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工业自动控制系统可靠性分析
作者：靳永全
来源：《中国科技博览》2012年第32期
[摘要]：分析了影响工业自动控制系统可靠性的因素，从硬件、软件及编程组态方面，提出了提高可靠性的措施；硬件方面从一次元件及接地方面进行了论述；软件方面包括：I/O信号的处理、程序设计及监视报警等。
中图分类号：TG453+.9 文献标识码：TG 文章编号：1009-914X（2012）32- 0389 -01
1、引言
自动控制系统现在广泛应用于工业生产中，其本身主要由四部分组成：控制器、被控对象、执行机构和变送器，其中任何一个环节的任何一个部件出现故障，都会影响到系统的正常工作。因此针对这些环节进行分析，采取相应的措施可有效提高自动控制系统的可靠性。
2、影响自动控制系统可靠性的因素
自动控制系统本身具有较高的可靠性，其影响因素主要来至于外部，一方面来自于输入输出信号，另一方面来至于就地一次元件；另外逻辑组态的缺陷同样会影响控制系统的可靠性。
2.1 输入输出信号对系统可靠性的影响
控制系统输入输出信号的正确性直接影响到系统的可靠性，如果输入到控制系统的信号不正确，系统将无法确定当前系统及设备状况，甚至给监控人员错误的信息，从而做出不正确的决策，造成故障，影响系统的可靠性。而造成输入输出信号的错误主要有以下几方面的因素：
2.1.1辐射的干扰
控制系统输入信号的辐射干扰主要由电力网络、雷电、无线电广播、高频设备等产生的。辐射干扰对控制系统的影响主要有两个方面，一方面是对控制系统内部的辐射，由控制系统内部电路感应而产生干扰；另一个方面是对控制系统通信网络的辐射，由通迅及信号线路引入到控制系统而产生干扰。辐射干扰主要与电磁场的强度特别是频率有关，通常采用屏蔽或信号隔离的方法，减小干扰的影响，提高系统的可靠性。
2.1.2来自接地系统的干扰
正确的接地可有效避免信号的干扰，提高信号的正确性。如果接地不当，不仅不能减少干扰，反而会影响信号的精度，甚至引入错误的信号。控制系统的接地主要有系统接地、设备接
可靠性设计的主要内容 1、研究产品的故障物理和故障模型 搜集、分析与掌握该类产品在使用过程中零件材料的老化、损伤和故障失效等（均为受许多复杂随机因素影响的随机过程）的有关数据及材料的初始性能（强度、冲击韧性等）对其平均值的偏离数据，揭示影响老化、损伤这一复杂物理化学过程最本质的因素，追寻故障的真正原因。研究以时间函数形式表达的材料老化、损伤的规律，从而较确切的估计产品在使用条件下的状态和寿命。用统计分析的方法使故障（失效）机理模型化，建立计算用的可靠度模型或故障模型，为可靠性设计奠定物理数学基础，故障模型的建立，往往以可靠性试验结果为依据。 2、确定产品的可靠性指标及其等级 选取何种可靠性指标取决于产品的类型、设计要求以及习惯和方便性等。而产品可靠性指标的等级或量值，则应依据设计要求或已有的试验，使用和修理的统计数据、设计经验、产品的重要程度、技术发展趋势及市场需求等来确定。例如，对于汽车，可选用可靠度、首次故障里程、平局故障间隔里程等作为可靠性指标，对于工程机械则常采用有效度。 3、合理分配产品的可靠性指标值
将确定的产品可靠性指标的量值合理分配给零部件，以确定每个零部件的可靠性指标值，后者与该零部件的功能、重要性、复杂程度、体积、重量、设计要求与经验、已有的可靠性数据及费用等有关，这些构成对可靠性指标值的约束条件。采用优化设计方法将产品（系统、设备）的可靠性指标值分配给各个零部件，以求得最大经济效益下的各零部件可靠性指标值最合理的匹配。 4、以规定的可靠性指标值为依据对零件进行可靠性设计 即把规定的可靠性指标值直接设计到零件中去，使它们能够保证可靠性指标值的实现。
配电系统可靠性准则及规定 一、电力系统可靠性准则的一般概念 所谓电力系统可靠性准则，就是在电力系统规划、设计或运行中，为使发电和输配电系统达到所要求的可靠度满足的指标、条件或规定，它是电力系统进行可靠性评估所依据的行为原则和标准。 电力系统可靠性准则的应用范围为发电系统、输电系统、发输电合成系统和配电系统的规划、设计、运行和维修工作。 电力系统可靠性准则考虑的因素一般有：①电力系统发、输、变、配设备容量的大小；②承担突然失去设备元件的能力和预想系统故障的能力；③对系统的控制、运行及维护；④系统各元件的可靠运行；⑤用户对供电质量和连续性的要求；⑥能源的充足程度，包括燃料的供应和水库的调度；⑦天气对系统、设备和用户电能需求的影响等。其中①、②、⑥等因素可由规划、设计来控制，其余各因素则反映在生产运行过程之中。 电力系统可靠性准则按其所要求的可靠度获取的方法、考虑的系统状态过程及研究问题的性质不同，有以下几种不同的分类方法： 1.1. 概率性准则和确定性准则 电力系统可靠性准则按其要求的可靠度获取的方法，分为概率性准则和确定性准则。 （1）概率性准则。它是以概率法求得数字或参量来表示提供或规定可靠度的目标水平或不可靠度的上限值，如电力（电量）不足期望值或事故次数期望值。因此，概率性准则又称为指标或参数准则。此类准则又被构成概率性或可靠性评价的基础。 （2）确定性准则。它采取一组系统应能承受的事件如发电或输电系统的某些事故情况为考核条件，采用的考核或检验条件往往选择运行中最严重的情况。考虑的前提是如果电力系统能承受这些情况并保证可靠运行，则在其余较不严重的情况下也能够保证系统的可靠运行。因此，确定性准则又称为性质或性能的检验准则。此类准则是构成确定性偶发事件评价的基础。
编订：__________________ 审核：__________________ 单位：__________________ 配电网馈线系统保护原理及分析(正式) Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-8696-71 配电网馈线系统保护原理及分析(正 式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 一引言 配电自动化技术是服务于城乡配电网改造建设的重要技术，配电自动化包括馈线自动化和配电管理系统，通信技术是配电自动化的关键。目前，我国配电自动化进行了较多试点，由配电主站、子站和馈线终端构成的三层结构已得到普遍认可，光纤通信作为主干网的通信方式也得到共识。馈线自动化的实现也完全能够建立在光纤通信的基础上，这使得馈线终端能够快速地彼此通信，共同实现具有更高性能的馈线自动化功能。 二．配电网馈线保护的技术现状 电力系统由发电、输电和配电三部分组成。发电环节的保护集中在元件保护，其主要目的是确保发电
