基于馬爾科夫模型的直流斷路器可靠性評估方法

摘要：直流斷路器控制電流通斷過程的成敗取決于整體的可靠性。基于機械式、混合式和全固態直流斷路器的拓撲結構,采用故障樹梳理各支路的故障事件。利用馬爾科夫評估模型描述直流斷路器組成部件與整體,以及不同故障狀態間的轉移過程,提出基于故障率和可用率特征參量評價不同拓撲結構直流斷路器平穩運行狀態概率的方法。最后對±7.5kV中壓直流配電網的三種不同拓撲結構直流斷路器進行可靠性計算,辨識影響其整體可靠性的薄弱環節,并對可靠性隨冗余設計的變化趨勢進行預測。結果表明,目前機械式直流斷路器可用率最高,機械開關、IGBT模塊是制約斷路器可靠性提升的主要因素。隨著電力電子器件技術發展,通過合理的冗余設計,全固態直流斷路器可用率將超過機械式,在未來直流配電網發展中更具應用優勢。