基于模糊故障树分析方法的低压成套设备可靠性评估
基于模糊故障树的配电网可靠性分析
基于模糊故障树的配电网可靠性分析摘要：针对传统蒙特洛仿真方法在配电系统可靠性评估中存在的缺陷，提出模糊故障树的配电网可靠性算法。
建立数学模型对某配电网进行评估，确认算法的有效性。
关健词：配电网电力系统可靠性配电系统一般来说在电力系统中处于最末端，直接与用户联系，主要包含配电站、馈电线路、断路器、隔离开关等设备，因此配电系统的可靠性评估不仅关系到配网规划的优劣对比而且关系到电力系统的供电能力和电能质量。
随着大量分布式发电技术使用和特殊用户的接入系统，新型的供电方式加入到电力系统日益广泛。
各种类型的分布式电源和非线性大量接入配电网，使得配电系统结构发生了巨大的改变，对配电系统的运行产生了重大影响。
应用模糊故障树数学方法建立由大量不确定因素组成的结构层次清晰明了的配电系网具有直观表达的优势，通过计算配电系统可靠性指标，从而对配电系统进行整体综合评价。
1 配电系统可靠性指标1.1 系统平均停电频率指标每个由配电系统供电的使用用户在单位时间内的平均停电次数，以用户的停电次数与系统所供电的总用户数之比来表示，即：式中，λi为负荷点的故障率；Ni为负荷点的用户。
1.2 系统平均供电可用率指标1年内使用用户不停电的时间总数与使用用户需求供电的时间总数之比，即：式中，μi为用户负荷点的年平均停电时间。
1.3 系统平均停电持续时间指标每个由配电系统供电的使用用户在1年内的平均停电持续时间为：1.4 用户平均停电持续时间指标1年内被停电使用用户的平均停电持续时间为：1.5 总电量不足配电系统在1年中因停电而造成的使用用户总电量损失为：式中，Li为连接在每个负荷点上的平均负荷；Fi为负荷系数。
2 影响配电网可靠性因素2.1 内部因素（1）线路:线路因素包含线路非全相运行、倒杆、瓷瓶闪络、线路接地、单相或多相、短路。
（2）配变：配电变压器主要故障主要有铁芯局部短路或烧毁，变压器绝缘损坏；配变套管对地击穿或放电；变压器分接开关触头放电或灼伤；变压器线圈间短路、对地击穿放电、断线。
基于模糊故障树的变压器可靠性分析
传统故障树分析方法是建立在概率论 的基础上
解决 了 随机不 确定 性 问题 ．对 于变压 器这 类 大型 、 复
杂的设备 ， 还存在大量 的模糊不确定性问题 ， 即变压
器故障和不故障状态属于两个模糊集 ， 在一定情况处 于故障和不故障的中间状态． 为此 ， 本文利用模糊故 障树理论对 电力变压器进行分析 ， 得 出设备可靠性指
天津城市建设学 院学报 第 ｌ ９ 卷 第４期 ２ ０ １ ３ 年１ ２ 月
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ ｑ ＇ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｕｒ ｂ ａ ｎ Ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｖ ｏ １ ． １ ９ Ｎｏ ． ４ Ｄ ｅ ｃ ． ２ ０ １ ３
Ｘｉ
Ｂ ａ ＝［ Ｌ ， Ｒ ］ ［ Ｌ Ｂ ， Ｒ Ｂ 】 ＝［ Ｌ Ｌ Ｂ ， Ｒ Ｒ Ｂ ］
／ Ｂ ｚ ＝［ Ｌ ， Ｒ ］ ／ ［ Ｌ Ｂ ， Ｒ ８ 】 ＝
（ ６ ）
｛
生
［ ／ Ｂ ， Ｒ ／ ］
（ ， 一些易损 密封件是慢慢磨损 、 腐蚀等这样的逐渐发生的退化失 效．对于这种情况 ， 失效的界限往往很不明确 ， 传统
一
［ 上 ＋ ， ＋ ］
Ｂ ｘ ＝［ Ｌ ， Ｒ 卜［ ， Ｒ ］ ＝
（ ４ ）
［ 三 一 ， Ｒ 一 】
（ ５ ）
１ ， ２ ， ３ ， …， ｎ ） ．传统故障树分析法对 于系统和部件均只
考虑 故 障和 完好 这两 种状 态 ，即
大 型 电力 变压 器是 电力 系统 的枢 纽设备 ， 担 负着 大量 电能 的输送 和 变 电作 用 ， 其 可靠 性直 接关 系 到整
基于模糊动态故障树带式输送机安全可靠性分析
基于模糊动态故障树带式输送机安全可靠性分析摘要：可靠性分析的方法有多种，大多数是静态的逻辑或静态的故障机理，虽然计算效率比较高，但是存在不少缺陷。
FMEA方法从系统到组件逐层的找出系统的故障模式，更多的用于定性分析，并且FMEA方法认为各个故障模式是相互独立的，并没有考虑到可靠性模型中故障模式之间的共因、诱因和从属关系和故障模式的动态随机特性。
传统的故障树分析方法（FTA）已在复杂和关键的可靠性和安全性分析方面得到广泛应用，因为该方法操作简单，借助强大软件工具支持可以实现定性与定量分析。
但是当故障树中最小割集较多时就会出现“组合爆炸”现象。
关键词：可靠性分析；FMEA；故障模式前言可靠性分析是设计和评估系统故障容忍度的一个重要方面。
系统可靠性分析的主要目的是建立整个系统失效概率随时间变化的模型和建立系统和部件的维护策略。
可修复系统可靠性分析的主要任务之一是预测系统规定时间内完成规定功能的可靠性，可靠性通过可靠度量化。
