基于可靠度的系统优化设计

研究了在造价和质量约束下系统器件选型和器件冗余数分配优化问题，建立了基于可靠度指标的子系统元件选择和冗余个数一体化并发设计问题的方法，并利用遗传算法求解系统可靠度优化配置问题．具体优化了一复杂系统的可靠度分配设计。结果表明，本文的问题描述合理，算法有效可行．     

基于马尔科夫模型的三工位系统的可靠性分析

以复合式组合电器三工位系统为研究对象,通过建立FTA模型,得到主要构件的失效形式。运用定量FTA和Markov链两种分析方法对三工位动触头子系统和齿轮箱子系统的可靠度进行预测。结果表明:定量FTA分析法处理两级子系统故障问题时,会造成分析结果偏保守,而采用Markov链分析方法,可以更加全面地描述故障类型和危害严重程度,但其分析计算过程相对比较复杂。因此,采用定量FTA和Markov链进行对比分析,不仅可以根据系统的特点,准确地预测两级子系统可靠度,而且为三工位系统可靠性分析技术提供了理论支持。     

基于通用电源模块的卫星用分布式电源系统设计

分布式电源系统相比集中式电源系统具有高冗余度、灵活度和可靠度的优势,逐渐成为航天电源系统的研究重点之一。从分布式电源系统结构出发,采用模块化设计手段,对系统的核心部件通用电源模块进行设计,并对基于APR模块和双向BCDR模块的分布式电源系统进行工作模式分析与控制策略设计,最后通过实验证明该控制策略的有效性,为航天器分布式电源系统设计与发展,提供了有益的借鉴。     

汽轮机零件和系统的可靠性设计

本文提出了汽轮机零件和系统的可靠性设计方法。该方法包括叶片、隔板、转子、轴承的可靠性设计和汽轮机零件、部件、子系统和系统的可靠性预测。文中给出了汽轮机零件、部件和子系统的可靠度和可用度的计算公式及汽轮机系统的可用系数和强迫停运率的计算公式以及应用实例。     

广域测量系统可靠性研究框架

随着广域测量系统（WAMS）的广泛应用,其系统自身的可靠性显得尤为重要。WAMS可靠度指系统能够成功完成数据采集和数据分析的概率,它是评价WAMS性能的一个重要指标。文中以可靠性理论为指导,根据集中、分布式系统的结构特点,对WAMS的可靠性进行了深入研究。将WAMS等效为监控中心和数据采集2个子系统,基于马尔可夫模型提出监控中心可用度的评价方法;以串联、并联和 k/n判决模型为基础,建立了数据采集子系统的可靠度计算方法。最后以IEEE 14节点的WAMS为例进行验证分析。     

冰风组合下输电线路塔线结构可靠度分析

对冰风组合下的输电线路塔线结构系统可靠度进行了建模分析,首先应用一次二阶矩法中验算点法分析了元件可靠指标的计算方法,给出了影响输电线路元件可靠度的荷载和抗力变量的统计特征,然后采用串联结构系统模拟,分析了杆塔、绝缘子、金具、导地线四个子系统的可靠度计算方法,最后分别以220kV直线塔和耐张塔为例,进行了冰风组合下该4个子系统的可靠指标计算分析,并根据分析结果给出对应防灾措施建议。     

基于故障风险水平的海上风电场机会维护策略

海上风电场的维修费用占发电总成本比例较高。为降低海上风电场的运维成本,在基于可靠度阈值的机会维护策略基础上,针对风电机组子系统间存在的故障相关性与子系统故障风险水平,文中提出一种包含故障风险水平、可靠度双阈值和维护矩阵的海上风电场机会维护策略。首先,采用故障链模型对风电机组子系统间的故障关系进行描述,并建立风电机组各子系统的可靠度模型。其次,引入多级维护的概念,提出考虑故障风险水平的风电场机会维护策略优化模型,采用粒子群算法对子系统机会维护的风险因子进行优化,进而确定单台机组的维护策略。然后,综合考虑海上可及性、备件库存等因素,提出一种基于维护矩阵的海上风电场维护策略优化模型,以单位时间维护成本最小为目标函数,根据子系统的备件库存和故障风险水平来对维护策略进行动态调整。最后,以某海上风电场中单台风电机组为例,分析可及率、多级维护等因素对风电场机会维护策略的影响。结果表明,考虑故障风险水平的机会维护策略相比传统机会维护策略费用率可降低27.34%,验证了所提机会维护策略在降低维护费用方面的有效性。     

高冗余度、高可靠性直流区域供电系统设计

针对目前水面舰船直流电力系统现状,提出一种具有高冗余度、高可靠性的直流区域供电系统。该供电系统被划分为输入级、功率级与输出级。每一级电路均通过不同的结构设计或控制策略实现高冗余度,从而使整个系统的供电可靠性得到保证。阐述了上述供电系统的工作原理、控制策略与参数设计方法,并依据某一应用场合的指标进行了设计。试验结果验证了上述设计思路的正确性。     

基于拓扑冗余度评估的大型海上风电场集电系统优化

深远海风电场环境恶劣,集电系统成本高昂,拓扑规划的经济性、可靠性矛盾尤其突出。文中根据深远海风电场的特殊性以及集电系统对可靠性的更高需求,提出集电系统拓扑结构的冗余度定义,建立基于集电系统拓扑冗余度的多目标优化模型,将经济性、可靠性这对矛盾的变量进行最优规划。案例分析以一个大型海上风电场为例,基于拓扑冗余度评估,从全寿命周期成本的角度对其集电系统拓扑结构进行优化。结果表明,拓扑冗余度最优的结构虽然初始成本略高于放射形结构,运行8年后的全寿命周期成本优势明显,可以满足深远海风电场集电系统的工程实际需求。     

基于冗余度分析的海上风电场可靠性提高方法

讨论了基于冗余度分析的海上风电场内部电能收集系统和传输系统可靠性提高方法.定义了风电场低压/中压网络与高压传输系统的冗余度.在同时考虑可靠性和经济性的前提下,提出了系统进行风电场冗余设计的方法.采用大型海上风电场设计实例对所提方法进行了验证,得到了最优冗余设计结果.该方法对于提高具有复杂拓扑的大型海上风电场电能收集和传榆系统的可靠性具有一定应用优势.     

