專(zhuān)利名稱(chēng)：變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)使用壽命的延長(zhǎng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電網(wǎng)企業(yè)的監(jiān)控系統(tǒng)，具體地說(shuō)是一種變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)使用壽 命的延長(zhǎng)方法。
背景技術(shù)：
隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、通信技術(shù)的發(fā)展，以及微機(jī)型繼電保護(hù)裝置的大量采用和變電 站監(jiān)控系統(tǒng)在功能及可靠性方面的逐漸完善提高，變電站監(jiān)控系統(tǒng)在新建和擴(kuò)建的變電站 建設(shè)中得到較為廣泛采用。該系統(tǒng)通常采用分層分布式結(jié)構(gòu)，按間隔設(shè)計(jì)，擴(kuò)充性好，安裝 比較方便，各種控制電纜直接到繼電保護(hù)小室，小室內(nèi)IPO單元通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)連接，并與站 控層通過(guò)光纖連接，抗干擾能力強(qiáng)，大大地減少了控制電纜的使用和敷設(shè)數(shù)量。變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為核心，通過(guò)將變電站原有的控 制、儀表、信號(hào)、遠(yuǎn)動(dòng)等二次系統(tǒng)重新組合、互連、計(jì)算機(jī)化而形成的一個(gè)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)監(jiān)控 系統(tǒng)集變電站控制、測(cè)量和監(jiān)視于一體，可完全替代變電站常規(guī)二次設(shè)備。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 可隨時(shí)在線(xiàn)監(jiān)視電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)設(shè)備運(yùn)行狀況、自檢、自診斷設(shè)備本身的異常運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)變電 站設(shè)備異常變化或裝置內(nèi)部異常時(shí)，立即自動(dòng)報(bào)警，以防止事態(tài)擴(kuò)大；計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可完 成變電站運(yùn)行參數(shù)在線(xiàn)計(jì)算、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)、分析報(bào)表、遠(yuǎn)傳和保證電能質(zhì)量的自動(dòng)和遙控調(diào) 整工作；借助于計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站運(yùn)行自動(dòng)監(jiān)視、管理、協(xié)調(diào)和控制，減輕了 變電站運(yùn)行值班人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了變電站自動(dòng)化水平。目前國(guó)內(nèi)對(duì)變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)使用壽命的判斷大部分依據(jù)主觀(guān)經(jīng)驗(yàn)，一般 5-8年，多的是10年，和與國(guó)外壽命12-15年差距較大。缺乏科學(xué)化、系統(tǒng)化的對(duì)監(jiān)控系統(tǒng) 等二次系統(tǒng)全壽命周期管理的方法，導(dǎo)致很多監(jiān)控系統(tǒng)未到使用壽命就行了更換，導(dǎo)致了 投資的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種變電站計(jì) 算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)使用壽命的延長(zhǎng)方法，準(zhǔn)確估算當(dāng)前變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的使用壽命，以 決定是否延長(zhǎng)使用壽命，避免投資的浪費(fèi)。