本發(fā)明涉及氫電耦合微能源網(wǎng)，尤其涉及一種故障可視化的氫電耦合微能源網(wǎng)可靠性評估方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、“雙碳目標”實施過程中，氫能有望成為能源領(lǐng)域的重要組成部分。近年來，隨著氫能應(yīng)用技術(shù)發(fā)展逐漸成熟，以及全球應(yīng)對氣候變化壓力的持續(xù)增大，電氫耦合技術(shù)持續(xù)推進，使氫快速融入整個微能源系統(tǒng)。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，對氫電耦合微能源網(wǎng)的可靠性評估包括：通過設(shè)備傳感器采集的運行數(shù)據(jù)，建立耦合數(shù)學(xué)模型獲得可靠性指標，利用訓(xùn)練數(shù)據(jù)對混合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行訓(xùn)練，可以監(jiān)測氫電耦合系統(tǒng)的異常工作狀態(tài)；利用線性回歸和偏差分析提高數(shù)據(jù)分析的精度，再通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法實時校對數(shù)據(jù)，貝葉斯網(wǎng)絡(luò)算法增強對異常測試流程的優(yōu)化，提高智能機器人檢測的可靠性；結(jié)合動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)時序分析，預(yù)測識別特殊地質(zhì)結(jié)構(gòu)變化，數(shù)據(jù)處理的準確性、預(yù)測的可靠性有提升；通過集成因果推理模塊對貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行構(gòu)建，精確展示各生產(chǎn)與能源之間的復(fù)雜關(guān)系，為能源消耗的實時監(jiān)控和自動調(diào)節(jié)提供了解決方案。然而，現(xiàn)有技術(shù)對于微能源網(wǎng)的可靠性評估方法主要考慮綜合能源系統(tǒng)整體的影響，缺乏對于易燃、易爆、易擴散的氫能的重點考慮。

3、因此，亟需一種能夠解決現(xiàn)有對于微能源網(wǎng)的可靠性評估方法主要考慮綜合能源系統(tǒng)整體的影響，缺乏對于物理性質(zhì)不穩(wěn)定的氫能的重點考慮的技術(shù)方案。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種故障可視化的氫電耦合微能源網(wǎng)可靠性評估方法及系統(tǒng)，在微能源網(wǎng)內(nèi)對物理性質(zhì)不穩(wěn)定的氫能可靠性進行局部的重點評估，并將評估結(jié)果與綜合能源系統(tǒng)整體可靠性評估結(jié)果相結(jié)合，在實現(xiàn)故障可視化的基礎(chǔ)之上，對氫電耦合微能源網(wǎng)可靠性進行準確評估。

2、本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案。

3、本發(fā)明提出了一種故障可視化的氫電耦合微能源網(wǎng)可靠性評估方法，微能源網(wǎng)的能源結(jié)構(gòu)包括氫能子網(wǎng)絡(luò)、電能子網(wǎng)絡(luò)與熱能子網(wǎng)絡(luò)，其中，氫能子網(wǎng)絡(luò)、電能子網(wǎng)絡(luò)之間通過電氫耦合元件相耦合，電能子網(wǎng)絡(luò)與熱能子網(wǎng)絡(luò)之間通過電熱耦合元件相耦合；方法包括：

4、獲取氫能子網(wǎng)絡(luò)的第一頂層故障事件和第一故障原因、電能子網(wǎng)絡(luò)的第二頂層故障事件和第二故障原因、熱能子網(wǎng)絡(luò)的第三頂層故障事件和第三故障原因作為節(jié)點，以建立表征各節(jié)點之間關(guān)系的可靠性評估網(wǎng)絡(luò)模型；

5、采集微能源網(wǎng)故障數(shù)據(jù)和微能源網(wǎng)風險數(shù)據(jù)；

6、采用統(tǒng)計學(xué)方法，根據(jù)微能源網(wǎng)的故障數(shù)據(jù)和微能源網(wǎng)風險數(shù)據(jù)，確定可靠性評估網(wǎng)絡(luò)模型中各節(jié)點的故障發(fā)生概率；根據(jù)各節(jié)點的故障發(fā)生概率及其約束條件，基于可靠性評估網(wǎng)絡(luò)模型確定待評價故障事件對應(yīng)的故障節(jié)點以及待評價故障事件的發(fā)生路徑，基于故障節(jié)點和發(fā)生路徑進行故障可視化；

7、基于置信區(qū)間對可靠性評估網(wǎng)絡(luò)模型中故障節(jié)點的故障發(fā)生概率進行校驗，以校驗后的故障節(jié)點的故障發(fā)生概率、故障節(jié)點的故障修復(fù)時間以及故障節(jié)點的平均故障持續(xù)時間分別作為故障節(jié)點的第一可靠性指標、第二可靠性指標和第三可靠性指標；