基于启发式方法的系统可靠性分配

提出了一种解决串-并联冗余分配问题的启发式方法。在具体系统冗余分配问题中,系统由固定数目的分系统组成,每一个分系统中,冗余元件可被添加以提高系统可靠度,考虑各分系统的具体情况,设计不同的启发因子,以使在某分系统上增加一个冗余元件,使单位成本获得的系统可靠度的增量最大,目的是设计(分配)各分系统的元件数量,使总成本最低,并且设计系统的可靠度要大于或等于系统要达到的预定可靠度。改进了串-并联系统冗余分配一般模型,并用一个实例详细说明了使用启发式方法解决串-并联系统冗余分配问题的步骤。     

电力通信系统可靠性模型研究

电力通信系统在电力系统运行控制和安全保护等方面起着不可替代的作用,其可靠性研究是电力系统可靠性研究的重要组成部分。从非冗余系统、完全冗余系统、部分冗余系统以及备用系统的可靠性模型出发,分析建立了典型电力通信系统的可靠性模型,对电力通信系统的可靠性评估提供了依据,并为完善电网可靠性评估方法提供了帮助。     

高压直流输电控制保护系统的冗余可靠性研究

依据可信计算系统的可靠性分析理论,结合直流输电工程应用情况,对高压直流输电控制和保护系统的冗余技术做了可靠性方面的研究。首先介绍了冗余技术的背景及在直流输电工程中对可靠性的要求,然后分析了主动冗余技术和被动冗余技术在直流输电控制和保护系统设计中的应用,最后对控制和保护装置的冗余配置原则做了阐述,并针对装置的冗余设计提供了一些实现参考,对工程应用和系统冗余设计具有重要意义。     

双冗余CAN总线及其可靠性研究

为了保证配电系统的通讯可靠性,本文基于CAN总线的相关理论和技术特点,提出了一种双冗余容错的CAN网络设计理念,采用双模冗余结构同时运行的设计方案,对总线控制器、驱动器、传输介质进行了全面冗余。基于硬件冗余技术,本文设计了双冗余CAN总线,对通信链路采取双冗余热备份。并对双冗余CAN网络拓扑结构进行了可靠性分析。最后,通过试验验证了冗余总线设计方案的可行性和可靠性。     

大型风储互补系统通信冗余的研究

通信冗余设计对于大型风储互补系统的可靠性与安全性具有重要意义。提出了一整套的通信冗余设计,包含了三级电池管理系统的内部通信冗余设计,保证电池管理系统不会因通信故障立刻瘫痪。并且提出了以逆变器、电池管理系统,能量管理系统相互作为通信冗余设计的方法。研究结果表明,此方案在安全性与可靠性方面,有较高的应用前景,对于建设大型风储互补系统有一定意义。     

表决冗余系统可靠性与安全性研究

表决冗余设计技术是冗余设计技术的延伸和拓展,对可靠性的提高是无庸置疑的,但与冗余设计技术相比,在可靠性与安全性方面孰优孰劣,未见有相关的定论,甚至于还有一些误解,因此很有必要对表决冗余系统与冗余系统在可靠性与安全性方面的关系作出确切的结论。作者根据自己的研究和应用经验,明确提出了冗余系统比表决系统更能提高系统的可靠性,而表决系统比冗余系统更能提高系统的安全性的论断,并从表决冗余系统和冗余系统的数学模型入手利用数学论证方法给出了关于可靠性论断的证明,并结合实例对该论断进行了仿真分析。     

Fault tolerant digital systems

Two common dependability measures of fault-tolerant systems, availability and reliability, are defined, and the design of a reliable system is described. The first step is the incoming inspection of components to remove weak or defective components prior to assembly into subsystems. The next step is to use fault-avoidance techniques. Examples are careful signal routing, shielding, cabinet grounding, and inline static filters to increase the signal-to-noise ratio, limiting the fanout of gates to a small number to reduce the dissipation of power, and minimization of human errors through such measures as labeling and documentation. Another technique for increasing reliability is the use of a fault-tolerant design. Three approaches are examined: (1) fault-detection techniques (duplication, coding techniques, the check sum method, watchdog timers and timeouts, and consistency and capability checking); (2) fault-masking techniques (triple modular redundancy and error-correcting codes); (3) dynamic redundancy techniques. System diagnosis and the application of fault-tolerant systems are also discussed     

一种电能量计量计费容灾系统的设计

为满足电能量计量计费系统领域日益增长的安全可靠性需求,提出了一种电能量计量计费容灾系统的结构模型,阐述了该方案下容灾平台的软件结构模型及各功能模块的实现。介绍了基于该容灾平台的数据库访问机制、主备系统延时同步进程以及手工同步界面的功能,并简单说明了在该容灾平台下应用服务器端的典型操作流程。该容灾系统已经在国调电能量计量计费系统工程中投入现场运行。