摘要：GO法是一种以成功为导向的系统可靠性分析方法，将GO法用于核电厂电气主接线系统的故障率分析中。推导了多状态可修系统故障率的GO法计算公式，根据所建立的主接线系统的完整GO图进行定量计算。通过将GO法分析结果与故障树法结果的对比，验证了GO法在多状态复杂系统故障率分析领域的正确性。
关键词：可靠性；电气主接线；GO 法；故障率
发电厂、变电所的电气主接线是电力系统中实现电能汇集和分配的枢纽环节，其可靠性指标计算是备受关注的焦点问题之一。由于电气主接线是电力系统接线的主要部分，对电力系统的安全、经济运行以及对发电厂、变电所的电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定等都有着密切的关系，在工程中的实际应用并不多；而解析法通过对系统中各元件状态的搜索，列出全部可能的系统状态，采用组合法求解最小割集，但随着现代核电站规模的日趋庞大和主接线系统元件的增多，导致状态组合及模型复杂度以指数形式增加，应用常规可靠性分析方法存在困难。一种新的系统可靠性分析方法（GO 法）目前已在核电、设备性能分析、电网配电等领域得到成功应用。
一、概述
典型的“二进二出”的3/2 主接线联接图如图所示。
GO 法分析电气主接线系统可靠性的优点有：①适用于电气主接线这种多状态、有时序、有信号反馈系统的可靠性分析；②GO 图模型紧凑，易于检查与更改；③GO 法以成功为导向，可直接进行系统正常工作或故障概率定性和定量分析。难点有：①电气主接线设备连接导通关系复杂，在不同支路中可能存在同一个设备中有不同流向电流流过的情况，按照传统GO 图单方向一一对应的方法建模无法将主接线工程图转换成GO 模型；②电气主接线系统中设备正常工作与否除受自身性能影响外，还受到与之相连其他设备是否正常工作的影响，因此需要在建立GO 图模型时引入条件信号表示对设备之间正常工作的相互影响，这里的影响包括设备故障与设备检修等多种设备状态。
二、Go法在电气主接线系统的应用
1、系统Go图建立
1)系统Go图主图模型。常规G0图1个操作符仅对应1条支路上的1个元件，在主接线系统中，由于存在隔离开关操作涉及多条支路及同一传输路径上电沆双向流动的问题，某一元件的故障可能关联多条支路动作，因此，可能会在Go图中存在代表相同设备的某操作符出现在多条支路中的现象，即需根据图扩展原有建立G0图方法，本工作以断路器D2为例建立Go图主图模型。从G1发出的电流有两条支路经D2，1条经D2、D3、M2、D6、D5从L2送出，1条只经D2从L1送出；从G2发出的电流有1条支路经D5、D4、M1、D1、D2从L1送出。经断路器D5的3条支路可同理做出。但由G1和G2发出的电流流经D2时方向不同，其中方向相同的两个支路可共用1个D2，另一方向支路需再次引入操作符来代表D2，因此，画出的G0图中1个元件出现在多处，并用多个操作符表示的情况，解决了有元件不同流向的系统建模问题。
2)系统G0图条件信号模型。无论设备是两状态还是多状态，所对应的Go图主图均相同。原因在于主图反映的是实际工程图中设备的连接关系，而不受设备自身状态数量的影响。采用G0法分析主接线系统可靠性时，主图中设备正常工作与否。还取决于与之相连其他设备是否正常工作的影响，因此，需引入条件信号表示对设备间正常工作的相互影响。对应G0图简图建立的考虑检修状态的条件信号Go图如图所示。
