可靠性数据评估

2024-06-26

可靠性数据评估（精选10篇）

可靠性数据评估篇1

摘要：统计数据衡量和反映了一个国家或地区的经济社会发展状况, 是政府进行政策制定和宏观调控的重要依据。统计数据的可靠性则是国家政策制定的科学性和有效性的主要评判标准。本文旨在将国内外关于统计数据可靠性及社会消费品零售总额数据可靠性方面的研究情况进行归纳总结。

关键词：统计数据,可靠性,社会消费品零售总额

统计数据可靠性的高低决定着统计数据的可信程度, 而包括社会消费品零售总额等在内的统计指标的数据可靠性, 直接影响到以此为依据的国家机关决策的科学性和政策实施的有效性, 所以无论是国际组织还是各国的统计机构都十分重视统计数据质量可靠性的评估与管理。

目前, 我国针对统计数据方面的研究较多, 但专门针对统计数据可靠性的研究却较少, 专门针对社会消费品零售总额数据可靠性的研究就更少了。国涓 (2001) 针对统计信息失真进行了博弈分析;丁志盈 (2004) 认为基层统计数据质量影响了整体统计数据质量;张志华等 (2007) 认为局部的可靠性数据往往具有波动性, 利用顺序约束模型研究早期可靠性数据的统计处理方法;朱海平 (2008) 认为我国统计资料的可靠性很大程度上受到外部因素的影响, 而不仅仅与统计本身有关;方大春 (2009) 认为统计数据的不可靠如统计数据不全面、不准确和造假等现象, 主要是统计制度的设计未能构成纳什均衡造成的, 而数据可靠性是决定国家政策制度制定成功与否的关键;朱爱群 (2001) 认为统计数据质量问题的产生原有其实质的根源;夏品俭 (2003) 提出应对统计数据的真实性进行理论评价;徐淑荣 (2003) 则从统计环境的角度对统计信息质量的影响进行阐述;杨清 (2000) 从误差的角度探讨统计数据的质量问题;余芳东 (2002) 认为统计理论越来越重视数据质量的管理研究, 分析了外国统计数据质量管理的经验, 提出改进我国数据质量管理的建议。

一、国外统计数据可靠性研究综述

国外最早对统计数据质量监理调查模型的是Hansen、W.H.Hurwitz, 于1946年提出了无回答问题 (1946) , 并于20世纪60年代首次提出完整的调查误差模型。1980年联合国统计局在《统计组织手册》中超越了统计数据准确性, 对统计资料提出了八项要求。Richard Y.Wang (1998) 提出了全面数据质量管理方法 (TQDM) , 开创了对数据质量进行全面评估的先河。Yang W.Lee等 (2002) 提出了包括评估模型、测量问卷和分析技术的信息质量评估方法 (AIMQ) , 填补了信息质量全面评估和改进方法上的空白。Leo L.Pipino等 (2002) 将主观和客观数据质量评估方法相结合, 通过把数据质量的主观评估结果与客观评估结果标记, 以主观评估和客观评估为坐标轴的图上来反映数据质量。Carlo Batini等 (2008) 综合了原有数据质量研究方法, 提出了全面数据质量 (CDQ) 方法, 在实际应用中, 它相比其他方法更加全面、灵活、简单。Carlo Batini和Cinzia Cappiello等 (2009) 对TDQM、AIMQ、CDQ等13种数据质量评估与管理方法进行了系统的阐述与比较。

除了专家、学者的研究以外, 各国际组织也制定了各自的数据质量评估与管理体系。其中, 为提高成员国的统计数据质量, IMF于1996年和1997年分别制定了数据公布特殊标准 (SDDS) 和数据公布通用准则 (GDDS) , 二者强调的是数据公布过程规范性和透明度。为对数据质量进行评估, 2001年IMF颁布了《数据质量评估框架》 (DQAF) , 为各成员国提供了定性评估数据质量的方法。ESS建立了《ESS质量保证框架》 (QAF) , 它从全面质量管理的角度将统计活动质量划分为统计机构环境质量、统计过程质量、统计产品质量三个部分, 并提出了与之相对应的1、4、5个质量维度。OECD于2003年首次公布了《OECD统计活动质量框架和指南》 (QFGOSA) , 它将统计活动分解为七个阶段, 针对每一阶段提出了具体的质量要求和成本效率状况。

二、国内统计数据可靠性研究综述

国内关于统计数据可靠性方面的研究较多, 但探讨的侧重点各有不同。统计数据可靠性的理论与实证研究在一定程度上丰富了我国统计数据的方面的相关研究, 弥补了统计数据质量研究过程中的不足。

在数据可靠性方面, 不少专家、学者从异常值诊断的角度出发进行了研究。其中, 朱文杰 (2007) 从异常值诊断的角度介绍了投影寻踪法, 并以GDP增长——消费增长的二维数据进行了实证研究。刘孝新等 (1997) 介绍了事后预测及反常结果判断法。卢二坡和黄炳艺 (2010) 介绍了基于稳健MM估计的异常值诊断法对我国GDP统计数据进行了质量评估。许永洪和曾五一 (2009) 引入了Hamilton-Costa方法来估计CPI的偏差。杨海山 (2001) 对实际经济问题中非平稳的时间序列建立了确定性加随机性的组合模型, 并运用误差控制法和估计区间判断法来判断统计数据是否存在质量问题。刘洪和黄燕 (2007) 运用趋势模拟评估法对我国GDP数据质量进行了评估。

国内学者对统计数据可靠性的评估包括数据准确性、可比性、可获取性等方面。沙方芳 (2007) 从有关统计数据公布的国际准则出发, 从数据可获取性、及时性等方面进行研究, 从而科学地反映我国政府统计数据质量状况。许涤龙和叶少波 (2011) 从理论的角度介绍了包括用户满意度调查法的四种多维评估方法的评估过程, 并研究了各自的优缺点。张芳 (2004) 、周光洪 (2009) 、叶少波 (2011) 在建立统计数据质量评估指标体系的基础上应用模糊综合评价方法对我国政府统计数据质量或GDP指标进行了多维数据质量评估。王华、金勇进 (2009) 从统计数据准确性的评估方法入手, 对总量或个体指标统计数据的准确性进行评估, 从而更有效的建立统计数据可靠性测度方法。

在统计数据可靠性评估方法的研究方面, 杨海山 (2001) 利用误差控制法和估计区间判断法对统计数据质量进行评估;朱胜等 (2006) 从相关指标之间的变动趋势出发, 选取相关统计指标对GDP统计数据质量进行甄别;成邦文等 (2001) 从研究统计数据的分布规律入手, 提出对异常数据进行识别和定量检查的方法, 比如对数正态分布检查法;博德印 (2000) 提出通过比较分析法、探索性数据分析等, 构建系统规范的统计数据质量控制体系。

三、社会消费品零售总额数据可靠性研究综述

社会消费品零售总额是我国特有的统计指标, 是我国贸易统计的核心指标, 对其数据质量进行研究, 在一定意义上也就是对我国贸易统计核算体系的研究。

对于社会消费品零售总额统计数据质量存在的问题, 楼伟为和张莉 (1998) 、何海龙和杨阳 (1999) 、秦镇林 (2000) 、陈立财 (2011) 等人从理论的角度进行了深入分析和总结, 并提出相应的对策建议。其中, 所存在的问题主要有基本单位数不明确、数据收集困难、统计方法不规范等。较具代表性的对策建议包括:陈立财提出了完善贸易统计指标体系和抽样调查方法, 强化对统计数据质量的评估, 何海龙和杨阳 (1999) 提出了组合式统计调查模式。此外, 赵戎骅 (1999) 通过抽查核实, 并与相关指标进行对比, 对浦东新区的社会消费品零售总额进行了研究分析, 认为其与实际情况基本符合。

虽然以上研究提出了很多改进的建议, 但是大多只是对社会消费品零售总额统计工作中存在的问题进行了分析或核实, 并没有从实证分析的角度对社会消费品零售总额进行研究。李庭辉和许涤龙的研究则填补了这一空白, 构建了自回归动态滞后模型, 从匹配性的角度对社会消费品零售总额进行了数据质量评估, 研究发现我国社会消费品零售总额数据误差在允许的5%范围内。不过, 这一研究主要评估的是社会消费品零售总额统计数据的准确性, 具有一定的局限性。

以上这些学者均从不同角度对外国统计数据可靠性进行了相关理论和实证研究, 但不同程度上都具有局限性, 而对社会消费品零售总额数据可靠性方面的研究更是相对匮乏。

可靠性数据评估篇2

电传操纵系统可靠性分析及飞行安全评估

分析了电传操纵系统可靠性,介绍了可靠性设计的工程方法.建立了飞行员排除故障的数学模型,提出了确定驾驶员排除飞行危险的条件概率的.两种方法;在研究人-机闭环系统基础之上,建立了基于马尔可夫链的飞行安全评估模型,提出了由于飞行控制系统故障引起飞行危险的安全评估计算方法.最后以横向通道传感器故障为例对某型飞机进行安全评估.