厂发生电气故障时将设备的损失降为最小。输电网的保护集中在输电线路的保护，其首要目的是维护电网的稳定。配电环节的保护集中在馈线保护上，配电网不存在稳定问题，一般认为馈线故障的切除并不严格要求是快速的。不同的配电网对负荷供电可靠性和供电质量要求不同。许多配电网仅是考虑线路故障对售电量的影响及配电设备寿命的影响，尚未将配电网故障对电力负荷（用户）的负面影响作为配电网保护的目的。 随着我国经济的发展，电力用户用电的依赖性越来越强，供电可靠性和供电电能质量成为配电网的工作重点，而配电网馈线保护的主要作用也成为提高供电可靠性和提高电能质量，具体包括馈线故障切除、故障隔离和恢复供电。具体实现方式有以下几种： 2.1 传统的电流保护 过电流保护是最基本的继电保护之一。考虑到经济原因，配电网馈线保护广泛采用电流保护。配电线路一般很短，由于配电网不存在稳定问题，为了确保
企业电力供配电系统运行可靠性与安全性分析 摘要：电力系统是由发、供、配、用四大部分构成，而供配电系统涉及电力系 统的供和配两大部分。要想电能在电力系统中正常输配，供配电系统可靠性是基 本保证。通过供配电系统不仅能实现电能在发电厂与用户之间的传输、配送，还 能实现对该过程进行控制和计量，并通过在线监测方式对在系统中随时可能出现 的各种故障进行快速且有效的检测和保护，供配电系统可靠运行能基本保证电力 系统正常运行。 关键词：供配电系统；运行；可靠性；安全性 1企业电力供配电系统运行可靠性与安全性现状 1.1管理不规范 管理不规范会出现混乱局面，由于大多数人缺乏对电路分布情况的全面了解，导致在这 个过程中存在大量的安全隐患。而管理层也没有起到有效作用，管理人员的整体素质不高， 没有肩负起身上的责任，没有发挥出实际效果。随着城市经济的飞速发展以及不断加快的城 市化进程，为了更好地建设城市，常常会出现大量的施工活动，这些大规模的施工活动对配 电线路容易造成严重破坏，例如很多时候地面施工时，就会出现地下电缆被挖断、地上电缆 被折断等问题。其次在电力线路基础设施建设上面，有些城市没有设置专用架设杆线，这样 造成的后果是多种线路共架，不仅安全性受到影响，还增加了日常维护的难度，并且这样的 设置使得外界因素的不利影响也有所增加。部分用户肆意用电，私自增大使用负荷，给线路 增加了负担，影响到稳定运行。 1.2设备落后 设备是供配电网运行当中的重要组成部分，其中所存在的问题有：第一，在供配电网中 对部分质量没有达标的套管材料以及绝缘子进行应用。该情况的存在，在高压高负荷以及雷 击状态下，则有较大的几率出现线路短路跳闸故障问题，因此将导致严重永久性故障的发生，不仅会导致发生经济方面的损失，且有可能导致大面积停电事故的发生；第二，在供配电网 设置中，在柱上断路器安置质量方面存在不达标问题，对于工作人员来说，如果没有对其进 行及时的维修，则可能导致安全事故的发生。对于断路器来说，其具有较为特殊的连接方式，在具体操作中，如存在不可靠操作情况，则将对安全运行带来非常大的隐患，而需要通过远 程操作方式对人员安全进行保证。可以说，供配电设备的滞后性以及陈旧性都将直接影响到 系统维护调试工作的进行。 1.3后期的防范保护工作不到位 后期的防范保护具体涉及三点：自然环境问题、人为因素、一些飞鸟等小动物。此类问 题基本上都属于意外情况，需要配电人员对电路情况掌握熟悉，能够及时找出问题的出现点 并及时修理。 2企业电力供配电系统运行可靠性与安全性的提升策略 2.1完善供配电系统功能 科学技术的快速发展要求各个行业与时俱进，当前，自动化技术逐渐融入各个行业中， 实现了对传统生产模式和管理模式的调整。供配电系统运行中经常会出现停电现象，归根究
浅谈配电系统可靠性评估方法 刘旭军 （大唐石门发电有限责任公司，湖南常德415300） 摘要：随着社会的发展，电力系统正在处于一个飞速发展的阶段，作为电力系统中最重要的组成部分配电系统，其可靠性直接关系着整个电力系统的正常运行，配电系统如果不稳定将会给电力系统带来巨大的经济损失。本文首先从配电系统常见的可靠性指标出发，探讨了当前配电系统可靠性评估的常见方法。 关键词：配电系统；电力系统；可靠性，评估方法 中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1003-5168(2012)24-0001-01 1 常见配电系统可靠性指标 配电系统是用户与电力系统联系最重要的基础，它对整个用户的用电质量有着重要的影响，因此，对配电系统的可靠性进行有效的研究就显得非常重要。对配电系统可靠性的评价指标一般可以分为用户侧和系统侧两个方面。 1.1 用户侧可靠性指标 用户侧可靠性指标是对用户侧可靠性进行评估的基本指标，它是配电系统故障对某一区域产生影响大小的重要反应，同时也是下一级配电系统可靠性评估的重要依据和指标。通常用户侧可靠性指标有：用户侧故障率、用户侧故障导致的平均停电时间、用户侧年平均停电时间等。 1.2 系统侧可靠性指标 系统侧可靠性指标是评价配电系统向用户供应和分配电能以及供电质量的重要依据，系统侧可靠性指标更加注重从全局的角度对配电系统对整个电力系统的影响。系统侧可靠性指标一般包括：电力系统平均停电频率、电力系统平均停电持续时间、用户平均停电频率、用户平均停电时间、平均供电可用率等等。 2 配电系统可靠性评估的常见方法及改进 一般在实际的应用中，配电系统的拓扑结构较为复杂，对整个电网运行的影响因素较多，因此，如果直接利用相关的可靠性指标公式进行计算将会非常复杂。近几年，一些相关的研究工作取得了一定的进展，一些相关的学者和研究人员经过研究发现和总结了一些操作方便和方法和改进技术，这些方式方法通过大量的实践验证，证明其具有一定的实用性和有效性。