通常在可靠度计算时，结合马尔可夫链（Markov）和故障树（Fault Tree Analysis，FTA）模型，例如故障树（FTA）、动态故障树（Dynamic Fault Tree，DFT）、参数故障树（Parametric Fault Tree，PFT），对于一些先进的可修复系统的复杂动态特性，例如元件的故障修复、处理器的操作等相关故障，利用FTA没有办法不能充分分析这些不确定的复杂关系。
考虑到带式输送机结构和工作环境相对比较复杂，导致带式输送机驱动系统故障具有随机性和顺序相关性，本节文在FMEA分析的基础上，采用动态故障数树对带式输送机进行可靠性建模和分析，得到系统的可靠性参数和薄弱环节。
1 模糊动态故障树分析1.1 模糊动态故障树分析方法动态故障树分析方法（Dynamic Fault Tree，DFT）概念最早是由美国弗吉尼亚大学的J. D. Dugan教授在1992年提出。
基于故障树和层次分析的可靠性分配方法
算 例检 验 了该 方 法 的实 用 性 和 有 效 性 。 关 键 词 ：可 靠 性 分 配 ； 故 障树 ； 层次分析 法 ； 最 小 割 集 中 图分 类 号 ： Ｘ９ １ ３ ． ４ 文献标识码 ： Ａ Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． １ ３ ５ ７ ８ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ １ １ ５ ５ ６ ． ２ ０ １ ５ ． ０ １ ． ０ ２ ｌ
第 ２ ２卷 第 １期
２ ０１ ５生
安 全 与 环 境 工 程
Ｓ ａ ｆ ｅ ｔ ｙ ａ ｎｄ Ｅｎ ｖ ｉ ｒ ｏｎ ｍｅ ｎｔ ａ ｌ Ｅｎｇ ｉ ｎｅ ｅ ｒ ｉ ｎｇ
Ｖｏ １ ． ２ ２ ＮＯ ． １ Ｊ ａ ｎ ． ２ ０ １ ５
１月
中子 运 输 理 论 与 辐 射 安 全 重 点 实验 室 ， 安徽 合肥 ２ ３ ０ ０ ３ １ ）
摘 要 ：呵 靠 性 分 配 是 可 靠 性 设 计 的一 个 重 要 环 节 ， 是 一 个 在 达 到 系 统 整 体 安 全 要 求 的 同 时 减 少 花 费 并 提 高 公 共
安 全 的 优 化 过 程 。面 向复 杂 系统 ， 提 出一 种 基 于故 障树 分 析 和 层 次 分 析 的 可 靠 性 分 配 方 法 ， 分 两 步 将 可 靠 性 目标
Ａ Ｒｅ ｌ ｉ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ Ａｌ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｍ ｅ ｔ ｈｏ ｄ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＦＴＡ ａ ｎ ｄ ＡＨ Ｐ
基于模糊故障树的起重机可靠性分析
｝一 ’ ‘ ＼
图 １ 三角线性模糊数 的隶属 函数
其代 数运算 较 为容易 ，该 函数 隶属可 表示 为
０ ＜ ） （ ａ 兰 二旦（ ≤ ≤ｍ） 口
糊 数 来 给 出 基 本 事 件 概 率 的 可 能 性 分 布 ，实 现
模糊化 。
模 式 （ ） 即模 糊 可 靠 性 建 模 ，在 数 学 模 型 １ 与 实 际 工 程 物 理 模 型 的 映 射 上 目前 理 论 还 不 明 确 ，多 为 理 论 探 讨 ，实 际 应 用 有 相 当 难 度 。 本 文 主 要 是 从 模 式 （ 出 发 ，认 为 某 事 件 发 生 故 ２） 障 是 清 晰 的 ，只 是 难 以 确 定 精 确 的 故 障 概 率 。
数 ， （ 为其 隶 属 函数 ，模 糊 数 的隶 属 函数 有 ） 多 种形 式 ，其 中最 简单 的是 线性分 布 （ 图 １ 。 见 ）
构 进 行 模 糊 化 即模 糊 可 靠 性 建 模 ； （ ２） 对 传 统
的 结 构 函数 进 行 模 糊 化 描 述 ， 即将 故 障 的 概 率
１ 基本模 式
近 年 来 ， 国 内外 许 多 学 者 开 展 了 基 于 模 糊
２ 模糊数运算规则
２ １ 线 性模糊 数 的表示 ． 设论 域 为 实 数 域 ，Ｐ表 示 线 性 三 角 形 模 糊
数 学 理 论 的 可 靠 性 模 型 研 究 。综 合 起 来 ，这 些
研 究 主 要 有 ２种 基 本 模 式 ： （ ） 对 故 障 树 的 结 １
一
７ ８一
《 起重运输机械》 ２０ （ ） ０ ８ ８
维普资讯
２ ２ 三角模 糊 归一化 ．
基于Vague故障树的发动机系统可靠性分析
集算术运算的最大 和最小 与门模 糊算子 ， 确定了 Ｖ ｇｅ 障树 分析的步骤 、 并 ａｕ 故 原则 与方法。通 过建立某典 型发动机 系统的 Ｖ ｇｅ 障树 分析（ Ｆ Ａ） 型， ａ 故 ｕ ＶＴ 模 解决 了故障树分析 中部分事件 故障判据及数据 的模糊性 问题 。仿 真结果表
明Ｖｒ Ｆ Ａ模 型 比其 它 模 糊 Ｆ Ａ模 型 更 灵 活 、 效 。 Ｔ 有
［ 要 ］ 针 对 基 于 概 率 论 的 故 障 树 分 析 （ Ｔ 模 型不 适 用 于 结 构 复 杂 、 失 效 行 为 具 有 不 确 定 性 汽 车 发 动 机 摘 Ｆ Ａ） 且
系统 的可靠性分析 ， Ｖ ｇｅ集引入其故障树分析 中 ， Ｖ ｇｅ 将 ａｕ 用 ａｕ 集描述 底事件的失效行为 ， 构造了基于三角形 Ｖ ｇｅ ａ ｕ
