本发明涉及配电网设备寿命估计领域，特别是涉及一种配电网设备寿命的概率分布估计方法及系统。
背景技术：
：近年来，电网的飞速发展，对电力系统的安全性、稳定性、经济性提出了更高的要求，一旦电力系统设备出现故障，不仅会造成设备的损失，更会对其他行业的正常运行甚至是人们的生活造成威胁。而在电力系统中，配电网设备有着极其重要的作用，配电网设备不仅需要传输和分配电能，更是整个电力设备中的关键。因此，要想保证整个电力系统的可靠性，保证配电网的稳定、安全运行是前提和关键。对配电网设备寿命进行评估，有助于把握配电网设备在寿命周期内的运行状况，实施设备状态检修，保证设备可靠运行，减少设备事故。对配电网设备进行寿命分析，模型的参数精度是分析的关键。目前常用的参数估计法中图估计法简单方便，但人为因素影响大，造成精度差；极大似然估计法精度高，但要借助计算机才能计算，这在多数的设备使用现场不方便；最好线性无偏估计和最好线性不变估计等都需借助专用表格，使用方便，但这套表格专用且量大，无表格之处是无法使用的。技术实现要素：本发明的目的是提供一种配电网设备寿命的概率分布估计方法及系统，能够提高配电网设备寿命预测的准确性。为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种配电网设备寿命的概率分布估计方法，包括：获取配电网设备寿命的样本数据；根据所述样本数据采用平均秩次法，确定配电网设备的失效概率曲线；对所述失效概率曲线利用威布尔函数拟合法，得到威布尔函数参数值；根据所述威布尔函数参数值和所述失效概率曲线采用拟合法，得到参数值；根据所述威布尔函数参数值和参数值，确定最终的失效概率曲线拟合函数，所述失效概率曲线拟合函数为配电网设备寿命的概率分布。可选地，所述对所述失效概率曲线利用威布尔函数拟合法，得到威布尔函数参数值，具体包括：利用威布尔函数对所述失效概率曲线在x方向和y方向做最小二乘拟合，得到威布尔函数参数值。可选地，所述根据所述威布尔函数参数值和所述失效概率曲线采用拟合法，得到参数值，具体包括：将所述威布尔函数参数值代入威布尔函数中，得到威布尔函数计算值；对所述失效概率曲线和所述威布尔函数计算值进行差值运算，得到差值函数；利用正弦函数对所述差值函数进行拟合，得到参数值。可选地，所述根据所述威布尔函数参数值和参数值，确定最终的失效概率曲线拟合函数，得到最终的失效概率曲线拟合函数，具体包括：根据所述威布尔函数参数值和参数值对拟合后的威布尔函数和正弦函数进行求和，得到最终的失效概率曲线拟合函数。一种配电网设备寿命的概率分布估计系统，包括：样本数据获取模块，用于获取配电网设备寿命的样本数据；失效概率曲线确定模块，用于根据所述样本数据采用平均秩次法，确定配电网设备的失效概率曲线；第一参数值确定模块，用于对所述失效概率曲线利用威布尔函数拟合法，得到威布尔函数参数值；第二参数值确定模块，用于根据所述威布尔函数参数值和所述失效概率曲线采用拟合法，得到参数值；配电网设备寿命的概率分布确定模块，用于根据所述威布尔函数参数值和参数值，确定最终的失效概率曲线拟合函数，所述失效概率曲线拟合函数为配电网设备寿命的概率分布。可选地，所述第一参数值确定模块，具体包括：第一参数值确定单元，用于利用威布尔函数对所述失效概率曲线在x方向和y方向做最小二乘拟合，得到威布尔函数参数值。可选地，所述第二参数值确定模块，具体包括：威布尔函数计算值确定单元，用于将所述威布尔函数参数值代入威布尔函数中，得到威布尔函数计算值；差值函数确定单元，用于对所述失效概率曲线和所述威布尔函数计算值进行差值运算，得到差值函数；拟合单元，用于利用正弦函数对所述差值函数进行拟合，得到参数值。可选地，所述配电网设备寿命的概率分布确定模块，具体包括：配电网设备寿命的概率分布确定单元，用于根据所述威布尔函数参数值和参数值对拟合后的威布尔函数和正弦函数进行求和，得到最终的失效概率曲线拟合函数。