电气设备在线监测与故障诊断课件

电气设备在线监测电气设备在线监测与故障诊断与故障诊断Condition Monitoring and Fault Diagnosis of Electrical Equipment电气设备在线监测与故障诊断Condition Moni1 1 第六章：第六章：故障分析与模型的建立故障分析与模型的建立 第六章：2 2故障故障设备的设备的“病病”=诊断诊断确定类型确定类型推测原因推测原因预计后果预计后果故障设备的“病”=诊断确定类型推测原因预计后果3 3 实施在线监测的第一步实施在线监测的第一步 设备的组件多种多样，而设备的故障设备的组件多种多样，而设备的故障千差万别。我们不可能对所有的可能发生千差万别。我们不可能对所有的可能发生故障的组件，都进行检测。故障的组件，都进行检测。如何对设备关键部位实施有针对性地如何对设备关键部位实施有针对性地监测，是成功的关键。监测，是成功的关键。实施在线监测的第一步 设备的组件多种多样，而4 4 诊断最基本的功能就是对未知故障的诊断最基本的功能就是对未知故障的分类问题。分类问题。为了提高设备故障诊断的水平，需要为了提高设备故障诊断的水平，需要对设备故障有一个系统的认识，这不仅有对设备故障有一个系统的认识，这不仅有助于预防自然发生的故障，同时也有利于助于预防自然发生的故障，同时也有利于阻止人们可能引发故障的过失行为。阻止人们可能引发故障的过失行为。诊断最基本的功能就是对未知故障的分类问题。5 5 有关故障的经验数据是人们判断和识别有关故障的经验数据是人们判断和识别设备故障状态的重要依据，如果缺乏具有本设备故障状态的重要依据，如果缺乏具有本质意义的典型故障信息，则无法得到正确的质意义的典型故障信息，则无法得到正确的诊断知识。所以典型故障的是研究故障诊断诊断知识。所以典型故障的是研究故障诊断技术的基础。技术的基础。故障调查故障调查 有关故障的经验数据是人们判断和识别设备故障状态的重要6 6设备设备部件部件A部件部件B 零件零件 1零件零件 2 设备部件A部件B 零件 1零件 2 7 7故障分析故障分析故障机理性分析故障机理性分析故障统计性分析故障统计性分析 设备故障总是由基本的部件故障引起设备故障总是由基本的部件故障引起的，如何将设备的整体故障与局部的零部的，如何将设备的整体故障与局部的零部件故障联系起来，是故障分析的关键。件故障联系起来，是故障分析的关键。故障分析故障机理性分析故障统计性分析 设备故障总是由基8 8 现场故障数据尤为重要，因为是在实现场故障数据尤为重要，因为是在实际使用的条件下获得的，其结果远比实验际使用的条件下获得的，其结果远比实验室试验的结果含有更多的信息。室试验的结果含有更多的信息。法国电气公司曾以法国电气公司曾以3500倍的出厂价格倍的出厂价格收购用户的失效集成芯片。收购用户的失效集成芯片。现场故障数据尤为重要，因为是在实际使用的条件下获得的9 9 n 1983 1991年大连电力局对线路绝缘子共测年大连电力局对线路绝缘子共测111万万片次，共发现片次，共发现414片零值，平均劣化率很低；而且片零值，平均劣化率很低；而且从未发现过同一绝缘子串中同时有两片零值的。从未发现过同一绝缘子串中同时有两片零值的。这样情况下，是否还需每年进行普测？这样情况下，是否还需每年进行普测？n1997年至今，某市电力局对变压器油做过简化试年至今，某市电力局对变压器油做过简化试验验30多万份，共发现酸价不合格的情况多万份，共发现酸价不合格的情况4份、闪点份、闪点不合格的不合格的1份。份。这些试验项目的有效性如何？这些试验项目的有效性如何？19831991年大连电力局对线路绝缘子共测111万片1010n某电某电力局对继电保护装置动作情况的统计见表。力局对继电保护装置动作情况的统计见表。19821998年年 那么是否还要对不同电压等级的继电保护那么是否还要对不同电压等级的继电保护装置沿用相同的检修周期？装置沿用相同的检修周期？