為此，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)使用壽命的延長(zhǎng)方法， 其方法如下1)根據(jù)西門(mén)子提供的變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的全球故障次數(shù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)參 數(shù)，繪制每年故障數(shù)分布曲線(xiàn)，通過(guò)擬合的方法，推斷變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)屬于何種概率 分布；2)用變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行缺陷數(shù)據(jù)對(duì)西門(mén)子提供的板件實(shí)驗(yàn)MTBF 進(jìn)行校核，然后根據(jù)校核后的板件MTBF通過(guò)裝置模型計(jì)算裝置MTBF，根據(jù)裝置MTBF通過(guò)小 室模型計(jì)算小室MTBF，根據(jù)小室MTBF通過(guò)系統(tǒng)模型計(jì)算系統(tǒng)MTBF，最后根據(jù)各自的MTBF 采用參數(shù)估計(jì)的方法估計(jì)各自的故障率；
3)根據(jù)故障率和板件總數(shù)，計(jì)算出作為可修復(fù)和不可修改復(fù)系統(tǒng)的板件年故障 數(shù)，得到需要的備件數(shù)量；4)將故障率、維護(hù)成本和故障損失加權(quán)得到接受度，基于接受度判斷系統(tǒng)是否還 在壽命周期內(nèi)；5)如果系統(tǒng)還在壽命周期內(nèi)，將延長(zhǎng)壽命合理年限的計(jì)算轉(zhuǎn)化為最優(yōu)化問(wèn)題，目 標(biāo)函數(shù)為壽命周期最長(zhǎng)，約束條件包括維護(hù)成本、故障損失和故障率，計(jì)算延長(zhǎng)多少壽命合 適。作為對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步完善和補(bǔ)充，本發(fā)明采取以下技術(shù)措施上述的變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)使用壽命的延長(zhǎng)方法，在第3)步中，依據(jù)裝置在監(jiān) 控系統(tǒng)中功能的不同，結(jié)合電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行要求，對(duì)裝置按照不同的可用率要求進(jìn)行 劃分，根據(jù)可用率的不同和板件在裝置中的重要性，確定板件總數(shù)的取整數(shù)量，并根據(jù)確定 的備件數(shù)量反驗(yàn)證是否滿(mǎn)足可用率要求。本發(fā)明準(zhǔn)確地估算了變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的使用壽命，根據(jù)實(shí)際情況來(lái)決定是 否延長(zhǎng)使用壽命，避免了投資的浪費(fèi)。下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。


圖1為本發(fā)明的原理示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖所示的變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)使用壽命的延長(zhǎng)方法，其方法如下1)根據(jù)西門(mén)子提供的變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的全球故障次數(shù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)參 數(shù)，繪制每年故障數(shù)分布曲線(xiàn)，通過(guò)擬合的方法，推斷變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)屬于何種概率 分布(本發(fā)明經(jīng)計(jì)算得出是指數(shù)分布)。2)用變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行缺陷數(shù)據(jù)對(duì)西門(mén)子提供的板件實(shí)驗(yàn)MTBF 進(jìn)行校核，然后根據(jù)校核后的板件MTBF通過(guò)裝置模型計(jì)算裝置MTBF，根據(jù)裝置MTBF通過(guò)小 室模型計(jì)算小室MTBF，根據(jù)小室MTBF通過(guò)系統(tǒng)模型計(jì)算系統(tǒng)MTBF，最后根據(jù)各自的MTBF 采用參數(shù)估計(jì)的方法估計(jì)各自的故障率。前述中的MTBF即平均無(wú)故障時(shí)間，英文全稱(chēng)是 "Mean Time BetweenFailure”，是衡量一個(gè)產(chǎn)品(尤其是電器產(chǎn)品)的可靠性指標(biāo)，單位為 “小時(shí)”或“年”。它反映了產(chǎn)品的時(shí)間質(zhì)量，是體現(xiàn)產(chǎn)品在規(guī)定時(shí)間內(nèi)保持功能的一種能力。 具體來(lái)說(shuō)，是指相鄰兩次故障之間的平均工作時(shí)間，也稱(chēng)為平均故障間隔。MTBF采用拓?fù)溥?輯關(guān)系計(jì)算法，邏輯關(guān)系映射為串聯(lián)、并聯(lián)關(guān)系(根據(jù)功能來(lái)確定串聯(lián)還是并聯(lián))。3)根據(jù)故障率和板件總數(shù)，計(jì)算出作為可修復(fù)和不可修改復(fù)系統(tǒng)的板件年故障 數(shù)，得到需要的備件數(shù)量。4)將故障率、維護(hù)成本和故障損失加權(quán)得到接受度，基于接受度判斷系統(tǒng)是否還 在壽命周期內(nèi)。5)如果系統(tǒng)還在壽命周期內(nèi)，將延長(zhǎng)壽命合理年限的計(jì)算轉(zhuǎn)化為最優(yōu)化問(wèn)題，目 標(biāo)函數(shù)為壽命周期最長(zhǎng)，約束條件包括維護(hù)成本、故障損失和故障率，計(jì)算延長(zhǎng)多少壽命合 適。