以上条件信号图与Go图中等效输入信号存在一一对应关系，其中10—001操作符对应作为设备D2正常工作的条件信号。对任一操作符，前面的数字代表操作符类型，后面的数字代表操作符编号。由于GO法是以成功为导向的分析方式，在分析D2断路器处在正常工作条件时，同时也要求与D2相连的设备G1、T1、L1、D1、D3正常工作或处于检修状态，否则D2断路器动作，这设备的正常工作或检修作为D2处于正常工作状态的条件信号，只有当5个触发条件同时符合要求时，经与门运算后D2才可能正常工作，在电气主接线系统可靠性分析中多采用近似独立假设而忽略相关故障，仍可保证计算结果与统计数据有较高的吻合度。
2、主接线系统故障率计算
GO法用于主接线的可靠性分析存在的难点有：1)电气主接线设备连接导通关系复杂，在不同支路中可能存在同一个设备中有不同流向电流流过的情况，按照传统GO图单方向一一对应方法建模无法将主接线工程图转换成GO模型；2)电气主接线系统中设备正常工作与否除受自身性能影响外，还受到与之相连其他设备是否正常工作的影响，因此需在建立GO图模型时引入条件信号表示对设备之间正常工作的相互影响，这里的影响包括设备故障与设备检修等多种设备状态；
GO法是一种以成功为导向的计算方法，因此，对于主接线G0图主图中设备采用其成功概率进行计算；对于主接线Go图条件信号图中设备采用为成功状态概率与检修状态概率之和进行计算。由于同一设备可出现在不同GO图支路中，因此，计算公式中会存在同一操作符对应概率出现在同一计算结果中的情况。此时，在定量分析中可根据布尔代数理论，借鉴共有信号处理方法进行合并化简：在GO法计算中，若不存在同一操作符概率出现多次的现象，则直接应用公式进行计算结果是准确的；若存在同一操作符概率出现多次的现象，需进行如下修正：在逻辑门的计算中，当计算多个包含同一操作符的输入信号同时成功的概率时，计算表达式中会出现成功概率的多次项，应修正为一次项，而在分析三状态设备时，最终结果表达式中可能会出现同一设备不同状态概率相乘的形式，其实际意义表示同一设备同时出现两种不同状态，这在现实中是不可能发生的，此时要消除包含类似这种乘积的因式，表达式如下：
在完成同一操作符概率的修正处理后，新得到的表达式是正确的。根据定量计算方法，采用GO法与故障树法的分析结果列于表。
对于可修和不可修系统，Go法和故障树法虽同属演绎法的一种，但计算结果相差达12．6％，二者存在较大差异。从推导原理方面加以分析原因不难得出，Go法以成功为导向的计算方法与故障树法以失败为导向的计算方法有着本质不同。本系统中故障树法求得的失败概率主要为二阶割集的贡献；而至于三阶割集或以上的事件，由于其发生概率很小且组合较多难以计算，故忽略不计；而采用最小割集近似独立计算的方法同样忽略了容斥计算时多组合最小割集同时出现对系统故障的影响，导致最终结果实际上是两方面近似的结果。而对于Go法计算，其正常工作事件的对立事件是所有故障事件的集合，仍包括更高阶的事件，因此，在GO法计算中避免了上述故障树法所包含的两种近似计算，使定量计算结果更为接近真实结果。
结论
1)采用Go法对电气主接线系统进行了分析，建立了多状态存在下系统的Go图模型，验证了GO法的有效性和简洁性。状态增加后的故障率分析结果更加贴近于3／2断路器电气主接线实际运行情况，具有很高的应用价值。
2)故障树法分析结果对比可知，Go法定性分析结果与故障树法相同，GO法定量计算结果较故障树法更为精确，对电气主接线等可修系统的分析更有优势。。
参考文献：
[1] 吴 鹏，郭永基. 发电厂电气主接线可靠性研究与实践[D].南宁：广西大学硕士学位论文, 2015.
[2] 徐荆州，李扬. 基于GO 法的复杂配电系统可靠性评估[J]. 电工技术学报，2016(1): 13.
论文作者:张之延,李龙
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/8
标签：接线论文; 设备论文; 系统论文; 状态论文; 电气论文; 概率论文; 工作论文; 《电力设备》2019年第6期论文;