作者：葛志浩徐浩军胡飞 GE Zhi-Hao XU Hao-Jun HU Fei 作者单位：空军工程大学工程学院,陕西,西安,710038 刊名：火力与指挥控制 ISTIC PKU英文刊名：FIRE CONTROL & COMMAND CONTROL 年，卷(期)： 31(3) 分类号：V328.5 关键词：电传操纵系统马尔可夫链飞行安全

电力系统继电保护可靠性评估研究篇3

【摘要】毋庸置疑，电力系统能否安全运行的有效保证便是继电保护，继电保护的可靠性直接关乎了电力系统整体的效力发挥。本文将浅谈电力系统中继电保护可靠性的内容与突出意义，在此基础上提出确保继电保护可靠性的有效方略，望对日后的电力系统继电保护工作有所增益。

【关键词】电力系统；继电保护；内涵浅析；探究路径

紧随着国内经济的迅猛发展，也带来了电网系统规模的扩大化发展态势，其所服务范围也日益扩大。由是，各类电子设备和线路才得以紧密相连。此外，受制于人为和社会等等因素，电器难以避免会出现故障，继而对民众生活造成影响。为了有效规避这一问题，有关工作人员需要确保系统正常运行，同时正确合理的设置电力系统继电保护有关装置，强化鉴定工作，防范不合理继电保护行为的发生。

一、浅析继电保护含义、基本任务与相关可靠性指标

1、内含浅析。一般来说，电力系统继电保护发挥着保障电气安全的重要作用，也关系着供电安全。其作为诸多电力系统的根本性工程技术之一，能够直接体现电力系统在灵敏性与可靠性上的选择，如若出现异常的短路或其他情况时，实现继电保护的作用并确保用电安全便十分关键。在继电保护的设计方面，电力系统继电保护离不开某种形式组合而成的保护装置的保驾护航。因而，任何电力设备都要严格要求继电保护设置的平稳正常运行。

2、继电保护的工作内容，即工作基本任务不容小觑。一旦电力系统发生故障状况时，便能够通过整个电力系统的相关继电保护装置实现精准判断分析，同时第一时间运用处理举措，针对远距离的故障状况作出判断，继而选择最近断路器，做出指令，以便于让故障部分同电力系统自动断开动作。与此同时也要认识到满足电力系统的要求下，也要有效的规避电力系统相关部件损坏风险，继而削弱隐患与危险。另外，在电力系统继电保护正常运行下，可以实现及时处理工作的不良状况，并且能够智能性依据各类不同情况灵活发出迥异的信号预警，综上其极大的保证了设备装置自动调节性能，尤其是贯穿于自动调节装置阶段动作中，相关继电保护电力系统装置会实施相对延时动作。

3、繼电保护的可靠性衡量标准便是质量水准，凭借着相关技术配置系统，得以让部件以及设备在一定范围和条件背景下达到规定功能实现的理想目标，与此同时也会精准保证有关切除部分都是出现故障问题的电器又或是线路。毫无疑问，诸如此类都是保护装置工作的相关要求，细细探究这些装置可靠性也基本表现在设备自身具备的可靠性和其功能的可靠性指标，这些功能可靠性所指的是电力系统中继电保护工作状态时能够进行正常运行的几率。相关工作人员在核验设备功能时通常会采用到故障分析、马尔科夫模型法以及概率分析等等手段。但是，继电保护系统迥异于其他系统，所以立足于这一点，概率法不如分析求解法奏效。

二、提升继电保护可靠性效力的方略

1、设计并优化电力系统继电保护设备。设备的设计与优化是不可否认的先决条件，在有关设计工作者进行系统继电软件设计时，一般情况下需要考虑备用切换、多数表决的方式，诸类方法有助于革新和改善电力系统继电保护可靠性与可用性，在一定程度上也是提升可用性水准的不二法宝，还能有力的降低误动率。同时，这种多数表决的方法可以确保可靠性指标固定在对应规定范围之内，继而不断提高该指标。在备用切换手段下，更容易实现改变可用度指标的想法，并且这类方法并不会影响到其他方面正常工作。由是，开展设计工作时，有关设计人员也需要依据电力系统继电保护相关实际状况来进行对应分析，从而选择出科学合理的方式。另一方面也值得关注的是，在电力系统继电保护相关优化设计中都必须建立在高可靠性的基准上，竭力削减装置所耗数量，用以节省资金，从而实现对应资金配额的最小化。贯穿于实际运行操作中，设计人士不可避免的要秉持系统可靠性为首的准则，牢牢遵循着这一方向开展设计与优化工作进程。

2、做好继电装置定值设置，改进保护装置维修工作。在应用电力系统继电保护装置时往往需要设置合理的定值，由此可以看出，继电保护装置的定值设置必不可少，确保定值设置的准确率强有力的影响着电力系统保护的可靠效力。在进行定值计算的过程中，也对相关工作人员的专业能力与知识技能储备提出了高要求，整个过程也离不开责任心与认真态度。定值计算前首先要绘制出系统阻抗网络图，以确保基础数据准确程度，立足于继电保护定值的计算标准来计算不同不同设备对应的保护定值，用来保障继电保护的定值的科学合理性。同时要及时检查上下级的保护定值配合的大小问题，为防范发生上下级定值不配套而跳闸的事故。

3、强化继电保护投入使用的装置的质量水平，探索自动化继电保护新方向。装置的质量问题是核心点之一，这直接决定了继电保护可行性、可靠性。因此，在电力系统继电保护装置选择时必须秉持性能好、质量高、故障率低、使用时间久的保护装置优先的原则，不仅如此，还要兼顾到实际电力系统必须结合恰当装置型号的关键点。反观当下的继电保护发展进程，不难发现现有的继电保护系统已经发展的较为完备，但是可以发现诸多电力企业为了保证继电保护装置平稳运行，不断的拓展完备在继电保护维修方面的人力资源投入，但是高成本、高耗力的人力投入无异于是人力资源的浪费，由是，如若改进相关设置，实现自动化继电保护将会有益无害，那么在检查、更改、保护继电保护定值以及采集信号，检修继电保护状态情况皆能完成远程管理，远程化管理，远程化操作更是未来继电保护发展的方向。自动化继电保护投入实践中是必然选择，也会降低人为事故发生的概率，整体上会带动电力系统继电保护装置日臻完善。

结语

在现代化的今天，无论是企业还是日常用户都免不了对电力系统继电保护的扩大化需求，也由此推动继电保护技术向着信息化、通信一体化方向发展。由此，电力系统相关继电保护工作人士的工作内容也日益冗杂，处于初步阶段的国内继电保护技术有待改善，往后的继电保护工作仍然任重而道远。

参考文献

[1]许彩娟.关于电力系统继电保护可靠性问题的研究[J].中国新技术新产品，2014，16（15）.

可靠性数据评估篇4

关键词：软件可靠性,失效数据,评估,分析工具

随着现代经济发展的节奏不断加快,对信息技术产业的发展要求也不断提高,现代计算机软件的应用过程中,传统的计算机软件已经不能够满足当前社会发展的需求,因此需要开发出更多、更好的计算机软件,以便不断改进和完善软件工程中出现的不足。对于衡量和判断软件质量的指标,最为重要的是软件的可靠性。通过从国内外的多项统计报告中分析可知,各类计算机系统出现故障的主要原因都是由于软件发生错误,而其中软件故障的概率占到了计算机系统整体的65%。因此,为了切实改善和提高软件的使用质量和可靠性,需要规范对软件质量的管理。另外,在对计算机软件进行评估的工作中,不可缺少软件测试的环节,其中最为关键的步骤和流程是对软件可靠性的测试。但是,在一般情况下,还需要考虑到计算机系统实际运行的情况,以便满足计算机用户的工作需求。

1 软件可靠性的理论概述

1.1 软件可靠性的概念

通常情况下,软件可靠性是指在规定的条件下、规定的时间范围内,计算机软件产品完成所设定的功能和工作的能力。其中,所谓的规定条件,即指在计算机系统中能够满足直接应用该软件产品或者是各个软件能够相互联系运行应用的系统状态和输入条件,也称之为软件运行时所需的外部条件。所谓的规定时间,即指计算机系统中的软件实际运行的时间长度。所谓的规定功能,即指该软件能够满足使用者所需要的特定服务,这是软件产品应当具有的功能。

1.2 软件可靠性的特征量

软件可靠性特征量,也称之为软件可靠性度量,主要是指对软件产品的可靠性程度进行定量的分析和评价,通常是从用户的角度出发来设定产品的可靠性参数,而其参数一般需要结合几个软件可靠性变量来作为参考。但是,对于不同的计算机软件,由于其实际的作用不同,所以对其设定的可靠性参数也会有所差别。

2 软件可靠性的模型

在软件可靠性的评估过程中,最为关键的是软件可靠性模型。然而,在一般的工程应用中,大致采用的是可靠性结构模型和可靠性预计模型两大类型。其中,可靠性结构模型主要是通过利用对软件可靠性的特征及其变化规律来反映出计算机系统中存在的数学方程;可靠性预计模型主要是通过可靠性特征来分析软件失效与错误的联系,并对其作出相应的预计和评估,以此来反映两者关系的数学方程。

