【《基于马尔可夫模型评的输电线路可靠性评估分析案例》3700字】

基于马尔可夫模型评的输电线路可靠性评估分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u309基于马尔可夫模型评的输电线路可靠性评估分析案例 1182551.1前言 1249091.2输电线路可靠性模型的建立 2216651.2.1输电线路两状态及三状态模型 2256461.2.2输电线路使用状态的划分 3124421.2.3马尔可夫转移矩阵方程的建立 4294561.1.4运用频率和持续时间法求可靠性指标 6106691.3实例分析 6277241.1.1输电线路运行数据统计 640231.1.2线路故障率及修复率的统计 8183191.1.3输电线路可靠性指标的计算 101.1前言迄今为止，关于不同障碍及其对架空输电线路的影响的文献越来越多。将对因鸟类伤害，结冰，风向作用等造成的故障问题进行深入的讨论分析。最后，给出合理的防控方案与应对措施。它表明该传输线处于丛林和恶劣的天气中，并且断电率明显增加。与动物的接触，强风，雷击和严重污染会直接或间接造成电力线的各种损坏，分析了几个月对输电线路的影响，并开发了相应的评估模型，我们分析了传输线故障的一些主要原因，同时获得了其中的良好管理办法与资料数据，提出了一种基于外部影响因素和架空输电线路实际运行状况的Markoy模型计算架空输电线路可靠性指标的方法。通过引进马尔可夫随机过程，从而运算线路中绝缘子的工作模式、各种故障问题出现的可能性大小。不过，当下对于故障模式下输电线路的连续分析比较少。此次课题研究中，对于出现频率较高的，线路运行有重大影响的主要错误分为“两种状态”模型和“三种状态”模型。马尔可夫随机过程创建了一个状态空间图，可以显示传输线的当前状态。并引进马尔可夫模型，从而运算不同情形中架空线路的可能性大小与对应的稳定性指标，同时对工程师人员与管理者带来一些实际借鉴。1.2输电线路可靠性模型的建立1.2.1输电线路两状态及三状态模型电源线将会面临多方面因素的影响作用，从而出现故障问题的风险大大增加，永久性故障是由瞬时过电压，冰，雪和老化等因素引起的绝缘故障，并且自动重合闸设备无法立即恢复电源。非永久性错误应理解为：例如，鸟类造成的短期短路情况，或者雷电等因素造成的规章等，均可以利用继电器装置实现稳定运行，按照真实的操作环境，该线路分为三个状态（以状态0、1和2表示）。0状态：传输线没有故障或缺陷，实际上不存在这种理想条件，因此，在本文中，我们认为可以长时间执行传输功能的生产线工作状况良好。1状态：即传输线中存在特定故障（闪络变脏后，绝缘性能会下降），该系统可以正常运行一段时间，并且不确定是否可以长时间连续完成发送功能。2状态：传输线路中存在永久性故障（隔离器故障等），或者已人为地切断了传输线路的一部分以切断电源，以纠正特定的故障。如果传输线由于外部因素的干扰而处于0或2状态，则传输线被视为2状态模型，相应的状态转换图如图​​1.1所示。状态0，状态1和状态2的系统转换被认为是传输线的三态模型，相应的状态转换图如图​​1.2所示。每个状态之间的传输速率（故障率λi，修复率μi），由于各种因素，可以在一定时间内获得有关停电或计划停电，跳闸，成功重合闸，并对相关机构传递故障问题。图1.1两状态马尔可夫状态转移图图1.2三状态马尔可夫状态转移图1.2.2输电线路使用状态的划分为了更好地演示传输线的运行，将传输线分为三种情况：稳定工作、计划内关停与计划外关停。工作人员按照初始计划所进行的维护，即为计划范围之中，比如要进行修理。计划内的关闭是可以预见的，这可以显着减少计划内关闭所造成的巨大损失，计划外中断是由于多种原因导致电力线故障（风漂移，松鸡，损坏，污染等），所有这些都是自然因素造成的。这种失败会导致巨大的财务损失，因为其主要特征是强大的任意性，为了减少计划外传输线停机给用户带来的损失，本文着重分析计划外停机时间。计划外停机主要包括雷击，污染闪络，结冰，风漂，鸟类伤害，外力和其他因素。传输线的特定全状态模型如图1.3所示。图1.3输电线路全态模型图某些外部因素（冰，雷击，污染闪络）会导致电源线暂时或永久失效。禽类造成的损坏通常会对电源线造成暂时性损坏，而不是造成永久性损坏，并且生产线可能会成功击穿。由打滑引起的跳闸的反馈力非常低，打滑会导致线路中断。外力造成的故障主要是盗窃，违法建筑，森林火灾，电气设备损坏等。永久性停电的可能性非常高。根据预定的传输线，除了预定的中断，可设正常运行的概率为P0，处于有缺陷状态或不可用状态的概率为Pk（k=1，2，…，10），状态之间的故障率和维修率分别为λK和μK（k=1，2，…，10），根据计划外的中断模式和中断的结果，可以获得传输线的马尔可夫状态转换图（见图1.4）。