ｔ ｍｏｉ ｅ ｅ ｇｎ ｈａａ ｔｒｚ ｄ ｙ ｃ ｍｐｌｘ ｔ ｎ ｔｕｃｕ ｅ ａ ｄ ｎ ｅ ｔｉ ｔ ｎ ｆ ｉｕ ｅ ｅ ｖ ｏｓ，Ｖａ ｕ ｓ ｔｉ ｎ ｒ— ｏ ｔｖ ｎ ｉ ｅ ｃ ｒ ｃｅ ｉｅ ｂ ｏ ｅ ｉ ｉ ｓｒ ｔ ｒ ｎ ｕ ｃ ｒａ ｎ ｙ ｉ ａｌ ｒ ｂ ｈａ ｉｒ ｙ ｇ ｅ ｅ ｓ ｉ ｔｏ
关键 词 ： 发动 机 系统 ； 可靠 性分 析 ； ａ ｕ Ｖ ｇ ｅ故 障树
Ｒｅ ｉ ｂ ｌｔ ａ ｙ ｉ ｆＥｎ ｉ ｅ Ｓ ｓｅ Ｂａ ｅ ｎ Ｖａ ｕ ｕ ｔＴｒ ｅ ｌａ ｉ ｙ Ａｎ ｌ ｓｓ ｏ ｇ ｎ ｙ ｔ ｍ ｓ ｄ ｏ ｇ ｅ Ｆａ ｌ ｅ ｉ
．
ｉ ｅ ｏｖ ｄ． Ｔ ｅ ｒ ｓ ｌｓｏ ｉ ｌｔｏ ｎｄｃ ｔ ｈ ｔＶＦｒ ｍｏ ｅ ｓ ｍｏ ｅ ｆｅ ｉ ｌ ｎ ｆ ｃｉ ｅ ｔ ａ ｔ ｅ ｕ ｚ ＴＡ ｓｒ ｓ ｌ ｅ ｈ ｅ ｕ ｔ ｆｓｍｕ ａｉ ｎ ｉ ｉａｅ ｔ ａ Ａ ｄ ｌｉ ｒ ｌ ｘｂ ｅ ａ ｄ ｅｆ ｔ ｈ ｎ ｏ ｈ ｒｆ ｚ ｙ Ｆ ｅ ｖ
一种基于模糊故障树的设备运行风险分析方法
糊数 Ａ可表示为 Ａ （ ，３ ＝ ｍ， ／ ｏ其 中， ｍ是模糊数Ａ的均值 ， 对应隶属度 为 １ 的数 ； ，３分别为左 、 ／ 右分布。当 ， ／ ３为零 时， Ａ不是模糊数。分 布 ，３越大 ， ／ Ａ越模糊。 常用 的 Ｌ— Ｒ参照函数有线型 、 正态型、 尖型。线型参照函 数在“ 完全属 于” 完全不属 于” 和“ 之间的 中介状态是线性 变化
收 稿 日期 ：０ ７ ０ － ２ ２ ０ — ７ ０
作者简介： 波（９ ３ ）男， 刘 １６ 一 ， 河北唐 山人 ， 硕士 ， 副教授 ， 研究方 向为物流与供应链管理 。
８ ６
维普资讯
《 装备制造技术｝０７ ｝ ０ 年第 ９ ２ 期
优点， 不仅适用于高转速、 大功率 ， 也可在低速大转矩 的各类机
Ｐ傩 ＝ 一 １Ｐ ＝ （ ， ， ， １ 兀（ 一 ） Ｐｌ Ｐ２Ｌ Ｐ ）
＝ｌ
一
（） ５
式 中： ｘ 为增 函数 ， Ｌ（ ） 右连续 ； Ｌ（ ） １ ｍ Ｌ（ ） ０ ｘ ，ｈ ｘ ＝
Ｘ
般说来 ， Ｒ型模糊数经过逻辑模糊运算 ， Ｌ— 其结果 近似
０ Ｒ（ ） ； ｘ为减函数 ， 左连续 ； Ｌ（ ） １ ｈ ｘ ＝０ ０ ｘ ； ｍ Ｒ（ ） 。
ｘ— ＋ ∞
为 Ｌ— Ｒ型模糊数 。
则称模糊数 Ａ为 Ｌ— Ｒ型模糊数 ， ｘ 、 ｘ 称为模糊数 Ｌ（ ）Ｒ（ ）
的左 、 参 照 函数 。 右
２ 算例
行 星齿轮传动 具有 质量 小、 体积小 、 传动 比大及效率高等
在工程中 ， 模糊数隶属度 为 １的数通常 只有一点 ， 因此模
阐述基于模糊可靠性故障树分析的优势
阐述基于模糊可靠性故障树分析的优势本文主要针对船用齿轮箱，分析齿轮箱结构型式，建立基于模糊可靠性故障树分析模型，利用蒙特卡洛算法在传统故障树分析基础上进行封装，并使用VC++、MAT-LAB混合编程，仿真船用齿轮箱系统，以分析船用齿轮箱的失效型式。
1 基于模糊可靠性故障树分析的优势在船用齿轮箱失效型式分析中，应用基于模糊可靠性故障树对其进行分析，较传统故障树分析方法中的工作及故障状态，深化产品的工作状态，能够对产品可靠性作出正确的评价。
在船用齿轮箱失效型式分析中，应用基于模糊可靠性故障树分析方法，可以降低获取事件发生概率准确值的难度，用精确值表示事件发生概率，不再是传统的不二向量分析方法，可以运用贝叶斯网络模型，以此来描述船用齿轮箱系统内各部件间相互的关系，并得出系统可靠性指标，验证模型有效性；还可以运用模糊理论，分析船用齿轮箱可靠性，在给定统一失效概率计算方法的前提下，从而得出齿轮箱的可靠性参数；同时也能够采用蒙特卡罗方法来编制一定的计算机程序，统计出可靠性参数，绘制相关参数曲线，提高船用齿轮箱失效分析的效率，提升船用齿轮箱的可靠性。
2 构建齿轮箱故障树2.1 故障树中的事件船用齿轮箱故障树构建中，应该以不能正常工作齿轮箱来作为顶事件，然后再通过分析、研究齿轮箱故障原因，找出引起齿轮箱失效各级底事件，之后可以将其简归纳，形成故障树。
在故障树中，对于故障树顶事件中主要可以包括由离合器打滑、润滑系统失效、关键部件失效组成；故障树中间事件中主要包括摩擦片失效、工作油孔堵塞、油质不合格以及油温过高、轴承失效、轴断裂等事件组成；故障树底事件主要可包括安装精度低、轴承装配不好、齿距偏差、机械磨损、疲劳失效、箱体铸造缺陷、塑性变形、腐蚀、轴加工精度不高等事件组成。
2.2 定性、定量分析故障树故障树分析中，应用数字仿真技术，对其进行定性及定量分析。
在定性分析中，其主要任务就是找出产生顶事件的所有故障模式，并求故障树全部最小割集。
低压成套开关设备的设计与可靠性分析
低压成套开关设备的设计与可靠性分析摘要：随着电力工业的发展，低压成套开关设备在电力系统中的地位日益重要。
本论文研究了低压成套开关设备的设计与可靠性分析。
通过对设计原理和关键技术的分析，提出了提高可靠性和安全性的方法。
同时，通过案例验证了设计方法和可靠性分析模型的有效性。
这对于电力系统的稳定运行具有重要意义。