当前较为常见的配电系统可靠性评估方法有故障式后果分析法、最小路法、网络等值法等等。 2.1 故障式后果分析法 这种评估方法又被称之为FMEA，它是用来评估电力系统可靠性最为传统的一种方法。这种方法主要是利用科学的故障判别准则来将配电系统的状态分为故障状态和正常状态两种，并对配电系统中所有可能出现故障的设备进行充分的分析，从而得到一个所有故障类型的列表，然后利用计算的方式获得配电系统可靠性的相关指标。一般这种方法只能在由主线和馈线组成的辐射式简单配电系统中进行应用，在一些多故障模式的复杂分支系统中很少使用。这种方法在实际应用过程中，并没有充分考虑线路的传输容量问题，所以，利用这种方法获得的相关评估指标会与真实的数值之间存在一定的差异，使评估结果出现一定的偏差。 随着现实中研究工作的不断深入，相关学者通过对故障后的潮流和电压约束的考虑，总结出了一种结合最小割集法的FMEA法。这种方法可以在一些大型的配电系统可靠性评估中进行应用。后来一些研究人员有总结出了应用于带子馈线的复杂配电系统可靠性评估方法。这种方法主要是利用了馈线分区思想，以馈线为基本单位进行馈线分区，然后建立起一个网络模型，这一网络模型主要由区域节点和开关弧组成，然后利用前面所说的FMEA方
配电系统供电可靠性统计方法 (试行) SD 137-85 第一章总则 第一条配电系统供电可靠性统计，可以直接反映配电系统对用户供电能力，是配电系统可靠性管理的基础，也是电力工业可靠性管理的一个重要组成部分。其统计对象是以对用户是否停电为标准。 第二条为了统一配电系统供电可靠性统计方法及评价指标，特制定本办法，其目的在于： 1.收集配电系统运行方面的可靠性资料，建立供电可靠性的数据系统和指标； 2.为编制配电系统运行方式，维护检修计划提供可靠的数据及资料； 3.为配电系统设计和规划提供必需的可靠性数据； 4.制定统一的、明确的供电可靠性标准和准则； 5.为提高配电系统对用户的连续供电能力提供最佳可靠性的决策依据。 第三条本暂行办法适用于10(6)kV配电系统的可靠性数据统计和分析。 第四条各供电部门均应按本办法要求进行可靠性统计、计算及填报，并设专职人员负责此项工作。 第二章定义及分类 第五条配电系统供电可靠性的定义 配电系统供电可靠性——配电系统对用户连续供电能力的程度。 第六条配电系统及用户设备 1.配电系统——由各变电站(发电厂)10(6)kV出线母线侧刀闸开始至公用配电
分界点为止范围内所构成的配电网络。 2.配电系统设备 (1)配电系统变电站设备——包括从变电站(发电厂)10(6)kV母线侧出线刀闸算起，至下述各连接点为止的所有中间设备。即： 当以架空线路出线时，至出线终端杆塔引连线为止； 当以电缆线路出线的架空线路时，至出线终端杆塔电缆头搭头为止； 当以电缆出线的长距离电缆线路时，至变电站(发电厂)开关柜下部出线隔离开关与电缆头连接点为止。 (2)线路设备——由变电站(发电厂)10(6)kV出线杆塔或出线电缆头搭头至用户用电配电变压器二次侧出线套管或用户高压设备引连线搭头为止所连接的中间设备。 3.用户设备——固定资产属于用户的设备。 第七条配电系统的状态 1.供电状态——配电系统处于对用户预定供应电能的状态。 2.停电状态——配电系统不能对用户供应电能的状态。 但是对于配电系统来说，由于系统结构的不同，某些设备的停运和动作，不一定会影响配电系统对用户的供电(即不一定造成对用户的停电或限电)。 在下述情况下，不应视为对用户停电： (1)自动重合闸动作，重合成功，或备用电源自动投入。 (2)经批准停用自动重合闸装置，但在开关跳闸后3min内试送成功。 (3)小于3min的调电操作。 (4)并列运行的设备停止运行超过3min而未对用户供电产生影响。 第八条配电系统设备的状态及停运时间
通用的可靠性设计分析方法 1.识别任务剖面、寿命剖面和环境剖面 在明确产品的可靠性定性定量要求以前，首先要识别产品的任务剖面、寿命剖面和环境剖面。 （1）任务剖面“剖面”一词是英语profile的直译，其含义是对所发生的事件、过程、状态、功能及所处环境的描述。显然，事件、状态、功能及所处环境都与时间有关，因此，这种描述事实上是一种时序的描述。 任务剖面的定义为：产品在完成规定任务这段时间内所经历的事件和环境的时序描述。它包括任务成功或致命故障的判断准则。 对于完成一种或多种任务的产品，均应制定一种或多种任务剖面。任务剖面一般应包括：1）产品的工作状态； 2）维修方案； 3）产品工作的时间与程序； 4）产品所处环境（外加有诱发的）时间与程序。 任务剖面在产品指标论证时就应提出，它是设计人员能设计出满足使用要求的产品的最基本的信息。任务剖面必须建立在有效的数据的基础上。 图1表示了一个典型的任务剖面。 （2）寿命剖面寿命剖面的定义为：产品从制造到寿命终结或退出使用这段时间内所经历的全部事件和环境的时序描述。寿命剖面包括任务剖面。 寿命剖面说明产品在整个寿命期经历的事件，如：装卸、运输、储存、检修、维修、任务剖面等以及每个事件的持续时间、顺序、环境和工作方式。 寿命剖面同样是建立产品技术要求不可缺少的信息。 图2表示了寿命剖面所经历的事件。
（3）环境剖面环境剖面是任务剖面的一个组成部分。它是对产品的使用或生存有影响的环境特性，如温度、湿度、压力、盐雾、辐射、砂尘以及振动冲击、噪声、电磁干扰等及其强度的时序说明。 产品的工作时间与程序所对应的环境时间与程序不尽相同。环境剖面也是寿命剖面和任务剖面的一个组成部分。 2.明确可靠性定性定量要求 明确产品的可靠性要求是新产品开发过程中首先要做的一件事。产品的可靠性要求是进行可靠性设计分析的最重要的依据。 可靠性要求可以分为两大类：第一类是定性要求，即用一种非量化的形式来设计、分析以评估和保证产品的可靠性；第二类是定量要求，即规定产品的可靠性指标和相应的验证方法。 可靠性定性要求通常以要求开展的一系列定性设计分析工作项目表达。常用的可靠性定性设计工作项目见表1。