动作评价动作评价动作评价动作评价10kV10kV系统系统系统系统66kV66kV系统系统系统系统220kV220kV系统系统系统系统总动作总动作总动作总动作次数次数次数次数244682446817221722339339误动作误动作误动作误动作次数次数次数次数5 510102121不正确不正确不正确不正确动作率动作率动作率动作率0.02%0.02%0.58%0.58%6.20%6.20%某电力局对继电保护装置动作情况的统计见表。1111 n 沿海城市对沿海城市对7回回66kV线路进行了自然积污研究，线路进行了自然积污研究，每个季度进行盐密测量，结果每个季度进行盐密测量，结果7年没有一条回路年没有一条回路发生过污闪，而且从盐密看，旱季积污增多、雨发生过污闪，而且从盐密看，旱季积污增多、雨季结束几乎清零，并不存在年度累积效应。季结束几乎清零，并不存在年度累积效应。因此对一般污秽地区的线路是否需要每两年因此对一般污秽地区的线路是否需要每两年都进行清扫工作？都进行清扫工作？沿海城市对7回66kV线路进行了自然积污研究，每个季度进1212n从现场收集的大量故障数据与资料大多数是分散从现场收集的大量故障数据与资料大多数是分散和无规律的。和无规律的。故障数据统计的困难故障数据统计的困难n由于故障发生后几乎所有的证据都不复存在，所由于故障发生后几乎所有的证据都不复存在，所以往往难以根据事故的原始状态准确无误地说明以往往难以根据事故的原始状态准确无误地说明究竟是什么原因使设备损坏的。因此，一般所说究竟是什么原因使设备损坏的。因此，一般所说电力设备的击穿原因往往是一种推测电力设备的击穿原因往往是一种推测 。n现场人员的错误记录。现场人员的错误记录。n设备故障与生产工艺和运行环境密切相关，由于设备故障与生产工艺和运行环境密切相关，由于不同时期设计的设备结构不同，所以引发设备事不同时期设计的设备结构不同，所以引发设备事故的主要故障类型也在逐渐变化故的主要故障类型也在逐渐变化 。从现场收集的大量故障数据与资料大多数是分散和无规律的。故障数1313我国电力变压器主要故障类型演变我国电力变压器主要故障类型演变 我国电力变压器主要故障类型演变 1414寻找问题的薄弱环节寻找问题的薄弱环节1 分析系统中最需要监测的设备分析系统中最需要监测的设备进行故障分析的目的进行故障分析的目的寻找问题的薄弱环节进行故障分析的目的15151998年全国主要电力设备非计划停运情况年全国主要电力设备非计划停运情况 项目项目项目项目220kV220kV330kV330kV500kV500kV次数次数次数次数时间时间时间时间次数次数次数次数时间时间时间时间次数次数次数次数时间时间时间时间架空线路架空线路架空线路架空线路2242241.641.6412128.028.0216162.552.55变压器变压器变压器变压器1761766.746.7412121.631.63151536.2736.27高压开关高压开关高压开关高压开关106810681.981.9818180.590.5928280.670.671998年全国主要电力设备非计划停运情况 项目220kV331616寻找问题的薄弱环节寻找问题的薄弱环节1 分析系统中最需要监测的设备分析系统中最需要监测的设备进行故障分析的目的进行故障分析的目的2 分析设备最需要监测的环节分析设备最需要监测的环节3 提出最有效的监测项目。提出最有效的监测项目。寻找问题的薄弱环节进行故障分析的目的2 分析设备最需要监测的1717全国变压器事故部位分类表全国变压器事故部位分类表 全国变压器事故部位分类表 1818n n主次图法主次图法n n直方图法直方图法故障统计分析法故障统计分析法主次图法故障统计分析法1919主次图法主次图法 原则上，设备的所有这些组、部件都有可能原则上，设备的所有这些组、部件都有可能发生故障，但其发生的概率差异很大，为了保证发生故障，但其发生的概率差异很大，为了保证在线监测和故障诊断的有效性，我们需要将分析在线监测和故障诊断的有效性，我们需要将分析的范围限制在较为常见的故障类型上。的范围限制在较为常见的故障类型上。