关键词：低压成套开关设备；设计；可靠性；电力系统；安全性引言随着电力工业的快速发展，低压成套开关设备作为电力系统的重要组成部分，承担着安全稳定运行的重要任务。
然而，在长期的运行过程中，低压成套开关设备可能会面临各种故障和安全问题，严重影响电力系统的稳定性和可靠性。
因此，对低压成套开关设备的设计和可靠性分析成为迫切需要解决的问题。
1.低压成套开关设备概述1.1定义和分类低压成套开关设备是一种用于控制和保护低压电力系统的设备，包括断路器、接触器、过载保护器、隔离开关等组件。
根据不同的应用场景和功能需求，低压成套开关设备可分为配电装置、动力控制装置、终端控制装置等几类。
配电装置用于供电系统的电能分配和控制，动力控制装置用于对电动机进行启停和保护控制，而终端控制装置则主要用于对末端设备的电力控制和保护。
1.2技术要求低压成套开关设备的技术要求主要包括以下方面：一是可靠性和稳定性要求，确保设备在长期运行过程中能够正常工作，减少故障风险；二是安全性要求，包括电气安全和人身安全，采取必要的措施保护人员和设备免受电击和火灾等危险；三是灵活性和互操作性要求，能够适应不同的应用场景和与其他设备的联动；四是经济性要求，包括设备价格、可维护性和能源效率等方面的考虑，降低成本并提高能源利用效率。
2.设计原理与结构2.1设计原则低压成套开关设备的设计原则包括以下几个方面：一是功能合理性，即根据具体应用需求和工作场景设计相应的功能模块和控制逻辑；二是结构稳定性，确保设备具有足够的机械强度和稳定性，能够承受额定的电流和负载；三是操作便利性，考虑用户的使用习惯和方便性，设计简单明了的界面和操作方式；四是安全可靠性，采用符合标准和规范的设计，确保设备在正常工作和异常情况下能够安全可靠地运行；五是环保节能性，选择高效节能的元件和材料，并减少对环境的负面影响。
设备的可靠性评估
设备的可靠性评估一、引言设备的可靠性评估是指通过一系列的测试和分析，对设备在特定条件下的性能和可靠性进行评估和判断。
可靠性评估对于确保设备的正常运行和提高生产效率至关重要。
本文将详细介绍设备的可靠性评估的标准格式。
二、背景设备的可靠性评估是在设备设计、创造和运行过程中的一个重要环节。
通过评估设备的可靠性，可以及早发现设备存在的问题，并采取相应的措施进行修复或者改进。
同时，可靠性评估还可以为设备的维护和保养提供参考，提高设备的使用寿命和可靠性。
三、评估方法1. 数据采集采集设备的运行数据和故障数据，包括设备的运行时间、故障次数、故障类型等。
可以通过设备自身的监控系统、维修记录和操作日志等途径获取数据。
2. 可靠性分析根据采集到的数据，进行可靠性分析。
常用的可靠性分析方法包括故障模式与影响分析（FMEA）、故障树分析（FTA）和可靠性块图（RBD）等。
通过分析设备的故障模式和故障原因，可以评估设备的可靠性水平。
3. 可靠性指标计算根据分析结果，计算设备的可靠性指标。
常用的可靠性指标包括平均无故障时间（MTTF）、平均修复时间（MTTR）、失效率（Failure Rate）等。
这些指标可以客观地反映设备的可靠性水平。
4. 可靠性验证对评估结果进行验证。
可以通过实际运行数据的监控和记录，验证评估结果的准确性和可信度。
同时，还可以进行可靠性试验和可靠性增长测试，以进一步验证设备的可靠性。
四、评估报告根据评估结果，编写评估报告。
评估报告应包括以下内容：1. 评估目的和背景说明评估的目的和背景，以及评估的范围和方法。
2. 数据采集和分析详细描述数据采集的过程和方法，以及对数据进行的分析和处理。
3. 可靠性评估结果给出设备的可靠性指标，包括MTTF、MTTR、失效率等。
同时，对设备的可靠性水平进行评估和判断。
4. 可靠性改进建议根据评估结果，提出设备的可靠性改进建议。
建议可以包括设备的设计优化、零部件的更换和维护策略的调整等。
文献综述-基于故障树的可靠性分析
文献综述基于故障树的可靠性分析一.故障树研究1.什么是故障树图故障树图（或者负分析树)是一种逻辑因果关系图，它根据元部件状态(基本事件)来显示系统的状态(顶事件)。
就像可靠性框图(RBDs)，故障树图也是一种图形化设计方法，并且作为可靠性框图的一种可替代的方法。
一个故障树图是从上到下逐级建树并且根据事件而联系，它用图形化“模型”路径的方法，使一个系统能导致一个可预知的，不可预知的故障事件（失效），路径的交叉处的事件和状态，用标准的逻辑符号(与，或等等)表示。
在故障树图中最基础的构造单元为门和事件，这些事件与在可靠性框图中有相同的意义并且门是条件。
[编辑]故障树和可靠性框图(RBD)FTD和RBD最基本的区别在于RBD工作在“成功的空间”，从而系统看上去是成功的集合，然而，故障树图工作在“故障空间”并且系统看起来是故障的集合。
传统上，故障树已经习惯使用固定概率(也就是，组成树的每一个事件都有一个发生的固定概率)然而可靠性框图对于成功(可靠度公式)来说可以包括以时间而变化的分布，并且其他特点。
2.故障树分析方法故障数分析的方法有定性分析和定量分析两种：定性分析是找出导致顶事件发生的所有可能的故障模式,既求出故障的所有最小割集(MCS).定量分析主要有两方面的内容:一是由输入系统各单元(底事件)的失效概率求出系统的失效概率；二是求出各单元(底事件)的结构重要度，概率重要度和关键重要度，最后可根据关键重要度和关键重要度，最后可根据关键重要度，概率重要度和关键重要度，最后可根据关键重要度的大小排序出最佳故障诊断和修理顺序，同时也可作为首先改善相对不大可靠的单元的数据。
