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用电采集系统可靠性初步分析
用电信息采集系统可靠性分析
程真何RELIABILITY ANALYSIS OF FOR ELECTRIC ENERGY DATA ACQUIRE SYSTEM
Cheng Zheng He Wu Qiang
(Electric Power Company of Xuzhou , Xuzhou 221005,Jiangsu Province,China)
摘要:用电信息采集系统的可靠性是系统稳定运行的重要性能。本文介绍了用电信息采集系统可靠性的定量表示方法,分析了硬件、软件可靠性对系统的影响,同时对解决方法作了初步探讨。
关键词: 系统 可靠性 分析
用电信息采集系统是通过对配电变压器和终端用户的用电数据的采集和分析,实现用电监控、推行阶梯定价、负荷管理、线损分析,最终达到自动抄表、错峰用电、用电检查(防窃电) 、负荷预测和节约用电成本等目的
对于一个完整的控制系统的可靠性分析,首先将其简化成一个简单的并联、串联系统;然后分别计算各子系统的可用率;最后再进行总加。并联、串联系统的数学模型分别如下:
并联系统可用率: (1)其中,:每个并联子系统的不可靠度(分系统);:并联子系统数量
串联系统可用率: (2),其中, :串联分系统可用率;:串联子系统数量
残存函数
所谓残存函数就其系统在规定的条件下和规定的时间内,完成规定功能的概率,换言之残存函数是功能程度的概率,其数学模型为: (3)其中,:在时间t时仍能使用的程度(百分比):在时间开始时的可靠性(一般为1)
系统功能随时间的增加呈下降趋势。在某一时间to后,下降幅度更加明显,所以系统五年内必须作一次重新规划。否则影响整个系统的可靠性。
3、MTBF(平均故障时间)
所谓MTBF( Mean time between failures)是系统连续工作时间t这个随机变量的数学期望,其数学模型: (4)当t的分布函数服从指数分布, 则 (5)
MTBF是判断一个系统好坏的主要指标。该系统直观反映了系统故障后恢复速度。对整个系统的选型与设计有很大的帮助。
4、MTTR(平均维护时间)
所谓MTTR( Mean time to repair)是系统连续多次维护后的平均维护时间如该值很小,表示系统可维护性好容易修复。
影响用电采集系统可靠性的诸因素
用电采集系统的可靠性问题是从可靠性角度研究如何使该系统不间断运行,即使系统局部出现故障,其系统仍不失去其应有的监控功能,以保证对电力系统的监视和控制.
分析系统的可靠性问题,应先对系统的功能加以评估,搞清楚该系统包含的各子系统之间的逻辑连接关系,然后找出相应的、具体的数值。从而达到定量的分析效果。
现场运行经验表明:系统不可靠的因素,主要有以下两个方面:
系统硬件的不可靠因素。
用电采集系统的可靠性与硬件的可靠性是密切相关的。在分析过程中应根据其性能指标和功能要求决定系统的结构形式,确定个部件分工。因此在系统的硬件方案设计中应考虑的以下问题:
(1) 系统的可靠性是由系统中的各元件的可靠性决定的,在满足系统的性能指标的前提下应尽可能的简化系统结构,减少元器件的数量,简化设计方案。
(2) 合理划分软硬件功能,在硬件资源允许的情况下尽量采用软件来实现系统功能。
(3) 作好硬件的冗余,在系统设计中对关键部件进行冗余设计,可以大大提高系统的可用性。冗余技术的基础是合理有效地对系统运行状态进行监控,在及时发现故障的前提下启动冗余部件。 如磁盘系统冗余技术。通过配置热插拔硬盘并使用RAID系统,可以完全避免由于硬盘损坏造成的系统故障;如电源系统冗余技术。热插拔冗余电源正常工作时,两台电源各输出一半功率,从而使每一台电源都工作在轻负载状态,利于电源稳定工作。当其中一台发生故障,短时由另一台接替其工作并报警。
系统软件的不可靠因素
由于用电采集系统是由硬件和软件组成的,在分析系统可靠性时,也应当考虑系统软件的因素。在提高元器件的质量、采用冗余设计等措施的同时,提高软件的可靠性可以使系统达到更好的、理想的效果。
用电采集系统软件内部含有大量彼此联系的功能,随着功能的增加,内部联系的复杂性呈非线性增长.数据采集软件的特点体现在逻辑的复杂性,统计分析软件的特点体现在数值计算的复杂性,因此要求具有非常有效的算法和复杂的程序技巧。系统中绝大部分输入输出是在线的,其中还有很大的一部分是实时的,它们之间存在联系并相互干扰,此特点大大增加了软件开发和调试的复杂性、风险性。因此在系统的软件方案设计中应考虑的以下问题:
(1) 软件抗干扰措施。采用看门狗程序防止由于外界干扰、硬件故障及程序出错致使系统停机中断或程序进入死循环等。
(2) 故障自诊断措施。根据事先已知的测试码、校验码和故障的对应关系,通过对观测结果的
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