4
在第3)步中，依據(jù)裝置在監(jiān)控系統(tǒng)中功能的不同，結(jié)合電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行要 求，對(duì)裝置按照不同的可用率要求進(jìn)行劃分，根據(jù)可用率的不同和板件在裝置中的重要性， 確定板件總數(shù)的取整數(shù)量，并根據(jù)確定的備件數(shù)量反驗(yàn)證是否滿(mǎn)足可用率要求。下面對(duì)上述提及的基本概念作如下說(shuō)明1)概率分布概率分布(probabilitydistribution)或簡(jiǎn)稱(chēng)分布(distribution)，是概率論 的一個(gè)概念，常有離散分布、均勻分布、伯努利分布、正態(tài)分布、泊松分布、指數(shù)分布等。2)基于經(jīng)典法的故障率參數(shù)估計(jì)考慮到變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)行工程試驗(yàn)，同時(shí)電子產(chǎn)品的可靠性指的是 其正常工作的概率，因此采用全球統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)(西門(mén)子提供的全球故障次數(shù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì) 參數(shù))和實(shí)際運(yùn)行的缺陷數(shù)據(jù)，作為概率計(jì)算樣本?？紤]到樣本的數(shù)量有限，本發(fā)明是基于有限次的數(shù)據(jù)(子樣)，因此采用參數(shù)估計(jì) 理論，根據(jù)設(shè)計(jì)MTBF來(lái)估計(jì)故障率，具體采用的是經(jīng)典方法。理論與實(shí)際統(tǒng)計(jì)證明電子系 統(tǒng)的可靠度符合指數(shù)分布R(t) = exp[—(義論]=e1'式中R (t)_設(shè)備可靠度的估計(jì)值λ (t)-系統(tǒng)失效率(也叫故障率)(t)_故障發(fā)生前的工作時(shí)間使用經(jīng)典的概率統(tǒng)計(jì)原理進(jìn)行電子設(shè)備的可靠度即MTBF。取θ為MTBF，則θ = l/λ ⑴。上述估計(jì)的可靠性，取決于故障率準(zhǔn)確值。為了充分利用西門(mén)子全球統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和運(yùn)行缺陷數(shù)據(jù)提供的信息，采用 X2區(qū)間估計(jì)來(lái)估計(jì)故障率的值。X2區(qū)間估計(jì)是以點(diǎn)估計(jì)θ “ = T/r,由于不同的數(shù)據(jù)有不同的θ ~，θ ~的分布可 以由樣品(西門(mén)子提供的數(shù)據(jù)，實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù))分布求出。在本發(fā)明中，根據(jù)計(jì)算2r θ ~/θ =2Τ/Θ的分布密度函數(shù)f (χ) = eY-7[2r(r-l) ！]來(lái)計(jì)算故障率。3)擬合擬合函數(shù)是用于曲線(xiàn)擬合的函數(shù)。如果您知道y和χ有關(guān)，但不知道是什么關(guān)系， 只能通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到一組數(shù)據(jù)，如X = Xl時(shí)y = yl，X = X2時(shí)y = y2，...這里(xl，yl)、 (x2, y2)、...都是實(shí)驗(yàn)結(jié)果，您就可以在直角坐標(biāo)系中畫(huà)出各點(diǎn)，描點(diǎn)可得兩者的關(guān)系曲 線(xiàn)。根據(jù)曲線(xiàn)的形狀您可以選擇一個(gè)函數(shù)，如果類(lèi)似于直線(xiàn)那就簡(jiǎn)單了，如果是彎曲的可以 選擇y是χ的多項(xiàng)式函數(shù)，如y = a*x*x*x+b*x*x+c*x+d等等，也可以是其他形式的函數(shù)類(lèi) 型，然后利用最小二乘法或其他擬合方法求出系數(shù)a，b，c, d等，即可得到y(tǒng)和χ的關(guān)系，這 個(gè)過(guò)程就是曲線(xiàn)擬合，這個(gè)函數(shù)就是擬合函數(shù)。由于實(shí)驗(yàn)有誤差，選擇的函數(shù)也不一定就很 合適，擬合出來(lái)的函數(shù)一般難以準(zhǔn)確通過(guò)各點(diǎn)，但可以離各點(diǎn)盡量近，從而近似地表示y和 χ的關(guān)系。4)優(yōu)化問(wèn)題多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題描述為
