考虑极端天气冲击过程的风电机组竞争失效可靠性评估

针对风电机组的运行可靠性易受极端天气影响的问题,提出了一种考虑极端天气冲击过程的风电机组竞争失效可靠性评估方法。同时考虑风电机组自然退化、极端天气冲击导致的瞬时退化以及极端天气持续过程产生的加速退化,构建极端天气下的风电机组综合退化模型;考虑风电机组退化过程对其耐冲击性能的影响,建立风电机组竞争失效可靠度模型以评估风电机组可靠性;基于我国北方某风电场工程数据和极端天气历史数据评估了某2 MW风电机组的可靠性并进行了参数灵敏度分析。结果显示,到第5年时,仅考虑自然退化的方法评估风电机组可靠度为0.84,而考虑极端天气冲击过程的方法评估风电机组可靠度为0.178,后者更加符合工程实际。通过模型参数的灵敏度分析发现,运行时间超过3年后,退化失效开始逐渐影响风电机组的可靠性。

含分布式电源和电动汽车的配电网可靠性评估

针对目前大规模分布式电源和电动汽车接入配电网后,给配电网可靠性带来一定影响的问题,提出了一种含有分布式电源和电动汽车的新型配电网的可靠性评估方法。首先,考虑到风光出力的不确定性和相关性,选择拟合性最优的Frank-Copula函数,建立了风光联合出力概率模型。其次,分析了电动汽车用户行为特征,提出了基于动态分时电价的电动汽车有序充放电控制策略。最后,基于改进IEEE-RBTS Bus6测试系统的主馈线F4,对系统的可靠性指标进行计算分析,结果表明所提的风光联合出力模型和有序充放电控制策略可以有效降低对配电网可靠性的影响。

基于随机临近嵌入和逻辑回归的滚动轴承可靠性评估

提出了一种基于随机临近嵌入与逻辑回归模型相结合的滚动轴承运行可靠度评估方法,该方法可以解决滚动轴承运行过程中存在的可靠度问题。首先,对振动信号进行特征提取,构成特征参数集;其次,使用随机临近嵌入降维算法对特征参数集降维,构成低维特征向量集;再次,引用小波去噪法对特征向量集进行降噪处理;最后,将降噪后的数据带入逻辑回归模型中评估滚动轴承的可靠性,并由西安交通大学滚动轴承振动信号数据集证明了该方法的有效性。

基于CREAM方法的海上风机安装人因可靠性评估

采用认知可靠性和差错分析法(Cognitive Reliability and Error Analysis Method,CREAM)对固定式海上风机安装作业的人因可靠性进行评估,并引入结构熵权法和马尔可夫方法对传统CREAM进行改进,实现人因差错概率、平均人为差错时间等人因可靠性指标的定量计算。在充分结合现实条件的情况下,考虑海上风机安装的天气、海浪和操作水平等环境和人为因素的影响,针对固定式海上风机安装作业的要求和特点,结合作业人员可靠性评估结果,从操作素质、组织管理、环境改善等方面提出发展建议。

基于性能参数的某发射箱后盖可靠性评估

该文基于性能参数并通过数理统计方法评估后盖可靠性,评估得到后盖可靠度为0.987132,可靠度置信下限为0.973991(置信水平为0.7)。基于性能参数方法评估可靠性可有效利用产品生产过程信息,适用于发射箱端盖产品可靠性评估。

基于路径故障概率分析的软件可靠性评估仿真

为了保证软件运行安全,减少故障发生概率,提出了一种持续集成环境中软件可靠性评估方法。计算软件故障率,根据计算结果划分故障等级,充分考虑组件的重要程度,量化可靠性指标,选用偏导数描述软件组件的重要程度。引入路径概念,根据软件可靠性特征,建立路径原则,对持续集成环境软件可靠性进行分析,明确路径故障概率后,当路径上的某一项运算发生错误时,整个路径即为故障路径,由此得到路径故障率,实现整体软件可靠性评估。由实验结果可知,所提方法能够得到更为精准的软件可靠性评估结果,有利于保证网络运行稳定安全。

