可靠性最优化（共12篇）
可靠性最优化 篇1
0 引言
近年来, 分布式电源 (Distributed Generation, DG) 的应用日益增多[1]。但是, DG在缓解能源压力的同时也给电网带来了一些问题[2], 为此, 微电网的概念应运而生[3,4]。微电网是一个完整的发、配电子系统, 一般作为配电网中的一个可控整体进行管理和控制[5,6,7]。为实现快速、灵活、多变的运行方式, 微电网中装备了大量由电力电子控制的静态开关。同样, 为实现配电网的灵活运行及减少故障影响范围, 配电网络中也存在大量的分段开关及联络开关。含微电网的配电网可靠性最优化, 即是通过切换这些开关的开/合状态来改变网络的拓扑结构, 在满足各种安全稳定约束的前提下获得系统可靠性指标的最优化。
提高供电可靠性一般有两个途径:增加系统的冗余度和改善网络结构, 前者需要大量的投资, 而后者一般可通过网络重构完成, 几乎无需投资。网络重构是一个大规模非线性组合优化问题, 属于NP-hard问题。常用的解法有: (1) 支路交换法[8,9,10]、最优流模式法[11,12]等启发式算法; (2) 非线性整数规划[13]等传统数学优化算法; (3) 模拟退火算法[14]、禁忌算法[15]、遗传算法[16,17,18]等随机优化算法; (4) 人工神经元网络法[19]、专家系统[20,21]等人工智能算法。随着分布式电源在电网中的应用日渐增多, 这些算法也被用来解决分布式电源在电网中的优化配置问题[22,23,24,25,26,27]。
然而, 含微电网的配电网可靠性最优化既与传统配电网重构问题有较大区别, 也与分布式电源的优化配置问题不同。文献[28]采用云计算技术侧重于供电恢复与负荷转移对含有多个微电网的配电网进行了重构研究。文献[29]把含微电网的配电网的重构模型分解成容量子问题和重构子问题分别予以解决。本文以系统的可靠性最优化为目标, 以基于可靠性指标的开关交换算法为解决方案, 进行了含微电网的配电网可靠性最优化研究。
1 可靠性指标研究
1.1 可靠性指标体系[30]
可靠性指标体系包含两个部分:负荷点可靠性指标和系统可靠性指标。
负荷点的可靠性指标包括故障率λ (次/年) 、故障修复时间r (h/次) 以及年平均停运时间U (h/年) 。
系统可靠性指标包括系统平均停电频率指标 (SAIFI) 、用户平均停电频率指标 (CAIFI) 、系统平均停电持续时间指标 (SAIDI) 、用户平均停电持续时间指标 (CAIDI) 、系统平均供电可用率指标 (ASAI) 、系统平均供电不可用率指标 (ASUI, 且ASUI+ASAI=1) 、系统平均供电量不足指标 (AENS) 。
1.2 可靠性指标之间的内在关系
负荷点可靠性指标中, λ侧重停电次数, r侧重每次停电平均时间, U侧重一年内的停电时间。系统可靠性指标中, SAIFI和CAIFI侧重于停电次数, SAIDI和CAIDI侧重于停电时间, ASAI和AENS侧重于有效供电, 而且, SAIFI和λ, SAIDI和U分别具有对应关系 (这也可以从它们的计算公式[29]看出) 。本文将围绕SAIFI, SAIDI, ASAI以及AENS进行含微电网的配电网可靠性最优化研究。
2 可靠性最优化模型
2.1 目标函数
电网的停电损失[31]可参照下式计算:
停电损失=W1×期望停供电力+W2×
期望停供电量
式中, W1、W2分别代表每停供单位千瓦电力和单位千瓦时电量全社会或供电企业所遭受的损失。
SAIFI和SAIDI分别从系统充裕度的角度描述了系统停供电力和停供电量, 而ASAI和AENS侧重描述了系统的实际有效供电能力, 故将SAIFI和SAIDI加权作为F1用以考察系统的充裕度水平, 将ASUI=1-ASAI和AENS加权作为F2用以考察系统的实际供电水平, 而以两个加权指标之和作为系统总的停电损失费用指标, 并以其值最小化作为本文的目标函数:
式中, 1w、2w、3w、4w为权值, 可根据实际运行情况加以设定。
2.2 约束条件
(1) 功率平衡约束
式中:GP和GQ分别为电源的注入有功和无功功率向量, 其中包括来自上级电源的注入功率以及微电网内部的微电源的输出功率;LP和LQ分别为负荷的有功和无功功率向量。
(2) 节点电压与支路电流约束
式中:Ui、Uimin、Uimax为节点i的电压及其下、上限值, 其中包括各微电源自身的电压限制;m为节点总数;Ii、Iimax为流过支路i的电流及其上限值, n为支路总数。
(3) 微电源容量约束
式中:PDGi、QDGi为微电网中第i个微电源的有功、无功出力;PDGimax、QDGimax、PDGimin、QDGimin为其容量的上、下限值。
(4) 微电网约束
考虑到微电网一般通过PCC与配电网连接, 当微电网外部故障时, 微电网可断开与配电网的连接而进入自治运行模式, 故含微电网的配电网重构以不破坏微电网结构为基础:
式中, {sT}、{Tμ}分别为需要改变状态的开关集合以及微电网内部的开关集合, 两者相交为空。
(5) 微电网非计划解列约束
亦称馈线约束。微电网内部发生故障时, 微电网可按一定的方案[32]进行进一步解列, 以切除故障所在馈线从而保证无故障馈线的正常供电, 故在重构过程中以不破坏该无故障馈线结构为基础:
式中, {sT}、{T f}分别为需要改变状态的开关集合以及微电网内部无故障馈线的开关集合, 两者相交为空。
(6) 辐射状约束
辐射状约束贯穿整个重构过程。含微电网的配电网的结构属于多电源、辐射状型, 重构后需要保持这种特性。另外, 微电网属于辐射状, 解列后的微电网仍应为辐射状。
式中:n为支路总数;m为节点总数。
上述各约束中, (4) 、 (5) 的选择应视微电网的具体控制方式而定, 一般情况下只选其一。
3 基于可靠性的开关交换算法
3.1 基本思想
首先依据闭合常开联络开关的选取原则, 选择合适的联络开关并闭合, 形成含微电网的配电网中的一个环网, 然后依据断开常闭分段开关的选取原则, 确定合适的分段开关并打开, 使含微电网的配电网恢复成辐射状, 在这一闭一合的过程中, 起到平衡网络结构和负荷, 改善负荷点可靠性指标的作用。多次进行这些操作, 直至达到理想的可靠性水平或可靠性指标不再得到改善为止。
3.2 闭合常开联络开关的选取原则
系统可靠性指标SAIFI和SAIDI的计算公式[30]为
式中:λ、U分别为负荷点的故障率、年平均停电时间;N为各负荷点的用户数。
两者的差别仅在于计算式 (2) 、式 (3) 的分子中前者为λ而后者为U, 且有U=λ⋅r的计算关系, 其中故障修复时间r体现了系统因故障而要停电的持续时间。
若某一常开联络开关两端的故障修复时间r值差异较大, 根据“木桶效应”原理, 该常开联络开关闭合后, 其所在馈线的总的故障停电时间将取为其中的大者, 事实上对故障修复时间r值较小的相邻馈线或用户起到了“拖累”效应, 难以体现联络开关的效果。改变常开联络开关两端的故障修复时间r值, 使两者趋于相近或相等, 必将能从整体上减小系统的故障停电时间, 且常开联络开关两端的故障修复时间r值相差越大, 效果愈明显, 故本文采用故障修复时间r作为判断闭合常开联络开关的可靠性指标。
3.3 断开常闭分段开关的选取原则
断开常闭分段开关的选择采用系统可靠性指标SAIFI, SAIDI, ASAI以及AENS的综合值F, 其具体的选取方法视含微电网的配电网中环网所属的不同结构而有所不同, 具体阐述如下:
(1) 环网内只有一个电源点此种情况包括以下几种:
①组成环网的所有馈线都在微电网外部, 只有上级变电站出口母线一个电源点;②组成环网的所有馈线都在微电网内部, 但环网内部只含有一个微电源;③组成环网的馈线有在微电网内部的, 有在微电网外部的, 但是环网内部只含有一个电源点, 该电源点可能是上级变电站出口母线, 也可能是微电源。
上述情况虽然种类较为复杂, 但都可由图1予以表达, 其中BUS1、BUS2为同一个电源点, 分成两个仅为表达方便。
定义常开联络开关T所在的环路中T两端所连的支路集分别为R、L支路集, 两者的起始点均为电源点及联络开关本身, 可表示为
分别计算两个辐射状支路集R、L的SAIFI, SAIDI, ASAI以及AENS, 并合成综合值F, 并取R、L支路集的F值之差:
式中:ΔF为R、L支路的F值之差;RF、LF为进行负荷转移前联络开关两侧支路R、L的负荷点的综合指标值。
则断开常闭分段开关的选取原则如下:
a.若ΔF>0, 则选取R支路集中的常闭分段开关断开。
b.若ΔF<0, 则选取L支路集中的常闭分段开关断开。
c.若ΔF=0, 则保持目前状态不变。
实际计算中, 上述原则可能需要多次应用并进行多次计算结果的比较才能最终判断所要断开的常闭分段开关, 判断的标准为:minΔF, 即选择的分段开关应能使ΔF最小。其中需要注意的是, 在多次计算的过程中, 支路集R、L具体所含的支路应随预判断的分段开关而有所变化, 此时预判断的分段开关即充当了联络开关的作用。
(2) 环网内含多个电源点
此种情况包括:
①组成环网的所有馈线都在微电网内部, 但环网内部有多个微电源;②组成环网的馈线有在微电网内部的, 有在微电网外部的, 但是环网内部含有多个电源点, 这些电源点可能包含上级变电站出口母线, 也可能只含有微电源。
可由图1中加入多个微电源予以表达, 见图2。
图2中S1、S2、S3指馈线段, 其起始点均为电源点, 表达式类同R、L。