主次图法又称巴雷特图法或排列图法，是根主次图法又称巴雷特图法或排列图法，是根据故障调查结果，分析产品故障主要原因和主要据故障调查结果，分析产品故障主要原因和主要故障模式的有效方法。故障模式的有效方法。主次图法 原则上，设备的所有这些组、部件都有可能发生2020发动机故障概率统计表发动机故障概率统计表发动机故障概率统计表2121相对频数相对频数(%)故障模式故障模式发动机故障主次图发动机故障主次图相对频数(%)故障模式发动机故障主次图22一般情况下一般情况下,主次图中主次图中主导因素主导因素 占累计相对故障率占累计相对故障率 0 80%的因素的因素主要因素主要因素 占累计相对故障率占累计相对故障率80 90%的因素的因素次要因素次要因素 占累计相对故障率占累计相对故障率90 100%的因素的因素一般情况下,主次图中2323直方图法直方图法 氢含量氢含量总烃含量总烃含量（ppm）（ppm）台台次次台台次次油中溶解气体含量分布油中溶解气体含量分布直方图法 氢含量总烃含量（ppm）（ppm）台次台次油中2424 油中溶解气体的油中溶解气体的注意值注意值标准：标准：总烃含量总烃含量150 ppm (体积分数体积分数)H2含量含量150 ppm C2H2含量含量5 ppm 油中溶解气体的注意值标准：2525失效模式、影响和危害度分析法失效模式、影响和危害度分析法 世界上没有永恒的事物，更没有绝对的可靠世界上没有永恒的事物，更没有绝对的可靠性，所有系统最终都将失效。因此更应关注的是性，所有系统最终都将失效。因此更应关注的是如何使失效频率及损失降低到在经济上和社会影如何使失效频率及损失降低到在经济上和社会影响上可接受的范围之内。这是比所谓响上可接受的范围之内。这是比所谓 “无风险无风险”、“无事故无事故”之类政治口号更为现实和合理的目标。之类政治口号更为现实和合理的目标。失效模式、影响和危害度分析法 世界上没有永恒的事物，更2626 失效模式、影响和危害度分析法简称失效模式、影响和危害度分析法简称FMECA（英文全称）方法。（英文全称）方法。FMECA故障模式分析（故障模式分析（FMA）故障影响分析（故障影响分析（FEA）故障后果分析（故障后果分析（FCA）失效模式、影响和危害度分析法简称FMECA（2727FMECA分析的方法和步骤分析的方法和步骤（一）拟定有效的故障数据收集计划（一）拟定有效的故障数据收集计划n明确用途明确用途n确定和培训数据员确定和培训数据员FMECA分析的方法和步骤（一）拟定有效的故障数据收集计划明2828（二）系统功能逻辑分析（二）系统功能逻辑分析n明确定义系统的各个环节明确定义系统的各个环节n建立系统的功能逻辑图建立系统的功能逻辑图（二）系统功能逻辑分析明确定义系统的各个环节2929（三）（三）FMECA的定性分析的定性分析 FMECA通常是利用表格进行分析的，国际电通常是利用表格进行分析的，国际电工委员会工委员会IEC的的“系统可靠性分析技术工作组系统可靠性分析技术工作组”规定了规定了FMECA最低限度内容：最低限度内容：1）各部件功能简述）各部件功能简述2）列出每个部件的可能失效模式）列出每个部件的可能失效模式3）列出所有失效模式对系统工作的各种影响）列出所有失效模式对系统工作的各种影响4）列出每一种失效模式发生的各种诱因）列出每一种失效模式发生的各种诱因5）估计每一种失效模式发生的概率）估计每一种失效模式发生的概率6）列出抑制失效模式发生的各种措施。）列出抑制失效模式发生的各种措施。（三）FMECA的定性分析 FMECA通常是利用表3030资料资料资料资料一般来源一般来源一般来源一般来源1.1.系统功能和结构性能系统功能和结构性能系统功能和结构性能系统功能和结构性能2.2.系统系统系统系统/子系统子系统子系统子系统/部件的功部件的功部件的功部件的功能能能能3.3.环境条件环境条件环境条件环境条件4.4.系统系统系统系统/子系统子系统子系统子系统/部件的故部件的故部件的故部件的故障模式障模式障模式障模式5.5.