一种考虑暂降类型的敏感设备故障概率评估方法技术

本发明专利技术提供一种考虑暂降类型的敏感设备故障概率评估方法，包括：步骤一、基于三相电压有效值信息识别电压暂降类型；步骤二、基于步骤一识别的电压暂降类型提取电压暂降幅值特征；步骤三、基于步骤二提取的电压暂降幅值特征和已知的持续时间特征评估得到设备故障概率。本发明专利技术基于相电压矢量形心的分析方法

【技术实现步骤摘要】
一种考虑暂降类型的敏感设备故障概率评估方法


[0001]本专利技术涉及电能质量评估领域，具体是一种考虑暂降类型的敏感设备故障概率评估方法。

技术介绍

[0002]在工业化和信息化高度发达的今天，为保证工业生产过程可靠性和产品质量，用户需要高质且持续的电能供应，这意味着工业用户对电能质量要求越来越高。然而，电能质量的扰动是任何电力系统中难以避免的现象，这些扰动对于某些敏感用户有着重大影响。现代电力系统存在着谐波、闪变、电压中断、电压暂降、电压暂升等一系列电能质量问题，其中电压暂降是发生频度最高的问题之一。
[0003]生产技术的进步促使大量诸如交流接触器(AC contactor,ACC)、可编程逻辑控制器(programmable logical controller,PLC)、变频器(adjustable speed drive,ASD)等敏感设备进入各大高端制造业工艺流水线，这些高度自动化设备在提升产能的同时，也增加了用户对电压暂降的敏感性。调查显示，在美欧等高新技术工业高度发达的国家中，超过80％的关于电能质量问题的投诉，都是由电压暂降引起的。因此，电压暂降已成为当今电能质量问题中的一个研究热点。
[0004]相比于长时间供电中断问题，电压暂降具有发生频率高、事故原因不易察觉、造成的损失大等特点。譬如，电压暂降会引起PLC电源的跳闸，造成设备的非正常关机，导致数据的丢失；引起开关电源直流侧电压降低，输入电流增大，触发开关电源的保护，从而使其所带负载失去电源；引起交流接触器、继电器等非正常脱扣，造成电梯、电动机的停机；引起变频调速装置(ASD)直流侧电压的降低，从而导致ASD触发过流或者欠电压保护跳闸。为了从根本上缓解电压暂降损失风险，仍然需要从技术角度入手。因此，为减少用户受电压暂降影响而产生的严重损失，研究用户侧的电压暂降治理措施显得尤为必要。
[0005]本申请的专利技术人在实现本专利技术的过程中经过研究发现：现有研究中没有考虑电压暂降类型对设备故障概率评估的影响，多仅考虑三相对称暂降这一最严重情况下的设备电压耐受曲线(Voltage Tolerance Curve，VTC)作为评估其故障概率的基础。但实际上，不同暂降类型下敏感设备的VTC存在差异，现有评估方法对敏感设备的故障概率存在过度评估的问题，评估结果往往比实际结果严重得多。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供一种考虑暂降类型的敏感设备故障概率评估方法，可提高评估结果的准确性和可靠性。
[0007]一种考虑暂降类型的敏感设备故障概率评估方法，包括如下步骤：
[0008]步骤一、基于三相电压有效值信息识别电压暂降类型；
[0009]步骤二、基于步骤一识别的电压暂降类型提取电压暂降幅值特征；
[0010]步骤三、基于步骤二提取的电压暂降幅值特征和已知的持续时间特征评估得到设
备故障概率。
[0011]进一步的，步骤一中基于三相电压有效值信息识别电压暂降类型，具体包括：
[0012]在无相位偏差情况下，根据每个相位的均方根值，记为v
A
、v
B
、v
C
，绘幅值相量与特征三角形的关系图；
[0013]依据三角形重心坐标公式，得到特征三角形的重心G坐标为：
[0014][0015]根据重心G坐标判断电压暂降类型，具体的：
[0016]如果G与原点O重合，则暂降属于TypeⅢ型电压暂降；如果G在任何实线方向轴上，则属于Type II.A2型电压暂降；如果G在任意虚线方向轴上，则属于Type I型。
[0017]进一步的，所述根据重心G坐标判断电压暂降类型的识别规则如下：
[0018]1)当重心G与原点O之间的距离不大于1/30时，该暂降属于Type III型；
[0019]2)如果重心G在任何扇区I～VI中相比实线轴更接近虚线轴，则暂降属于TypeⅠ型，否则属于TypeⅡ.A2型，重心G与幅值相量与特征三角形的关系图中实线轴或虚线轴之间的距离D
i
计算如下：
[0020][0021]上式中x
G
为重心G的横坐标，y
G
为重心G的纵坐标，k
i
(i＝1,2,3)为幅值相量与特征三角形的关系图中中实线轴或虚线轴的斜率。
[0022]进一步的，实线轴或虚线轴的判断取决于重心G与原点O连线斜率k
G
的取值以及G点所在象限，具体判断规则如下表：
[0023][0024]其中x
G
、y
G
分别为G点横坐标和纵坐标。
[0025]进一步的，步骤二中基于步骤一识别的电压暂降类型提取电压暂降幅值特征，具体包括：