S和R、L的关系为R、L={Si, Sj, Sk, Sl, …}, 即后者可由数段馈线段组成。事实上, S亦是一个小的环网, 两者类似环网间的“嵌套”关系。断开常闭分段开关的选取与单电源点环网具有类同的地方。
此时断开常闭分段开关的选取可按如下步骤进行:
a.各馈线段S可靠性指标SAIFI, SAIDI, ASAI以及AENS计算, 并合成FS值, 其计算公式同 (1) ;
b.各对应馈线段FS值累加得
c.应用断开常闭分段开关的选取原则判断应断开的常闭分段开关所在馈线段Sopen;
d.在所选馈线段Sopen中假定一个常闭分段开关为应断开者, 此情形类同环网内只有一个电源点的情况, 所用方法亦同。
4 含微电网的配电网潮流计算
含微电网的配电网除了能够从上级电网接受电能量之外, 其本身还含有多个微电源, 是一个多电源、辐射状结构。这既与传统输电系统的多电源、环网状结构不同, 也和传统配电网的单电源、辐射状结构存在差异, 故必须对传统的潮流计算方法进行改进。本文针对微电网的不同运行模式对配电网潮流计算的牛顿法进行改进。
4.1 微电网并网运行
传统配电网中一般只包含两种节点类型:即Vθ节点和PQ节点。其中变电站出口母线通常视为Vθ节点, 而其它节点一律视为PQ节点。
然而, 随着微电网的接入, 当微电网处于并网运行模式时, 含微电网的配电网中出现了多个微电源, 故必须对这些微电源进行预处理:
(1) “PQ”节点:即有稳定功率输出的微电源, 视为“负的负荷”, 当成PQ节点。
(2) PV节点:迭代过程中, 若无功功率越限, 则PV→PQ, 即把PV节点转换成PQ节点, 下同。如果电压越界, 则复有PQ→PV。
(3) PI节点:求出第k次迭代时该节点的无功功率注入量, 在第k+1次迭代过程中实现PkIk→PkQk+1的转换。
(4) PQ (V) 节点:每次迭代前PQ (V) →PQ, 其中P为微电源输出的有功功率, Q为微电源吸收的无功功率与补偿无功功率的差值。
4.2 微电网孤岛运行
微电网孤岛运行时的潮流计算和并网运行时的方法大同小异。微电源的处理方式类同, 但此时还要注意:
(1) 此时含微电网的配电网处于解列状态, 孤岛运行的微电网还需要设定一个Vθ节点, 一般选择具有旋转机构的微电源, 如微型燃气轮机作为其Vθ节点。
(2) 除去孤岛运行的微电网外的其他部分的处理方式类似微电网并网运行时的处理方式。
(3) 在潮流计算的流程中需加入孤岛判据, 可通过微电网PCC的状态进行判定。
4.3 微电网非计划解列运行
此时微电网内部发生故障, 须切除故障馈线, 其余部分的处理方式类似微电网并网运行时的处理方式。
至于微电网孤岛运行且需非计划解列的情况, 由于发生概率极小, 本文不予考虑。
4.4 潮流计算步骤
基于牛顿法的含微电网的配电网的潮流计算迭代步骤如下。
(1) 输入原始数据。
(2) 判断微电网的运行状态:若微电网均并网运行, 则进行下一步;若有微电网孤岛运行, 则为其设定Vθ节点, 然后进行下一步;若微电网非计划解列运行, 则首先切除故障馈线, 然后进行下一步。
(3) 形成导纳矩阵。
(4) 给定各节点电压向量的电压初值iV (0) 和相位初值θi (0) 。
(5) 对网络中的PV节点设置无功功率限额。
(6) 将网络中的PI节点和PQ (V) 节点转化为PQ节点。
(7) 将电压初值iV (0) 和向量θi (0) 代入式 (5) 。
求修正方程的常数项ΔPi (0) 、ΔQi (0) 。 (8) 求解如下所示的修正方程式:
求修正量ΔVi (0) 、Δθi (0) 。
(9) 修正各节点的电压向量:
(10) 以iV (1) 、θi (1) 代入式 (5) 中求ΔPi (1) 、ΔQi (1) 。
(11) 检验是否收敛, 若收敛, 则进而求各支路潮流并输出结果, 否则, 再以iV (1) 、θi (1) 为初值, 返回第⑹步进行下一次迭代。同时检验PV节点的无功功率输出是否越限, 若越限, 则在以后的迭代中作为PQ节点处理, Q为越限值;若不越限, 则继续作为PV节点参与下一次迭代, 并在下一次迭代结束后做无功功率的越限检查。
5 算法流程
含微电网的配电网可靠性最优化的算法如图3所示。其中可靠性的计算采用最小路法[33]。
6 算例分析
6.1 算例简介
本文基于IEEE-33节点系统[10]进行修改作为算例。原系统含有33个节点, 37条支路 (其中5条为联络支路, 含5个常开联络开关, 其余32条支路含32个常闭分段开关) , 额定电压为12.66 kV。本文计算中, 添加两个馈线: , 接入6个微电源:位于节点17、 的DG1、DG2容量均为210 kW, 位于节点31、的DG3、DG4容量均为620 kW, 位于节点21的DG5容量为360 k W, 位于节点24的DG6容量为930 kW, 其中DG1、DG3, DG5、DG6为旋转型微电源, DG1、DG4和馈线15-16-17、 组成微电网μG1, DG2、DG3和馈线29-30-31-32、 组成微电网μG2, DG5和馈线18-19-20-21组成微电网μG3, DG6和馈线22-23-24组成微电网μG4。新添加馈线中: 和15-16-17参数相同, 和29-30-31-32参数相同。系统的单线图如图4所示。系统的原始参数见原文, 本文所采用的可靠性参数见表1、表2。
6.2 结果分析
本文分以下几种情况进行了计算:
(1) Case1:含微电网的配电网可靠性分析及潮流计算。
(2) Case2:含微电网的配电网可靠性最优化后的可靠性分析及潮流计算, 重构过程中考虑微电网约束。
(3) Case3:含微电网的配电网可靠性最优化后的可靠性分析及潮流计算, 重构过程中考虑微电网非计划解列约束。
表3列出了按本文所提出的几种情况的计算结果, 其中目标函数的权值均取为1w=2w=3w=w4=0.5。从中可以看出:
(1) 与Case1相比:Case2中, 重构后SAIFI降低了33%;Case3中, 重构后SAIFI降低了34.37%;说明重构后系统整体的故障频率大为降低。
(2) 与Case1相比:Case2中, 重构后SAIDI降低了2.74%, Case3中, 重构后SAIDI降低了8.92%, 说明重构能够减少系统整体的停电时间。
(3) 与Case1相比:Case2中, ASAI基本不变, Case3中, ASAI稍有提高, 说明在系统的平均供电可用率已经较高 (Case1中, ASAI=0.99959) 的情况下, 重构仍能够对其进行一定的改善。
(4) 与Case1相比:Case2中, 重构后AENS降低了8.07%, Case3中, 重构后AENS降低了9.71%, 说明重构能够减少系统整体的电量损失。
(5) 与Case1相比:Case2中, F1值降低了9.88%, Case3中, F1值降低14.92%, 说明重构后系统充裕度有较大提高;Case2中, F2值降低了8.07%, Case3中, F2值降低9.71%, 说明重构能有效减少系统的缺供电量;Case2中, F值降低了8.33%, Case3中, F值降低10.45%, 说明重构能够改善系统的总体经济性指标。
(6) 与Case1相比:Case2中, 最低电压升高了1.97%, Case3中, 最低电压升高了5.52%, 显示了模型在改善系统电压质量方面的效果。
(7) 整体来说, 在两种微电网约束的条件下, 重构后系统可靠性指标均有明显提高, 电压质量都能够得到改善, 显示了以可靠性为目的进行含微电网的配电网络重构的必要性, 但相比较而言, 考虑微电网非计划解列的条件下重构效果更好。
7 结语
本文提出了一种含微电网的配电网可靠性最优化模型, 设计了基于可靠性的开关交换算法, 以提高电网供电可靠性为目的进行了含微电网的配电网重构, 起到了提高系统可靠性指标、改善网络结构和平衡负荷的目的。模型以系统可靠性指标的加权的最小化为目标函数, 在可靠性最优化过程中考虑了各项安全稳定约束以及微电网的特殊要求, 对算例的计算分析表明了所建模型的有效性以及进行含微电网的配电网可靠性最优化研究的必要性。
摘要：提出了一种含微电网的配电网可靠性最优化模型和算法。目的是在引入微电网后, 在不增加投资的条件下, 通过改变网络结构来达到可靠性提高的最大化, 为规划运行人员提供决策参考。模型以系统平均停电频率指标、系统平均停电持续时间指标、系统平均供电不可用率指标以及系统平均供电量不足指标的加权组合的最小化为目标函数, 以系统安全稳定极限以及微电网运行特点为约束条件。设计了基于可靠性的启发式的开关交换算法对模型进行求解。改进了传统的牛顿法, 使之适用于含微电网的配电网的重构特点。算例分析表明所建模型在优化网络结构, 改善负荷分布以及提高网络整体可靠性等方面具有积极作用。
关键词：微电网,配电网,可靠性最优化,网络重构,开关交换算法
可靠性最优化 篇2
结构非概率可靠性优化设计
在结构质量限制条件下,提出了一个结构非概率可靠性优化设计的数学模型.数学模型由两个优化过程组成.第一个优化过程是在结构质量约束下极大化结构非概率可靠性.第二个优化过程是在载荷不确定性条件下,考虑结构应力、位移约束和极小化结构质量.其中第二个优化过程嵌套在第一个优化过程之中.作为一个数字算例,用所提出的`优化模型进行了一个桁架结构的非概率可靠性优化设计.当关于所有不确定性载荷的信息严重缺乏时,设计者宜采用最小值最大化法则进行结构非概率可靠性优化设计.设计者如果仅对某个不确定性载荷的特性知之甚少而对其他不确定性载荷的波动变化有较好的了解,则可事先确定其他不确定性参数的值而最大化该不确定性参数.