固体激光器可靠性评估技术研究

主要介绍了在获得固体激光器的失效数据下,利用AIC、BIC信息量最小准则的分布类型选择方法,确定固体激光器的失效分布类型,再利用已有的数据,对其可靠性进行有效的评估,得到固体激光器MTBF的点估计和不同置信度下的MTBF置信下限,为该产品设计定型和生产决策提供管理信息。

Weibull和正态分布不完全数据可靠性评估方法

提出一种两参数Weibull分布和正态分布定数截尾数据可靠性评估方法,建立了其高置信度下的可靠寿命和可靠度单侧置信限计算公式。同时,给出一种能够充分开发利用以往试验数据,并与当前试验数据有机融合进行可靠性评估的方法,由于增大了信息量,从而可以显著提高当前产品可靠性评估精度。在此基础上,还进一步将上述方法推广用于两参数Weibull分布和正态分布的定时截尾数据、无失效数据以及一般不完全数据的可靠性评估,从而实现了不完全数据情况机电产品高精度小样本可靠性评估。与传统的需查表计算的BLUE和BLIE等方法相比,本文方法不但理论上更加严谨,而且评估精度更高,工程计算也更加便捷。

小样本积木式可靠性评估与更新方法

针对工程上只能进行极少甚至无法进行整机寿命试验,导致可靠性评估精度不高的情况,提出一种小样本积木式可靠性评估与更新方法。首先建立了能够根据机电产品子系统当前试验、以往试验和以往服役寿命数据,对其整机高置信度、高可靠度的可靠寿命进行评估的方法,从而解决了机电产品无法进行整机寿命试验时的可靠性评估难题,为其外场使用提供了科学依据。然后给出了能够根据该机电产品整机试验寿命数据和外场服役寿命数据对上述可靠寿命评估结果进行更新的方法,从而增大了信息量,显著提高其可靠性评估精度。文中针对工程上常用的指数分布、Weibull分布和对数正态分布情况进行了详细讨论,给出了相应的整机高置信度、高可靠度的可靠寿命评估与更新公式。

考虑电气化铁路接入的山区电网可靠性评估研究

作为大功率、强冲击的移动负荷,电气化铁路接入山区电网后将导致电网线路功率在短时内重新分布,可能引发线路可靠性下降等后果。为此,该文提出一种考虑电气化铁路接入的山区电网可靠性评估方法。首先,考虑途径山区的电气化铁路客货共线的特点,基于列车牵引计算模拟牵引负荷的随机波动性;然后分析牵引负荷对电网潮流的影响;进一步建立线路故障模型对牵引负荷接入后的线路可靠性指标进行计算,量化评估山区电网的可靠性水平;最后,定义线路薄弱度指标对山区电网薄弱环节进行筛选,并提出相应措施以提升电网可靠性。通过算例对比分析优化前后两种情况下的电网可靠性指标,验证了该文所提方法的正确性与有效性。

烧蚀型热防护系统概率设计与可靠性评估方法研究

为在保障热防护系统可靠性的前提下减轻重量,本文建立考虑多源不确定性的烧蚀型热防护系统的概率设计和可靠性评估方法。采用有限元方法计算系统热响应,通过试验测试与数值模型对比验证方法的有效性。并构建热防护系统的不确定性输入参数与目标输出的代理模型,基于代理模型与蒙特卡洛方法进行热防护系统目标变量的概率特性分析。采用Sobol指标对不确定性参数进行灵敏度分析,并以系统可靠性为指标进行概率设计。该方法针对来流、几何以及材料属性等多源不确定性进行热防护系统的概率设计与可靠性评估,以二维平板模型为例,计算热防护系统最高背温的概率特性以及不确定性参数的灵敏度,得到了不同涂层厚度情况下系统的可靠性。结果表明,与安全系数 n =1.5的设计相比,概率设计减重达到24%。