可靠性设计与分析作业 学号：071130123 姓名：向正平一、指数分布的概率密度函数、分布函数、可靠度函数曲线 （1）程序语言 t=(0:0.01:20); Array m=[0.3,0.6,0.9]; linecolor=['r','b','y']; for i=1:length(m); f=m(i)*exp(-m(i)*t); F=1-exp(-m(i)*t); R=exp(-m(i)*t); color=linecolor(i); subplot(3,1,1); title('指数函数概率密度函数曲线'); plot(t,f,color); hold on subplot(3,1,2); title('指数函数分布函数函数曲线'); plot(t,F,color); hold on subplot(3,1,3); title('指数指数分布可靠度函数曲线 plot(t,R,color); hold on end （3）指数分布的分析 在可靠性理论中，指数分布是最基本、最常用的分布，适合于失效率为常数 的情况。指数分布不但在电子元器件偶然失效期普遍使用，而且在复杂系统和整 机方面以及机械技术的可靠性领域也得到使用。 有图像可以看出失效率函数密度f(t)随着时间的增加不断下降，而失效率随 着时间的增加在不断的上升，可靠度也在随着时间的增加不断地下降，从图线的 颜色可以看出，随着m的增加失效率密度函数下降越快，而可靠度的随m的增加 而不断的增加，则失效率随m的增加减小越快。 在工程运用中，如果某零件符合指数分布，那么可以适当增加m的值，使零 件的可靠度会提升，增加可靠性。 二、正态分布的概率密度函数、分布函数、可靠性函数、失效率函数曲线 （1）程序语言 t=-10:0.01:10; m=[3,6,9]; n=[1,2,3]; linecolor=['r','b','y'];
配电系统的可靠性评估方法探讨 所谓配电系统的可靠性评估，就是采用现代分析工具对配电系统参数进行设置，包括停电频率以及停电时间等，如果参数设置的比较合理，系统就可以按照预期规划运行，实现系统可靠性的控制。文章简述了配电系统可靠性分析的思路，分析了具体评估方法。 标签：配电系统；可靠性；评估方法 前言 当前我国在规划配电系统的过程中，一般都不设置具体的可靠性目标，而是采用隐性处理的方式，这样配电系统在投入使用时，就需要花费大量资金维护供电的可靠性。为了避免这种规划方式的弊端，需要采用科学的手段对配电系统可靠性进行评估，按照实际需求对电力资源进行合理分配，减低供电费用，提升配电系统运行的可靠性。 1 配电系统可靠性分析思路 配电系统可靠性分析的主要目标就是可以准确评价出系统运行时的可靠性，并将评估结果作为依据，对设计中存在的问题进行修正。具体评估思路如下：首先，对系统数据进行分析，评估历史的可靠性，就是根据历史数据判断系统运行能力。一般都是由系统运行部门负责这项工作，分析系统没有大大预期可靠性的原因，判断系统的薄弱环节在哪。如果问题出在设计方案上，需要与工程规划部门共同合作解决问题。其次是制作预测模型，就是根据备选设计方案预测系统未来一段时间内运行的可靠性，主要是针对配电系统中的某一个部分，预见其在运行时有可能出现的问题，提出提升系统运行可靠性的方法。最后是校正预测模型，预测模型建立以后，需要将历史数据作为依据对其进行校正，使其与历史情况相符，这样才能保证预测模型不脱离实际。值得注意的是，模型校正是一个非常复杂的过程，需要配电系统运行部门提供真实、完整的历史数据，并考虑到系统运行的外界环境因素，用电需求变化因素等，将所有因素都考虑到，然后对参数进行谨慎调整，这样才能对系统未来运行状态进行准确预测，判断其可靠性是否可以达到预期要求[1]。 2 配电系统可靠性评估方法 2.1 计算流程 第一，需要设置一个可靠性限值，主要包括两项内容，一是基本目标值，二是所允许的偏差范围；第二，在计算程序中输入模型和相关数据，数据可以来源于现有系统，也可以来源于拟建的配电系统；第三，启动计算程序，开始计算，得出预期可靠性。这种评估性的计算主要包括两项内容，一是预期停电频率，二是预期停电时间，一般都是采用图形的方式显示计算结果，这种方法比较直观，
供配电系统可靠性分析 发表时间：2018-10-10T09:55:54.720Z 来源：《建筑模拟》2018年第20期作者：薄志勇闫彦理[导读] 电力系统中，“供配电系统”存在于发电厂与受电用户之间，是一个不可或缺的部分。供配电系统可靠性直接影响到整个电力系统的稳定性和安全性。薄志勇闫彦理山东东明石化集团摘要：电力系统中，“供配电系统”存在于发电厂与受电用户之间，是一个不可或缺的部分。供配电系统可靠性直接影响到整个电力系统的稳定性和安全性。本文首先概述了供配电系统在电能传输过程中的作用及其在整个电力系统中所处的地位，进而介绍了供配电系统可靠性分析的主要内容，并在此基础上对供配电系统可靠性的常用分析方法展开研究。 关键词：供配电系统可靠性分析方法 电力系统是由发、供、配、用四大部分构成，而供配电系统涉及电力系统的供和配两大部分。要想电能在电力系统中正常输配，供配电系统可靠性是基本保证。供配电系统故障就必将导致电能不能连续有效地传输。随着社会发展、经济快速增长，以及科技的不断进步，人们对供配电系统运行提出了可靠、稳定、安全的高要求。 一、供配电系统概述电力系统是由发电厂、供配电系统和用户组成的统一整体。由于燃料或者水资源等材料的限制，从经济的角度考虑，发电厂一般多建在偏远的地区，职能主要是生产电能供给用户使用，然而用户显著的特点却是离发电厂较远且分布较为分散。在当前科技形式下，电能具有不能大量存储的特点，其发出、传输、配送以及消耗整个过程都是同时进行的。因此，要实现用户能用上发电厂发出的电能，就需要供配电系统来完成输配电的工作。供配电系统就是由变电所和不同电压等级的电力线路所组成。输电线路和配电线路组成供配电系统的线路。其中输电线路的电压等级一般定义在35kV及以，是从升压变到降压变之间的部分，它的作用主要是实现电能的输送；而配电线路存在于降压变和各用户之间，电压等级一般为10kV及以下，它实现各类用电户的电能配送。由此可知，供配电系统在电能传输过程中的作用和在电力系统中的地位是十分重要的。通过供配电系统，不仅能实现电能在发电厂与用户之间的传输、配送，还能实现对该过程进行控制和计量，并通过在线监测方式对在系统中随时可能出现的各种故障进行快速而且有效的检测和保护，供配电系统可靠运行能基本保证电力系统正常运行。 