作 者：程远胜 曾广武 作者单位：华中科技大学交通科学与工程学院,430074刊 名：华中科技大学学报(自然科学版) ISTIC EI PKU英文刊名：JOURNAL OF HUAZHONG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY(NATURE SCIENCE)年，卷(期)：30(3)分类号：O213.2 TB114.1关键词：结构 非概率可靠性 优化设计
计算机网络可靠性优化方案初探 篇3
关键词：计算机网络；可靠性；优化方案
中图分类号：TP393
目前，计算机网络技术已经普遍应用到社会生产和生活的方方面面，如商业、教育、金融、通信、交通等几乎所有行业领域，网络在社会发展进程中发挥的促进作用也越来越明显，因此，计算机网络的可靠性已经成为当今计算机网络应用领域重要的研究方向。所谓计算机网络的可靠性，即在特定的环境下和给定的时间内，计算机能够保证网络连通和满足通信要求的能力。对计算机网络可靠性的优化已经影响到社会的实际运转，是社会进步发展的整体要求。虽然对于计算机网络可靠性优化方案的研究已经取得诸多成果，但随着计算机网络技术的发展，影响计算机网络可靠性的问题也层出不穷。所以，对于计算机网络可靠性优化方案的研究仍然具有十分重要的意义。
1 计算机网络可靠性影响因素分析
1.1 计算机网络的拓扑结构
在计算机网络中，各个终端相互之间的物理连接方式称之为拓扑结构，主要包括总线型、星型、环型和树型等拓扑结构，常用的为总线型和星型拓扑结构。作为计算机网络连接的基本形式，网络拓扑对计算机网络的可靠性具有实际影响，因为不同类型的拓扑结构都有各自的优缺点和应用环境。如星型结构网络拓扑多应用于使用交换机的局域网内，其优点是拓扑结构简单、容易管理和控制，但其缺点是一旦交换点发生故障，将可能导致大面积计算机网络发生故障[1]。因此，在具体的计算机局域网络组建过程中，必须结合实际情况进行综合有效的分析，采取合理的网络拓扑结构，这将决定是否能够充分利用各种网络拓扑结构的优点，避免拓扑结构使用不当对网络可靠性造成的影响。
1.2 计算机网络设备
计算机网络设备主要包括用户终端设备和数据传输交换设备两大类。用户终端设备一般为计算机系统设备，是计算机网络数据发送方与接收方，其性能状况对计算机网络的可靠性有直接影响，通常用户终端设备的性能越好，整个计算机网络的可靠性也就越高。数据传输交换设备是指计算机网络中用于连接用户终端设备的专业网络设备，其承担着整个计算机网络的互通互联工作，主要包括通信线路和数据交换设备两部分。通信线路的质量状况会直接影响整个计算机网络的数据传输能力；数据交换设备包括集线器、交换机和路由器等设备，其作为连接用户终端设备节点，是计算机网络可靠性的关键所在。因此，提高计算机网络设备的可靠性是有效优化计算机网络可靠性的重要基础。
1.3 计算机网络管理技术
计算机网络的正常运行需要硬件系统和软件系统的互相配合，而这些软硬件由不同的软件开发商和设备供应商提供，数量及种类繁多，这使得计算机网络具有结构复杂、综合程度高和规模大的特点。因此，在实际的网络运行中，有效的网络管理技术对于提高计算机网络可靠性具有十分重要的意义。实际的计算机网络管理主要包括软件的安装与配置、网络管理软件的应用以及计算机网络故障的解决等工作。正确的进行软件安装与配置，可以使不同特点的设备高效的运行；科学合理的应用计算机网络监控与管理软件，可以收集和分析计算机网络的运行状态信息，及时发现并有效解决网络故障，从而确保计算机网络的正常运行。因此，成熟的计算机网络管理技术是优化计算机网络可靠性的主要手段。
2 计算机网络可靠性优化原则及方案
2.1 计算机网络可靠性优化原则
当今社会，计算机网络一旦出现故障，都有可能造成巨大的经济损失，而提高计算机网络的可靠性是其安全运行的前提条件，但优化计算机网络可靠性应遵循以下原则：（1）使用质量和信誉较好的计算机网络设备，保证其满足网络可靠性的硬件指标要求；（2）对计算机网络设备和网络布线进行合理地调配；（3）计算机网络支持多种通信协议，使其具有较强的互联能力；（4）尽量采用容错技术来提高计算机网络的可靠性；（5）保证计算機网络可以实现人工或自动的检查维护工作。（6）注意新技术的合理应用，保证技术的实用性和通用性。
2.2 计算机网络可靠性优化方案
针对计算机网络可靠性的影响因素，依据可靠性优化原则，设计优化方案如下：
2.2.1 合理的计算机网络结构体系是提高网络可靠性的前提，完善计算机的网络拓扑结构是优化计算机网络可靠性的重要措施。众所周知，总线型网络拓扑结构成本较低，但其容错度小，可靠性较差。星型网络拓扑结构简单，任意两个结点之间的数据传输都经过中心结点，使其易于实现中心结点控制管理，而且非中心结点的故障不会影响其它结点正常工作；但中心结点一旦发生故障，将造成整个计算机网络的瘫痪[2]。由此可见，对于越来越复杂的计算机网络来说，任何单一的拓扑结构都无法提高计算机网络的可靠性。因此，计算机网络应采用多层网络结构体系，每层根据具体需求采用不同的网络拓扑结构，通过不同类型的通信协议的支持，就可实现多层计算机网络结构的相互连接。这样不但提高了网络的可靠性，还可以保障计算机网络中主干网的带宽，缩短网络反应时间，进而提升计算机网络的应用效率。
2.2.2 采用标准的布线系统与合理应用数据交换设备是提高网络可靠性的重要保障。集线器是一种将若干用户终端设备集中起来接入网络的设备，若集线器发生故障，则与其连接的所有用户都将无法工作，但集线器可以将所连用户设备的故障和错误与网络的其它部分隔离，因此，集线器可以作为提高计算机网络可靠性的首道防线。交换机是一种用于在多个独立局域网之间进行数据包过滤的网络设备，使用交换机可以解决带宽不足以及数据交换瓶颈问题，从而提升整个网络的性能可靠性。路由器是一种可以实现局域网间、广域网间以及局域网与广域网之间互联的网络设备，尽可能为路由器选择有弹性的协议，可有效提高计算机网络的可靠性。如果条件允许，应为网络配备冗余路由，以防因主路由器故障造成的网络瘫痪。
2.2.3 必要的系统软件维护以及网络管理软件的正确使用是提升计算机网络可靠性的重要手段。常见的系统软件维护包括关闭危险的系统服务、及时修补系统漏洞和安装防病毒、防攻击软件等操作。利用计算机网络管理软件可以随时监控和管理网络自身的设备，及时发现网络中发生的故障和潜在的问题，为维护网络的正常工作提供有力的依据，从而提高整个计算机网络的运行效率和可靠性。
2.2.4 在条件允许的情况下，可以考虑计算机网络的冗余与容错性设计[3]。建立并行计算机网络系统，当某种原因造成主干计算机网络断开时，可以切换至备用网络迅速替代出错网络的工作，从而在网络硬件设施的层次上大幅度提高计算机网络的可靠性。
3 结束语
通过优化方案可在一定程度上提升目前计算机网络的可靠性，但网络可靠性优化问题是一个复杂的问题，而且网络技术仍在迅猛发展，对网络可靠性的要求将不断提高，新问题也将不断出现，这就需要我们不断的完善、充实和改进优化方案，来不断提升我国计算机网络的可靠性，为提高我国的计算机网络技术水平和增强我国综合实力做出一定贡献。
参考文献：
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可靠性最优化 篇4
可靠性工程出现于1940年代末、1950年代初,最早应用于通讯、军事及运输领域,其主要作用是提高设备可靠性,并寻求提高系统可靠性的途径。经过长期的理论研究,并且通过一些实际应用的例子,探索出提高液压系统可靠性的主要途径有如下几种:使用大的安全系数;减少系统的复杂性;改进元件质量;提高组成元件或基本回路的可靠度;使用结构冗余;实行预防维护和定期检修等。在这些方法中,采用较多的是结构冗余方法,采用这种方法时在结构优化上十分重要。
2 液压系统可靠性最优化的原则
提高液压系统可靠性过程中,费用和重量(含体积)必须考虑,处理好这三方面关系时,应遵循以下几条原则:
(1)与人们的生命安全密切相关的液压系统,应首先满足可靠性要求的原则。如飞机降落架液压系统、雷达液压系统。
(2)投资费用已确定,而且不能追加的情况下,以投资费用为主,尽可能提高系统可靠度的原则;这样可以考虑购买价格低廉的元件。
(3)连续工作并具有高可靠度要求的液压系统,以满足可靠度要求为主,适当兼顾投资费用的原则。如高炉炉顶液压系统,一般均有备用泵。
(4)间断工作,可靠度要求不高的液压系统,以节约投资费用为主的原则。如剪板机液压系统、压边机液压系统等。
(5)改造原有设备,但受厂房空间和面积条件限制,以可靠度和体积为主的原则。如改变油箱外形、选择体积小的元件等。
(6)根据工作性质和工作条件,合理确定可靠度原则。如果盲目提高可靠度,必然增加投资费用,同时也可能增加设备重量,这是不可取的,也不是一台优化液压设备。如两台泵并联就可以满足可靠度要求,不能采用三台泵并联。
(7)移动式的液压系统,在确保可靠度基本要求的同时,以减轻重量和减小体积为原则。如车辆的液压系统,船用的液压系统等。
3 液压系统冗余技术
3.1 液压系统冗余设计应考虑的几个问题
(1)冗余度的选择问题。从理论分析,冗余度越高则可靠度越高,但应注意的是,所消耗的元件费用也增加。另外还要考虑到检测及切换电路可靠性的影响,当冗余度越高,检测及切换电路就越复杂,其可靠度也越低,从而抵消了多重冗余的优越性。根据并联冗余有关公式,冗余度高,其效率并不高。
(2)冗余级别的选择问题。一个复杂的液压系统,可将其分成:系统、分系统、部件、元件等不同级别。应该在哪一个级别上进行冗余才能获得较高的可靠性,这也是应考虑的问题。根据可靠度计算公式,冗余级别越低,系统的可靠度越高,但是其容错实现上的复杂性增加,从而抵消了它的优越性。
(3)备份切换问题。备份切换是动态冗余的一种最简单形式。在备份切换前,只有一个系统工作,当它发生故障时,立即切换到其他备份系统继续进行工作。为了确保系统连续工作,对备份切换开关和故障检测器等的可靠度要求为100%,也就是备份切换的成功率为1。
3.2 液压系统冗余技术最优化实例
设计一液压系统,根据工作条件、技术要求、投资费用、使用环境等进行优化设计。应设立目标函数、约束条件,综合各方面情况来考虑,寻找出最优化的系统冗余结构。
图1为某一单位钢坯提升的液压系统原理简图。图2为这个液压系统的可靠性模型,并联三台泵组,其工况是两台泵组工作,一台泵组备用,当工作泵组中有一台泵组出现故障时,另一台备用泵组马上投入工作,设其转换零部件的可靠度很高,R≈1,在这种工况下,能有效地提高泵站可靠度。
1.油箱2.液压泵3.溢流阀4.单向阀5.比例方向阀6.平衡阀7.液压缸
根据有关资料提供的数据,以及现场使用统计资料,设泵可靠度R1=0.965,溢流阀可靠度R2=0.984,单向阀可靠度R3=0.972,在可靠性模型中,每台泵组中泵、溢流阀、单向阀是串联的,其可靠度
RS1=R1R2R3=0.965×0.984×0.972=0.9229
在泵站中由3台泵组(即回路)组成,用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ符号表示,其中两个回路工作,一个回路备用,我们可视为两个并联冗余,其可靠度为
RS2=1-(1-RS1)2=1-(1-0.9229)2=1-0.0059=0.9941
这种双重冗余结构可以提高可靠度。
RS0=RS2-RS1=0.9941-0.9229=0.0722
其可靠度可提高7.22%,为提高系统可靠度打下基础。
提高可靠度后,投资费用也增加,这种结构应考虑业主是否能接受,如果费用偏高,可以采用低单价元件,或采用两套大流量回路并联,一套工作,一套备用。这些均要进行优化设计,从中选取最优结构。根据使用方要求,系统可靠度不能低于0.97,投资费用60万元以内。
根据该液压系统结构和每个元件及回路可靠度,按串联系统计算系统可靠度
RS=0.998×0.9941×0.993×0.991×0.995=0.9741>0.97
根据元件购入费用,计算总资源的消耗为
g=12+3×11+8+0.6+6.3=59.9万元<60万元
完全符合使用方要求。
分析优化结构时,若动力源采用国产件,可靠度低,不能满足生产要求。若采用两回路并联,单泵容量加大,经费虽然有些节余,但比三泵组并联机动性差,可靠度也稍低。根据系统工况要求,三泵中任一泵不失效,供油量和压力基本满足炉内钢坯退出要求,这样,系统可靠度比二泵并联,一泵工作一泵备用可靠度高。图1结构中,每台泵配一个溢流阀比三台泵出口合流处装一个大容量的溢流阀可靠度高。经与业主等多方协商,采用如图1的冗余结构,实际进行中也能显示其优越性。
4 结语
液压系统可靠性最优化技术在液压系统设计中显示得十分重要,它能在一定投资费用下,争取得到最高可靠度,或者在最低限度的可靠度指标下,使投资费用减少或减轻重量和体积。最优化技术中,启发式算法是建立一种部件、元件之间分配冗余度的直观方法。本文采用这种方法在泵站中增加一个冗余数以提高系统可靠度,而不超越其约束条件。总之,在设计液压系统时,采用冗余结构是较为简单而有效的方法。
参考文献
[1][美]蒂尔曼F A,等.系统可靠性最优化[M].北京:国防工业出版社,1988.
[2]湛从昌,等.液压可靠性与故障诊断[M].北京:冶金工业出版社,2009.