每种故障模式发生的概率每种故障模式发生的概率每种故障模式发生的概率每种故障模式发生的概率系统的任务说明书，技术分系统的任务说明书，技术分系统的任务说明书，技术分系统的任务说明书，技术分析报告。析报告。析报告。析报告。设计图、系统功能图。设计图、系统功能图。设计图、系统功能图。设计图、系统功能图。系统使用说明书。系统使用说明书。系统使用说明书。系统使用说明书。型式试验报告、可靠性指标型式试验报告、可靠性指标型式试验报告、可靠性指标型式试验报告、可靠性指标分析。分析。分析。分析。相关产品运行经验数据、专相关产品运行经验数据、专相关产品运行经验数据、专相关产品运行经验数据、专家经验。家经验。家经验。家经验。FMECA不同阶段的资料来源不同阶段的资料来源资料一般来源1.系统功能和结构性能系统的任务说明书，技术分3131分析等级表分析等级表分析等级表3232电气设备在线监测与故障诊断课件3333故障树分析（故障树分析（FTA）如何对这些故障进行归纳和组织，以便更清晰地如何对这些故障进行归纳和组织，以便更清晰地反映故障间的因果关系。成为进一步研究的重点。反映故障间的因果关系。成为进一步研究的重点。故障树分析方法（故障树分析方法（Fault Tree Analysis）简称）简称FTA法。是一种将系统故障形成的原因由总体至部分法。是一种将系统故障形成的原因由总体至部分按树枝状逐级细化的分析方法。按树枝状逐级细化的分析方法。故障树分析（FTA）如何对这些故障进行归纳和3434电气设备在线监测与故障诊断课件3535（一）故障树建树方法（一）故障树建树方法 通常采用演绎法建立故障树，首先将威胁设通常采用演绎法建立故障树，首先将威胁设备安全运行需尽快安排检修的情况作为顶故障。备安全运行需尽快安排检修的情况作为顶故障。导致顶故障发生的中间级故障是按设备主要组件导致顶故障发生的中间级故障是按设备主要组件故障划分的。故障划分的。进一步根据故障间的因果关系，可以分别找进一步根据故障间的因果关系，可以分别找出导致中间级故障的更基本的故障原因，因而形出导致中间级故障的更基本的故障原因，因而形成一系列故障子树。成一系列故障子树。（一）故障树建树方法 通常采用演绎法建立故障树3636（二）故障树的节点符号（二）故障树的节点符号顶事件顶事件 由其它事件组合形成的事件，并且该事件由其它事件组合形成的事件，并且该事件是是FTA最关心的位于故障树顶端的事件。最关心的位于故障树顶端的事件。底事件底事件 不能再分解或无需再进一步分析的事件，不能再分解或无需再进一步分析的事件，它总是某个逻辑门的输入事件而不是输出它总是某个逻辑门的输入事件而不是输出事件。事件。中间事件中间事件 由其它事件组合形成的事件，但位于顶事由其它事件组合形成的事件，但位于顶事件和底事件之间的事件。件和底事件之间的事件。（二）故障树的节点符号顶事件 由其它事件组合形成的事3737（三）故障树的逻辑关系符号（三）故障树的逻辑关系符号或门或门 至少一个输入事件发生时，输出事件才发生。至少一个输入事件发生时，输出事件才发生。与门与门 仅当所有输入事件都发生时，输出事件才发生。仅当所有输入事件都发生时，输出事件才发生。禁门禁门 如限制条件不成立，任何输入都无输出。如限制条件不成立，任何输入都无输出。异或门异或门 两个输入事件中仅有一个发生，两个输入事件中仅有一个发生，输出事件才发生。输出事件才发生。表决门表决门 n个输入中有个输入中有m个同时发生，个同时发生，输出事件才发生。输出事件才发生。（三）故障树的逻辑关系符号或门 至少一个输入事件发3838故障树分析的数学模型故障树分析的数学模型 故障树的结构函数是故障树的数学表达式，故障树的结构函数是故障树的数学表达式，它是对故障树进行定性和定量分析的基础。它是对故障树进行定性和定量分析的基础。