根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明对失效概率曲线和拟合后的威布尔函数进行差值运算，利用正弦函数对差值运算的结果进行双重拟合，对拟合后的威布尔函数和正弦函数进行求和，得到最终的失效概率曲线拟合函数，即配电网设备寿命的概率分布函数。利用配电网设备寿命的概率分布函数对所述用配电网设备寿命进行预测能够提高配电网设备寿命预测的准确性。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明配电网设备寿命的概率分布估计方法流程图；图2为本发明配电网设备寿命的概率分布估计系统结构图；图3为本发明实施例失效概率曲线示意图；图4为本发明实施例失效概率曲线与威布尔函数拟合曲线、双重拟合函数拟合曲线的对比示意图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明的目的是提供一种配电网设备寿命的概率分布估计方法及系统，能够提高配电网设备寿命预测的准确性。为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。图1为本发明配电网设备寿命的概率分布估计方法流程图。如图1所示，一种配电网设备寿命的概率分布估计方法包括：步骤101：获取配电网设备寿命的样本数据；所述样本数据包括配电网同类型退役设备数量和退役设备的寿命时间。步骤102：根据所述样本数据采用平均秩次法，确定配电网设备的失效概率曲线。配电网同类型退役设备数量为n，退役设备的寿命时间(即设备失效时间)为t，将退役设备按寿命时间从小到大排序，记第i个退役设备的寿命时间为ti，记设备失效概率的估计值为fn(ti)，则：由平均秩次法公式得：于是得到横坐标为i，纵坐标为fn(ti)的失效概率曲线f(i)。步骤103：对所述失效概率曲线利用威布尔函数拟合法，得到威布尔函数参数值，具体包括：利用威布尔函数对所述失效概率曲线在x方向和y方向做最小二乘拟合，得到威布尔函数参数值。威布尔函数是近年来在设备寿命可靠性分析中使用最广泛的模型之一，威布尔函数为t为设备寿命，m是形状参数，θ是比例参数，对于m和θ的参数估计，常用取两次对数变换的方法，将威布尔函数线性化，在x方向和y方向上做最小二乘拟合。具体操作如下：(1)对威布尔函数取两次对数变换得：(2)令xi＝lni，a＝m，b＝-mlnθ，则可将对数变换化为yi＝axi b，其中i为设备按照寿命时间从小到大排序的序号，f(i)为第i件设备的失效概率取值。(3)计算线性回归方程中回归系数a和b的最小二乘估计解为：对于x方向上的最小二乘拟合解为：其中，ayx和byx表示对于x方向上的最小二乘拟合回归系数的解，对于y方向上的最小二乘拟合解为：其中，axy和bxy表示对于y方向上的最小二乘拟合回归系数的解，(4)由(2)中a＝m，b＝-mlnθ，结合(3)可以计算出：其中，myx和θyx表示对于x方向上的最小二乘拟合得到的威布尔函数参数值。其中，mxy和θxy表示对于y方向上的最小二乘拟合得到的威布尔函数参数值。(5)由(4)得到威布尔分布参数估计值为：步骤104：根据所述威布尔函数参数值和所述失效概率曲线采用拟合法，得到参数值，具体包括：步骤1041：将所述威布尔函数参数值代入威布尔函数中，得到威布尔函数计算值：步骤1042：对所述失效概率曲线和所述威布尔函数计算值进行差值运算，得到差值函数：delta(ti)＝f(ti)-ki。步骤1043：利用正弦函数对所述差值函数delta(ti)进行拟合，得到参数值a，ω，步骤105：根据所述威布尔函数参数值和参数值，确定最终的失效概率曲线拟合函数，具体包括：根据所述威布尔函数参数值和参数值对拟合后的威布尔函数和正弦函数进行求和，得到最终的失效概率曲线拟合函数：所述失效概率曲线拟合函数为配电网设备寿命的概率分布。