[3]胡昌寿.可靠性工程--设计、试验、分析、管理[M].北京:航宇出版社,1989.
[4][日]川崎義人.可靠性设计[M].北京:机械工业出版社,1988
可靠性最优化 篇5
2．2企业对机械工程可靠性优化设计不够重视
当下很多企业还没有真正意识到可靠性优化设计对企业的重要性。企业的机械工程可靠性设计是一项比较复杂、系统的工作，它关系着产品的质量以及企业的效益。如今市场竞争越来越激烈，企业要真想在市场竞争中处于有利地位，就要重视机械工程的可靠性优化设计;反之，就会因为机械工程可靠性优化设计的不到位而保证不了产品的质量，进而使产品失去相应的竞争力，从而使企业处于市场竞争中的不利地位。
3如何做好机械工程可靠性优化设计的几个关键点
3．1要做好设计环节中的可靠性优化设计
产品的生产和使用周期的各环节是离不开机械工程产品可靠性优化设计的，这些环节相对来说比较有难度、重要的环节主要有设计、制造以及和使用环节。而在机械产品的设计方面，往往包括了组装零件设计以及整体装配设计。首先在进行整体装配设计的时候，要求相关工作人员要认真、全面的分析这个整体系统中的每一个零部件的可靠性程度，从而去判断出这个系统整体的可靠程度。相关人员在进行整体设计可靠性预测的时候，务必要使相关预测结果要达到设计的要求。当然，可以利用再分配法、等分配法以及比例分配法等来使整体装备中每一个零部件都能达到相应的设计标准，进而保证该机械工程的整体满足可靠性的要求。其次，在组装零件设计方面，就要严格要求所选用的零件是符合相关国家的规定而且大量应用在实际的生产中的。值得注意的是，不同的零件其选择的设计方法也往往不同，所以要对相关的零件进行可靠性的试验，如果零件没有通过试验就要严格的.反复修改，直到试验通过为止。
3．2要加强机械工程制造工艺可靠性优化设计
机械工程的高质量是离不开机械工程制造工艺的可靠性优化设计的，因而需要相关工作人员要重视机械工程制造工艺的可靠性优化设计。在进行制造工艺的可靠性优化设计的时候，首先要保证所用的加工设备达到相关的加工标准，其次要选择适当的加工工艺及其流程。机械工程在制造这一环节中往往涉及很多工艺，所以该系统是比较复杂的。在进行机械工程制造工艺的可靠性优化设计的时候，要全面考虑相关的因素，比如加工设备的选用、工作人员的整体素质以及技工材料等。只有做好了机械工程制造工艺的可靠性优化设计，才能真正有利于确保整个机械工程的可靠性。
3．3要做好使用与维修过程中的可靠性优化设计
机械工程可靠性优化设计离不开维修过程中的可靠性优化设计。相关工作人员应该要根据具体的实际情况来采用逻辑分析决断法来确定维修内容以及维修方式，进而来确定产品的使用寿命。机械工程的维修性能对机械工程的可靠性有着很大的影响，因而在进行机械工程的可靠性设计的时候要充分考虑其维修性能。在进行机械工程维修可靠性优化设计的时候，要尽量使得维修费用变低的同时也能收获最高的可靠性水平。这样有利于在产品发生故障的时候，能尽快发现故障之处，并采取相应的维修措施来进行维修。只有做好了机械工程维修过程中的可靠性优化设计，才能有效的延长产品的使用寿命，反之就会很容易降低产品的使用寿命。总的来说，就是机械工程使用与维修过程中的可靠性优化设计是极其重要的，然而要想真正做好使用与维修过程中的可靠性优化设计就必须要以可靠性优化设计理论为基础，并且遵循合理且经济的维修规则。
4结语
随着我国经济的不断发展，机械工程项目也越来越复杂和具有高难度，做好机械工程的可靠性优化设计就显得尤其重要。值得注意的是，因为常规的机械工程优化设计中没有重视到设计过程中可靠性的各个质变，所以就不能很好的真实反映机械工程在运行过程中的具体情况。而机械工程的可靠性优化设计相对于常规的机械工程的优化设计来说，并没有充分考虑到体积和重量等指标。由此可见，要想使机械工程的设计达到高质量水平，不仅要充分考虑常规的机械工程优化设计还要全面考虑机械工程的可靠性优化设计。要想使我国机械工程的可靠性优化设计实力不断提高，就要大力培养这方面的高素质人才，弥补当下我国这方面高素质人才储备的不足。而要想培养出高素质的人才，就要重点抓高校这方面的教育工作。只有认识到机械工程中可靠性优化设计的不足之处，才能有利于做好机械工程设计、制造与使用这三个主要环节的可靠性优化设计，才能真正有利于整个机械工程的质量安全，有利于我国经济的发展。
参考文献:
［1］张立博．探讨机械工程的可靠性优化设计［J］．工程技术与产业经济，(03):63～64．
［2］徐鹏辉，韩青．机械工程可靠性优化设计［J］．林业机械与土木设备，2012(05):413～414．
浅谈机械工程的可靠性优化设计 篇6
关键词：机械工程；可靠性；优化设计
在进行机械工程的产品设计时，将可靠性理论与技术应用于其中，并根据需要与可能，将产品的可靠性使用作为优先考虑的设计准则；在满足时间、费用及性能的基础上，让设计出的机械工程产品符合可靠性的要求。可靠性的设计问题在涉及传统的设计技术的同时，也与价值工程、系统工程、环境工程及质量控制工程等有着密切的关系。因此，可靠性设计是多学科与多技术相互交叉融合的一种新兴技术。
1.机械工程产品的可靠性优化设计现状分析
由于我国的特殊历史原因，机械工程制造业与西方发达国家机械制造业相比，显得相对落后，尤其是在可靠性设计的研究方面更是显得滞后。直到二十世纪八十年代，我国在机械工程的可靠性研究才取得了一些初步的成效，在某些个别的行业还成立了专门从事可靠性优化设计研究的组织与团体，并为社会培养了大批的可靠性优化设计研究的技术人才，制定出了整套可靠性优化设计的规范标准[2]。从总体上来看，过去的可靠性优化设计研究比较偏重于理论，但在生产实践中，对于理论的应用则是比较少，就这一点而言，与制造业相对较为发达的国家相比较，存在着许多不足之处。
2.可靠性优化设计在机械工程中的应用
机械工程产品的可靠性优化设计在产品的生产与使用周期的各环节都起着重要作用。这些环节主要有产品的设计、制造、使用及售后维修等。以下就机械工程产品的设计、制造及使用三个环节展开讨论可靠性优化设计问题。
2.1机械工程产品设计环节可靠性优化设计
机械工程产品的设计主要包括装配整体设计与零件组装设计。对机械产品进行可靠性优化设计时，可以将其当作一个整体，设计的方法主要有两种，第一种方法为：先大致了解机械的完整系统，并分析组成整体的零部件具有多大程度的可靠性，据此推断出整体具有多大程度的可靠性；这种方法即为预测整体设计可靠性的手段，预测的结果必须与设计指标相符合[3]。第二种方法为：将整体机械工程可靠性优化设计所要求的指标分配到其零部件的设计上，要求零部件必须满足各自的可靠性指标要求；常用的可靠性的分配方法有：再分配、等分配、比例分配及综合评分的分配方法。设计单个零件时，尽量采用符合国家规定且已经在生产中大量投入使用的常规零件，并用不同设计方法对重要程度不相同的零件进行优化设计，设计关键部件之前，要先行可靠性的试验。除此之外，要反复验证及修改机械工程产品设计的可靠性，直到其能够满足于可靠性优化设计所要求的标准为止。设计机械工程的人机系统也很重要，这方面的设计包括适应性及操作的舒适性设计。
2.2机械工程产品制造中的可靠性优化设计
要保证一个产品的质量，在制造环节的质量控制是最关键的部分，因此，机械产品在制造的过程中进行可靠性优化设计是非常重要的。加工的设备可靠性要得到保证，在选择加工工艺与工艺流程时，要注意其技术水平，保证制造水平尽量达到最优化。产品制造工艺流程是一个完整的系统，其中的各个方案与工序是工艺流程系统中的子系统，对每个子系统进行可靠性优化设计时，都要综合考虑各方面的因素，如工艺装备、加工设备、加工材料与工作人员素质等；只有这样才能为各个子系统设计出可靠性与合理的指标；最后，整合分析各个子系统的指标，并通过合理的方法将总系统的可靠性及优化指标整理出来。
2.3机械工程产品的使用与维修的可靠性优化设计
对机械产品进行维修，能有效延长其使用寿命；良好的售后服务水平是一个公司获得发展的必备条件。因此，生产机械设备的厂家要认真对待售后服务与维修的问题，运用先进的逻辑分析法，制定出科学的维修内容与维修方式，对机械产品的合理使用寿命作出规划。机械工程产品具有可维修性及可靠性，两者在很大程度上是相似的，可维修性是可靠性的具体指标之一。对机械工程产品进行设计时就应当首先考虑到可靠性指标，以便能使设计出的机械产品在发生故障的情况下，易于检查与维修。进行机械产品维修的可靠性优化设计时，要充分考虑维修费用的问题，负责设计工作的人员在进行机械工程可靠性优化设计时，要以最少的费用获得最高程度可靠性作为设计的原则，以便能够尽量减少发现故障的时间。因此，以可靠性优化设计理论作为维修设计的基础，是非常合理的，也是非常重要的；制定经济合理的维修设计在现代化与科学化的进程中意义重大。使用符合标准的维修设备进行维修，提高维修工作人员的技能水平，使机械产品的维修工作能够朝现代化与科学化的方向发展。
3.结语
在以往机械工程的优化设计的过程中，很少将可靠性方面的指标考虑进去，因此不能够将机械工程产品的可靠性真实地反映出来；在可靠性的设计方法当中一般不会考虑机械产品的重量、体积及成本等方面的指标。而在很多机械工程的设计方案中，只考虑进行可靠性方面的设计或只考虑优化方面的设计，就很难达到理想设计的效果。因此，只有在机械工程的设计中综合考虑可靠性与优化设计，并将两者的优势有机结合在一起，方能取得理想的设计效果。随着现代经济建设的步伐不断加快，机械工程制造业的发展也在日趋繁荣，且正朝着更具深度、更为复杂的方向迈进。当前人们对机械工程产品的可靠性优化设计的要求变得更高；目前，机械工程产品正日趋大型化与复杂化，因此，机械工程产品的可靠性优化设计的方法的应用也将会变得更广泛。对产品的使用也会变得更广泛，现代企业的发展也要以此作为发展的指标。
参考文献：
[1]何社全.工程机械产品的满意性设计[J].建筑机械化，2001年06期
[2]张立博.探讨机械工程的可靠性优化设计[J].科协论坛（下半月），2012年03期
[3]吴仁智，洪涛，张东民，张宏.工程机械现代设计和试验技术现状及发展趋势[J].工程机械，1999年09期
计算机网络的可靠性优化 篇7
关键词：计算机网络,可靠性,优化技术,分析
一、关于计算机网络的可靠性分析
在实际工作中, 从计算机网络发展的原理分析, 计算机网络的可靠性技术的主要内容是指计算机网络的拓扑结构在一定条件下, 保证计算机网络能够保持正常通信联系的一种能力。在其发展的过程中, 也会涉及到计算机网络的规划、设计以及运行的相关分析参数。因此, 在实际工作中, 我们应在结合计算机网络发展状况的基础之上, 针对计算机网络技术发展中的安全性、可靠性问题, 进一步进行优化发展的相关工作, 促进计算机网络技术可靠性水平进一步提高。
二、关于计算机网络可靠性优化工作的相关分析
(一) 多层网络结构设计。
在计算机网络的可靠性优化过程中, 采用多层网络结构的设计, 在一定程度上可以提高计算机网络运行的可靠性。在多层网络机构的设计中, 主要包括:接入层、分布层、核心层三个方面的设计工作。接入层作为用户使用网络的接入点, 能够在用户使用网络的过程中, 有效地管理用户访问控制以及流量的控制。从而促进分布层对潜在的、复杂的数据包进行有效地整理。最后在划分使用网络的逻辑功能时, 规避在核心层中使用访问控制列表、数据包过滤处理时产生的风险问题。从而实现计算机网路有效处理用户使用网络中可能发生的问题, 不断地提高计算机网络的可靠性的发展目标。
(二) 容错性设计。
在实际的设计工作中, 进行容错性设计环节的工作时, 可以考虑使用冗余计算机网络与计算机并行的网络中心的方式进行相关的工作。具体的工作环节将计算机的各种终端、服务器进行连接到两台计算机的网络管理中心。同时注意路由器、数据链路的连接状况。以免路由器、数据链路的连接不符合规定, 影响计算机网络的容错性设计方案的效果。通过计算机网络中心与路由器、数据链路之间的连接, 可以有效地避免局部网络发生故障影响整体网络的运行状况。
(三) 双网络的冗余设计。
对于计算机网络中的双网络冗余设计的环节的主要工作内容是, 在相对独立的计算机网络中心加入备用的网络设计。使运行中的网络能够在双网络的结构框架的基础之上, 不断地提高计算机网络的可靠性水平。在双网络结构中, 各个网络点的连接, 能够在一定程度上提高数据传输的可靠性。在部分网络发生故障时, 备用网络可以发挥一定的作用, 从而有效地避免了在数据传输中遇到网络问题, 直接影响数据完整性情况的发生。
总结
综上所述, 随着社会经济发展水平的不断提高, 计算机网络技术的发展会有更广阔的发展空间。计算机网络技术成为当今世界公认的主流技术, 为了更好的利用其促进社会经济的发展, 我们必须在实际工作中, 不断地提高计算机网络技术的可靠性管理。实现计算机网络技术安全性与可靠性的发展目标, 以更好的解决计算机网络技术发展中的相关问题。因此, 在发展计算机网络技术的发展过程中, 必须重视计算机网络可靠性技术的探究工作, 应更好的发展计算机网络技术。
参考文献
[1]周海严.浅谈计算机网络可靠优化计算过程中有效应用遗传算法[J].硅谷, 2010 (19) .