3.故障树分析的基本程序（1）熟悉系统：要详细了解系统状态及各种参数，绘出工艺流程图或布置图。
（2）调查事故：收集事故案例，进行事故统计，设想给定系统可能发生的事故。
（3）确定顶上事件：要分析的对象即为顶上事件。
对所调查的事故进行全面分析，从中找出后果严重且较易发生的事故作为顶上事件。
基于故障树分析法的建筑设备可靠性分析
天 ０ ３ ４） ３ ０ ３ ２ 天津城 市 建设 学 院 ， 津 ３ ０ ８ ０ １０；
要： 通过对可能造成建筑设备故 障的各 种因素 （ 包括硬件 、 软件 、 环境 、 人为 因
迟 长 春 （ ９ ６ ） １６ 一 ， 女 ， 教 授 ， 究方 副 研
素等 ） 进行分析 ， 建立 了故 障树模 型 ， 从而确定 系统故 障原 因的各 种可能组合 方式及其 发生概率 ， 提高 了系统可靠性 ， 展了故障树分析法 的使用领域 。该方法在建筑 物设 计 拓 阶段 ， 以帮助设计人员找 出关键 单元 ， 可 对设 计 提供一 定 的参考 意见 。在 使用 维修 阶 段， 可以帮助人们进行故障诊断和降低 出错 的可能性。
Ｒｅ ｉ ｂ ｌ ｙ Ａｎ ｌ ｉ ｆＢｕｉｄ ｎｇ Ｅｑ ｉ ｅ ｓ ｄ ｏ ｌａ ｉ ｔ ａ ｙｓｓ ｏ ｉ ｌ ｉ ｕ ｐｍ ｎｔＢａ ｅ ｎ ＦＴＡ
，
ＣＨＩ Ｃｈ ｇｃ “ － ａｎ ｈ ｎ ，． Ｌ ＩＫｕ ． ｉ
Ｙ ＵＥ ｗｅ Ｄａ ｉ
（ ．Ｈｅｅ Ｕ ｉｅｓｙｏ Ｔ ｃ ｎｌｇ ，ｉｎｉ ３ ０ Ｃ ｉａ １ ｂ ｉ ｎｖｒｉ ｆ ｅｈ ｏ ｙ Ｔａｊ ０ １０， ｈｎ ； ｔ ｏ ｎ ３ ２ ｉ ｉ ｎｔｕｅｏ ｒａ ｏ ｓ ｕ ｔ ｎ Ｔａ ｊ ０ ３ ４ ｈｎ ） ．Ｔａ ｉ Ｉｓｔｔ ｆ ｂ ｎＣ ｎｔ ｃ ｏ ， ｉ ｉ ３ ０ ８ ，Ｃ ｉａ ｎｎ ｉ Ｕ ｒ ｉ ｎｎ
Ａｂ ｔａ ｔ ｈｏ ｇ ｈ ｎ ｌｓｓｏ ｖ ｒ ｉｄ ｏ ａ ｔｒ ｓ ｃ ｓｈ ｒｗａｅ ｏｔ ａｅ ｎ ｉｏ ｍｅ ｔ ｕ ｎ ｓｒ ｃ ：Ｔ ｒｕ ｈ ｔｅａ ａｙｉ ｎｅ ｅｙ ｋｎ ｆｆｃｏｓ（ ｕ ｈ ａ ａｄ ｒ ，ｓｆ ｒ ，ｅ ｖｒｎ ｎ ，ｈ ｍａ ｗ
基于模糊Petri的GIS故障诊断与可靠性分析方法[发明专利]
![基于模糊Petri的GIS故障诊断与可靠性分析方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/7120b4cf4b73f242326c5f41.png)
专利名称：基于模糊Petri的GIS故障诊断与可靠性分析方法专利类型：发明专利
发明人：李凯,许洪华,马宏忠,王春宁,王涛云,陈冰冰,尹来宾,崔杨柳,刘宝稳
申请号：CN201510179729.4
申请日：20150415
公开号：CN104765965A
公开日：
20150708
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了基于模糊Petri的GIS故障诊断与可靠性分析方法，该方法基于GIS故障的随机性、多样性和故障征兆的模糊性，提出模糊petri网的GIS故障建模及推理方法，其将Petri网的理论与模糊推理规则有机结合在一起，具有高效准确地并行推理能力。
结合大量的统计故障案例，建立了基于FPN的GIS系统的故障诊断模型。
当系统未发生故障，通过在线监测预测可能的故障征兆的情况下，对GIS故障状态进行矩阵的正向推理，可以快速、准确地计算出各个库所的可信度，并对初始库所重要度进行分析；在已知故障现象的情况下，通过反向的模糊推理规则，找出故障原因。
申请人：国家电网公司,江苏省电力公司南京供电公司,江苏省电力公司
地址：210019 江苏省南京市建邺区奥体大街1号
国籍：CN
代理机构：南京经纬专利商标代理有限公司
代理人：许方
更多信息请下载全文后查看。
基于模糊故障树的汽油发动机可靠性风险评价
0引言汽油发动机通过汽油为燃料，将内能有效转化为动能，从而带动起机械运转。
发动机的主要机体由气缸盖、气缸体以及下曲轴箱组成，利用气体膨胀做功，实现曲轴旋转运动而的动力出活动。
由于汽油蒸发较快、粘性较小，汽油发动机具备运转稳定以及维修方便等突出优势。
所以，汽车、船舶、农业机械、工程机械、通用机械、电站装备等领域，都将汽油发动机作为主要动力装备。
1发动机可靠性风险评价国内外研究现状危险是无法改变的一种客观存在，但是危险的程度可以通过一些措施来进行控制，从而降低影响程度。
因此，对危险进行风险评价，也成为衡量与控制风险的关键环节。
目前，常用的主要有三种风险评价，是根据风险发生的不同阶段适用。
在事故发生前的阶段，根据以往经验与影响因素分析后，预估风险发生的概率，即概率风险评价。
在事故发生期间，对风险出现后产生的实际结构进行及时评价，采取正确合理的防护措施，从而有效降低风险的危害程度，也就是实时后果评价。
在事故发生后，对风险产生的原因以及影响程度做出评价，能够扩充对风险的了解，对以后的风险可进行更好的防控，即事故后果评价。
