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        蒙特卡洛和故障樹方法在變電站風(fēng)險評估中的應(yīng)用

        2016-12-31 00:00:00李兆成
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年21期

        摘 要:針對變電站設(shè)備眾多,故障率較小,對其進(jìn)行風(fēng)險評估時,需要大量的運(yùn)算,而應(yīng)用故障樹方法時涉及大量的計(jì)算,耗時較長。文章結(jié)合故障樹和蒙特卡洛的優(yōu)點(diǎn),對變電站進(jìn)行綜合評估。利用故障樹建立變電站故障樹,通過蒙特卡羅算法對故障樹進(jìn)行仿真計(jì)算,最終得到系統(tǒng)的可靠性數(shù)據(jù)。通過實(shí)例驗(yàn)證,該方法有效。

        關(guān)鍵詞:變電站;風(fēng)險評估;蒙特卡洛;故障樹

        1 改進(jìn)的故障樹方法流程

        基于故障樹和蒙特卡洛算法,對故障進(jìn)行計(jì)算,流程如下:

        (1)通過故障樹建立變電站模型,設(shè)置總的仿真次數(shù)N,初始化m=0;輸入故障樹結(jié)構(gòu)函數(shù)D(x)。

        (2)求得故障樹的所有割集,以及最小割集{zi}(i=1,2,...,14)。

        (3)應(yīng)用蒙特卡洛抽樣方法,仿真各設(shè)備的工作時間,按照由小到大的順序進(jìn)行排列,得到時間序列。

        (4)當(dāng)tj=r'j時,得到各個部件狀態(tài)向量=(x1,x2,...,xn),再計(jì)算故障樹結(jié)構(gòu)函數(shù)D=D()。若D=0,則j=j+1,繼續(xù)在這一步中進(jìn)行仿真;否則,執(zhí)行第(5)步。

        (5)記錄這次仿真中變電站的系統(tǒng)工作時間Tm=tj,統(tǒng)計(jì)導(dǎo)致系統(tǒng)失效的關(guān)鍵設(shè)備Fk:rk=Tm,以及所有失效的設(shè)備{Fi:ri?燮Tm}。令m=m+1,若m仿真,從(3)開始;若m?叟N,N次仿真全部完成,然后統(tǒng)計(jì)各仿真參數(shù)。仿真實(shí)例運(yùn)算及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。

        2 仿真運(yùn)算及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

        文章以文獻(xiàn)[1]所提到的變電站建立的故障樹模型,故障樹結(jié)構(gòu)函數(shù)為:

        D=F(1)∪F(2)∪F(3)

        已知各事件在引起變電站事故中的故障率如表1。

        變電站整體的故障率為0.0036%,而由蒙特卡洛仿真得出的變電站整體平均故障率為0.0034%,仿真結(jié)果與理論結(jié)果誤差為5.56%,因此蒙特卡洛仿真試驗(yàn)結(jié)果滿足要求,證明變電站的故障樹-蒙特卡洛仿真是可靠有效的。

        根據(jù)變電站系統(tǒng)的故障樹,通過查看模式重要度,可以發(fā)現(xiàn),Z4、Z9、Z8、Z12、Z10、Z11變電站停運(yùn)的主要因素。因此,在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中,對這些設(shè)備應(yīng)重點(diǎn)考慮。

        3 結(jié)束語

        文章在建立故障樹的基礎(chǔ)上,采用蒙特卡洛方法進(jìn)行仿真運(yùn)算,通過故障樹的結(jié)構(gòu)函數(shù),避免仿真過程中的重復(fù)運(yùn)算,降低計(jì)算復(fù)雜度,提高仿真效率。通過實(shí)例分析應(yīng)用蒙特卡羅算法能夠降低主觀判斷的影響,很好地實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的風(fēng)險評估,對設(shè)備較多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜的系統(tǒng)能夠體現(xiàn)出優(yōu)越性,提高了系統(tǒng)的安全性。

        參考文獻(xiàn)

        [1]雷宇,李濤.變電站綜合自動化系統(tǒng)可靠性的定量評估[J].電力科學(xué)與工程,2009,6:37-40.

        [2]B M Alshammari, M A El-Kady. Probabilistic Assessment of Power System Performance Quality [J]. Energy and Power Engineering,2012,4(5):23-28.

        [3]郭創(chuàng)新,陸海波,俞斌.電力二次系統(tǒng)安全風(fēng)險評估研究綜述[J].電網(wǎng)技術(shù),2013,37(1):112-118.

        作者簡介:李兆成(1988-),男,碩士,東北電力大學(xué),研究方向是風(fēng)險評估。

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