3 基于失效数据的软件可靠性评估

进行软件可靠性分析和评估的基础和前提是收集到软件的失效数据,其在整个计算机软件可靠性评估过程中的作用是至关重要的。同时,判别软件可靠性模型的假设是否存在合理性,也需要通过软件失效数据来对此进行验证;对于软件可靠性模型的设定是否精准,以及其测算的数据结果是否精确等,都是通过对软件失效数据来进行检测的。此外,由于对软件可靠性的评估是建立在可靠性增长模型的基础上的,所以需要通过利用已经收集和分析好的软件失效数据来构建增长模型。同时,还要结合利用软件可靠性评估方法,并且依据一定的原则来对软件评估的模型进行质量分析。

通过对不同的失效数据集进行分析和探讨可以发现,现实描述中的失效数据曲线图通常不是按照某个特定的轨迹和原则来绘制的,而其曲线的波动却是比较明显的。但正是由于这一因素的存在,制约了软件可靠性模型的建立和选取。通常情况下,通过对软件的失效数据采用不完整数据的处理方法,即对其进行预处理,结合在实际过程中的假设模型,来判断失效数据的分布情况,并以此获取的数据集来逐层分解,以便降低软件可靠性参数在估算过程中的失误率,从而实现提高软件可靠性评估准确性的目的。

另一方面,通过采用趋势分析方法可以有效地测试出计算机系统的可靠性程度,而该测试的方法主要有图形测试和分析测试两种类型。

4 软件可靠性分析工具SRAT的设计及实现

在对软件可靠性进行分析时,都需要采用一种分析工具来处理、整合所收集到的失效数据,并根据实际的需求选取出合适的模型,来辅助完成对软件可靠性评估、分析的工作。为此,需要设计出一套对软件可靠性评估的工具。而对于该工具的具体设计情况如下:(1)首先,需要依据软件可靠性的基本概念来选择适合其运行的操作系统,以此来实现数据界面的联结。(2)其次,用户通过将之前所有的数据录入到电脑的数据库中,再利用数据库的导入功能来将其转移到计算机的系统中,以此来为以后的软件可靠性评估提供理论依据。(3)接着,计算机系统将导入的数据,按照系统程序中的相关算法来进行计算、整合、转换,并结合相应的数据模型来实现对软件可靠性的预测。(4)最后,经过一系列的步骤之后,将得到的预测结果以及对其的评估结果展示给相关的软件工作人员。

5 结语

随着现代社会信息化程度的不断深化,软件工程的项目变得越来越多,软件管理工作的难度也进一步加大。该文从软件可靠性的基本理论出发,构建出一个系统、完整,且全面的计算机软件可靠性的评估框架,并且在该理论框架下设计和开发出了一套对软件可靠性评估的工具。具体来说,首先,需要收集所有相关的数据资料,利用其中的失效数据来实现对计算机软件的基础管理功能,并且将经过预先处理和分析过的失效数据,结合可靠性模型的假设来估计出该模型的相关参数。其次,在对该模型的相关参数进行估算后,结合一定的计算方法和分析原则,并根据计算结果进一步确保模型参数值的可靠性和合理性。此外,由于在实际数据收集和整理的过程中,对于具体的失效数据的准确判断存在一定的困难,为此,其所采取的分析方法和计算公式可能存在偏差,最终影响了对软件可靠性的评估结果。综上所述,虽然该文设计和实现了软件可靠性评估工具,但是在实际的应用中仍然存在不足之处,还需要更多的学者来其进行改善和探索。

参考文献

[1]林睦炎.基于失效数据的软件可靠性模型的选择与预测研究及实现[D].昆明理工大学,2013.

可靠性数据评估篇5

摘要:对发动机进行可靠性评估是检验发动机是否满足可靠性要求的重要手段.根据某型弹用涡扇发动机在研制过程中的各种地面试验数据和少量的飞行试验数据,采用一种基于AMSAA模型的方法建立了环境因子模型,给出了环境因子的求解方法,并利用求得的环境因子获得了等效的飞行数据.在此基础上分别建立了发动机在地面环境和飞行环境下的寿命分布模型,并实现了可靠性评估.

关键词:弹用涡扇发动机可靠性评估寿命分布 AMSAA模型环境因子

弹用涡扇发动机作为导弹的重要组成部分,其可靠性直接影响到导弹的性能、寿命和费用,因此在发动机定型前必须对其可靠性进行定量的评估,以检验是否满足提出的可靠性要求[1].确定发动机寿命分布及可靠性评估的依据是发动机在各种试验中得到的时间失效数据.弹用涡扇发动机在研制过程中所进行的试验主要包括各种地面条件下的性能实验(磨合试验、加减速试验、二次起动试验、节流试验)、可靠性摸底试验、可靠性增长试验和飞行试验[2].如何利用地面试验数据和少量的飞行试验数据来对发动机的飞行可靠性做出合理评估,成为发动机飞行可靠性评估中一个急需解决的问题[3].本文首先给出了基于AMSAA模型的环境因子的确定方法,并利用优化方法求得了不同地面试验环境相对于飞行试验环境的环境因子,在此基础上实现了弹用涡扇发动机飞行环境下的寿命分布建模和可靠性评估.

1 环境因子的确定

在可靠性数据的统计分析中可以使用环境因子将各种试验环境下的产品的试验时间转化为使用环境下的试验时间.

1・1 基于AM SAA模型的环境因子

设某产品在研制阶段共经历了m个(m≥2)试验项目;产品在研制期间总故障数为N;产品第1个试验项目起止节点为T0, T1,第j个试验项目的起止节点为Tj-1, Tj(j=1,2,…,m);产品第q个故障的累计试验时间为tq(q =1,2,…,N);各试验项目的环境因子为k1,k2,…,km.则产品折合后在整个研制试验过程中的第q个故障的累计故障时间tn,q可由下式计算:

式中:Tj-1≤tq≤Tj;Tn,0为产品折合后整个研制试验的起始节点;Tn,j-1,Tn,j分别为产品折合后整个研制试验中的第j个试验项目的起止节点.此时环境因子的求解过程可表示为一个多约束极小形式的最优化过程:min(C2N). (2)约束条件为

式中:U1-α/2和C2N,α为产品在显著性水平为α下的增长趋势检验统计量的临界值及AMSAA模型拟合优度检验统计量的临界值,可查文献[4]的增长趋势分析临界值表和克莱默-冯・梅赛斯检验临界值表.U为产品增长趋势检验统计量;C2N为产品AMSAA模型拟合优度检验统计量,可由下式求得:

式(4)适用于定时截尾情形,其中Tn,m为产品折合后的整个研制试验的截止时间,-b为产品的增长参数.

式(5)适用于定数截尾情形,其中tn,N为产品折合后的整个研制试验中最后一个失效时间,式中的产品增长参数-b为

1・2 环境因子的求解方法

1)环境应力类型的划分

拟将所进行的试验项目分为:性能试验(包括磨合试验、加减速试验、验证试验、湿启动、干启动试验)、可靠性试验和试飞3种环境应力类型.

2)环境因子取值范围的选取

本文取性能试验的环境因子k1的取值范围为0~1,可靠性试验的环境因子k2的取值范围为1~3;试飞的环境因子k3的取值为1.3)环境因子的求解算法式(2)和式(3)可写成如下的一般形式:

采用外部罚函数法求解式(8)确定的多约束极小值问题.对可行域作一惩罚项p(x),有:式中:β为大于等于1的常数,取β=2.构造一个增广目标函数: 式中:σ为罚因子,σ>0.于是式(8)所示的带约束的极小值问题转化为无约束的极小值问题:

2 寿命分布模型

寿命分布建模是发动机可靠性评估的前提和基础.根据某型弹用涡扇发动机的故障性质,选择威布尔分布来描述发动机的寿命分布.因两参数威布尔分布是三参数威布尔分布的特例,本文仅给出三参数威布尔分布参数的点估计方法.三参数威布尔分布的累积分布函数为: 式中:β、η和γ分别为形状参数、尺度参数和位置参数,且β、η和γ均大于零.采用基于图估法的极大似然估计法进行威布尔参数的点估计.概率密度函数和失效率函数为:

设数据列为(t1, t2,…, tn),既含有失效的数据,也含有截尾的数据.令θ为待估的模型参数列(β,η,γ),则对数似然函数为: i∈CF和C分别表示失效数据和截尾数据的子集合.将上式分别对β、η和γ求偏导数,并令结果为0,可得如下非线性方程组:

解方程组(15)可得β,η,γ的估计值.解方程组时的β,η,γ初值由图估法给出.

3 飞行可靠性评估结果

收集到的原始数据包括15个地面试验数据和5个飞行数据,如表1所示.其中地面试验数据包括8个故障数据, 7个截尾数据,飞行数据均为截尾数据.数据后面带‘+’表示截尾数据.

由表1可知,发动机的`累积故障时间为:27・5, 36・3, 82・7, 419・98, 455・58, 463・18,548・08,946・48 min.性能试验起始节点时间为0,终止节点时间为419・98 min;可靠性试验起始节点时间为419・98 min,终止节点时间为946・48 min.利用上述数据求得环境因子k1=0・95,k2=1・03.将地面试验中性能试验数据乘以环境因子k1、地面试验的可靠性试验数据乘以环境因子k2、试飞的试验数据乘以试飞环境因子k(k=1).折合后的数据见表2.