[0026]1)若电压暂降类型为Type III型，则以三相均值作为幅值特征；
[0027]2)若电压暂降类型为Type II.A2型，则以较低两相幅值均值作为幅值特征；
[0028]3)若电压暂降类型为Type I型，则以最低相幅值作为幅值特征。
[0029]进一步的，步骤三中基于步骤二提取的电压暂降幅值特征和已知的持续时间特征评估得到设备故障概率，具体包括：
[0030]假设V
I
为不确定性区域中暂降幅值的最小值，V
II
为不确定性区域中暂降幅值的最大值，T
I
为不确定性区域中电压暂降持续时间的最小值，T
II
为不确定性区域中电压暂降持
续时间的最大值；
[0031]对于暂降幅值为V，暂降持续时间为T的电压暂降事件，
[0032](1)若T
I
＜T＜T
II
且V＜V
I
，设备的故障概率取决于暂降持续时间特征在不确定区域的故障概率密度函数：
[0033][0034]其中P
Tf
为持续时间特征在不确定区域的故障概率，f
T
(t)为暂降持续时间的故障概率密度函数；
[0035](2)若T
II
＜T且V
I
＜V＜V
II
，设备的故障概率取决于暂降幅值特征在不确定区域的故障概率密度函数：
[0036][0037]其中P
Vf
为暂降幅值特征在不确定区域的故障概率，f
V
(v)为暂降幅值的故障概率密度函数；
[0038](3)若T
I
＜T＜T
II
且V
I
＜V＜V
II
，设备的故障概率同时取决于暂降幅值特征和暂降持续时间特征在不确定区域的故障概率密度函数，采用二者独立影响下故障概率的乘积刻画该区域事件导致的设备故障概率，数学模型如下：
[0039]P
D
＝P
Tf
·
P
Vf
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑暂降类型的敏感设备故障概率评估方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、基于三相电压有效值信息识别电压暂降类型；步骤二、基于步骤一识别的电压暂降类型提取电压暂降幅值特征；步骤三、基于步骤二提取的电压暂降幅值特征和已知的持续时间特征评估得到设备故障概率。2.如权利要求1所述的考虑暂降类型的敏感设备故障概率评估方法，其特征在于：步骤一中基于三相电压有效值信息识别电压暂降类型，具体包括：在无相位偏差情况下，根据每个相位的均方根值，记为v
A
、v
B
、v
C
，绘幅值相量与特征三角形的关系图；依据三角形重心坐标公式，得到特征三角形的重心G坐标为：根据重心G坐标判断电压暂降类型，具体的：如果G与原点O重合，则暂降属于TypeⅢ型电压暂降；如果G在任何实线方向轴上，则属于Type II.A2型电压暂降；如果G在任意虚线方向轴上，则属于Type I型。3.如权利要求2所述的考虑暂降类型的敏感设备故障概率评估方法，其特征在于：所述根据重心G坐标判断电压暂降类型的识别规则如下：1)当重心G与原点O之间的距离不大于1/30时，该暂降属于Type III型；2)如果重心G在任何扇区I～VI中相比实线轴更接近虚线轴，则暂降属于TypeⅠ型，否则属于TypeⅡ.A2型，重心G与幅值相量与特征三角形的关系图中实线轴或虚线轴之间的距离D
i
计算如下：上式中x
G
为重心G的横坐标，y
G
为重心G的纵坐标，k
i
(i＝1,2,3)为幅值相量与特征三角形的关系图中中实线轴或虚线轴的斜率。4.如权利要求3所述的考虑暂降类型的敏感设备故障概率评估方法，其特征在于：实线轴或虚线轴的判断取决于重心G与原点O连线斜率k
G
的取值以及G点所在象限，具体判断规则如下表：其中x
G
、y
G
分别为G点横坐标和纵坐标。5.如权利要求1所述的考虑暂降类型的敏感设备故障概率评估方法，其特征在于：步骤二中基于步骤一识别的电压暂降类型提取电压暂降幅值特征，具体包括：
1)若电压暂降类型为Type III型，则以三相均值作为幅值特征；2)若电压暂降类型为Type II.A2型，则以较低两相幅值均值作为幅值特征；3)若电压暂降类型为Type I型，则以最低相幅值作为幅值特征。6.如权利要求1所述的考虑暂降类型的敏感设备故障概率评估方法，其特征在于：步骤三中基于步骤二提取的电压暂降幅值特征和已知的持续时间特征评估得到设备故障概率，具体包括：假设V
I
为不确定性区域中暂降幅值的最小值，V
II
为不确定性区域中暂降幅值的最大值，T
I
为不确定性区域中电压暂降持续时间的最小值，T
II
为不确定性区域中电压暂降持续时间的最大值；对于暂降幅值为V，暂降持续时间为T的电压暂降事件，(1)若T
I
＜T＜T
II
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王易，钱一民，丁凯，胡畔，黄曾睿，陈乔，李伟，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：