8、利用故障節(jié)點的第一可靠性指標、第二可靠性指標、第三可靠性指標，以及氫電耦合微能源網(wǎng)的可靠性指標，共同對氫電耦合微能源網(wǎng)進行可靠性評估。

9、優(yōu)選地，第一頂層故障事件包括：氫氣引起的故障事件，第一故障因素包括：導(dǎo)致氫氣引起的故障事件發(fā)生的故障因素；

10、第二頂層故障事件包括：電力系統(tǒng)崩潰或停止運行，第二故障因素包括：導(dǎo)致電力系統(tǒng)崩潰或停止運行發(fā)生的故障因素；

11、第三頂層故障事件包括：熱力系統(tǒng)失去控制不能持續(xù)供熱，第三故障因素包括：導(dǎo)致熱力系統(tǒng)失去控制不能持續(xù)供熱發(fā)生的故障因素。

12、優(yōu)選地，建立表征各節(jié)點之間關(guān)系的可靠性評估網(wǎng)絡(luò)模型，包括：

13、以第一頂層故障事件和第一故障原因為根節(jié)點，逐層生成層子節(jié)點，并將電氫耦合元件作為第層中的子節(jié)點；

14、從第層中的子節(jié)點開始，逐層生成層葉子節(jié)點，并將電能子網(wǎng)絡(luò)的第二頂層故障事件和第二故障原因作為第層中的葉子節(jié)點；

15、從第層中的子節(jié)點開始，逐層生成層葉子節(jié)點，并將電能子網(wǎng)絡(luò)的第二頂層故障事件和第二故障原因作為第層中的葉子節(jié)點，將電熱耦合元件作為第層中的葉子節(jié)點；其中，；

16、從第層中的葉子節(jié)點開始，逐層生成層葉子節(jié)點，并將熱能子網(wǎng)絡(luò)的第三頂層故障事件和第三故障原因作為第層中的葉子節(jié)點；

17、其中，、、和均為正整數(shù)。

18、優(yōu)選地，可靠性評估網(wǎng)絡(luò)模型表征的各節(jié)點之間關(guān)系包括：與關(guān)系、聯(lián)合關(guān)系、因果關(guān)系。

19、優(yōu)選地，采用統(tǒng)計學(xué)方法，根據(jù)微能源網(wǎng)的故障數(shù)據(jù)和微能源網(wǎng)風險數(shù)據(jù)，確定可靠性評估網(wǎng)絡(luò)模型中各節(jié)點的故障發(fā)生概率，包括：

20、提取微能源網(wǎng)故障數(shù)據(jù)中的特征信息，作為先驗信息；

21、根據(jù)先驗信息，基于可靠性評估網(wǎng)絡(luò)模型得到故障先驗分布；

22、提取微能源網(wǎng)風險數(shù)據(jù)中的特征信息，作為后驗信息；

23、根據(jù)后驗信息和故障先驗分布，基于可靠性評估網(wǎng)絡(luò)模型得到故障后驗分布；

24、根據(jù)故障后驗分布，得到可靠性評估網(wǎng)絡(luò)模型中各節(jié)點的故障發(fā)生概率。

25、優(yōu)選地，根據(jù)各節(jié)點的故障發(fā)生概率及其約束條件，基于可靠性評估網(wǎng)絡(luò)模型確定待評價故障事件及其發(fā)生路徑，包括：

26、建立各節(jié)點的故障發(fā)生概率的約束條件，滿足如下關(guān)系式：

27、，

28、式中，為故障總體樣本的觀測值對應(yīng)的耦合系數(shù)；為故障總體樣本的觀測值對應(yīng)的故障發(fā)生概率；和分別為故障總體樣本的觀測值對應(yīng)的故障發(fā)生概率下限和故障發(fā)生概率上限；

29、當故障發(fā)生概率大于，則判定為高概率故障事件，其中，為試驗次數(shù)；以高概率故障事件作為待評價故障事件，同時基于可靠性評估網(wǎng)絡(luò)模型獲取高概率故障事件的發(fā)生路徑。

30、優(yōu)選地，基于置信區(qū)間對可靠性評估網(wǎng)絡(luò)模型中各節(jié)點的故障發(fā)生概率進行校驗，包括：

31、根據(jù)故障后驗分布確定故障節(jié)點的故障發(fā)生概率的置信區(qū)間，利用置信區(qū)間篩選故障節(jié)點的故障發(fā)生概率；當置信區(qū)間不小于設(shè)定區(qū)間閾值時，保留該故障節(jié)點的故障發(fā)生概率；反之，當置信區(qū)間小于設(shè)定區(qū)間閾值時，去除該故障節(jié)點的故障發(fā)生概率。