带‘+’的为截尾数据,带‘*’的为实际试飞数据.对表1和表2分别进行拟合优度检验,确定了表1中的数据符合三参数威布尔分布,表2中的数据符合两参数威布尔分布.对两种寿命分布分别进行参数估计,结果如表3和表4所示.

发动机地面环境下的可靠性参数和飞行环境下的可靠性参数如表5和表6所示.其中,可靠度是指在时间为90min时的可靠度,可靠寿命是指可靠度为0・8时的可靠寿命.

发动机地面试验环境下的可靠度函数曲线和飞行环境下的可靠度函数曲线如图1所示.

4 结论

1)基于AMSAA模型所确定的环境因子,是符合工程实际的.

2)利用地面试验数据和经环境因子折合后的数据得到的发动机的寿命分布模型是不同的.3)通过引入环境因子,可将地面试验数据折合成飞行数据,从而增大了发动机的飞行样本容量,提高了发动机飞行可靠性评估的可信度.

参考文献:

[1]韩庆田,杨兴根,张杰.弹用涡喷发动机可靠性参数的选择和评定方法[J].飞航导弹,(3):43-46.

[2]肖波平.弹用涡喷发动机性能监视与诊断系统软件研制[J].推进技术, 2001, 22(2): 111-113.

[3]傅博,杜振华,赵宇,等.一种基于遗传算法的环境因子的确定方法[J].北京航空航天大学学报, 2004, 30(5): 466-468.

可靠性测试评估技术研究篇6

在现代战争中, 军事装备的效能是克敌制胜、完成战斗任务的关键因素之一。可靠性在军事装备系统效能中处于重要地位。因此在进行军事装备设计研发时, 对可靠性进行测评是保障装备在使用中能发挥其预期的作战效能, 提高赢取战争的可能性。综合电子信息系统的可靠性分析测评是根据系统的可靠性结构 (即系统与各分系统, 各分系统与各单元之间的可靠性关系) 、寿命模型等, 计算出系统的可靠性指标, 从而对系统的可靠性水平有一个定量的了解。

1 可靠性评估的技术特性

可靠性是指系统或设备在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。可靠性有固定可靠性和使用可靠性之分, 固定可靠性是设计、制造形成的内在可靠性;使用可靠性是在使用过程中发挥出来的可靠性。一般受环境条件、使用操作、维修等因素的影响。使用可靠性一般总是小于固有可靠性[1]。

可靠性评估的主要过程包括:收集数据、整理数据、计算指标、验证结论等。可靠性评估主要是对任务可靠性进行定量测试评估和定性评估, 其定量评估指标主要包括:平均故障间隔时间和致命性故障间的任务时间, 对这两项指标, 既要计算点估计值, 也要计算置信区间值。定性评估主要包括:故障分布情况分析、重大故障和典型故障分析, 可靠性增长情况分析、可靠性定性描述和结论等内容。

1.1 可靠性数据的收集、整理和分析

可靠性数据的收集范围包括:研制过程中可靠性研制试验、可靠性增长试验、可靠性验证试验和鉴定试验数据;环境应力筛选试验、老化试验以及生产过程中的调试、测试过程中的故障以及使用过程中的数据。对收集到的各类故障按GJB899的要求进行系统的整理和分类, 并进行数据一致性检查, 分清原始记录中的工作条件、研制阶段、技术状态, 分析数据是否属于统一总体, 剔除可疑数据。特别要明确哪些故障要计入关联故障, 并根据产品的实际情况对故障进行科学的加权管理, 参与可靠性的评估。否则故障数据处理不当, 会导致评估结果差别很大[2]。

故障数据是进行设备测试评估的一个重要参数。要求对故障发生时间 (日期) 、故障发生环境、故障原因、纠正措施等进行统计, 并形成FRACAS表。具体操作流程如图1所示。

1.2 可靠性评估

根据军事电子系统完成任务的使用情况来统计, 评估技术指标时采用以下3个标准:

(1) 致命性故障间任务时间MTBCF:在规定的一系列任务剖面中, 产品任务总时间与致命性故障总数之比[3]。

$Τ_{B C F} = Τ_{C} / r_{c} (1)$

式中:TBCF为致命性故障间任务时间单位为h;TC为工作时间单位为h;rc为统计的致命性故障总数。

(2) 平均故障间隔时间MTBF:在规定的条件下和规定的时间内, 产品的寿命单位总数与故障总次数之比[3]。

$Τ_{B F} = Τ / r (2)$

式中:TBF为MTBF的点估计值, 单位为h;T为系统/设备在设计定型阶段累积的工作时间, 单位为h;r为系统/设备在设计定型阶段累积的关联故障数。

(3) 平均故障间隔时间MTBF的区间估计:

$θ = \frac{2 Τ}{x^{2} (α, 2 r + 2)} (3)$

式中:θ为MTBF的单边置信下限, 单位为h;T为累积工作时间, 单位为h;r为累积关联故障数;α为选定的显著性水平[4]。

1.3 事例说明

根据外场试验的具体工作, 结合系统评估基础, 就指标计算进行举例说明。

例:某电子系统在外场进行任务试验时工作时间为1 538.24 h, 其中统计故障14起, 责任故障12起, 致命性故障2起, 非责任故障2起。电子系统选定的显著性水平为0.2。

根据式 (1) 计算MTBCF:

$Τ_{B C F} = Τ_{C} / r_{c} = 1 538.24 / 2 = 769.12$

根据式 (2) 计算MTBF:

$Τ_{B F} = Τ / r = 1 538.24 / 12 = 128.19$

根据式 (3) 计算MTBF的置信区间:

$θ = \frac{2 Τ}{x^{2} (ɑ, 2 r + 2)} = \frac{2 \times 1 538.24}{31.8} = 96.74$

根据可靠性基本概念和特征进行的测试评估, 简单直接地计算出外场试验期间的可靠性, 满足用户的需求, 简化军事装备转化为有力武器的时间, 节约大量的时间、经费和人力。

2 可靠性评估事后数据处理软件

根据在外场的评估经验, 针对可靠性的特点, 设计开发了事后数据处理软件, 目的是为了评估外场设备可靠性的性能指标情况, 为可靠性评估提供测评结果和数据。该软件最终完成后将装在事后处理工作站上, 通过以太网与数据库服务器相连, 从服务器中读取数据, 对处理结果进行图表显示、输出与存储等, 形成可靠性评估分析报告。

软件的设计开发使用过程中涉及到很多计算机硬件、软件。所有这些都符合主流国际、国家和行业标准。例如在开发中使用的操作系统 (Windows 2000/XP) 、开发工具 (VC++ 6.0, Oracle等) 都符合通用标准。简单介绍一下可靠性评估软件, 图2为可靠性评估软件模块划分图。

图3为故障信息录入数据库界面。

根据可靠性评估的指标要求, 可以通过评估软件计算出各有关技术指标。过程如下:初始时程序载入相应报表格式, 用户输入统计的时间段后, 从服务器读取该时段内的可靠性数据 (各分系统工作时间、故障报告、故障分系报告、故障纠正措施实施报告) , 以报表形式显示各分系统指定时间段内工作时间和故障情况;计算各分系统可靠性指标, 在相应报表中显示计算结果并导出。

可靠性评估软件的开发设计以及应用, 大大提高了评估效率, 解决了以往人工记录数据的麻烦, 使可靠性评估信息化有了明显的进步。

3 可靠性评估中需要注意的事项

3.1 定性评估的实施

军事电子技术的可靠性评估, 不仅体现在具体数值的计算上, 也包括了对系统的定性描述上。这项评估内容需要评估者平时跟踪系统、了解系统, 对可靠性知识全面了解, 能够详细全面地描述清楚系统在处理故障时的所有相关信息。

3.2 故障数据的处理

故障数据是对产品进行可靠性统计评估的基础, 没有故障数据的完整性与准确性, 就谈不上评估的相对准确性。在实践中可以根据产品的任务可靠性将故障严重等级分为三级, 即致命故障、严重故障和轻微故障, 并对故障数据进行加权处理。

4 结语

这里通过对可靠性定义和特征的分析, 结合设计的专业软件详细介绍了可靠性评估过程中故障信息的收集、处理和计算。该测试评估技术与系统设计研制相结合, 不仅可以完成可靠性测试评估, 也可以优化系统。但是随着系统越来越复杂, 可靠性测试评估技术需要不断进步, 软件也需要不断加强功能。目前, 该技术已经完成对某系统的测试评估工作, 得到了各方的一致好评。

参考文献

[1]杨为民.可靠性、维修性、保障性总论[M].北京:国防工业出版社, 1995.

[2]潘吉安.可靠性维修性可用性评估手册[M].北京:国防工业出版社, 1995.

[3]GJB451-1990, 可靠性维修性术语[S].国防科学技术工业委员会, 1990.

[4]GJB899-90, 可靠性鉴定和验收试验[S].国防科学技术工业委员会, 1990.

[5]时和平, 韩桃, 许颜晖.基于模糊综合评判方法的装备维修人员保障能力评估[J].现代电子技术, 2008, 31 (1) :96-98.