空间站电动工具开关按钮性能退化特性加速寿命试验与可靠性评估

面向中国空间站在轨寿命评估与延寿需求,以舱外电动工具开关按钮为对象,开展综合考虑在轨长期贮存与短期作业交替影响的加速寿命试验,设置多温度水平,研究开关按钮性能退化特性和失效机理,并采用基于伪寿命分布的可靠性评估方法开展评估工作。加速寿命试验结果显示:开关按钮在50℃和80℃温度下出现按压力松弛现象,按压力退化与时间呈线性关系;在110℃和140℃温度下出现卡滞、卡死和润滑脂溢出现象,且按压力迟滞量在贮存后期显著增大。可靠性评估结果显示:开关按钮满足10年寿命末期可靠度0.9954的指标要求。文章所述研究方法可为空间站内其他长期贮存单机的可靠性评估提供借鉴。

计及制冷系统和过热保护的含高温超导电缆配电网可靠性评估方法

为适应高温超导电缆商业化运行需求,提出一种考虑不同应用模式下制冷系统和过热保护影响的含高温超导电缆的配电网可靠性评估方法。依据高温超导电缆制冷系统的工作原理、故障特性及过热保护装置的动作逻辑和自动重合规则,对高温超导电缆系统可靠性进行建模分析。考虑了低压联络和配电线路增效2种典型应用模式下高温超导电缆接入对配电网的可靠性影响,采用融入了计及高温超导电缆的新增故障模式的最小割集法求解配电网可靠性指标,实现含高温超导电缆的配电网可靠性评估。以某实际配电网为算例,通过仿真分析了制冷系统故障和过热保护对配电网不同可靠性指标的影响,并与传统的配电网改造方案进行对比,验证了所提方法的有效性。

基于三角直觉模糊数的多阶段任务系统可靠性评估

针对多阶段任务系统(Phased Mission System,PMS)可靠性评估中对系统或部件退化规律认识不清、主观知识不完备、环境变化等原因造成部件的信息不足或不精确问题,基于三角直觉模糊数(Triangular Intuitionistic Fuzzy Number,TIFN)和二元决策图(Binary Decision Diagram,BDD)模型,提出了一种PMS可靠性评估方法。首先,定义了TIFN的指数运算法则,证明了其满足的性质;其次,通过多位专家对部件平均故障时间(Mean Time to Failure,MTTF)进行评估,利用TIFN量化专家意见,建立了直觉模糊失效率评估模型,构建了一种计算TIFN的隶属度和非隶属度的方法,根据TIFN的运算法则和指数分布函数定义了部件的模糊失效函数;最后,运用示例说明了该方法的有效性,并与传统PMS-BDD方法、模糊故障树方法和直觉模糊故障树方法进行了对比分析。

考虑分布式可再生能源不确定性的配电网可靠性评估

分布式能源在电力系统中的渗透率不断提升,使得配电网系统呈现出更大的复杂性和不确定性,这将对电力网络的可靠性产生影响。为确定配电网系统中可再生能源发电机组的最优安装位置和容量,文章结合随机模糊期望值算子和马尔科夫蒙特卡洛法(Markov Chain Monte Carlo,MCMC),提出了一种可靠性评估框架。该模型建立了风电和光伏出力的多状态概率密度函数,采用随机模糊期望值算子模拟配电网功率损耗和电压稳定性的不确定性。在考虑配电系统拓扑结构的情况下,利用MCMC模拟配电网系统中所有非源元件的随机性,由指数分布生成配电网组件故障事件及恢复时间。最后,在IEEE-33节点标准配电网上,对系统平均停电次数、系统平均停电持续时间、电量不足期望值3种可靠性指数进行评价,实验结果证明了所提出方法的有效性。