机械系统的可靠性模糊优化设计 篇8
系统可靠性的优化设计是指在满足费用、体积、重量、尺寸性能等条件的约束下, 使系统可靠性达到最高, 或是在满足一定可靠性指标要求的条件下使投资最少, 以取得最大经济效益的设计方法。系统可靠性最优化本质上属于非线性整数规划问题, 目前解决这个问题的方法主要有启发式方法、动态规化、整数规划 (含分枝定界法) 、离散型极大值原理、广义筒约梯度法 (GRG) 、拉格朗日乘子法、序列无约束极小化方法 (SUMT) 等。
在实际工程设计问题中, 一般都要求兼顾多个目标, 即要求多个目标同时达到最优。对系统可靠性优化问题来说, 就是要求系统可靠度最大, 同时使系统费用、体积、重量等最小, 这就构成了一个多目标优化问题。在多目标优化问题中, 由于各个子目标常常彼此矛盾, 如降低系统的造价与提高系统的可靠性就是相互矛盾的, 此时很难使其各个子目标同时达到最优, 而只能在决策过程中进行协调, 即在综合考虑各个子目标的情况下求得一个满意解。由于各子目标的相关程度往往是模糊的, 设计数据也不一定是精确的, 约束限制往往也不是一刀切的, 同时在决策过程中包含着大量的主观 (模糊) 信息, 因此对于这类含有模糊信息的多目标优化问题, 用普通数学规划方法通常难以处理。针对上述实际情况, 应用模糊理论进行研究。
2 机械系统常见现象
在机械设计领域中存在着许多不确定性现象, 它的主要表现之一就是模糊性。所谓模糊就是边界不清楚, 如设计工作中遇到的许用应用力, 就是模糊概念。众所周知, 当许应用力[σ]=980MPa时, 对于应力σ=980.098MPa便为强度不足, 但实际上两者并无差别。也就是说事物从可用到完全不可用之间存在一个过渡阶段, 这个阶段就是模糊区。在优化设计时考虑影响设计的各种因素的模糊性, 就是模糊优化设计, 进行模糊优化设计, 不仅优化效果台大大提高, 而且, 由于考虑了很多不确定因素的主观信息, 使优化结果更具实际意义。
机械可靠性优化设计末考虑模糊因素对产品的影响, 而机械模糊优化设计考虑从不许用到许用的中介过渡, 可行域扩大了。机械模糊优化设计与机械可靠性设计相结合, 形成了机械可靠性模糊优化设计, 既考虑随机因素对产品的影响, 又考虑了模糊因素对产品的影响, 优化结果往往比普通优化设计、可靠性优化设计、模糊优化设计要好, 是可靠性优化设计、模糊优化设计的深化。模糊优化模型的基本含义是寻求一组设计变量, 使目标函数取极值并满足全部约束条件, 只是模型中包含有模糊因素。模糊优化中所涉及的模糊因素, 大多在约束条件中。
模糊优化设计在工程控制、生产管理以及工程结构和机械设计方面都得到了广泛应用。模糊优化问题的基本求解途径是把它转化为非模糊优化问题, 再用各种普通优化方法求解, 具体实施方法有两种:
a.从实际要求出发, 在标注模糊性的中介过渡状态中, 截取一最优水平截集, 从而把原来的模糊优化问题转化为相应的普通优化问题, 这是最优水平截集法。
b.用一个普通集合去近似一个模糊集合, 从而把一个模糊优化问题转化为一个普通优化问题, 这是近似模糊集合法。
模糊优化解法的核心, 就是从模糊到非模糊的转化, 不同的转化方法便产生不同的模糊优化方法。
3 多目标模糊优化设计的理论基础
和普通优化相似, 模糊优化的数学模型也是从设计变量、目标函数、约束条件三个方面给出的。
模糊优化的设计变量, 仍是决定设计方案的、可由设计人员调整的、独立变化的参数。这些参数在过去常被视为是确定性的, 但严格说来, 大多具有不同程度的模糊性。如结构设计中的动载系数、动态设计中的阻尼参数等, 就很难给它们一个确定的值, 而存在着一个从完全是到完全非的中介过程。
模糊优化的目标函数, 仍是衡量设计方案优劣的某一个或某几个指标。“优”和“劣”本身, 都是模糊概念, 没有确定的界限和标淮。通常说, 要使某指标达到某个值附近, 或达到某一范围内, 或越小越好等等, 这些说法实际上反映了目标函数的模糊性。而且, 由于目标函数是设计变量的函数, 当考虑设计变量的模糊性时, 目标函数也必然是模糊的。
模糊优化的约束条件, 仍是限制设计变量取值的条件。这些约束条件大体上有三个方面:一是几何约束;二是性能约束;三是人文因素约束。其中, 人文因素和性能约束条件中, 包含有大量的模糊因素。
模糊优化设计和一般优化设计一样, 仍然是寻求一组设计变量 (即一个设计方案) , 使目标函数取最优值, 并满足全部约束条件。和一般优化模型不同的是包含有一个或若于个模糊因素。
如果“~”号表示具有模糊性质的量或运算, 则模糊优化设计的数学模型可表述为:
其中, Fi (x) 为第i个模糊目标函数, hv (x) 、gu (x) 为模糊约束函数, “s·t”表示受到约束, Gu为gu (x) 的模糊允许区间。
a.所谓不对称是指目标函数和约束条件的地位不对称, 是在接受约束限制的前提下, 去寻求最优的目标。另一种则为对称模型, 它把约束和目标的地位等同起来。在论域X中给定的模糊目标集A和模糊约束集B上.寻求既能达到目标又能满足约束的模糊最优集合C, 即令
C=A∩B
b.其隶属函数为μC (x) =μA (x) ∧μB (x)
进一步可在C中求出确定的最优解x*, 它满足:
c.求解上述优化模型, 可得到所需要的模糊最优解。其基本思想就是把模糊优化问题转化为非模糊优化问题, 再用普通优化方法求解。目前在研究有关模糊优化设计和分析问题中, 多用到最优水平λ截集法和近似模糊集合法。
最优水平λ*截集方法, 可以归结为解如下的优化问题:
d.其中, C (λ) 为结构的初始造价, E (λ) 为维持费用及使用中遭受损坏带来经济损失的数学期望值。得到λ*之后, 相应的优化解X*λ*即认为是模糊优化问题的最优解。
在系统可靠性的多目标优化设计中, 当考虑资源限制的模糊性时, 能给设计人员提供更多决策信息和更灵活的决策余地, 这就使系统可靠性优化设计间题得到了一定程度的“软化”, 因而能得出更加符合实际的优化解。
淡水取水口电源可靠性优化 篇9
淡水取水口是核电厂的主要淡水源,它为机组正常运行所需的重要系统提供水源保障。机组运行期间必须保证淡水的不断供应,若淡水停供2h以上,则机组状态必须后撤以保证反应堆的安全。如何提高淡水取水口电源系统的可靠性,保证淡水供水的连续性,对核电机组的运行意义重大。淡水取水口变电站电源系统是核电厂建造初期投运较早的系统,对取水口变电站的设计和设备选型没有核岛、常规岛厂房的电气系统和设备要求高,在变电站投运多年后其设计的不合理性和设备的故障率逐渐暴露出来,为系统的可靠运行埋下了安全隐患。
1 淡水取水口电源系统介绍
某核电厂的淡水取水口变电站于1997年5月建成投运,主要有2路电源;正常电源来自厂区10kV开关站,经11km的杆塔式输电线路送至取水口变电所配电间;另一路备用电源来自农网。2路10kV电源经2台干式变压器降压成380V后,通过2台低压进线断路器给下游2段低压母线供电,这2段低压母线通过母联开关可以实现双母线运行。取水口的主要负荷为供水潜水泵及变电所内常规负荷。站内电气设备采用的是早期开关箱式配电柜,电气元器件型号较老,不仅单体元件体积大、分断能力差,而且随运行时间的增加,故障率也不断增高;同时随着机组扩建后用水量的增加,取水口电源系统原设计容量已无法满足负荷容量的要求。
2 存在的问题
2.1 原电源系统容量不足
取水口原有的2台干式变压器容量均为315kVA,运行方式为一用一备;2路380V母线进线断路器的额定电流为630A,长延时整定值为500A;无功补偿电容器最大投运容量为90kvar;下游各水泵馈电回路出线断路器的额定电流为200A,整定动作电流范围为180A,瞬时短路脱扣电流为1 800A;每台潜水泵的额定容量为75kW,额定电流为160A,最大运行工况下所允许的潜水泵数量为4台。根据多年运行的实际用水量可知,2台核电机组满功率运行时,冬季需要2台潜水泵不间断供水,夏季需要3台潜水泵运行;4台核电机组运行时,冬季需要3台潜水泵投运,夏季需要4台潜水泵投运。
2.2 中压开关柜电动操作设计缺陷
改造前,取水口中压开关柜采用户内箱式固定式交流中压柜,型号为HXGN11-12。中压柜具有电动分合闸功能,控制电源采用AC 220V,但设计时该控制电源取自下游380V母线段。停、送电操作时,当下游AC 380V母线0LKQ段停电后,中压柜将失去控制电源,无法实现电动储能,只能采用手动储能机构进行储能,并手动合闸。这种方式操作复杂,随运行时间的增长,操作次数的增多,中压开关柜的可靠性将会降低。
2.3 取水口变电站缺少自发电装置
淡水取水口变电站距离核电机组厂区约10km,2路中压电源线路都有较长的供电距离。当夏季遭受台风、雷电等恶劣天气的影响时,杆塔式的输电线路易受到沿途树枝的影响而出现输电中断现象。例如,2005年夏季台风“麦莎”登入浙北地区,厂区10kV供电线路受到沿途被风刮断树枝的影响而跳闸,农网10kV电源由于进线开关手动操作困难而未能及时送上电,而取水口变电站又未装设应急柴油发电机组,从而造成取水口停电约2h,#1、#2机组停水约2h,严重影响了机组的安全运行。
2.4 潜水泵起动对电源系统有一定的冲击
取水口的潜水泵采用容量为75kW的三相交流异步电机,其额定运行电流为160A,直接起动时瞬间电流峰值在800A左右,对整个取水口电源系统冲击较大,易造成上游进线开关过载跳闸,引起电源系统瘫痪。
3 优化措施
为了较好地解决原取水口电源系统存在的问题,从电源容量、控制电源方式、自发电装置以及降低起动电流等方面考虑,对取水口电源系统进行重新设计和选型,以确保变电站安全运行。
(1)对电源系统进行扩容,以满足扩建机组容量要求。扩容原则:取水口变电站电源容量能满足4台机组满功率运行时4台潜水泵同时运行供水的要求。取水口变电站下游具体负荷清单见表1。
根据表1可知,当4台潜水泵满功率运行时,变电站的功率P∑约为383.68kW,电流I∑约为818A。变压器原设计容量为315kVA,10kV高压侧、380V低压侧额定电流分别为18.2A、455A,若起动4台潜水泵,则变电站的总功率将大于变压器所能承受的容量,此时需要进行扩容。扩容方案:2台干式变压器的容量由315kVA增加到500kVA;2路低压进线开关和母联开关的容量由630A增加到800A;同时,相应的无功补充装置容量也由90kvar增加到100kvar;另外,增加了1台集装箱式应急柴油发电机组,容量为500kVA。改造前后电源系统的主要设备参数见表2。