广域保护方案可靠性评估篇7

关键词：广域保护,Markov状态空间,可靠性,失效概率

0 引言

电力系统因其电气量关联而呈现出的整体性,决定了继电保护在本质上应着眼全局,充分利用 “点”、“线”信息的同时,还要通过一定的“面”信息深入挖掘电网运行特征,以确定合理、可靠的保护策略。随着广域测量系统(WAMS)、先进通信技术、电子式互感器等的迅速发展和应用,保护系统可利用的信息资源、技术资源发生了根本性变化[1,2],继电保护原理及其实现手段不断改进和创新,如广域保护系统[3,4,5,6],但其实际应用受到原理方案本身及重要支撑技术(如通信系统)可靠性的限制。

对于广域通信系统等重要支撑技术的可靠性评估,已有专门文献从广域保护通信系统、WAMS等方面进行了分析[7,8,9,10,11];而对于保护原理方案可靠性的评估则较少见到,该方面主要涉及评估具体判据和保护逻辑等对正确执行广域保护功能的影响。

本文基于原理性失效概率模型[12,13]和Markov方法对典型广域保护原理方案的可靠性进行分析评估,为广域保护的优化设计提供参考。继电保护原理性失效概率主要用于定量反映保护特性、保护定值等与特定故障或系统运行方式匹配程度的随机性,体现过渡电阻、潮流转移、系统振荡等因素对继电保护原理的影响。

1 Markov状态空间基本理论

Markov状态空间法在根据系统功能、结构或失效模式等进行合理状态划分的基础上,利用各状态之间的转移概率或转移率求取系统处于各状态的稳态概率、动态概率及其他可靠性指标。本文的评估对象为原理方案,旨在为其设计优化提供参考,故采用以转移概率而非转移率为基本参数的齐次离散Markov链分析稳态可靠性。设X为状态变量,将tn-1时刻视为现在,tn为紧接着现在的未来时刻,Xn-1和Xn分别为两个时刻对应的系统状态,将现在的状态记为i,未来时刻的状态记为j,则离散Markov链可写为:

P(Xn=jXn-1=i)=pij (1)

式中:条件概率pij为从状态i到状态j的转移概率。

如果在一次转移中转移概率与n(时刻)无关而等于常数,设为K,即若

P(Xn=jXn-1=i)=P(Xk=jXk-1=i)=K (2)

则称此Markov链是时间齐次的[14]。

若状态数为s时,转移概率的矩阵形式可写为:

$Ρ = [p_{i j}] = [\begin{matrix} p_{11} & p_{12} & \dots & p_{1 s} \\ p_{21} & p_{22} & \dots & p_{2 s} \\ ⋮ & ⋮ & ⋮ \\ p_{s 1} & p_{s 2} & \dots & p_{s s} \end{matrix}] (3)$

令pi(0)=P(X0=i)表示系统在0时刻处于状态i(i=1,2,…,s)的概率,则经过m个时间间隔之后系统处于状态j的概率可表示为:

$p_{j} (m) = \sum_{i} p_{i} (0) p_{i j}^{(m)} (4)$

如将系统的初始状态概率用概率向量P(0)表示,则式(4)用矩阵形式写为:

P(m)=P(0)Pm (5)

式中:Pm为转移矩阵的m次自乘;P(m)为m步后的状态概率行向量。当状态空间的状态数有限且转移的步数很大时(m→∞),随着m的增大,过程的状态概率p $_{i j}^{(m)}$ 将收敛于一个不依赖于初始状态i的极限值pj,即

$p_{j} = \lim_{m \to \infty} p_{j} (m) = \lim_{m \to \infty} p_{i j}^{(m)} (6)$

此时pj(m)的分布可认为是稳定的。

2 广域保护典型元件及其可靠性

本文评估的区域电网广域保护方案流程如图1所示。

系统采用集中式结构,设置1个主站和若干子站。子站启动判据动作后主动将该站的电压、电流信息上传至主站,启动主站的故障定位算法;主站首先根据收集的序电压信息确定疑似故障区域,然后根据负序方向元件和纵联正序电流相差元件依次按照母线和线路进行故障定位,并经多边形特性相间阻抗元件和零、负序电流选相元件选相后向子站发送跳闸命令;子站接受跳闸命令,并将断路器动作信息上传至主站,当主站检测到有断路器拒动时,再次向该断路器发送跳闸命令,并通过电流检测等辅助判据启动断路器失灵保护,尽力确保故障元件的快速、可靠切除。

2.1 保护启动模块不动作概率

本方案中启动元件采用的判据如式(7)所示:

${\begin{cases} k_{i (1)} = \frac{U_{i (1)}}{U_{Ν}} < k_{s e t (1)} \\ k_{i (2)} = \frac{U_{i (2)}}{U_{Ν}} > k_{s e t (2)} \\ k_{i (0)} = \frac{U_{i (0)}}{U_{Ν}} > k_{s e t (0)} \end{cases} (7)$

式中:ki(1),ki(2),ki(0)分别为各序电压系数;Ui(1),Ui(2)和Ui(0)分别为母线i的正、负、零序电压有效值;UN为母线额定电压;kset(1),kset(2)和kset(0)分别为母线i的正、负、零序电压启动门槛值。

当任意一序电压满足判据时,主动将该站启动序的序电压、序电压比例系数以及电流信息上传至保护主站控制中心。为加快保护系统的决策速度,保护主站只收集启动判据动作的子站的信息进行后续故障判别。

继电保护原理性失效概率反映的是保护特性、定值等与被保护对象特定故障或运行方式的匹配程度,因此可给出各种情况对应的概率值。考虑到特定故障或运行方式下,当保护特征量与所研究的保护判据特性区匹配程度极差或极好时,再求取准确的概率数值意义不大,故考虑在一定范围以外时,原理性失效概率退化为一个常数,以合理降低计算复杂度并提高该范围内不同情况的分辨率。继电保护运行过程中,往往要求其判据满足一定的灵敏系数,本文记其为Ksen,并结合保护特性及定值等确定上述范围。以正序电压启动判据为例,首先建立其不启动概率模型,当实测正序电压与母线额定电压幅值比等于kset(1)(取0.85)时,判据不动作概率为Pmid(可取为0.5);当实测正序电压不小于额定电压UN时,判据不动作的概率为Pmax(可取为1);当实测正序电压不大于kset(1)UN/Ksen时(Ksen可取1.2),判据不动作的概率为Pmin(可取为0)。

考虑到特定故障或系统运行状况与启动元件不动作的概率应尽可能地一一对应并最大程度地满足不同情境对应不同概率,本文结合启动判据特征,把这种随机性统一到一个分段线性函数上进行对比分析,使得启动元件不动作的概率与元件中序电压测量值的相关关系呈分段线性变化,在满足上述要求的同时,降低了计算复杂度。判据不动作概率随电压值呈分段线性分布如图2所示。

由图2可得正序电压启动判据的不动作概率如式(8)所示,其中km(1)为实测正序电压标幺值,ke(1)为额定电压标幺值。

$\begin{array}{l} Ρ (k_{m (1)}, Κ_{s e n}) = \\ {\begin{cases} Ρ_{\min} k_{m (1)} \leq β \\ \frac{k_{m (1)} - β}{k_{s e t (1)} - β} (Ρ_{m i d} - Ρ_{\min}) + Ρ_{\min} \\ β < k_{m (1)} \leq k_{s e t (1)} \\ \frac{k_{m (1)} - k_{s e t (1)}}{k_{e (1)} - k_{s e t (1)}} (Ρ_{\max} - Ρ_{m i d}) + Ρ_{m i d} \\ k_{s e t (1)} < k_{m (1)} \leq k_{e (1)} \\ Ρ_{\max} k_{m (1)} > k_{e (1)} \end{cases} (8) \end{array}$

式中:β=kset(1)/Ksen。

同理可进行负序电压启动判据、零序电压启动判据的分析。根据保护启动逻辑,3个电压启动判据中任一判据动作即启动保护,考虑到判据之间联合分布难以确定,故在3个判据独立互斥假设下,启动模块不动作的概率可表示为:

式中:P(km(2),Ksen)和P(km(0),Ksen)分别为负序电压启动判据和零序电压启动判据的不动作概率,分析思路与正序类似。较之考虑判据相关性,此时计算出的概率值偏大,具有一定的保守性。

2.2 故障定位模块不动作概率

故障区域确定以后,对故障区域内的母线和线路分别进行故障判别。负序方向元件能够可靠地反映不对称故障,并且具有不受故障距离及过渡电阻等因素影响的特性,因此引入负序方向元件,在广域保护定位模块中完成方向判别功能。

当系统发生三相对称短路时,负序分量不会稳定地存在,负序方向元件可能无法启动,但此时正序分量特征明显,故发生对称性故障时采用纵联正序电流相差元件。

以负序方向元件为例建立其不动作概率模型。负序方向元件的输出定义为:

$D_{x (2)} = {\begin{cases} 1 0 ° \leq \arg \frac{\dot{Ι}_{2}}{\dot{U}_{2}} \leq 180 ° \\ - 1 180 ° < \arg \frac{\dot{Ι}_{2}}{\dot{U}_{2}} < 360 ° \\ 0 负序方向元件未启动 \end{cases} (10)$