權(quán)利要求
1.變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)使用壽命的延長(zhǎng)方法，其方法如下1)根據(jù)西門(mén)子提供的變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的全球故障次數(shù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)參數(shù)， 繪制每年故障數(shù)分布曲線(xiàn)，通過(guò)擬合的方法，推斷變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)屬于何種概率分 布；2)用變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行缺陷數(shù)據(jù)對(duì)西門(mén)子提供的板件實(shí)驗(yàn)MTBF進(jìn)行 校核，然后根據(jù)校核后的板件MTBF通過(guò)裝置模型計(jì)算裝置MTBF，根據(jù)裝置MTBF通過(guò)小室模 型計(jì)算小室MTBF，根據(jù)小室MTBF通過(guò)系統(tǒng)模型計(jì)算系統(tǒng)MTBF，最后根據(jù)各自的MTBF采用 參數(shù)估計(jì)的方法估計(jì)各自的故障率；3)根據(jù)故障率和板件總數(shù)，計(jì)算出作為可修復(fù)和不可修改復(fù)系統(tǒng)的板件年故障數(shù)，得 到需要的備件數(shù)量；4)將故障率、維護(hù)成本和故障損失加權(quán)得到接受度，基于接受度判斷系統(tǒng)是否還在壽 命周期內(nèi)；5)如果系統(tǒng)還在壽命周期內(nèi)，將延長(zhǎng)壽命合理年限的計(jì)算轉(zhuǎn)化為最優(yōu)化問(wèn)題，目標(biāo)函 數(shù)為壽命周期最長(zhǎng)，約束條件包括維護(hù)成本、故障損失和故障率，計(jì)算延長(zhǎng)多少壽命合適。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)使用壽命的延長(zhǎng)方法，其特征在于在 第3)步中，依據(jù)裝置在監(jiān)控系統(tǒng)中功能的不同，結(jié)合電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行要求，對(duì)裝置按 照不同的可用率要求進(jìn)行劃分，根據(jù)可用率的不同和板件在裝置中的重要性，確定板件總 數(shù)的取整數(shù)量，并根據(jù)確定的備件數(shù)量反驗(yàn)證是否滿(mǎn)足可用率要求。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)使用壽命的延長(zhǎng)方法。目前國(guó)內(nèi)對(duì)變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)使用壽命的判斷大部分依據(jù)主觀(guān)經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致很多監(jiān)控系統(tǒng)未到使用壽命就行了更換。本發(fā)明為變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)使用壽命的延長(zhǎng)方法，其方法如下推斷變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)屬于何種概率分布；通過(guò)各個(gè)模型計(jì)算系統(tǒng)MTBF，最后根據(jù)各自的MTBF采用參數(shù)估計(jì)的方法估計(jì)各自的故障率；根據(jù)故障率和板件總數(shù)，計(jì)算出作為可修復(fù)和不可修改復(fù)系統(tǒng)的板件年故障數(shù)，得到需要的備件數(shù)量；將故障率、維護(hù)成本和故障損失加權(quán)得到接受度，基于接受度判斷系統(tǒng)是否還在壽命周期內(nèi)。本發(fā)明準(zhǔn)確地估算了變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的使用壽命，避免了投資的浪費(fèi)。
文檔編號(hào)H02J13/00GK102130500SQ20101004002
公開(kāi)日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2010年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月18日
發(fā)明者何云良, 朱英偉, 李有春 申請(qǐng)人:金華電業(yè)局