(2)采用直流电源来提高电气系统操作可靠性。取水口变电站作为一个小型且完整的变电站,为了确保电气系统的可靠控制,在改造设计时增设1套直流电源(采用2块高频电源模块并联运行,配置1组蓄电池组)为中/低压开关柜提供稳定的DC 110V控制电源。直流系统设计中的蓄电池组容量准则为:满足在事故全停电状态下断路器分合闸时的冲击电流值,以确保停电时断路器能正常分合闸。蓄电池组的容量Cc为:
式中,Ich为事故全停电状态下初期或随机(末期)冲击放电电流;Kk为可靠系数,取1.40;Kce为容量系数,对应放电时间1h,当放电终止电压为1.80V时取0.41,为1.75V时取0.47;KIb为电流比例系数,变电站取1.1。取水口变电站内直流回路负荷中的E-max型断路器在分合闸时具有冲击功率,其中分合闸冲击功率为200W,合闸弹簧储能电机的冲击功率为500W;另外,中/低压开关柜直流回路中正常动作回路的中间继电器、指示灯的功率约为1 500W。由此可知。
根据上述计算可知,此次新增蓄电池组的容量为65A·h,可以确保意外失去外电源后恢复送电时能够有效地实现中/低压断路器自动合闸;同时,采用直流电源可在停电状态下使指示灯仍能明显指示开关的分合状态,给值班人员提供有效的判断。
(3)新增应急柴油发电机组,保证可靠的应急自备电源。由于取水口电源系统对核电机组十分重要且为一个独立的电源系统,因此在改造时新增了1台应急柴油发电机组,作为失去2路10kV电源时的应急自备电源。应急柴油发电机组容量选择原则:在应急情况下需保证投运3台潜水泵和正常运行所需的负荷,包括泵房动力箱、自控箱、柴油机辅助配电箱、直流屏、水位仪表箱、所用照明、泵房照明。取水口应急情况下的总负荷容量为:
应急情况下按功率最大的一台潜水泵电机起动的需要,计算柴油发电机的容量。柴油发电机容量P为:
式中,Pm为起动容量最大的电机或成组电机的容量,kW,取水口最大负荷为75kW潜水泵电机;η∑为总负荷的计算效率,一般取0.85;cosφm为电机的起动功率因数,一般取0.4;K为电机的起动倍数,潜水泵的起动倍数取6;C为起动系数,全压起动时取1.0,Y-△起动时取0.67,自耦变压器起动50%抽头时取0.25、65%抽头时取0.42、80%抽头时取0.64,软起动时取0.5。取水口潜水泵采用软起动方式,那么P为363.0kW。
根据以上计算可知,应选择1台功率不小于363.0kW的柴油发电机组,因此选用1台功率为400kW的机组,采用的集装箱防音型电站(如图1所示)容量为500kVA,适用于环境较为恶劣的户外。新增的柴油发电机组在集装箱底部设置了油箱,其中油量能保证机组满功率运行6h。
(4)运用变频技术可有效降低起动电流。取水口采用6台潜水泵提供淡水,其电机功率为75kW,起动瞬间有较大的起动电流。虽然原设计采用了软起动方式,能够将起动电流降到3～4倍额定电流(如图2所示),但在已正常投运3台潜水泵后再起动第4台时,对已经带载的电源系统的冲击仍然较大。为此在改造时,采用了变频起动方式,且水泵和电机均能满足变频运行的条件。
4 改造的实施
淡水取水口电源系统改造历时近5个月,完成了应急柴油发电机组的安装、调试和带载试验,改造期间临时再供电的实施,中/低压开关柜、干式变压器的更换,设备的送电和闭锁逻辑验证以及无功补偿装置的有效投运。取水口电源系统改造工作全部完成后,一次性通过了验收。
4.1 柴油发电机组的安装、调试和带载试验
作为整个电源系统改造的第—项工作,新增柴油发电机组的安装、调试和带载试验对于后续改造的推进至关重要。柴油发电机组的安装基础制作完成后,采用75t大型吊车在现场完成了集装箱式柴油发电机组的吊装、找准工作,并在厂家技术人员的协助下完成了柴油发电机组的现场调试工作,使机组满足运行条件。
柴油发电机组的带载试验:第一次带载功率均为75kW的2台潜水泵,带载时间为2h,柴油发电机组能稳定运行,消耗柴油量在65L左右,约为油表指示的1/10;第二次带载功率均为75kW的4台潜水泵,带载时间为2h,柴油发电机组也能稳定运行,消耗柴油量在110L左右,约为油表指示的1/6。从2次带载试验的情况来看,柴油发电机组的运行电压、电流均十分稳定,柴油量消耗也较经济,能够满足在应急情况下带载3台潜水泵运行10h以上的要求。
4.2 改造期间临时再供电的实施
取水口电源改造过程中最困难、最关键的一项工作是如何保证改造期间不间断供水,实现的方法只能采用临时再供电。为了保证再供电电源的可靠性,采用2路电源再供电:一路为厂区电源;另一路为柴油发电机组备用电源。临时再供电负荷总功率为299.08kW。工程上临时变压器容量的计算公式如下:
式中,Po为变压器容量,kVA;1.05为功率损失系数; cosφ为用电设备功率因数,一般工程取0.75。
经计算,Po=418.7kVA,由此应选用1台500kVA的临时变压器。临时再供电方案一次接线如图3所示。
4.3 中/低压开关柜、干式变的更换
完成取水口电源系统的临时再供电后,取水口变电站就能全部停电进行整体更换工作。对原中/低压盘柜、2台变压器进行了拆除并运出配电间;对中/低压盘柜基础进行重新修复打磨,对10kV进线电缆沟重新开孔以满足改造后电缆进线要求。在原盘柜拆除后,发现原接地点已经无法满足要求,故在变电站西南侧重新打入了新的接地装置,并引进配电间内。总共完成了8面低压盘柜、4面中压盘柜、2台变压器和1面直流电源屏的安装工作。随后完成了对变压器、VD4真空开关、中压保护模块SPAJ142的测试和传动试验,结果均合格。二次回路的接线、负荷回路的接线、进线开关保护整定值的校验、农网TV/TA的送检和回装工作、农网计量表计的接线工作也陆续完成。
4.4 新设备的送电和闭锁逻辑验证
在完成所有新设备的安装和单体调试工作后,需要对新设备进行送电和各项闭锁逻辑验证。改造后的取水口电源系统有3路不同的电源,为了避免这3路电源出现并列运行,设计时采用了电气联锁和机械闭锁,确保应急柴油发电机组的电源不会返送至农网线路。在2路10kV电源进线开关、2段380V低压母线0LKQ001TB、0LKQ002TB的3路电源进线总开关和母联开关上设计了电气和机械闭锁逻辑,如图4所示。其中,1QF为农网港申806线低压进线开关;2QF为应急柴油发电机组电源进线开关;3QF为母联开关;4QF为厂区杨滕线低压进线开关。电气闭锁逻辑如下。
(1)中压开关柜联锁:2路中压进线开关采用开关辅助触点设置相互闭锁逻辑,任何时候只能有1路电源合闸。
(2)中/低压进线开关联锁:在农网和厂区10kV电源的中压进线真空开关0LQA102JA、0LQA202JA与低压进线断路器1QF、2QF之间设置了联跳功能,当中压开关故障跳闸时,对应的下游低压进线断路器也会相应跳闸。
(3)4个低压断路器1QF～4QF均具有失压保护功能,即上游中压开关或柴油发电机组在未送电时,断路器的失压保护线圈无法得电,断路器均无法合闸。
(4)由于柴油发电机组作为应急备用电源,只有在2路外接电源同时丧失时才投运,因此4QF断路器只有在1QF和2QF均断开的条件下才允许合闸,以确保柴油发电机组电源不会返送回农网和厂区电源。
(5)对母联开关3QF的失压保护电压采样回路设计了双母线自动切换功能,确保任何一路母线送电后母联开关均能正常合闸。
机械闭锁逻辑如下。
(1)10kV中压开关闭锁:2路10kV进线开关采用了Castell锁设置位置闭锁,即只有当一路电源进线开关摇在隔离位置时,才能取下唯一的钥匙插入另一路电源开关的Castell锁芯中,再将开关摇至合闸位置,实现合闸操作。
(2)10kV接地闸刀与变压器柜门的闭锁:2路10kV电源的接地闸刀分别采用了2把相应的Castell锁设置位置闭锁,即只有当10kV接地闸刀处于合闸状态时,才能取出钥匙插入对应侧的变压器Castell锁中,打开变压器门进行检修工作。
(3)根据供电局关于淡水取水口改造工程的要求,在3路电源低压进线开关处均采用Castell锁,设置了位置闭锁,3把锁现场只配置了1把操作钥匙,需要哪一路电源开关合闸时就将钥匙插入锁芯,解除隔离位置,再将开关摇至合闸位置,实现合闸送电。
4个低压断路器在3路电源带载情况下的分合闸逻辑见表3。
5 改造后电源系统运行情况
取水口电源系统完成了多项改进:增加电源系统容量以满足4台核电机组满功率运行时的供水要求;控制系统采用可靠的直流控制方式;中/低压开关柜联锁方式更加可靠和完善;遭遇恶劣天气时可以起动应急柴油发电机组。从改造完成后2年多的运行情况来看,取水口电源系统不论从电源系统倒电操作、农网电源送电流程,还是系统运行的可靠性都比原系统有较大的改善。
(1)简化了农网电源送电流程。改造前,取水口变电站在农网电源之前投运,由于10kV中压开关柜没有闭锁逻辑,因此按照农网供电局的要求,必须在供电局技术人员现场监督见证下才允许农网电源合闸送电,导致送电时间较长。改造后,可由厂区取水口变电站运行值班人员自行操作农网进线中/低压开关,不再需要现场监督。这样就大大简化了农网电源送电的流程,节约了故障情况下农网送电的时间。
(2)改造后的倒电操作更完善、规范。经改造,中/低压开关柜的电气和机械联锁逻辑更完善、可靠。变电站值班人员采用早、中、晚轮流24小时值班制度;同时根据联锁逻辑和操作流程编制详实的典型倒电操作票,避免了由于人为操作失误而造成的倒电失败和电气故障。2年多的运行情况表明,变电站的倒电操作流程清晰,值班人员对操作票理解透彻,没有发生一次人为操作引起的电气故障。
(3)无功功率得到有效补偿,电气系统运行更经济。改造后的取水口电气系统在低压母线上装设了能根据负载的实际情况进行自动投切的无功补偿电容器,有效地进行无功补偿,确保功率因数大于0.9,满足农网电源要求。另外,采用就地无功补充方式也减少了长距离线路输送时的电能损耗,改善了电压质量,更加有利于潜水泵的起动。
改造后取水口电源系统运行情况良好,可靠性大大提高,在多次出现厂区杨滕线遭受雷击故障跳闸后都能及时顺利地送上农网备用电源。同时,柴油发电机组作为应急备用电源,大大提高了电源系统的可靠性。柴油发电机组每半个月进行一次空载试验,每两个月进行一次带载试验,运行情况良好。
6 结束语
核电厂淡水取水口作为核电机组正常运行必须投运且一定要确保安全的系统,如何提高其电源系统的可靠性、降低故障率,确保能为机组提供源源不断的淡水供应,是每个核电厂必须重视和面对的课题。本次取水口电源系统改造项目是对原电源系统的一次彻底改造,完成了多项技术改进,解决了电源容量不足的问题;采用直流控制方式消除了原中压开关柜电动操作存在的缺陷;增加的应急柴油发电机组使电源系统变得更加可靠;利用无功补偿装置确保了变电站功率因数达到电网的要求,同时也更具经济性。整个改造工作历时近5个月,改造中很好地利用了临时再供电方案,确保了取水口的不间断供水,也积累了一定经验,可为其它电厂类似电源系统的改造提供借鉴。