从现实意义来看，发动机可靠性风险评价更适用于概率风险评价方式。
通过对发动机的零部件以及整体机械进行风险评价，获得发动机的事故发生概率，从而有效监测发动机的可靠性。
目前，国内关于发动机可靠性风险评价的研究较多，涉及到很多领域的应用。
唐淑云学者运用有限元分析法，分析了发动机主轴承座及主轴瓦所发生的裂纹故障，得到各部件结构强度与变形值等数据，从而找出故障原因与解决办法。
白乃贵学者在考虑维修的前提下，对航空发动机的可靠性进行了分析。
立足于不同维修状况的影响作用，构建可靠性分析评估模型。
通过对维修领域中航空发动机的风险传导环节进行控制，显著改善航空发动机的经济性与高效性。
蔡景等人基于竞争风险模型，研究了发动机转子叶片的可靠性。
研究结果显示，可靠性评价中，与竞争风险模型相比，单个故障模型的风险更大。
2模糊故障树分析基本理论所谓故障树分析，就是采用自上而下的逆向演绎推理，从而有效的分析事故故障。
故障树分析方法在低压成套设备系统可靠性中应用浅析
故障树分析方法在低压成套设备系统可靠性中应用浅析福建省产品质量检验研究院的研究人员许亮，在2015年第2期《电气技术》杂志上撰文，结合故障树的分析方法，讨论了低压成套设备系统的可靠性。
以低压成套开关设备的控制柜为例，阐述了故障树状态函数、最小割集、重要度等基本概念，分析了引起控制柜失效的原因，并提出以计算机软件辅助分析故障树的展望。
这对成套设备系统可靠性的提高，有着一定的现实指导意义。
1 故障树分析方法概述低压成套设备是由一个或多个开关器件和与之相关的控制、测量、信号、保护、调节等设备，以及所有内部的电气和机械的连接及结构部件构成的组合体[1]。
随着输配电网络的建设，成套设备的需求越来越大。
促进成套设备的可靠性程度的不断提高，对工业生产加工、基础设施建设、社会经济活动有着重大的意义。
纵观我国现有的低压成套设备，产品设计方案基本大同小异，模仿痕迹严重，产品性能差距不大，也基本无名牌产品。
虽然成套设备被列入强制性认证目录已经有十余载，但是，通过监督抽查、委托检验的情况来看，不少成套设备存在防护等级、温升试验、分断能力等指标不满足要求，严重影响了成套开关设备投入使用后的可靠性。
故障树分析法，是一种可靠性分析的实用的方法，以故障状态作为顶事件，以导致顶事件发生的因素作为中间事件，通过深入分析，找到故障树的底事件为止。
故障树是构成它的全部底事件的各种逻辑关系的集合，如图1所示。
故障树的分析的目的在于寻找导致顶事件发生的底事件的组合，识别导致顶事件发生的所有故障模式，进行故障诊断，从而改进设计，提高可靠性。
图1 故障树结构在低压成套设备系统的设计过程中，通过对可能造成系统故障的各种因素进行分析，描绘出故障树，就可以全面理清引起系统故障的原因。
因此，对成套设备系统中的故障，可以采用模糊树分析的诊断方式。
控制柜(MCC)是按照不同的功能设计成的抽屉单元,通常模数单元有1/2单元、1单元、2单元、3单元。
每个功能单元之间，有隔离措施，具有较高的安全性，是比较可靠的配电网控制中心。
基于模糊故障树的电液作动器可靠性
85
学术论文
RESEARCH
模糊数直观、 实际， 因此本课题采用三角模糊数进行研 究。对应模糊数的隶属函数为： ⎧ x < m-α 0 ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ −x ⎪ ⎪ 1 − mα m-α ≤ x ≤ m ⎨ uP (u) = ⎪ x−m 。 （1） ⎪ 1 − m< x ≤ m+β ⎪ ⎪ β ⎪ ⎪ ⎩ 0 x > m+β ） ， 其中 m 为模糊数 A 的均值， α、 β 记 A =（m,α,β ～ ～ 分别称为模糊数 A 的置信上下限。uA ( x ) 为模糊数 A 的 ～ 隶属函数。当 α、 β为 0 时， A 是常规的清晰数而不是 ～ 模糊数， α、 β值越大， A 越模糊 [1]。 文献 [2] 给出了他们转换为三角模糊数的具体步 骤， 对于无统计数据我们采用专家判断法。 由于底 事件数目较多， 限于篇幅限制， 本文以电液伺服阀故 障 M5 为例进行分析。M5 的底事件为 X1,…， X8。根 据文献 [3] 给出的数据得出统计数据故障事件的均值 m： X1=2×10 -5,X2=2×10 -6， X3=3×10 -5,X4=2×10 -5, -5 X5=2.5×10 ， 其 中 α、 β根 据 模 糊 度 取 其 均 值 m 的 20%。对于 X6、 X7、 X8 为无统计数据资料， 基本事件的 模糊概率确定采用专家评分方法。评定工作由一个 3 人以上的专家小组来进行。各专家分别给出各基本事 件的概率估计值， 取各估计概率的均值为 m， 方差为 σ 。 设概率值服从正态统计规律， 根据 3σ 规则， 它的值落 在区间 [m-3σ , m+3σ ] 的概率为 99.7%， 故设 α =β =3σ 。 设有 n 个专家对某事件的发生概率进行了评估， 则 可以令其概率值集合为 At =（a11, a12,… , a1n） 根据概 率论的知识， 对于离散型随机变量， 其数学期望值 E（X ） 即 为 其 均 值 m， 有 m = E （X ） ， 则 m =E （X ） =（1/ n） （ a11+a12+… +a1n） 对于离散型随机变量， 其数学方差为：