式中:Dx(2)为与故障区域中母线i相连的某条线路x安装在该母线侧的负序方向元件的输出值,为1时表示正方向,为-1时表示反方向; $\dot{U}_{2}$ 和 $\dot{Ι}_{2}$ 分别为保护安装处测得的负序电压相量和负序电流相量。

当满足 $| \dot{U}_{2} | > Κ_{(2)} ´ U_{Ν}$ 且 $| \dot{Ι}_{2} | > Κ_{(2)} ´ Ι_{Ν}$ 时,负序方向元件启动。其中,IN为额定电流;K(2)′为负序系数,取0.02。该部分的不动作概率类似于式(7)—式(9)的分析过程,将二者不动作的概率分别记为PI2.n和PU2.n。

以式(10)中正方向判据为例分析其不动作概率,其不动作概率分布如附录A图A1所示。

由于其以Y轴对称,故只给出右半边不动作概率,如式(11)所示。

$\begin{array}{l} Ρ (φ_{m}, φ)_{R} = \\ {\begin{cases} Ρ_{\min} φ \leq φ_{m} < \frac{π}{2} \\ \frac{φ_{m} (Ρ_{\min} - Ρ_{\max})}{φ} + Ρ_{\max} 0 \leq φ_{m} < φ \\ Ρ_{\max} - \frac{π}{2} \leq φ_{m} < 0 \end{cases} (11) \end{array}$

式中:φ为评估过程中可设置的不动作裕度角,当实测的负序电流和电压相量相位差φm∈[φ,π/2)时不启动概率为Pmin(可取为0);当φm∈[-π/2,0)时不启动概率为Pmax(可取为1);当φm∈[0,φ)时不启动概率从1到0线性变化。

综上,在各判据相互独立假设下,负序方向元件不动作概率Pf.n为:

Pf.n=PI2.nPU2.n+P(φm,φ)L+P(φm,φ)R (12)

式中:P(φm,φ)L为左半边不动作概率。

当线路发生三相对称短路故障时,采用纵联正序电流相差保护,相差保护的动作判据为:

|θi(1)-θj(1)|<θset(1) (13)

式中:θi(1)和θj(1)为线路i和j两侧的正序电流相角;θset(1)为动作角,可取110°。记相差保护不动作概率为Pθ.n,分析过程与负序方向元件类似。

最后,在各判据相互独立假设下求得故障定位模块不动作概率Pd.n为:

Pd.n=max(Pf.n,Pθ.n) (14)

2.3 故障选相模块失效概率

广域保护方案采用零、负序电流分区选相原理,并辅助相间阻抗元件选相。将相间多边形特性阻抗元件转化为实部和虚部分别进行分析,类似式(7)—式(9)的分析过程,将其不动作概率记为Pz.n。

零、负序电流选相元件不动作概率的分析过程与方向元件类似,记其为Pl.n。由于二者中任一个能正确选相即可,故选相模块不动作概率Px.n为:

Px.n=Pz.nPl.n (15)

其他模块的分析思路类似,不再赘述。

3 广域保护原理方案整体可靠性评估

第2节对构成广域保护原理方案的各重要元件或模块的不动作概率进行了分析,以下重点分析由各模块构成的方案整体可靠性。

3.1 基于Markov方法的广域保护方案状态划分

将保护方案划为保护启动模块、故障定位模块、故障选相模块、跳令传送模块、断路器拒动分析模块和失灵保护模块,并依此划分出Markov状态转移图,如图3所示。

根据第2节得到的各模块不动作概率,即状态转移概率,形成状态转移概率矩阵如式(16)所示。

$Ρ = [\begin{matrix} Ρ_{00} & Ρ_{01} & Ρ_{02} & \dots & Ρ_{06} \\ Ρ_{10} & 0 & 0 & \dots & 0 \\ Ρ_{20} & 0 & 0 & 0 \\ ⋮ & ⋮ & ⋮ & ⋮ \\ Ρ_{60} & 0 & 0 & \dots & 0 \end{matrix}] (16)$

式中:Pij(i,j=0,1,…,6)表示状态i转移到状态j的概率。

3.2 各状态概率求解

实际上,影响原理方案可靠性的主要因素除了第2节所述的判据自身可靠性外,还主要包括原理方案所需数据的可靠性(主要涉及上传数据的误码率),以及程序编码可靠性。因此,各状态间转移概率实质上可认为由3个部分组成:

Pij=Pij′+Pij″+Pij (17)

式中:i,j=0,1,…,n;Pij′,Pij″和Pij分别为判据不启动概率、数据误码率和软件编码错误概率。数据误码率和软件编码错误概率可通过统计数据求得或采用典型参数。

各状态的稳态概率可依式(18)求解:

$[\begin{matrix} Ρ_{0} & Ρ_{1} & \dots & Ρ_{6} \end{matrix}] Ρ = [\begin{matrix} Ρ_{0} & Ρ_{1} & \dots & Ρ_{6} \end{matrix}] (18)$

式中:Pi(i=0,1,…,n)为各个状态的稳定状态概率,因状态转移概率矩阵P不满秩,故求解过程还需结合条件 $\sum_{i = 0}^{6} Ρ_{i} = 1$ 。

4 算例分析

以图1和图3所示原理方案为例,基于Visual C++编写原理性失效概率计算程序和Markov状态空间求解程序。数据误码率和软件编码错误概率参考相关文献分别取10-10和10-5。然后结合相关模拟量和式(8)、式(9)求得转移概率P01,根据式(14)和式(15)分别求得转移概率P02和P03。状态转移概率P04,P05,P06可根据统计数据赋值,本文暂只考虑由于数据误码率和软件编码错误导致该3个模块不启动的情况,故P04=P05=P06=10-10+10-5≈10-5。由于各保护功能模块之间的独立性,不考虑诸如状态1到状态2之间的进一步转移,即其对应转移概率均为0。

对于原理判据,系统总是按照一定的间隔定时地进行计算分析(可采用连续多次判断等容错措施),本次判断失效情况下,下次中断/计算周期中会利用新的采样信息重新进行类似计算分析,故各状态的修复概率Pi0(i=1,2,…,6)取为1。

最后得到状态转移概率矩阵如式(19)所示,根据式(18)求得各状态的稳态概率如表1所示。

$Ρ = [\begin{matrix} 0.810 580 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 & 1 \\ 0.013 433 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\ 0.106 544 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\ 0.069 460 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\ 0.000 010 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\ 0.000 010 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\ 0.000 010 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \end{matrix}]^{Τ} (19)$

由表1可知,在给定的一次系统场景、保护判据和相应定值情况下,对待评估广域保护原理方案可靠性影响程度由大到小的模块依次是:故障定位模块、故障选相模块、保护启动模块、断路器拒动判别模块/跳令发送模块/失灵保护启动模块。故从原理角度而言,此时故障定位和故障选相模块在设计、优化中尤其应予重视。

5 结语

本文提出了一种基于保护原理性失效概率模型和Markov状态空间法的广域保护原理方案可靠性评估方法。方法在对广域保护原理方案进行模块划分的基础上,考虑判据本身、数据传输及程序编制因素,对各判据及原理方案整体可靠性进行评估。算例表明所提方法能为设计和优化广域保护方案,寻找广域保护原理方案的薄弱环节,对比分析不同保护方案提供参考依据。当然,还需加强积累部分基础数据以进一步提升方法的应用效果。

附录见本刊网络版(http://aeps.sgepri.sgcc.com.cn/aeps/ch/index.aspx)。

智能通信网可靠性评估篇8

通信网可靠性评价的研究工作已越来越受到重视。对电力通信网进行可靠性评估, 可从整体上了解网络运行状况, 提出改进措施, 将设备的可能出现的故障防范于未然。电力通信网的可靠性涉及设备单元的可靠性、网络可靠性等不同层面。

2 通信网可靠性评估

设备的硬件和软件决定了通信网络设备单位是否能够正常工作。只有当它们同时正常工作 (当有软件和硬件备用冗余时, 进行相应重新可靠性建模即可) , 网络设备才能可靠运行。因此, 网络设备元件的可靠性模型可表示为:

式中, R 1是设备可靠度, R 2是设备硬件可靠性度, R 3是软件可靠度, 是硬件失效率, 是平均失效率。

一个由硬件和软件构成的设备, 其可用度为:

A=A (硬件) ×A (软件∣硬件)

式中, A (硬件) 指网络设备硬件可用度, A (软件∣硬件) 指网络设备硬件正常工作条件下软件可靠度。由于假设硬件与软件的失效独立, 因此通信网络设备的可用度为:

A=A (硬件) ×A (软件)

首先介绍关于通信网络可靠性计算的相关概念:

1) 网络平均寿命:失效前平均工作时间 (对于不可修复的网络而言) , 平均故障间隔时间 (对于可修复网络部件而言) ;

2) 网络设备故障率:尚未发生故障的节点或链路在任何时刻发生故障的概率;

3) 网络连通性可靠度:网络发生故障的概率 (在给定条件下和规定时间内) 。

4) 网络设备可靠度:网络中节点或链路正常工作的概率 (在规定条件和时间内) ;