二、供配电系统可靠性分析的主要内容：电力系统可靠性指的是电力系统能够在任何时候都能满足用户的用电需求并能在随时可能发生的事故中起到检测保护作用避免大面积停电。电力系统可靠性包括两方面的内容：即充裕度和安全性。供配电系统可靠性在电力系统可靠性中占有十分重要的地位。相关数据显示，80%以上用户停电故障是由供配电系统故障引起的，研究供配电系统的可靠性的具有一定的必要性。供配电系统的可靠性主要由其属性决定。供配电系统的属性是由系统的接地方式，系统的主接线方式，系统的运行方式以及系统的测量、监控及保护方式组成，通过四种方式配合运行决定了供配电系统的安全性、可靠性、整体性和合理性。供配电系统是由供电系统和配电系统组成的一个有机统一体，供电系统关系到电能传输的安全性和可靠性。而电力系统投资建设的整体性和合理性，以及建成后系统运行的经济性受到配电系统的影响。由此，供配电系统可靠性分析就是研究这四种方式的配合和优化，其中系统的主接线方式在四种方式起到主要作用，如果主接线方式确定了那么其他三种方式对可靠性的影响就相对削弱。 三、供配电系统可靠性的常用分析方法：模拟法和解析法两类分析方法是供配电系统可靠性分析中常用的。其中模拟法主要是指蒙特卡罗模拟法，该方法的使用不受系统规模限制，有灵活的特点，但同时也存在精度不足、耗时较长的缺点，在发、输电组合系统的可靠性分析中使用广泛。而解析法可进一步分为最小割集法和网络法也就是故障模式影响后果分析法（FMEA），其中FMEA在配电系统可靠性分析中最为常用，也是可靠性分析中传统的方法。随着电力行业的发展，综合模拟法和解析法两者优点的混合法得到了越来越多的应用。（一）模拟法即蒙特卡罗法蒙特卡罗法的基本思想是：元件的出厂参数具有较高的可靠性，蒙特卡罗法就是以此为基础建立概率模型，在通过抽样实验的方式随机模拟可能出现的状态，然后再利用数理统计的方法进行求解，得到配电系统的可靠性指标。由于这种方法方法需要计算的只是模拟元件对配电系统中各个负荷点的影响，因此系统的规模通常不会影响蒙特卡罗法的计算量，蒙特卡罗法也就常常被用于一些规模较大的、复杂的供配电系统的可靠性分析当中。在使用时该方法还能给出可靠性指标的概率分布。但该方法有唯一的缺点就是需要消耗较长的时间。（二）解析法现阶段供配电系统可靠性研究中使用最广泛的一种方法就是解析法。解析法的优点是原理简单、模型准确等，在比较简单的供配电系统可靠性分析中使用较多。而对于较为复杂的供配电网络必须要简化配电网络才能够使用解析法进行分析。该方法分析在使用时首先建立分析模型，该模型符合系统的具体情况，然后借助数学分析的方法对所建立模型求解出可靠性指标。典型的解析法有如下这两种： 1.最小割集法。该方法是在最小路法的基础上形成基本最小路和辅助最小路的概念。其基本思想是一个最小割集在切断所有基本最小路的同时也必将切断所有的辅助最小路。也就是说在只要通过切断基本最小路的故障元件对网络元件进行重新组合，就能充分地导出网络的全部最小割集。最小割集发的步骤大致为：当配电网络具有多个电源点及负荷点时，首先把它生成配电系统的网络拓扑结构形成最小路树，然后通过最小路树导出基本最小路，进而得到最小割集。该方法的优点是缩短了导出最小割集花费的时间，同时该方法也具有容易实现编程的优点，且计算效率较高。 2.网络法即FMEA，该方法在供配电系统可靠性分析中是最为流行的原因是配电网的拓扑结构与网络模型较为相似，而且模型较为简单。FMEA是通过枚举的方法先确定出配电系统中负荷点的失效事件，根据其对系统可靠性产生的影响，形成一个系统的事故影响表，进而归类分析得出整个系统的可靠性指标。该方法主要步骤是通过逐步组合串并联设备而得出等效网络。虽然简便快捷，但在分析非简单串并联系统的时候比较困难，同时如果简化次数较多，不可靠部分对系统可靠性的影响将变得难以鉴别。因此该方法不太适合复杂网络。 四、结语
1．判断题（共20分，每题2分，答错倒扣1分） (1)（）系统可靠性与维修性决定了系统的可用性和可信性。 (2)（）为简化故障树，可将逻辑门之间的中间事件省略。 (3)（）在系统寿命周期的各阶段中，可靠性指标是不变的。 (4)（）如果规定的系统故障率指标是每单位时间0.16，考虑分配余量，可以按每单位时间0.2 进行可靠性分配。 (5)（）MTBF和MFHBF都是基本可靠性参数。 (6)（）电子元器件的质量等级愈高，并不一定表示其可靠性愈高。 (7)（）事件树的后果事件指由于初因事件及其后续事件的发生或不发生所导致的不良结果。 (8)（）对于大多数武器装备，其寿命周期费用中的使用保障费用要比研制和生产费用高。 (9)（）所有产品的故障率随时间的变化规律，都要经过浴盆曲线的早期故障阶段、偶然故障 阶段和耗损故障阶段。 (10)（）各种产品的可靠度函数曲线随时间的增加都呈下降趋势。 2．填空题（共20分，每空2分） (1)MFHBF的中文含义为。 (2)平均故障前时间MTTF与可靠度R(t)之间的关系式是。 (3)与电子、电器设备构成的系统相比，机械产品可靠性特点一是寿命不服从分 布，二是零部件程度低。 (4)在系统所处的特定条件下，出现的未预期到的通路称为。 (5)最坏情况容差分析法中，当网络函数在工作点附近可微且变化较小、容差分析精度要求不 高、设计参数变化范围较小时，可采用；当网络函数在工作点可微且变化较大，或容差分析精度要求较高，或设计参数变化范围较大时，可采用。 (6)一般地，二维危害性矩阵图的横坐标为严酷度类别，纵坐标根据情况可选下列三项之一： 、 或。
3．简要描述故障树“三早”简化技术的内容。（10分）
( 安全论文 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 地铁供电系统可靠性和安全性分析方法研究(通用版) Safety is inseparable from production and efficiency. Only when safety is good can we ensure better production. Pay attention to safety at all times.