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
i
基于模糊故障树分析方法的低压成套设备可靠性评估
RELIABILITY EVALUATON OF LOW-VOLTAGE SWITCHGEAR BASED ON FFTA
ABSTRACT
In this paper, the reliability character istics of low-voltage switchgear were proposed that are reliability、mea n time between failure 、avera ge failure rate 、mea n time to repair, the common reliability analysis methods were introduced, the fault tree of MCC switchgear was built up and MCC switchgear was implemented with elementary fault tree analysis. Due to failure probability of element inaccuracy, fuzzy set concept of engine ering fuzzy mathematic was introduced such as cut set, membership function, triangle-shape fuzzy number and trapezoid fuzzy number. And fuzzy fault tree was built up, basic event fuzzy probability transform to triangle-shape fuzzy number or trapezoid fuzzy number was studied. Six loops of MCC switchgear were implemented with fuzzy fault tree analysis (FFTA): absorber A and B circuit, lye circulation return circuit, water pump circuit, electrolysis room fan electrical circuit, switch board room fan electrical circuit. The least cut set of each loop and top event fuzzy failure probability basic on triangle-shape fuzzy number basic event were computed. Meanwhile water pump circuit was took for example, basic event fuzzy important of water pump circuit number was analyze d with trapezoid fuzzy, Comparing with traditiona l FTA, the result of fuzzy probability fault tree was acceptable in engineer ing. The principles of low-voltage switchgear fault tree analysis (FTA) software which was designed with VC++ computer la nguage was described, the reliability qualitative analysis and quantitative calculation such as probability important and key important were implemented; the transfer-event was applied to solve the drawing of large –scale fault tree. KEY WORDS: low-voltage switchgear, reliability analysis, fuzzy fault tree analysis, fault tree software
§1-2 低压成套开关设备的现状和发展
