斯方法建立设备故障概率模型。首先利用故障树分析方法对设备故障进行分类，然后采用模糊专家系统建立不同运行工况下设备各种故障的可信度，最后用主观贝叶斯方法的计算公式得到运行工况下设备的故障概率。该方法不仅考虑了运行工况信息的不确定性而且解决了统计数据不完善对故障建模的影响。
　　探讨了设备时变故障概率模型在基于风险度的电网发展轨迹表征方法中的应用。从后者的算法流程中可以看出设备的时变故障概率是后者的基础数据之一，因此设备时变故障概率模型建立是否合理直接影响着电网发展轨迹是否合理。

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1 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 设备故障概率模型研究现状

1.3 常用数学分布概述

1.4 论文的主要工作和章节安排

2 设备故障率建模方法

2.1 引言

2.2 设备老化故障率建模方法

2.3 基于外部环境的偶然故障率模型

2.4 算例分析

2.5 小结

3 随设备运行状态和外部环境变化的设备故障概率模型

3.1 引言

3.2 随设备运行状态和外部环境变化的设备故障概率模型

3.3 算例分析

3.4 小结

4 基于不确定性推理技术的设备故障概率模型

4.1 引言

4.2 不确定推理技术概述

4.3 基于主观贝叶斯方法的设备故障概率模型

4.4 算例分析

4.5 小结

5 设备故障概率模型在基于风险度的电网发展轨迹表征方法中

5.1 引言

5.2 设备故障概率模型的应用

5.3 小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表的论文

附录2 攻读硕士期间参与的科研工作