5) 网络加权可靠性:网络各状态的概率再加上其加权因子的乘积。当该状态下网络源点s至汇点t端容量大于给定需求容量C r时, 加权因子为1, 否则为该状态下网络源点s至汇点t端容量与需求容量C r的比值。

通信网各层次的可靠性测度指标可用于定量评价通信网可靠性的性能。目前, 有4类主要的通信网可靠性测度指标, 即抗毁性 (Invulnerability) 、生存性 (Survivability) 、有效性 (A vailability) 和多模式测度。通信网各层次的可靠性研究内容和指标为以下6层:

1) 设备层:研究内容为对设备提出可靠性要求并对其运行中的问题进行分析, 指标是设备可靠性;

2) 基础层:研究内容为网络环境和异常故障的规律及对通信设施的影响, 指标是可用性;

3) 管理层:研究内容为网络维护和管理体制及提高维护管理水平的措施;

4) 路由层:研究内容为分析网络路由算法的效率、流量控制、路由管理等;

5) 拓扑层:研究内容为网络拓扑结构的可靠性及网络组织的要求和改进措施;指标为抗毁性、生存性;

6) 业务层:研究内容为分析网络通信能力及服务质量, 对网络性能可靠性进行综合评价, 指标为完成性。

从可靠性方法角度, 通信网可靠性评估方法可分位;基于网络拓扑结构的评估模型、基于最小路集和布尔代数的评估模型、基于模糊层次分析和变异系数的综合评估模型等。其基本思想为:在网络中, 连通源点和汇点的一组链路的集合是网络中的一个路集。如果发生故障就会不能连通源汇点, 称为此路集是一个最小路集, 但这个最小路集不是唯一的路集。

式中, A i (i=1, 2, …, m) 表示第i个最小路集。如果一个源汇点对s和t间存在m个最小路集、A1、A2、…、Am, 那么网络的可靠度R可以用此源汇点对的连通可靠度R来表示, 即:

R=P{从源点s到汇点t至少有一个最小路集}=P{A1∪A2∪…∪Am}

式中:P为s和t间存在最小路集的概率。先将源汇点对之间的所有最小路集计算出来, 再计算这些最小路集得出源汇点对的连通可靠度, 相同的道理可计算出网络中各个源汇点对的连通度, 用这样的方法来评估网络的连通性可靠度等指标。

经过上述评估, 可得到网络不同的可靠性指标。这些指标从不同侧面反映了网络的可靠性性能, 但是, 对一个系统而言, 也需要一个综合的指标实线网络可靠性的综合评判。因此, 需要确定各项指标的权重。确定权重时, 可应用统计分析法、模糊层次分析法 (FA H P) 、专家打分法等进行计算分析。

3 智能通信网可靠性

智能电网是未来电力发展的重要方向, 无论是在国外, 还是在国家电网公司内部都是发展趋势, 而电力通信网在智能电网中又起到支撑保障作用, 智能通信网的可靠性水平影响着智能电网的安全、稳定、优质运行, 要了解智能电网的可靠性水平, 就必须要制定严谨的制度标准和规范, 作为评估智能通信网可靠性情况的依据, 本文介绍了智能通信网可靠性计算的相关概念, 又将通信网的层次研究内容和指标情况加以研究, 得出不同网络的可靠性指标, 通过这些不同的指标, 反映出网络的可靠性水平, 但是在确定权重时, 仍需要用不同的分析方法进行分析, 通过模糊层次分析法、应用统计分析法以及专家打分的方法确定孰轻孰重, 通过这样的方法减少权重指标的主观性, 提高权重指标的客观性和可信度, 评估结果符合人的思维习惯, 更容易被接受。同时, 我们也注意到智能电网引入了大量的新型设备和各类原件, 也带来了诸如网络重构、运行模式多样化的问题。

目前, 世界上对智能电网的研究和实践尚处于起步阶段, 关于整个智能电网可靠性评估的研究成果几乎没有。但是, 随着对智能电器设备、智能电力设备、智能二次设备、智能信息网等可靠性的深入研究, 易于形成智能电网的可靠性理论体系。

摘要：电力通信网的可靠性直接影响到智能电网的可靠运行。本文主要是通过建立数学模型对智能通信网可靠性评估进行一次研究。经过评估, 可得到网络不同的可靠性指标。这些指标从不同侧面反映了网络的可靠性性能。

关键词：智能电网,可靠性评估

参考文献

[1]邱昌涛.电力系统可靠性[M].武汉:华中理工大学出版社, 1992.

[2]供电系统用户可靠性评价规程[S].北京:国家能源局, 2010.

软件测试与可靠性评估篇9

1 软件测试与可靠性评估的现状

就目前来看, 软件测试并没有受到人们的充分重视, 还存在着许多的误区, 这样不利于软件质量和性能的提高。首先, 人们普遍认为软件测试实在软件开发后进行的, 其实并不是这样, 软件测试是贯穿整个软件项目中的, 在的每一个软件活动中都要进行不同的测试, 用以保证每个阶段的正确性, 从而来保证软件的质量。其次, 在软件发现问题之后, 往往将责任归咎于软件测试人员, 这是不正确的。软件出现错误应该要从多方面考虑, 要查清楚原因再做定夺, 否则会挫败软件测试人员的工作积极性。然后就是, 对软件测试的要求过低, 工作人员的职业素质比较低下。绝大多数人认为软件测试是一项简单的工作, 任何人都有能力胜任, 其实不然, 软件测试工作需要具备专业技能的人才, 掌握了相关的知识, 具有很强的责任心。此外, 大部分人认为软件测评只与测试人员有关。实际上, 软件测试还与程序员有关。因为软件测试需要各个工作人员保持密切的联系。最后, 软件测评往往会在时间比较紧时做少量的测试, 而有充足的时间会做比较多大测试。

我国在软件可靠性评估这一块发展得比较晚, 还存在着许多的不足。首先对软件评估没有一个完整规范的管理系统, 在软件项目工作安排上缺乏科学有效性, 导致各种评估误差, 影响软件的进一步发展, 影响到软件占据市场的份额。此外, 目前我国的软件可靠性评估一般将重点放在软件的研制阶段, 对软件的评估程度不到位, 导致软件项目后期出现一定的误差。而且我国关于软件评估的可靠性没有相对其他国家严谨规范的标准, 对软件的评估存在着许多的问题, 再加上软件评估人员的职业素质有限, 对其认识具有不一致性, 导致无法有实际意义、正确、有效地进行评估, 相关的部门得不到有用的信息, 从而误导软件公司做出错误的决策, 不利于企业的竞争与发展。

2 软件测试与可靠性评估的意义

软件测评与可靠性评估能够发现软件存在的错误与缺陷, 促进软件的完善与改进, 让其更好地为软件用户服务, 满足软件用户的需求。然后, 能够有效定义软件成分有低层到高层的组装过程, 便于日后软件的维护与修改。此外, 能够有效验证软件那是否符合原有和相关规定要求, 迫使企业软件从开发到软件投放市场, 都有利于是软件正规化, 符合相关规章制度, 避免一些非法操作的软件投入市场, 损害某些个人以及集体的利益。

3 使得软件测试与可靠性评估有效的措施

软件的测试与可靠性评估的方法是极为重要的, 如何让其高效、正确的为软件服务, 是软件研发、研究组织应该为之努力的目标。其一, 要科学的管理系统, 对软件人员进行很好的管理, 让其充分发挥优势, 使整个系统有组织、有次序的运行, 既能节约资源, 又能提高工作效率。其二, 软件人员要充分认识到软件测试与可靠性评估的重要性, 在工作当中认真负责, 不能因为个人原因而影响了整个软件开发运行的进度和质量。其三, 要注意对软件测试与评估的宣传, 让其他人认识到这不仅仅只是软件检测员与软件评估员的事情, 要求大家团结合作, 避免某一环节出现错误。其四, 要培养出一批具备专业水平的软件测试与评估人才, 充分发挥其作用。所以组织要对其进行定期的培训, 并要保证培训的质量, 不能仅仅将其当成一种形式与任务, 要将培训工作落到实处, 真正提高工作人员的职业技能, 要对培训过程中不认真的人进行一定程度的惩罚, 每次培训完后要进行考核, 检测培训质量, 并为下一次的培训提供经验。这样就能够在很大程度上提高培训的效果, 不至于培训无效, 浪费人力、物力、财力。

4 软件测试与软件可靠性评估的原则

首先, 软件测试与评估应该要及时, 并且要增加测试、评估的力度, 尽可能地多进行测试, 进行评估。此外, 要注意软件开发过程的整体性, 保证软件测试贯穿于整个软件设计当中, 与其他步骤结合起来, 及时发现错误的早期阶段, 降低组织软件的成本, 测试时要将相关的数据结合起来, 比如说:测试的输入数据与其对应的输出数据。要防止软件工作人员检测自己所设计的程序。要按计划、全面地实施软件测试。软件评估要保证客观、科学, 不能以主观心态来评判, 要有科学依据。采纳一些比较科学的方法来进行评估。要遵循谨慎原则, 不能过于随意, 要加强重视, 以防止评估出现误差, 造成不必要的损失。