1-2-1 低压成套开关设备的现状 我国低压成套开关设备在２０世纪７０年代以前基本处于停滞不前的状态，进入２０世纪８０年 代后，由于基础设施和电力能源投入的加大，使低压成套开关设备行业开始有了较大的发展空间，生 产厂家大量增加，产品的翻新速度加快，品种增多，产品的标准也在逐步向国际标准靠拢，但我国的 低压成套开关设备虽然在产量和产值方面有了很大的提高，但产品品种和性能还远远不能满足市场的 需求，高端市场多被国外厂商占据。低压成套开关产品在技术性能、参数、功能、结构和安装等方面 应有高中低的区别，以满足不同行业、不同环境的使用需要。例如防潮、防尘、防腐和防水等深入现 场使用的产品。我国目前能供应的产品绝大多数还是一般环境下使用的产品。具有更高参数的固定间 隔式产品，防护等级高以及自动化程度较高、具有多功能的产品基本处于空白。生产厂家虽多，但规 模大的少，绝大多数厂家技术力量薄弱，基本上都是通过行业的技术转让或仿造等方式进行生产。所 以，产品类型集中，市场竞争激烈，纵观国内低压成套开关设备，产品质量的差距不大，基本无名牌 产品。不少企业为了缩短生产周期，适应多样化市场的需要，直接仿造别家的成形产品进行组装，并 不申报型式试验，或者生产多种差别很大的型号产品时只申报一种型号产品的型式试验[2] 。目前国内 的低压成套开关设备的问题主要表现为在低压成套开关设备中使用的材料和辅件上。由于绝缘材料阻 燃性不合格而引起的低压成套开关设备事故不少， 且绝缘材料制成的零部件绝缘性能差，主要表现在， 未按工艺要求对其进行绝缘处理影响绝缘性能，或由于在潮湿的情况下使用，绝缘性能明显降低。用 于防水、防尘，提高防护等级的密封条，由于容易老化，达不到长期使用的目的，一般一至二年即老 化变形，达不到长期防水、防尘的目的。作为低压成套开关设备主要导电体的铜排，由于加工能力、 含铜量等原因，经常导致载流量低，发热，从而降低了装置的实际载流量，不能满足设计要求。另外 我国的一、二次接插件以及接线端子与国外也有不小的差距，元器件水平、质量参差不齐，假冒伪劣
河北工业大学 硕士学位论文 基于模糊故障树分析方法的低压成套设备可靠性评估 姓名：程雨茂 申请学位级别：硕士 专业：电机与电器 指导教师：王景芹 20071101
河北工业大学硕士学位论文
基于模糊故障树分析方法的低压成套设备可靠性评估
摘 要
本文介绍了工程上常用的可靠性分析方法，介绍了以可靠度、平均无故障工作时间 MTBF 、平均故障率、平均修复时间 MTTR等为低压成套设备的可靠性特征量。对所选用 的MCC开关柜进行了故障树的初步分析，建立MCC开关柜的故障树。 由于低压成套设备部件故障发生概率的不确定性，引入了模糊数学中模糊集合论的概 念如截集、隶属函数、三角模糊数及梯形模糊数等，并研究了模糊故障树的建立及底事件 模糊概率的三角模糊数和梯形模糊数的转化。 运用模糊故障树方法对低压控制柜 MCC的吸附器回路A、吸附器回路B、碱液循环电力 回路、送水泵风机电力回路、电解间风机电力回路、配电间风机电力回路共六个回路进行 了模糊故障树分析，在已建立故障树的基础上分析出每个回路的最小割集，并根据底事件 的三角模糊数计算出每个回路顶事件的模糊失效概率。 同时以送水泵回路为例，采用梯形模糊数分析送水泵回路故障发生的底事件模糊重要 度并与用精确概率法计算的送水泵回路底事件重要度进行了比较，结论是模糊故障树分析 在工程上是可以被接受的。 最后，阐述了以 VC++计算机语言建立的故障树分析软件的分析原理，实现了对低压 成套设备的可靠性定性分析；实现了低压成套设备可靠性的定量计算，如概率重要度和关 键重要度等；并且通过使用转移事件实现了大型故障树的绘制。 关键词：低压成套设备，可靠性分析，模糊故障树分析，故障树软件
[4-6] 。
§1-3 模糊故障诊断法的发展和研究现状综述
1-3-1 模糊故障诊断法的发展 1965 年美国控制论专家 L.A.zadeh 教授把普通集合推广到模糊集合，诞生了模糊数学这门学科， 从而把数学的应用范围从精确定义的“非此即彼”的清晰现象扩大到“亦此亦彼”的模糊现象。由此 产生了一系列的工程应用学科：模糊控制及应用、模糊专家系统、模糊机器人及模糊计算机、模糊识 别与模糊故障诊断等。这些方面有些已经取得了显著的成效，有的则是当前热门的研究课题。 把模糊数学和可靠性理论相结合的模糊故障诊断法的研究起源于 20 世纪 80 年代， 随着模糊数学 、 概率统计等基础理论研究的深入，把故障树分析法的优点和模糊理论的特长结合起来，构成一种更行 之有效的系统模糊故障诊断方法。模糊故障树分析法的基本思想为采用模糊概率取代精确的概率值， 并根据模糊数学中的扩展原理引入模糊数及其运算规则，定义模糊故障树与门和或门算子，并进行模 糊定性分析和定量计算。 模糊故障树理论的基本思想就是在传统的故障树分析法的基础上，运用故障树的定义、构造和分 析的方法。考虑到某些模糊事件和某些事件信息表达的模糊性，运用模糊数学的方法和知识，进行顶 事件发生的特征量和底事件的重要度的计算。在进行故障诊断时，诊断的过程按故障分析法进行，诊 断的运算采用模糊数学方法实现。由于某些系统状态的不确定性，或者获取信息的不完整，因此出现 了基于模糊理论的诊断方法。模糊诊断法是建立在模糊数学基础上的，它利用特征向量隶属度和模糊 关系矩阵求故障原因隶属度，故障原因隶属度就反映了造成机器故障原因的多重性和它们的主次关系 程度，从而可以减少许多不确定因素给诊断工作带来的困难。 由模糊集合的定义可知，模糊集合由隶属函数唯一确定，因此，模糊集合和其隶属函数可以看成 等同的。当隶属度 0 或 1 时，模糊集合就退化为普通集合，而隶属函数也就是特征函数。可见普通集 合仅是模糊集合的特例，模糊集合可以包含普通集合。隶属程度（隶属度）的思想反映了模糊性中间