32、優(yōu)選地，基于可靠性評估網(wǎng)絡(luò)模型判斷被去除故障發(fā)生概率的故障節(jié)點是否為各子網(wǎng)絡(luò)的底層事件，若故障節(jié)點是各子網(wǎng)絡(luò)的非底層事件，則基于待評價故障事件的發(fā)生路徑，在可靠性評估網(wǎng)絡(luò)模型中確定故障節(jié)點所對應(yīng)各子網(wǎng)絡(luò)的底層事件；根據(jù)貝葉斯定理，利用故障節(jié)點所對應(yīng)各子網(wǎng)絡(luò)的底層事件的故障率計算得到故障節(jié)點的故障發(fā)生概率；反之，若故障節(jié)點是各子網(wǎng)絡(luò)的底層事件，則以各子網(wǎng)絡(luò)的底層事件的故障率作為故障節(jié)點的故障發(fā)生概率。

33、優(yōu)選地，故障節(jié)點的第一可靠性指標、第二可靠性指標和第三可靠性指標滿足如下關(guān)系式：

34、，

35、式中，校驗后的故障節(jié)點的故障發(fā)生概率為故障節(jié)點的第一可靠性指標，故障節(jié)點的故障修復(fù)時間為故障節(jié)點的第二可靠性指標，故障節(jié)點的平均故障持續(xù)時間為故障節(jié)點的第三可靠性指標。

36、優(yōu)選地，氫電耦合微能源網(wǎng)的可靠性指標，包括：氫電耦合微能源網(wǎng)停止供氫的概率、氫電耦合微能源網(wǎng)得氫的概率以及氫負荷缺供能量期望。

37、本發(fā)明還提出了一種故障可視化的氫電耦合微能源網(wǎng)可靠性評估系統(tǒng)，包括：

38、可靠性評估網(wǎng)絡(luò)建立模塊，故障事件可視化處理模塊，可靠性評估模塊；

39、可靠性評估網(wǎng)絡(luò)建立模塊，用于獲取氫能子網(wǎng)絡(luò)的第一頂層故障事件和第一故障原因、電能子網(wǎng)絡(luò)的第二頂層故障事件和第二故障原因、熱能子網(wǎng)絡(luò)的第三頂層故障事件和第三故障原因作為節(jié)點，以建立表征各節(jié)點之間關(guān)系的可靠性評估網(wǎng)絡(luò)模型；

40、故障事件可視化處理模塊，用于采集微能源網(wǎng)故障數(shù)據(jù)和微能源網(wǎng)風險數(shù)據(jù)；采用統(tǒng)計學(xué)方法，根據(jù)微能源網(wǎng)的故障數(shù)據(jù)和微能源網(wǎng)風險數(shù)據(jù)，確定可靠性評估網(wǎng)絡(luò)模型中各節(jié)點的故障發(fā)生概率；根據(jù)各節(jié)點的故障發(fā)生概率及其約束條件，基于可靠性評估網(wǎng)絡(luò)模型確定待評價故障事件對應(yīng)的故障節(jié)點以及待評價故障事件的發(fā)生路徑；

41、可靠性評估模塊，用于基于置信區(qū)間對可靠性評估網(wǎng)絡(luò)模型中故障節(jié)點的故障發(fā)生概率進行校驗，以校驗后的故障節(jié)點的故障發(fā)生概率、故障節(jié)點的故障修復(fù)時間以及故障節(jié)點的平均故障持續(xù)時間分別作為故障節(jié)點的第一可靠性指標、第二可靠性指標和第三可靠性指標；利用故障節(jié)點的第一可靠性指標、第二可靠性指標、第三可靠性指標，以及氫電耦合微能源網(wǎng)的可靠性指標，共同對氫電耦合微能源網(wǎng)進行可靠性評估。

42、一種終端，包括處理器及存儲介質(zhì)；存儲介質(zhì)用于存儲指令；處理器用于根據(jù)指令進行操作以執(zhí)行方法的步驟。

43、計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，該程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)方法的步驟。

44、本發(fā)明的有益效果在于，與現(xiàn)有技術(shù)相比至少包括，本發(fā)明的故障可視化的氫電耦合微能源網(wǎng)的可靠性評估方法，通過構(gòu)建涉氫設(shè)備的故障事件，再根據(jù)涉氫設(shè)備的故障事件構(gòu)建基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的模型，重點考慮了氫能對微能源網(wǎng)可靠性的影響，使得本方法能夠在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上進一步地評估微能源網(wǎng)的可靠性。通過分析得到故障的后驗分布，再根據(jù)后驗分布得到了高概率故障事件和事件發(fā)生路徑，使得本方法能夠?qū)⒐收虾桶l(fā)生路徑可視化，進一步便于微能源網(wǎng)可靠性評估。