融合信息物理社会因素的配电网可靠性评估方法

为分析重大社会活动中信息系统先进技术和社会系统应急保电措施对配电网可靠性的影响,文中提出融合信息物理社会因素的配电网可靠性评估方法。首先,为分析信息物理社会系统的相互作用,构建了配电网可靠性的信息物理社会交互框架。然后,通过构建设备发展型和破坏型故障状态转移模型,量化了信息系统中缺陷诊断、风险预警技术作用周期以及社会系统中检修人员技术水平与设备故障率的关系。通过构建设备故障恢复时间模型,量化了信息系统中故障定位技术精度以及社会系统中交通路况、应急物资充裕度与设备故障恢复时间的关系。最后,为了验证框架和模型的有效性,文中建立了一个包含信息物理社会系统基本信息的测试系统。结果验证了信息、社会系统对配电物理系统可靠性的提升作用。

基于时变Copula函数的多部件系统可靠性评估

针对多部件失效相关的机械系统,提出一种基于时变Copula函数的多部件系统可靠性评估方法。首先,引入非线性Wiener过程刻画性能退化过程,并采用Copula函数刻画多部件失效间的相关性;其次,基于傅里叶级数近似Copula函数的演化方程,并通过蒙特卡洛(MC)模拟验证傅里叶级数对常见时变形式的拟合效果;此外,采用似然比统计量检验时变相关性的存在性,指明时变相关性研究的必要性。算例分析结果表明,与静态相关性模型相比,时变相关性模型对数似然函数值提高4.36%、赤池信息量准则(AIC)减小3.81%,可靠性评估结果更加准确。

考虑管道多种失效模式及结构参数相关性的电-气互联系统可靠性评估

目前在电-气互联系统供能可靠性评估方面,通常考虑天然气管道的破裂失效,较少考虑管道泄漏失效对系统可靠性的影响。实际上管道的失效模式包括小孔泄漏、穿孔及破裂,管道在泄漏时仍能输送部分天然气。另外,在天然气管道结构可靠性计算中通常假设管道参数相互独立,而忽略了参数间的相关性。该文针对上述问题,提出考虑管道多种失效模式及结构参数相关性的电-气互联系统可靠性评估模型。首先,根据管道失效机理,采用Mises准则建立管道的极限状态函数,在考虑极限状态函数参数相关性的基础上分析管道的失效率,并根据天然气管道的状态转移特性,建立管道的多状态运行模型;其次,针对管道小孔泄漏、穿孔建立管道的天然气泄漏模型,以刻画管道在这两种降额运行状态下的输送能力;最后,采用IEEE RTS79-NGS20系统作为算例,验证模型有效性。

计及多设备老化效应的主动配电网可靠性评估

高比例可再生能源的大规模接入促使配电网向着主动配电网(ADN)的方向转型,大量的信息设备建设扩大了主动配电网的整体规模,提升了信息处理效率,但同时也使得系统安全可靠运行的问题变得更加突出。本文提出考虑老化效应的混合通信网络主动配电网可靠性评估方法,首先采用失效模式与效应分析方法建立信息网络与配电网络间的故障关联模型,其次利用设备性能参数建立信息设备与物理设备的威布尔分布老化失效模型,最后通过序贯与非序贯蒙特卡洛相结合的仿真方法对系统可靠性进行评估。其结果可为未来主动配电网的运行维护提供有力的技术支撑。

基于动态贝叶斯网络的多任务剖面混联系统可靠性评估方法

针对混联系统,任务众多和环境复杂多变的特点,进行系统可靠性评估时往往需要考虑不同任务剖面和工作条件。考虑到混联系统的多任务剖面转换时逻辑结构变化,组件数量不同,待工作组件故障的多状态以及故障影响延续等问题,提出了多任务剖面的混联系统可靠性建模与综合评估方法。以含有表决模型的混联电子系统为例,建立多任务剖面可靠性模型,利用动态贝叶斯分析待工作组件的故障状态,从而获得待工作组件故障在任务剖面间的延续性对系统可靠性的影响,同时使用蒙特卡洛方法得到系统中可变参数影响下组件的寿命值。以雷达天线电子系统为例对可靠性模型进行检验,将该模型与不考虑待工作组件故障的模型进行对比,结果表明,考虑待工作组件故障能够更加精确的获知系统可靠性变化趋势,实例验证了该方法对于多任务剖面下混联系统的可靠性评估的有效性。