摘要：介绍国内某核电厂淡水取水口电源系统存在的主要问题,论述了该电源系统改造的重要性和必要性,从如何提高系统的可靠性出发,阐述了电源系统的改造过程。改造后的电源系统联锁可靠,简化了农网电源送电流程,现场实际操作简单、可靠,系统运行稳定,同时也积累了一定的经验,可为同类电厂的电气系统改造提供参考。
计算机网络可靠性优化研究 篇10
一、计算机网络可靠性定义
计算机网络在规定的条件下, 规定的时间内, 网络保持连通和满足通信要求的能力, 称之为计算机网络可靠性。它反映了计算机网络拓扑结构支持计算机网络正常运行的能力, 是计算机网络规划、设计与运行的重要参数之一。
二、计算机网络可靠性的设计原则
在计算机网络设计和建设的工程实践中, 科研人员总结了不少具体的设计经验和原则, 对计算机网络可靠性的优化设计起到了较好的规范和指导作用。在构建计算机网络时应遵循以下几点原则: (1) 遵循国际标准, 采用开放式的计算机网络体系结构, 从而能支持异构系统和异种设备的有效互连, 具有较强的扩展与升级能力。 (2) 先进性与成熟性、实用性、通用性相结合, 选择先进而成熟的计算机网络技术, 选择实用和通用的计算机网络拓扑结构。 (3) 计算机网络要具有较强的互联能力, 能够支持多种通信协议。 (4) 计算机网络的安全性、可靠性要高, 具有较强的冗余能力和容错能力。 (5) 计算机网络的可管理性要强, 应选择先进的网络管理软件和支持SNMP及CMIP的网络设备。 (6) 应选择较好的计算机网络链路的介质, 保证主干网具有足够的带宽, 使整个网络具有较快的响应速度。 (7) 充分利用现有的计算机网络资源, 合理地调配现有的硬件设施、网络布线、已经成熟的网络操作系统软件和网络应用软件。 (8) 计算机网络可靠性设计的性价比应尽可能高。
三、计算机网络可靠性优化策略
从上述情况来看, 计算机网络可靠性的优化主要依赖于两个要素, 即在考虑成本等外在因素影响条件下, 一方面尽可能采用自身可靠性较高的相关设备, 另一方面在组网过程中尽可能采用冗余技术。具体的优化策略可从以下几个方面入手:
1、计算机网络容错性优化策略
计算机网络可靠性优化的首要方面在于容错性优化。容错性优化的要诀在于双网并立、干线并行。计算机网络在进行容错性优化时一般应达到以下几点;
(1) 局域网互联方面。在本网络中建立两个网络中心, 使之并立运行, 将包括路由器、服务器、终端设备等网络组件同时与两者相连接。
(2) 广域网互联方面。建立多条数据链路、多个路由的连热插热拨功能的网络设备, 因为在发生故障时切断该设备电源进行维护的话, 将使该网络节点彻底断开, 可能会造成大面积的影响。如果选择了具有模块化结构、热插热拨功能的网络设备, 可以根据需要选择相应模块, 节约建设成本, 在维护过程中不必切断电源, 使得该设备完好的部分功能得以继续发挥, 无形中提高了计算机网络工作时长, 从而使整个计算机网络的容错能力得到优化。另一方面, 对于一些提供网络服务的设备如服务器, 应同时采用如双机热备份、双机镜像、容错存储等其他技术, 多角度优化本网络的容错性。
(3) 网络管理软件选择方面。软件在计算机网络容错性优化方面所起到的作用也是不能忽视的, 在选择合适的网络管理软件时, 应考虑采用具有容错功能的网络操作系统来提供故障恢复机能, 协同网络设备工作。
2、双网络冗余优化策略
在容错性优化中提到的双计算机网络中心, 其实质就是双网络冗余, 也就是说在原有的计算机网络的基础上再增加一个备用网络, 形成双网并立结构, 以网络冗余实现网络容错。其工作原理是, 各个网络节点之间通过双网络相连, 当某个结点需要向其它结点传送信息时, 能够通过双网络中的任意一个实施信息传送。在考虑双网络冗余优化时, 可以在双网络均可正常工作的情况下实施双网络同时传送, 这样在避免资源浪费的同时极大提高网络的工作效能。而当其中一个网络发生故障不能正常工作时, 另一个网络能够迅速接替故障网络承担起全网络的工作, 保证了信息的可靠传递, 从而提高了该网络的整体可靠性。
3、计算机网络层次结构优化策略
计算机网络的性能除了受到设备、线路等因素的影响外, 网络层次结构也发挥着举足轻重的作用。网络层次结构的合理与否直接影响到网络中各组件性能的发挥。随着计算机网络技术的不断革新、计算机网络信息传输量的日益增长, 更出现了模块化的网络层次结构, 即多层网络结构。它能够最大程度地利用OSI (Open System Interconnection) 模型第三层即网络层 ( (Network) 的相应功能, 即为信息传输创建逻辑链路、选择最适当的路径, 实现拥塞控制, 保持网络互联畅通, 提高了工作效率和可靠性。另外, 多层网络结构能够对故障实行有效隔离并支持所有常用的网络协议, 方便了进行维护和故障的查找与排除。
4、计茸机网络的体系结构优化策略
计算机网络可靠性优化还需要计算机网络的体系结构优化作出最重要的保障, 因此还需要对计算机网络的体系结构进行优化。对于体系结构而言, 可采用自下而上、逐层优化的方法, 即按照OSI (Open System Interconnection) 模型列示的物理层 (Physical) 、数据链路层 (Data Link) 、网络层 (Network) 、传输层 (Transport) 、会话层 (Session) 、表示层 (Presentation) 和应用层 (Application) 进行逐层优化。
结语
网络可靠性优化是网络发展过程中必须实施的一项内容, 同时也是社会所需的内同。网络可靠性优化确保了国家和人们使用网络更加安全可靠, 进一步实现了经济效益和社会效益双赢的目标。
参考文献
[1]肖阳:《计算机网络可靠性研究》, 《信息与电脑》 (理论版) , 2011 (03) 。
可靠性最优化 篇11
关键词：火力发电厂;热控系统;可靠性;优化技术
随着科学技术的不断更新与发展，火力发电厂的生产规模也在不断的扩大，投入的设备也在不断的更新。为了有效的保证火力发电厂生产活动的正常开展，各个设备系统都必须可靠稳定的运行，而在整个生产线中，热控系统的可靠性起着很重要的作用。可是，火电厂的热控系统运行过程中，还存在一定的不足，给电厂的生产带来了影响。
一、火电厂热控系统运行存在的问题
（一）热控系统的增强，故障范围扩大
火电厂规模的不断扩大，热控系统的功能不断的提高，控制范围增大，使得系统发生故障的范围也在不断的扩大，表现得很离散，难于进行故障控制。热控系统要可靠的运行，就需要从控制逻辑、测量、安装、外部设备、运行调试到维修维护的整个过程中，每个环节都不能出现问题。如果其中一个环节出错，都将对热控系统的运行带来影响，如误动、机组跳闸，严重时将影响整个机组运行的安全。
（二）热控系统控制管理能力不足
火电厂的热控系统控制管理的过程中，需要保证系统设计的科学严谨性和可靠性，系统中的控制逻辑条件完善合理、能够有效的进行保护信号的接发、保护装置的设置、设备的检修等都能进行有效的监督与管理。可是在实际运行过程中，由于管理能力的不足，本身能够有效控制的误动现象时常发生。而社会经济竞争形势的不断加剧，火电厂要提高单位的经济效益，就急需对热控系统的控制管理水平进行提高，从而提高安全生产，增加企业的经济效益。
（三）热控设备管理技术落后
热控系统在使用的过程中，安装使用必须准确操作，并做好日常检修维护工作，这样才能保证系统的稳定可靠运行。随着设备的更新换代，管理技术也需要不断的改进与优化，这样才能更好的进行设备管理。可是在管理的过程中，火电厂还是使用传统的管理技术，即对所有设备都采用定期检修与校验。这不仅不能有效的进行设备的管理与维护，同时还会浪费大量的人力与物力。所以必须及时对管理技术进行优化，采用灵活性强的检修校验机制，节约资源的同时更好的进行设备管理。
二、提高火力发电厂热控系统可靠性的优化技术
火电厂的热控系统是对机组运行中的热力系统及其设备状况进行监控的系统，所以是火电厂生产中重要的系统之一。它不仅能够反映火电厂自动化生产的水平，还能有效的体现电厂的生产能力。所以，必须对热控系统进行优化管理，提高其作用。
（一）加强系统环节工作管理，对薄弱环节进行技术优化
热控系统在运行的过程中，必须对每个环节进行管理与控制，保证每个环节都能高效的完成，从而提高机组的生产能力。通过调查与分析可知，火电厂热控系统在运行过程中，还存在一些薄弱环节，所以必须加强对薄弱环节的技术优化，从而保证系统的可靠性。
首先，系统的抗干扰能力的优化。热控系统的运行环境是比较复杂的，里面存在很多的因素将对系统的可靠性带去干扰，从而影响系统的稳定性，导致测量的数据准确性降低。如果数据失准较大，将对热控设备的安全性带去极大的危害，从而造成严重的经济损失。所以，必须加强对热控系统抗干扰能力的提高，主要是通过接地的优化来完成。如在进行机组振动柜内、电缆屏蔽的接地时，必须严格按照规范要求进行连接，这样将能避免MFT的发生。
其次，汽轮机监视的改进。在热控系统中，TSI的异常导致机组运行故障的概率较大，所以需要对其监视进行改进，保证监视数据的准确性，提高热控系统的稳定性。优化TSI，主要是对其电源、保护逻辑进行改进，降低单点信号引起的误动概率。在进行TSI系统线路连接时必须规范;对TSI系统进行检修时必须全面到位，从而保证TSI系统运行的可靠性。
最后，提高系统的容错逻辑。热控系统在运行过程中发生的故障，如误动、跳闸和卡涉等，有很大部分是瞬时发出的异常信号导致的。在进行系统设计的时候，可以采用容错逻辑方法进行逻辑设计，这样将能更加完善和优化控制逻辑，避免控制逻辑错误导致的机组停运现象，从而提高系统的可靠性。
（二）加强对热控系统运行管理的评估，提高安全可靠性
火电厂在生产过程中，应该加强热控设备的管理与控制。对应设备的购买、安装、调试应该按照规章制度严格执行，保证购进的设备的优良性，设备安装高质量的完成。在日常维护管理工作中，检修设备的时可以按使用时间进行分类，对使用时间较长的设备应该安排更多的检修时间。同时需要对热控系统运行管理进行评估，这样才能有效的保证生产的正常开展。管理评估工作需要一个标准的评估规则，所以必须对评估标准进行完善和优化，提高评估的可操作性。评估的重点应该是对系统的安装与调试质量，以此确保系统的可靠运行，从而提高生产的安全性。
结束语：
总而言之，火电厂热控系统在运行的过程中，会出现不同状况的故障。为了有效降低故障的发生率，可以根据优化技术去提高系统的可靠性，保证机组的正常运作，提高电厂的经济效益。
参考文献：
[1]张瑞春，吕波，杨静.浅谈火力发电厂的常见热控保护技术[J].科技风，2012，01：174.