地铁供电系统可靠性和安全性分析方法研 究(通用版) 摘要：随着社会的快速发展，地铁也渐渐的融入了人们的生活，为人们提供了便利的出行条件。地铁的供电系统是否安全和可靠运行直接影响到地铁的安全运行和稳定性能。随着地铁线路不断增设，地铁的供电系统也越来越复杂化，出现故障的可能性也在不断提高。如果地铁的供电系统出现故障，会直接导致城市地铁运输功能的失灵，可能会危及乘客的生命和安全。因此，本文重点对地铁供电系统的可靠性和安全性进行分析，旨在提高地铁的运行效率和安全性能。 关键词：地铁供电系统；可靠性；安全性；分析方法；研究 一、地铁供电系统的概述 随着社会和经济的迅速发展，我国的城市人口密度也在不断增
加，人们对地铁的需求也随之不断增强，地铁已经成为人们生活中不可或缺的交通工具，由于地铁具有运行速度快、旅客运送量大、车次多、方便舒适等优点，所以被众多国家所使用，缓解了城市大部分的交通压力。因此，我们对地铁可靠性、安全性的要求也越来越高。地铁供电系统的安全可靠运行，对地铁列车的安全可靠运行起着至关重要的作用。供电系统是地铁运行的重要组成部分，供电系统的安全可靠是地铁正常运行的前提和重要保障。 二、地铁供电系统的组成部分 地铁供电系统是为地铁车辆提供电能运行动力的系统。地铁供电系统是由两部分内容组成。第一部分是高压的供电系统，高压供电的系统的供电方式有三种：集中式供电、分散式供电和混合式供电。集中式供电具有可靠性高、便于统一调度管理、施工方便、维护简单、计费便捷等优点，但投资比较大。分散式供电方式一般会受外部电网影响，可靠性相对差一些。混合供电方式集中了前两者共同的优点，但是增大了复杂性。所以，三种供电方式各有其自身的优点和缺点，需要根据地铁运行及管理的实际情况进行选择；而
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/6b16514935.html, 配电系统供电可靠性的指标及应用 作者：邹东 来源：《科学与财富》2017年第09期 摘要：配电系统在整个用户供电系统中是直接联系用户的关键部分，其可靠性对用电户来说具有相当大的意义。本文从配电系统简介入手，分析了配电系统供电可靠性的指标，研究了供电可靠性指标在配电系统中的应用，并对如何提高供电可靠性做出了阐述。 关键词：配电系统；供电可靠性；指标；应用 1引言 配电系统中供电可靠性是电力系统可靠性的重要一部分，这部分的管理直接影响到电力系统设备的全面安全运行管理和电力系统全过程的安全管理，在现代的供电系统管理方面是较为科学的管理方法之一，并为现代化的电力工业管理起到了积极地促进作用。供电系统在整个国民经济电力需求方面的满足程度是通过配电可靠性来反映的，整个供电系统的前期设计，规划以及到实施阶段的施工建设， 以及相关的设备选型，到最后的实际运行，为用户提供服务等这些方面的质量和管理水平都是通过配电系统的可靠性来综合体现的。 2配电系统简介 在我国的电力系统中，大型发电厂与负荷点的距离往往相距甚远。一般情况下，由发电厂发出的电能需要经过高压输电线路或超高压输电线路输送至负荷点，再经由较低等级的电压网络把电能输送到电压等级不同的负荷点。在电力系统中，像这种承担着分配电能作用的系统即为配电系统。 按照电压等级的不同，我们把配电系统分为3类：高压（35～110kV）配电网络；中压（6～10kV）配电网络；低压（220～380V）配电网络。按照供电区域的不同，我们可以把配系统络分为：工厂配电系统；城市配电系统；农村配电系统。由于配电系统主要负责是给一个区域供电，所以又被称之为地方电力网。配电系统的电压等级和供电范围均比区域电力网要小。但是，配电系统位于电力系统的末端与用户直接相连，这是配电系统在其结构上的最大特征，这一特征能够灵敏迅速的反映用户在经济安全等方面的要求。 伴随着电力市场化改革的进一步加大，配电系统的可靠性对国民经济的发展及社会稳定的影响也随之加剧，而且配电系统的规划设计及升级改造也离不开配电系统的可靠性评估。由此可见，配电系统可靠性研究的意义之重要，是不言而喻的。 3供电可靠性概述
精心整理基于性能的设计过程为分为三个步骤： ①按照建筑物的用途以及用户对建筑物的需求来确定性能的要求，从而建立一个目标性能； ②根据建立好的目标性能选用一种合适的结构设计方法； ③对各项性能指标进行综合评定，判断所设计的建筑物能否满足目标性能的要求。一般采用风险率 （1 （2 （3 （4 在实际工程中，极限状态函数往往是很难用显式表达出来，响应面法是在设计验算点附近用多项式来拟合复杂的极限状态函数，然后用一般的可靠度计算方法计算结构可靠度，因此响应面法在实际工程的计算当中得到广泛应用。 蒙特卡洛法的原理是： 对所研究的问题建立相似的概率模型，根据其统计特征值（如均值、方差等），采用某种特定方法
产生随机数和随机变量来模拟随机事件，然后对所得的结果进行统计处理，从而得到问题的解。（1）根据待求的问题构造一个合适的随机模型，所求问题的解应该对应于该 模型中随机变量的均值和方差等统计特征值；在主要特征参数方面，所构造的模 型也应该与实际问题相一致。 （2）根据模型中各个随机变量的统计参数和概率分布，随机产生一定数量的 随机数。通常我们先产生服从均匀分布的随机数，然后通过某种变换转化为服从 （3 （4 （5 1 2 3 4、重复2、3过程过程N次(N=600)。 5、统计分析上述过程产生的组抗力，得到偏压柱在偏心距为时的抗力 平均值和标准差。 6、给出一组偏心距值，重复以上步骤，便可得到混凝土偏心受压柱截面抗 力—曲线，平均值及标准差。