5 小结

软件测试与可靠性评估对于软件的进步发展有着重大的意义, 相关的部门、组织要高度引起重视, 客观、正确、科学地看待软件测试与评估, 针对自己关于软件测试与评估所出现的问题采取相关的措施, 从而促进软件自身的完善与发展, 提高软件的市场竞争力。由于本人的学识有限, 如果本文存在着任何的缺点和不足, 请大家谅解。

摘要：科学技术的不断进步给软件提供了很大的发展空间, 软件的功能越来越强大, 在日常生活中的应用也越来越广泛, 但是软件的复杂性也给软件的质量带来了一定的挑战。本人根据自己个人的学识以及相关的生活、工作经验来阐述软件测评与可靠性评估的相关内容。本文首先会叙述软件测评与可靠性评估的现状, 然后说明软件测评与可靠性评估的重要性, 最后就软件测试与可靠性评估的方法来发表自己的看法。

关键词：软件测试,可靠性评估

参考文献

[1]科教导刊编辑部;软件测试外包一站式人才培养模式的探索与实践[J];科教导刊;2013年第33期

[2]易敏捷;基于多平台的计算机软件测试方法分析[J];科技传播;2013年第20期

已有结构可靠性评估问题研究篇10

在役结构可靠性理论是在20世纪70年代发达国家的建筑维修业迅速发展的背景下产生和发展的。我国在此方面的研究最早始于20世纪80年代。我国的建筑结构可靠性鉴定的研究是从处理建筑物事故开始的,1990年,中国工程建设标准化协会成立了“全国建筑物鉴定与加固技术委员会”,现在国家科委已经把“建筑物鉴定和维修加固”列为国家重大科研项目。美国、欧洲、日本及澳大利亚等国家和地区已经成立了相当多的在役建筑结构可靠性鉴定公司。我国在这方面与国外有相当的差距,但是近年我国内地也有相当的结构可靠性鉴定和加工方面的专业公司相继成立,这使得我国在现役建筑结构可靠性鉴定和加固方面慢慢缩小与国外尤其是发达国家的差距。

2 建筑物可靠性鉴定的程序及方法

在役建筑结构的可靠性鉴定一般遵循如图1所示的框图程序。

2.1 传统经验法

由有经验的专家通过现场观察和简单的计算分析,以原设计规范为依据,根据个人专业知识和工程经验直接对建筑物的可靠性做出评价。该法鉴定程序简单,但由于受检测技术和计算工具的制约,鉴定人员难以获得较准确和完备的数据和资料,也难以对结构的性能和状态做出全面的分析,因此评判过程缺乏系统性,对建筑物可靠性水平的判断带有较大的主观性,鉴定结论往往因人而异,而工程处理方案多数偏于保守,造成浪费。

2.2 实用鉴定法

该方法应用各种检测手段对建筑物及其环境进行周密的调查、检查和测试,应用计算机技术及其他相关技术和方法分析建筑物的性能和状态,全面分析建筑物存在问题的原因,以现行标准规范为基准,按照统一的鉴定程序和标准,从安全性、适用性多方面综合评定建筑物的可靠性水平。与传统经验法相比,该法鉴定程序科学,对建筑物性能和状态的认识较准确和全面,具有合理、统一的评定标准,而且鉴定工作主要由专门的技术机构承担。

2.3 可靠性鉴定法

实用性鉴定法虽然较传统法有较大的突破,评价的结论比传统经验法更接近实际,但是由于在现役建筑结构的效应S、结构抗力R等影响建筑物的诸因素实际上都是随机变量甚至随机过程,采用现有规程进行应力计算、结构分析均属于定值法的范围,

用定值法的定值来估计在役建筑结构的随机过程,采用现有规程进行应力计算、结构分析均属于定值法的范围,用定值法的定值来估计在役建筑结构的随机变量的不确定性的影响,显然不合理。

3 在役建筑结构可靠性理论

3.1 在役建筑结构可靠性理论的发展研究

在役建筑结构可靠性鉴定是在建筑物建成并投入使用后,根据对结构上的作用、结构抗力及其相互关系的实际调查,评估其实际的结构可靠性,使结构持续正常地满足各项预定功能。在役建筑结构可靠性评估即研究建筑结构使用期的结构可靠性。

3.2 结构可靠性理论

结构可靠度的研究始于20世纪30年代,当时主要是围绕飞机失效进行研究。结构动力可靠度的研究以20世纪40年代美国S.O.Rice首次建立在给定时间内交差次数期望的数学表达式为标志。

结构可靠性是指结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的特性。结构可靠性的测度是结构可靠度。结构可靠度是指结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的概率。运用概率理论处理结构静力作用时的可靠度可划分为三个水准:水准一:分别在荷载效应S和结构抗力R的基础上考虑概率原则,主要根据经验确定安全系数。这种方法称为半概率法。水准二:将极限状态函数中有关荷载效应S和结构抗力R的基本变量视为随机变量,考虑两者的联合分布,以此建立与结构失效概率有内在联系的安全指标作为衡量结构安全度的尺度。水准三:对各随机变量分别采用随机变量或随机过程的概率模型来描述,对整个结构体系进行精确概率分析,使其具有最大的可靠度。这种方法称为全概率法。

3.3 在役建筑结构可靠性理论

在役建筑结构可靠性是指在役建筑结构在正常使用条件下和预定的使用期限内满足建筑结构规定的功能要求。在役建筑结构可靠性的评价是由在役建筑结构的可靠度来衡量的。在役建筑结构的可靠度是指在役建筑结构在正常使用条件下和预定的使用期限内完成的规定概率。一个建筑物从施工建造到投入使用,再到使用若干年后,性能逐渐退化,进入年期,经历了一个类似人的生命历程,那就是幼年期、中年期和老年期。在施工建造期(幼年期),失效的风险率大;到使用期(中年期或壮年期),失效风险率降低;到老化期(老年期),失效风险率又逐渐提高,如果经过维修加固等措施,失效风险率又会有所下降。结构失效概率与时间过程的关系见图2,因其形似浴盆,称之为“浴盆曲线”。

对在役建筑结构进行可靠性评估,就是根据结构当前的状况,如混凝土强度、钢筋锈蚀情况,来推断结构的剩余承载力或剩余使用寿命,以决定结构能否继续使用或是否需要维护、加固。在役建筑结构可靠性评估研究的主要内容是如何将整体结构划分为不同层次的子结构,以及如何将从最低层次的子结构获得的信息,合理、准确地反映到最高层次的整体结构,以供决策使用。

上面论述的是在役建筑结构可靠性评估的常规方法,在应用常规的评估方法评估时存在困难或分析结果不可信时,可进行结构荷载检验。美国早在20世纪初就在这方面做过一些研究,1967年美国混凝土学会AC1437分委员会在其“已有结构的强度评估”报告中,包括了结构荷载检验的内容,之后,美国混凝土学会把荷载检验的内容纳入1971年以后的美国混凝土规范。在进行了长达8年的研究之后,美国实验与材料协会(ASTM)1975年发表了“建筑结构荷载检验指南”。英国在20世纪70年代末也对结构荷载检验问题做过广泛的讨论。

4 在役建筑结构可靠性评估准则

1)在役建筑结构的抗力问题。

在役建筑结构的结构抗力效应比拟建建筑结构有所下降,这是其抗力效应与拟建建筑结构的最大区别。结构的抗力随时间的变化是一个不可逆过程,在有些情况下结构抗力会随时间而增长。但大多数情况下,由于外界环境的作用,结构抗力在降低。

2)在役建筑结构的荷载问题。

对于在役建筑结构而言,荷载的概率模型应根据已有信息的变化而转换成更适应实际的形式。一些原先设计时按随机变量考虑的永久荷载可按确定性的永久荷载来考虑;而一些原设计时不按永久荷载来考虑的荷载可按永久荷载,甚至是确定性的永久荷载来考虑。如设备、仪器、管道的自重,设计时缺乏它们的具体信息及未来多长时间里更换、改造等,一般在设计时按可变荷载考虑;而对于在役建筑物而言,如果已知荷载信息及根据当前信息可对未来情况加以预测和控制,则可在未来不长的目标期(T′)内直接按确定性的永久荷载处理。

5 结语

从研究建筑业的发展入手,突出了进行在役建筑结构可靠性评估技术研究的必要性。简明扼要地介绍了进行在役建筑结构可靠性评估的发展和意义及在役建筑结构加固的目的、要求与方法。

摘要：论述了在役建筑可靠性评估的发展状况,列举了在役建筑结构的可靠性鉴定的一般程序,阐述了三种划分建筑物的鉴定方法,对结构可靠性研究的现状进行了概述,列举出了在役结构可靠性评估的理论和研究方法。

关键词：结构可靠性,在役结构,评估方法,评估理论,失效模式

参考文献

[1]GB 50292-1999,民用建筑可靠性鉴定标准[S].

[2]GB 50068-2001,建筑结构可靠度设计统一标准[S].

[3]张爱林.基于功能可靠度的结构全寿命设计理论研究综述[J].北京工业大学学报,2000(9):20-22.

[4]张爱林,赵国藩,王光远.现役结构可靠性评定研究述评[J].北京工业大学学报,1998(6):80-82.

[5]王晓鸣,李桂青.既有住宅的可靠性分析与评价[J].武汉工业大学学报,1999(6):10-13.

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