由配电网设备寿命的概率分布可以更清晰直观的看到配电网设备寿命的分布情况，特别地，由设备寿命概率分布函数可以估计设备寿命增长空间概率分布模型，针对同一类型的配电网设备，对集成后的该类型设备寿命大数据进行分析和统计，通过该类设备预期寿命与实际寿命的差值得到设备寿命增长空间的分布情况，通过概率分布拟合方法确定同一类型设备在不同地区不同负荷等级区域的设备寿命增长空间概率分布模型。对于求得的设备寿命概率分布函数：其中t为设备寿命时间，若h为设备技术寿命，令z＝h-t，则：上述公式即为设备寿命增长空间概率分布模型。图2为本发明配电网设备寿命的概率分布估计系统结构图。如图2所示，一种配电网设备寿命的概率分布估计系统包括：样本数据获取模块201，用于获取配电网设备寿命的样本数据。失效概率曲线确定模块202，用于根据所述样本数据采用平均秩次法，确定配电网设备的失效概率曲线。第一参数值确定模块203，用于对所述失效概率曲线利用威布尔函数拟合法，得到威布尔函数参数值。第二参数值确定模块204，用于根据所述威布尔函数参数值和所述失效概率曲线采用拟合法，得到参数值。配电网设备寿命的概率分布确定模块205，用于根据所述威布尔函数参数值和参数值，确定最终的失效概率曲线拟合函数，所述失效概率曲线拟合函数为配电网设备寿命的概率分布。所述第一参数值确定模块203，具体包括：第一参数值确定单元，用于利用威布尔函数对所述失效概率曲线在x方向和y方向做最小二乘拟合，得到威布尔函数参数值。所述第二参数值确定模块204，具体包括：威布尔函数计算值确定单元，用于将所述威布尔函数参数值代入威布尔函数中，得到威布尔函数计算值。差值函数确定单元，用于对所述失效概率曲线和所述威布尔函数计算值进行差值运算，得到差值函数。拟合单元，用于利用正弦函数对所述差值函数进行拟合，得到参数值。所述配电网设备寿命的概率分布确定模块205，具体包括：配电网设备寿命的概率分布确定单元，用于根据所述威布尔函数参数值和参数值对拟合后的威布尔函数和正弦函数进行求和，得到最终的失效概率曲线拟合函数。实施例1：步骤1：对设备寿命的样本数据用平均秩次法求设备的失效概率曲线，如图3所示。步骤2：利用威布尔函数对失效概率曲线在x方向和y方向做最小二乘拟合，再对两个方向求得的参数值取平均值作为最终的威布尔函数参数估计值，得到参数值为m＝2.83267525，θ＝511.501149。步骤3：对失效概率曲线和拟合后的威布尔函数进行差值运算，利用正弦函数对差值运算的结果进行双重拟合，参数值为：a＝0.105；ω＝0.01108；步骤4：对拟合后的威布尔函数和正弦函数进行求和，得到最终的失效概率曲线拟合函数：即为配电网设备寿命的概率分布。失效概率曲线与威布尔函数拟合曲线、双重拟合函数拟合曲线的对比如图4所示。对威布尔函数拟合和双重拟合函数拟合做误差对比，得到下表：误差均值误差方差威布尔函数6.5819411e-21.382087e-3双重拟合函数1.6034618e-22.23775e-4计算可得，误差均值纠正率为75.64％，误差方差纠正率为83.81％。本发明所提出的一种配电网设备寿命的概率分布估计方法，通过平均秩次法求出配电网设备寿命的失效概率曲线，利用双重拟合函数对配电网设备寿命的失效概率曲线进行拟合，得到配电网设备寿命的概率分布，实例表明，本发明所提出的方法较传统方法，能够有效地减小配电网设备寿命的概率分布的预测误差。综上所述，本发明所提出的一种配电网设备寿命的概率分布估计方法易于操作，且大大提高了准确性。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。当前第1页1 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技术特征：1.一种配电网设备寿命的概率分布估计方法，其特征在于，包括：