验算点法(JC)： 洛赫摩和汉拉斯在研究荷载组合时提出了按当量正态化条件，将非正态随机变量当量为正态随机变量进行可靠度计算的新方法。该方法较为直观、易于理解，是国际安全度联合会推荐（JCSS）推荐使用的方法，又称为JC法。 需要已知验算点的坐标值，但对于非正态随机变量和非线性极限状态方程，其坐标值不能预先求得，所以需进行迭代计算。 JC （2）BP 1957 则应对边界条件具 有“最小偏见”的，这实际上是个优化问题，即最大熵原理的定义。 随机有限元法 采用有限元法分析具有确定性物理模型的结构可靠度，可先确定极限状态函数中每项参数如作用效应和结构抗力等的统计参数和概率分布；再通过有限元分析求出结构的随机反应，如结构反应的平
现代配电系统可靠性评估方法与应用 摘要随着时间的推移，人们对电力资源及电能的依赖性越来越大，如果电力供应出现问题将会对居民的生活造成极大的困扰。由于配电系统的可靠性会对整个电网系统的运行产生重要影响，因此应当采用科学的方法对配电系统稳定性进行评估。本文先对配电系统可靠性分析思路进行简析，接着阐述了配电系统可靠性评估方法，最后探究了配电系统可靠性综合评估的应用。 关键词配电系统；可靠性；评估方法；应用 1 导言 由于配电系统处于电力系统的末端，是电力系统中直接针对用户的环节，它向用户提供电能并分配电能，直接影响着用户的供电质量和供电可靠性。对配电系统可靠性进行评估是我国电力行业建设中非常重要的一个环节，是保证电力系统运行安全的重要保证，对我国电力事业的发展具有十分重要的意义。文章就配电系统可靠性评估方法与应用展开了论述。 2 配电系统可靠性分析思路 配电系统可靠性分析的主要目标就是可以准确评价出系统运行时的可靠性，并将评估结果作为依据，对设计中存在的问题进行修正。具体评估思路如下：首先，对系统数据进行分析，评估历史的可靠性，就是根据历史数据判断系统运行能力。一般都是由系统运行部门负责这项工作，分析系统没有大大预期可靠性的原因，判断系统的薄弱环节在哪。如果问题出在设计方案上，需要与工程规划部门共同合作解决问题。其次是制作预测模型，就是根据备选设计方案预测系统未来一段时间内运行的可靠性，主要是针对配电系统中的某一个部分，预见其在运行时有可能出现的问题，提出提升系统运行可靠性的方法。最后是校正预测模型，预测模型建立以后，需要将历史数据作为依据对其进行校正，使其与历史情况相符，这样才能保证预测模型不脱离实际。值得注意的是，模型校正是一个非常复杂的过程，需要配电系统运行部门提供真实、完整的历史数据，并考虑到系统运行的外界环境因素，用电需求变化因素等，将所有因素都考虑到，然后对参数进行谨慎调整，这样才能对系统未来运行状态进行准确预测，判断其可靠性是否可以达到预期要求[1]。 3 配电系统可靠性评估方法 3.1 最小路法 该方法的基本思想是对每一负荷点求取其最小路，根据网络的实际情况，将非最小路上的元件故障对负荷点可靠性的影响折算到相应的最小路节点上，从而仅对每个负荷点最小路上的元件与节点进行计算，即可得到负荷点相应的可靠性指标。该算法虽然比FMEA方法实现起来简化了许多，但是对复杂配电系统寻
软件可靠性分析与设计 软件可靠性分析与设计 软件可靠性分析与设计的原因?软件在使用中发生失效(不可靠会导致任务的失败,甚至导致灾难性的后果。因此,应在软件设计过程中,对可能发生的失效进行分析,采取必要的措施避免将引起失效的缺陷引入软件,为失效纠正措施的制定提供依据,同时为避免类似问题的发生提供借鉴。 ?这些工作将会大大提高使用中软件的可靠 性,减少由于软件失效带来的各种损失。 Myers 设计原则 Myers 专家提出了在可靠性设计中必须遵循的两个原则: ?控制程序的复杂程度
–使系统中的各个模块具有最大的独立性 –使程序具有合理的层次结构 –当模块或单元之间的相互作用无法避免时,务必使其联系尽量简单, 以防止在模块和单元之间产生未知的边际效应 ?是与用户保持紧密联系 软件可靠性设计 ?软件可靠性设计的实质是在常规的软件设计中,应用各种必须的 方法和技术,使程序设计在兼顾用户的各种需求时, 全面满足软件的可靠性要求。 ?软件的可靠性设计应和软件的常规设计紧密地结合,贯穿于常规 设计过程的始终。?这里所指的设计是广义的设计, 它包括了从需求分析开始, 直至实现的全过程。 软件可靠性设计的四种类型
软件避错设计 ?避错设计是使软件产品在设计过程中,不发生错误或少发生错误的一种设计方法。的设计原则是控制和减少程序的复杂性。 ?体现了以预防为主的思想,软件可靠性设计的首要方法 ?各个阶段都要进行避错 ?从开发方法、工具等多处着手 –避免需求错误 ?深入研究用户的需求(用户申明的和未申明的 ?用户早期介入, 如采用原型技术 –选择好的开发方法