[2]耿娜，王松寒，王明辉，汪庆久，张岩.火力发电厂热控系统电源稳定性及冗余措施[J].吉林电力，2012，06：12-15.
[3]吴伯林，李明.火力发电厂热控可靠性与经济性的优化措施[J].自动化技术与应用，2013，03：94-96+101.
[4]邹斌.提高电厂热控系统可靠性技术研究[J].电源技术应用，2013，12：392.
优化配电网提高供电安全可靠性 篇12
1 供电可靠性统计方法
配电网是电力系统的重要组成部分, 它的发展直接影响着供电的安全可靠性。配电系统供电可靠性的评价, 是建立在各种统计计算的基础上的, 为了阐述配电系统供电可靠性的评价方法, 在此仅以办法为基础, 配电系统是指由各变电站 (发电厂) l0千伏出线母线侧刀间开始至公用配电变压器二次侧出线套管为止, 及10千伏高压用户的高压设各与供电部门的产权分界点为止范围内所构成的配电网络。
1.1 用户统计单位, 配电系统的连接用户是很多的。
往往很多用户同时连接在同一台公用配电变压器上, 用户的大小也极不相同。虽然从供电可靠性统计的要求仅一般对用户概念的理解来看, 当进行可靠性统计时, 理应统计到每一个用户, 面对于独自占有一台式多台的配电变压器的10千伏高压配电用户来说, 其供电或停电主要决定于供电线路的状况, 这主要是便于统计。
1.2 线路的统计单位配电线路的连接方式是多种多样的, 通常有所谓放射结合。
网状结构, 环形结构, 双电源或多电源多端供电的结构等, 而且往往在一条线路上有很多分支或分段, 公用线路与专用线路混合、连接等情况, 为了便于统计, 规定将配电线路应以变电站10千伏出线油关前连接的主干线为单位来划分。凡是连接在同一出线油开关的线路, 不论其线路有多少分支, 或者有多少分段开关, 把线路分成多少段, 也不论其连接的用电配电变压器有多少台, 均一律视为一条线路, 线路的统计长度, 应为各段和各个分支的总和, 其连接用户数亦应为所有各段和各个分支用户的总和。对于网状结构、环形结构双电源或多电源多端的供电结合, 应以其正常的习惯的连接点为界。当其中某一电源开关断开时, 在连接点以内的负荷转由其他电源开关供电时, 应视为一种调电运行方式。当公用线路与用户自行维护和管理的面不能计人线路的总长度之内。但是当计算停电对用户的影响时, 则应加以考虑。
配电系统供电可靠性统计计算的数据有两类:一类是基本参数, 即线路的回路数、线路的长度、配电变压器的容量、台数、用户数、断路器的台数以及电容器的台数等。另一类是供电情况记录数据。主要包括每一次停电事故发生的起止时间、停电范围、停电户数、停电容量、损失电力以及造成停电的原因。导致停电的设各及其损坏的部件、部位和损坏的情况等, 所有配电系统供电可靠性的指标均由这两类数据进行组合计算而得。
关于配电系统供电情况的实际记录数据, 过去在我们开展配电系统供电可靠性统计评价试点, 由于是对历史材料的收集和整理, 其数据的主要依据是调度记录, 运行值班记录, 计划停电申请表, 事故报告表及负荷记录表等资料, 由于这些资料是在过去尚未开展可靠性统计的情况下所作的历史记录, 很多方面是很不完整的, 很难完全满足可靠性统计的要求, 在引起系统故障停电的原因中, 由于记录不清的设各造成系统停电的次数和停电的时间所占的百分比, 记录不清的情况是相当可观的, 对于现阶段的可靠性统计, 有关供电情况的实际记录, 应按照实际情况逐日认真统计填报。
2 影响供电可靠性的首要因素
2.1 线路故障率及故障修复时刻
因为配电网持久处于露天运行, 又具有点多、线长、面广等特点。配电线路在运行中经常发生跳闸事情, 严重影响配电网供电可靠性。不单给供电企业造成经济损失, 而且还影响了城乡的正常出产和用电。线路故障可能是因为绝缘损坏、雷害、自然劣化或其他等原因造成。 (1) 色缘损坏是指高空落物, 树木与线路平安距离不足等造成的故障, 与沿线地势情形有关;一般认为绝缘损坏率与线路长度成正比。 (2) 雷害造成的故障与避雷器的安装情形有关;雷害故障率大体上与避雷器安装率成反比, 与避雷器自身故障率成正比。 (3) 自然老化引起的故障与线路设备、材料有关;对统一类设备、材料, 自然老化率与线路长度成正比。
2.2 非故障停电原因
非故障停电原因, 35k V及以上的输变电线路或变电站刷新、检修、预试以及配电网检修、刷新等。35k V及以上输变电线路架设跨越时, 要求配网配合停电;变电所主变过载或设备检修、刷新等, 城市引起配电网停电。是近些年的城农网刷新以及市政丁程, 要求配电网配合停电的次数增多, 线路停电频繁, 影响配电网供电安全可靠性。
2.3 用户密度与分布
用户密度是指每单元长度线路所接用户数。因用户负荷的分歧, 各回线路用户密度一般也不异。在估量接线体例对供电可靠性的影响时, 可取平均密度。按现行供电可靠性胜统计指标, 对统一接线体例, 用户分布情形分歧, 可有分歧配电质量处事指标。按用户分布模式剖析, 用户大部门分布在线路前段, 线路中、后段故障可经由过水平段断路器隔离, 从而前段线路可恢复运行, 故有最佳的评估结不美观, 用户大部门在线路中段的模式次之, 用户集中在线路结尾的分布模式最差。
3 提高配电网配电可靠性的措施
3.1 成立可靠性打点轨制
供电可靠性打点是一项综合性的打点丁作, 纵向在上需要率领的正视, 不才需要员工的关心;横向需要各部门之问的分工、配合。为此, 供电企业应成立供电可靠性打点小组, 编制供电靠得住性打点轨制, 实施供电可靠性的方针打点, 层层分配和细化指标。形成供电可靠性剖析轨制, 每个季度对运行数据进行供电可靠性剖析, 并形成陈述, 作为下季度工作的指导;做好预停电打算, 合理放置停电开关, 最大限度的采用综合停电模式, 可大大削减非故障停电的次数。
3.2 增强线路设备巡视, 落实打点责任
增强线路巡视, 进行配网设备评级打点。能尽早发现设备故障, 并进行消弭, 削减停电事情的发生, 是提高供可靠性的另一条路子, 也是配电运行部门日常进行的主要工作。对轻易发烧的部位编号建档, 落实打点责任;成立具体巡视记实, 对查处的缺陷, 按轻重缓急放置检修打算, 并慢幔消弭;做好防止雷击线路设备故障;普及防爆脱离型成氧化锌避雷器的应用, 削减抢修停电时刻;经常搜检防雷装配引下线和接地体的锈蚀隋形, 检测接地电阻、密封开关、变压器、计量箱接线柱。
3.3 完美配电网网架, 缩小停电规模
从安全可靠性、经济优质上考虑配电网的优化, 改变陈旧的配电模式, 完美配电网结构, 实现“手拉手”环网配电, 对主要用户实施“双电源”, 甚至“三个电源”配电体例, 同时线路配电半径要适中, 配电负荷要根基合理;网架结构合理可有用对停电线路进行转供电。
3.4 应用配电自动化打点系统
配电系统计较机监控和信息打点系统不仅能够提高供电可靠性, 而且有较好的经济效益。在近十几年, 我国对配电过程的计赦机监控和信息打点有了很大的成长。在配电系统的各个分歧规领域正在成长分歧水平的自动化, 其总趋向是综合化和智能化标的目的成长。
4 结语
随着国家科技的快速发展, 我国的配电网水平有了很大的进步, 供电可靠性有了很大的提高, 但是与国外先进水平对比还有较大的差距, 而要缩小这种差距往往需要进行电网刷新和设备投资。只有不断改进完善, 才能不断提高提高配电网供电的安全可靠性, 不断提高电能的质量, 让人民享受更好的供电服务, 提高供电企业的形象。
摘要：供电可靠性是供电公司提高供电持续能力的一个重要指标, 本文从配电网方面简析如何提高供电公司供电的可靠性。