获取配电网设备寿命的样本数据；
根据所述样本数据采用平均秩次法，确定配电网设备的失效概率曲线；
对所述失效概率曲线利用威布尔函数拟合法，得到威布尔函数参数值；
根据所述威布尔函数参数值和所述失效概率曲线采用拟合法，得到参数值；
根据所述威布尔函数参数值和参数值，确定最终的失效概率曲线拟合函数，所述失效概率曲线拟合函数为配电网设备寿命的概率分布。
2.根据权利要求1所述的配电网设备寿命的概率分布估计方法，其特征在于，所述对所述失效概率曲线利用威布尔函数拟合法，得到威布尔函数参数值，具体包括：
利用威布尔函数对所述失效概率曲线在x方向和y方向做最小二乘拟合，得到威布尔函数参数值。
3.根据权利要求1所述的配电网设备寿命的概率分布估计方法，其特征在于，所述根据所述威布尔函数参数值和所述失效概率曲线采用拟合法，得到参数值，具体包括：
将所述威布尔函数参数值代入威布尔函数中，得到威布尔函数计算值；
对所述失效概率曲线和所述威布尔函数计算值进行差值运算，得到差值函数；
利用正弦函数对所述差值函数进行拟合，得到参数值。
4.根据权利要求1所述的配电网设备寿命的概率分布估计方法，其特征在于，所述根据所述威布尔函数参数值和参数值，确定最终的失效概率曲线拟合函数，得到最终的失效概率曲线拟合函数，具体包括：
根据所述威布尔函数参数值和参数值对拟合后的威布尔函数和正弦函数进行求和，得到最终的失效概率曲线拟合函数。
5.一种配电网设备寿命的概率分布估计系统，其特征在于，包括：
样本数据获取模块，用于获取配电网设备寿命的样本数据；
失效概率曲线确定模块，用于根据所述样本数据采用平均秩次法，确定配电网设备的失效概率曲线；
第一参数值确定模块，用于对所述失效概率曲线利用威布尔函数拟合法，得到威布尔函数参数值；
第二参数值确定模块，用于根据所述威布尔函数参数值和所述失效概率曲线采用拟合法，得到参数值；
配电网设备寿命的概率分布确定模块，用于根据所述威布尔函数参数值和参数值，确定最终的失效概率曲线拟合函数，所述失效概率曲线拟合函数为配电网设备寿命的概率分布。
6.根据权利要求5所述的配电网设备寿命的概率分布估计系统，其特征在于，所述第一参数值确定模块，具体包括：
第一参数值确定单元，用于利用威布尔函数对所述失效概率曲线在x方向和y方向做最小二乘拟合，得到威布尔函数参数值。
7.根据权利要求5所述的配电网设备寿命的概率分布估计系统，其特征在于，所述第二参数值确定模块，具体包括：
威布尔函数计算值确定单元，用于将所述威布尔函数参数值代入威布尔函数中，得到威布尔函数计算值；
差值函数确定单元，用于对所述失效概率曲线和所述威布尔函数计算值进行差值运算，得到差值函数；
拟合单元，用于利用正弦函数对所述差值函数进行拟合，得到参数值。
8.根据权利要求5所述的配电网设备寿命的概率分布估计系统，其特征在于，所述配电网设备寿命的概率分布确定模块，具体包括：
配电网设备寿命的概率分布确定单元，用于根据所述威布尔函数参数值和参数值对拟合后的威布尔函数和正弦函数进行求和，得到最终的失效概率曲线拟合函数。
技术总结本发明涉及一种配电网设备寿命的概率分布估计方法及系统。该方法包括：获取配电网设备寿命的样本数据；根据所述样本数据采用平均秩次法，确定配电网设备的失效概率曲线；对所述失效概率曲线利用威布尔函数拟合法，得到威布尔函数参数值；根据所述威布尔函数参数值和所述失效概率曲线采用拟合法，得到参数值；根据所述威布尔函数参数值和参数值，确定最终的失效概率曲线拟合函数，所述失效概率曲线拟合函数为配电网设备寿命的概率分布。本发明能够提高配电网设备寿命预测的准确性。
技术研发人员：朱剑利;樊冰;谭洪涛;李忠政;廖孟柯;周二彪;王洪涛
受保护的技术使用者：国网新疆电力有限公司经济技术研究院;华北电力大学;国家电网有限公司
技术研发日：2020.11.18
技术公布日：2021.03.12