?结构化方法:包括分析、设计、实现 ?面向对象的方法:包括分析、设计、实现 ?基于部件的开发方法(COMPONENT BASED ?快速原型法 软件避错设计准则 ? (1模块化与模块独立 –假设函数C(X定义了问题X 的复杂性, 函数E(X定义了求解问题X 需要花费的工作量(按时间计,对于问题P1和问题P2, 如果C(P1>C(P2,则有 E(P1> E(P2。 –人类求解问题的实践同时又揭示了另一个有趣的性质:(P1+P2>C(P1 +C(P2 –由上面三个式子可得:E(P1+ P2> E(P1+E(P2?这个结论导致所谓的“分治法” ----将一个复杂问题分割成若干个可管理的小问题后更易于求解,模块化正是以此为据。 ?模块的独立程序可以由两个定性标准度量,这两个标准分别称为内聚和耦合。耦合衡量不同模块彼此间互相依赖的紧密程度。内聚衡量一个模块内部各个元素彼此结合的紧密程度。 软件避错设计准则 ? (2抽象和逐步求精 –抽象是抽出事物的本质特性而暂时不考虑它们的细节 ?举例
分布式电源对配电网的可靠性影响 摘要：凭借运行方式灵活、环境友好等特点，越来越多的分布式电源被接入到配电网中，这在对配电系统的结构和运行产生一系列影响的同时，也将改变原有的配电系统可靠性评估的理论与方法。由于用户可以同时从传统电源和分布式电源两方面获取电能，配电系统的故障模式影响分析过程将发生根本性改变，需要考虑系统的孤岛运行。此外，风机、光伏等可再生分布式电源出力波动性以及储能装置运行特性的影响更加剧了问题的复杂性。 本文使用一种分布式电源低渗透率情形下配电系统可靠性评估的准序贯蒙特卡洛模拟方法，计算与用户相关的配电类可靠性指标,指标分别为EENS，SAIDI,和SAIFI。应用馈线区的概念，研究了分布式电源接入后配电系统的故障模式影响分析过程，对系统中的孤岛进了分类，并采用启发式的负荷削减方法维持孤岛内的电力平衡。在上级电源容量充足的前提下，该方法对系统中非电源元件的状态进行序贯抽样，而对风机、光伏、蓄电池组等分布式电源的状态进行非序贯抽样，可以在确保一定计算精度的同时提高模拟速度。 关键词：配电系统，可靠性评估，分布式电源，馈线区，准序贯蒙特卡洛模拟
1、分布式发电发展概况 作为集中式发电的有效补充，分布式发电近年来备受关注，分布式发电技术也日趋成熟，其发展正使得现代电力系统进入了一个崭新的时代。尽管到目前为止，分布式发电尚无统一的定义，但通常认为，分布式发电（Distributed Generation,DG）是指发电功率在几千瓦至几十兆瓦之间的小型化、模块化、分散化、布置在用户附近为用户供电的小型发电系统。它既可以独立于公共电网直接为少量用户提供电能，又可以接入配电系统，与公共电网一同为用户提供电能。按照分布式电源（Distributed Energy Resource, DER或Distributed Generator,DG）是否可再生，分布式发电可分为两类：一类是可再生能源，包括太阳能、风能、地热能、海洋能等发电形式；另一类是不可再生能源，包括内燃机、热电联产、微型燃气轮机、燃料电池等发电形式。此外，分布式发电系统中往往还包括储能装置。 分布式发电的优势包括： 1）经济性：由于分布式发电位于用户侧，靠近负荷中心，因此大大减少了输配电网络的建设成本和损耗；同时，分布式发电规划和建设周期短，投资见效快，投资的风险较小。 2）环保性：分布式发电可广泛利用清洁可再生能源，减少化石能源的消耗和有害气体的排放。 3）灵活性：分布式发电系统多采用性能先进的中小型模块化设备，开停机快速，维修管理方便，调节灵活，且各电源相对独立，可满足削峰填谷、对重要用户供电等不同的需求。 4）安全性：分布式发电形式多样，能够减少对单一能源的依赖程度，在一定程度上缓解能源危机的扩大；同时，分布式发电位置分散，不易受意外灾害或突发事件的影响，具有抵御大规模停电的潜力。 上述分布式发电的独特优势是传统的集中式发电所不具备的，这成为了其蓬勃发展的动力。为此，世界上很多国家和地区都制定了各自的分布式发电发展战略。例如，在2001年，美国的DG容量就占到了当年总发电容量的6%，而其于同年制定完成的DG互联标准IEEE P1574，则规划在10-15年后DG容量将占到全国发电量的10-20%；欧盟也于2001年制定了旨在统一协调欧洲各国分布式电源的“Integration”计划，预计在2030年DG容量达到发电总装机容量的30%左右；我国对DG的发展也十分重视，相继颁布了《可再生能源法》和《可再生能源中长期发展计划》，计划在2020年DG容量达到总装机容量的8%。 但是，在伴随着诸多好处的同时，分布式发电的发展给电力系统，特别是配电系统的规划、分析、运行、控制等各个环节都带来了全新的挑战。分布式电源自身的特性决定了一些电源的出力将随着外部条件的变化而变化，因此这些电源不能独立地向负荷供电，且不可调度。而对于配电系统而言，当DG规模化接入配电系统后，配电系统由原来单一的分配电能的角色转化为集电能收集、电能传输、电能存储和电能分配于一体的“电力交换系统”（Power Exchange System）或“主动配电网络”（Active Distribution Networks），配电网的结构出现了根本性的变化，不再是传统的辐射状的、潮流单向流动的被动系统，给电压调节、保护协调和能量优化带来了新的问题。特别是当配电系统中DG的容量达到较高的比例，即高渗透率时，要实现配电网的功率平衡和安全运行，并保证用户的供电可靠性有着很大的困难。