图1.4输电线路马尔可夫状态转移图1.2.3马尔可夫转移矩阵方程的建立发生错误后，可以将该线路视为可恢复的系统，因为通过清除错误或自动关闭该线路可以使其恢复正常运行。相应的状态转换过程是统一的马尔可夫过程，因为传输线的故障率和维护率被认为是恒定的，如果△t的值很小，则线状态的似然矩阵可以表示为：转移密度矩阵A为：按照矩阵方程PA=0，此时可运算获得线路在不同模式下的可能性大小1.1.4运用频率和持续时间法求可靠性指标频率持续时间方法需要基于状态频率与相应的跃迁表现，进而明确所需的参数。频率方法即为系统在特定阶段中对应为特定情形（包括传入或传出呼叫）的次数。假设状态1中的传输线的频率为f，则对应的传输频率可以表示如下保留在每个状态t1中的传输线的平均持续时间是离开该状态的总传输速率的倒数，即除上述指标外，系统可用性，可用性和故障率还以As，Us和Vs表示，以更全面地评估传输线的可靠性。传输线故障无法正常工作，可以使用等效组件替换串联系统，则1.3实例分析1.1.1输电线路运行数据统计以2011年至2015年某区域电网中5000kV电路的工作情况作为实际案例，这里引用了很多实验数据进行深入衡量分析。参考表格1.1与1.2的内容。表1.12011-2015年500kV架空输电线路故障跳闸统计表

表1.22011-2015年500kV架空输电线路非计划停运情况次数分析：次/百公里年；时间分析：h/百公里年1.1.2线路故障率及修复率的统计按照表1.1，可以得到2011年至2015年该地区500kV输电线路计划外中断的平均中断率，如表1.3所示。如果高架输电线由于污染而被冰，雷击或闪络击中，则可能会发生临时或永久性中断，中断率可从事故和行程次数中得出。例如，结冰事故的数量占结冰旅行总数的21.5％，雷击分别占污染的15.3％和70.1％。根据表1.3和事故与总行程的比率，可以获得不同类型的故障率，如表1.4所示。表1.32001年至2005年500kV架空输电线路意外中断平均故障间隔时间（次/百公里年）表1.42011年至2015年几条500kV架空输电线路的断电率（次/百公里年）平均错误恢复率可以基于公式μ=1/tr。其中tr是各种类型错误的修复时间，参阅有关动力传输和转换器可靠性的相关信息。根据每100公里的传输线，对不同类型的故障进行维修的时间如下：在许多情况下，结冰会导致传输线疾驰，破裂和冻结绝缘，平均停机时间为180小时/小时。浸入的空气被雷击或闪络击中后可以迅速恢复其介电强度，因此，采取重密封措施后，大多数空气可以再次成功关闭，平均停机时间为24小时1。污染闪络的最大特点是范围广，地域性强，多点旅行可能性高，重合闸通常会失败。结果，发生大停电，导致平均停电时间为180小时/小时。鸟类损坏造成的大多数障碍都是暂时的，并且总功率较高，但是当鸟类粪便沿绝缘电缆溢出时，重新闭合通常不会成功。由于需要更换绝缘子，平均停机时间为48小时/小时，风漂移主要导致塔楼和周围障碍物流出，导致电力线跳闸，由于重风会持续很长时间，因此自动重合闸通常会失败。因此，平均停机时间为180小时/小时，外部破坏的失败主要发生在电力设备的破坏，野火，盗窃和非法建筑工程中。由于发生事故的可能性较高，因此平均停机时间为220小时/小时。除了以上六种故障类型外，其他故障是由洪水，地震和其他引起广泛停电的因素引起的，因此平均断电时间为220小时/小时。最终，获得平均传输线故障修复时间，如表1.5所示。可以根据表1.5以及故障恢复时间与恢复率之间的关系来获得恢复率。参见表1.6。表1.5500kV架空输电线路意外中断的平均修复时间（年/百公里次）表1.62011年至2015年几条500kV架空输电线路的维护率（次/百公里年）1.1.3输电线路可靠性指标的计算本白皮书中建立的马尔可夫模型将用于取代2011年至2015年该地区500kV架空输电线路的故障率（表1.4）和恢复率（表1.6）。它是通过分析各种状态下传输线的概率来获得的。参阅表1.7。表1.72011-2015年500kV输电线路处于各种运行状态的概率（%）表1.7中的数据表明，从2011年到2015年，该地区的输电线路处于良好状态的机会为96.27％，这表明传输线是可靠的，并且在大多数情况下可以执行传输功能。电源线出现故障的机会为1.29％，主要是因为电源线在户外运行并且对恶劣天气非常敏感。这个地区是我国的冰灾和污染闪络更为严重的省，由于结冰和闪络污染造成的暂时性障碍分别为1.57％和1.51％，由于家禽损害而造成的破坏概率仅为0.01，这是因为间接破坏统计中并不经常发生家禽损害。其次，通常由鸟类损坏引起的临时线路故障可以通过重新合上设备来成功关闭