考虑由考虑由n个不同的独立底事件构成的故障树，个不同的独立底事件构成的故障树，化简后的故障树之顶事件的状态化简后的故障树之顶事件的状态 完全由底事件完全由底事件的状态的状态Xi(i=1，2，n)的取值所决定的取值所决定(共共2n个状个状态态)故障树分析的数学模型 故障树的结构函数是故障树的数学表达3939Xi =0 ,表示故障事件表示故障事件 i 不发生不发生1 ,表示故障事件表示故障事件 i 发生发生 (X)=0 ,表示顶事件不发生表示顶事件不发生1 ,表示顶事件发生表示顶事件发生 故障树可用布尔函数故障树可用布尔函数,即结构函数来表示即结构函数来表示 (X)=(X1,X2,Xn)Xi =0 ,表示故障事件 i 不发生1 4040与门与门结构故障树结构故障树 或门或门结构故障树结构故障树 与门与门结构函数为结构函数为 或门或门结构函数为结构函数为 当全部底事件都发生当全部底事件都发生(即全即全部部xi都取值都取值1)时，则顶事件才时，则顶事件才发生（发生（(X)1）。）。当系统中任一个底事件发当系统中任一个底事件发生时，则顶事件发生。生时，则顶事件发生。与门结构故障树 或门结构故障树 与门结构函数为 或门结构函数4141故障树的结构函数则可表示为故障树的结构函数则可表示为故障树的结构函数则可表示为4242割集割集 设故障树由设故障树由n个基本事件个基本事件X1,X2,Xn组成组成,而而Ci=Xi1,Xi2，,Xim为任一故障事件集合，如为任一故障事件集合，如果果Ci中每一事件都发生时，顶事件就发生，则称中每一事件都发生时，顶事件就发生，则称Ci为故障树的割集。为故障树的割集。最小割集最小割集 在割集中存在一种割集，如任意去掉在割集中存在一种割集，如任意去掉其中一个底事件后，便不再是割集，则这种割集被其中一个底事件后，便不再是割集，则这种割集被称为最小割集。称为最小割集。割集 设故障树由n个基本事件X1,X2,4343 割集代表了系统故障发生的一种可能模式。而割集代表了系统故障发生的一种可能模式。而最小割集则表征了系统故障的充分必要条件，它是最小割集则表征了系统故障的充分必要条件，它是导致故障树顶事件发生的数目最少而又最必要的底导致故障树顶事件发生的数目最少而又最必要的底事件的集合。其意义在于它能描述系统故障时所必事件的集合。其意义在于它能描述系统故障时所必须要处理的基本故障，代表系统中的薄弱环节。须要处理的基本故障，代表系统中的薄弱环节。故障树的结构函数则可表示为故障树的结构函数则可表示为s=1 i CsK (X)=U Xi 割集代表了系统故障发生的一种可能模式。而最小割集则表4444故障树分析的定性分析故障树分析的定性分析 故障树的定性分析，主要是对原始故障树故障树的定性分析，主要是对原始故障树进行化简并得到其最小割集的过程。进行化简并得到其最小割集的过程。主要目的是为了找出导致顶事件发生的所主要目的是为了找出导致顶事件发生的所有可能的故障模式，也即弄清系统有可能的故障模式，也即弄清系统(或设备或设备)出出现某种最不希望的故障事件有多少种可能性。现某种最不希望的故障事件有多少种可能性。故障树分析的定性分析 故障树的定性分析，主要是对原始故4545矿业配电系统矿业配电系统1.2 电力变压器电力变压器 3.4 下井电缆下井电缆5 分段开关分段开关2135kV母线母线3456kV母母线线6kV分段分段母线母线矿业配电系统1.2 电力变压器 3.4 下井4646x1x3x4x2x5x1x3x4x2x54747x1x3x4x2x5等效网络等效网络故障树故障树节点节点1-2-4间不通间不通节点节点1-3-4间不通间不通节点节点2-4和和2-3-4间不通间不通节点节点3-4和和3-2-4间不通间不通节点节点2-3-4间不通间不通节点节点3-2-4间不通间不通AEBx1Cx3Dx4x5x2Fx4Gx3x5节点节点1-2-4间不通间不通节点节点1-3-4间不通间不通x1x3x4x2x5等效网络故障树节点1-2-4节点1-3-4848故障树最小割集的求解故障树最小割集的求解n上行算法上行算法n下行算法下行算法故障树最小割集的求解上行算法4949一、上行算法一、上行算法D=X4+X5C=X3(X4+X5)B=X1+C =X1+X3X4+X3X5G=X3+X5F=X4(X3+X5)E=X2+F =X2+X3X4+X4X5一、上行算法D=X4+X5G=X3+X55050 (X)=A=BE =(X2+X3X4+X4X5)(X1+X3X4+X3X5)=X1 X2+X1 X3X4+X1 X4X5+X2X3X4+X3X4+X3X4X5+X2X3X5+X3X4X5 =X1 X2+(1+X1+X2+X5)X3X4+X2X3X5+X1 X4X5 =X1 X2+X3X4+X2X3X5+X1 X4X5 (X)=A=BE 5151 (X)=X1 X2+X3X4+X2X3X5+X1 X4X5 因此该故障树存在因此该故障树存在4个最小割集：个最小割集：C1=X1,X2 C2=X3,X4 C3=X2,X3,X5 C4=X1,X4,X5x1x3x4x2x5(X)=X1 X2+X3X4+X2X3X5+52522 下行算法下行算法A=B E 逻辑逻辑“或或”增加割集的数增加割集的数目目,逻辑逻辑“与与”增大割集的容增大割集的容量。量。X1CX2FX1X3DX2X4GX1X3X4X2X4 X3X3X5X4 X5=X1 X2+X1 X3X4+X1X4X5+X2X3X4 +X3X4+X3X4X5+X2X3X5+X3X4X52 下行算法A=B E 逻辑“或”增加5353 令每一个基本事件对应一个素数令每一个基本事件对应一个素数ni，则割集对，则割集对应数为割集中相应基本事件对应数的乘积，将所有应数为割集中相应基本事件对应数的乘积，将所有割集对应数按大小排列割集对应数按大小排列N1,N2,Nn,将这些数彼此将这些数彼此相除。若能被整除者，就非最小割集，应被舍去；相除。若能被整除者，就非最小割集，应被舍去；留下不能被整除的，则为最小割集。留下不能被整除的，则为最小割集。如令如令 X1=2，X2=3，X3=5，X4=7，X5=11。则则 C1=X1,X2=6 ，C2=X3,X4=35，C5=X1,X3,X4=70,C6=X2,X3,X4=105,C4=X1,X4,X5=154，C3=X2,X3,X5=165，C7=X3,X4,X5=385 令每一个基本事件对应一个素数ni，则割集对应5454 令每一个基本事件对应一个素数令每一个基本事件对应一个素数ni，则割集对，则割集对应数为割集中相应基本事件对应数的乘积，将所有应数为割集中相应基本事件对应数的乘积，将所有割集对应数按大小排列割集对应数按大小排列N1,N2,Nn,将这些数彼此将这些数彼此相除。若能被整除者，就非最小割集，应被舍去；相除。若能被整除者，就非最小割集，应被舍去；留下不能被整除的，则为最小割集。留下不能被整除的，则为最小割集。如令如令 X1=2，X2=3，X3=5，X4=7，X5=11。则则 C1=X1,X2=6 ，C2=X3,X4=35，C5=X1,X3,X4=70,C6=X2,X3,X4=105,C4=X1,X4,X5=154，C3=X2,X3,X5=165，C7=X3,X4,X5=385 令每一个基本事件对应一个素数ni，则割集对应5555 令每一个基本事件对应一个素数令每一个基本事件对应一个素数ni，则割集对，则割集对应数为割集中相应基本事件对应数的乘积，将所有应数为割集中相应基本事件对应数的乘积，将所有割集对应数按大小排列割集对应数按大小排列N1,N2,Nn,将这些数彼此将这些数彼此相除。若能被整除者，就非最小割集，应被舍去；相除。若能被整除者，就非最小割集，应被舍去；留下不能被整除的，则为最小割集。留下不能被整除的，则为最小割集。如令如令 X1=2，X2=3，X3=5，X4=7，X5=11。则则 C1=X1,X2=6 ，C2=X3,X4=35，C5=X1,X3,X4=70,C6=X2,X3,X4=105,C4=X1,X4,X5=154，C3=X2,X3,X5=165，C7=X3,X4,X5=385 令每一个基本事件对应一个素数ni，则割集对应5656因此可得出故障树的因此可得出故障树的4个最小割集：个最小割集：C1=X1,X2 C2=X3,X4 C3=X2,X3,X5 C4=X1,X4,X5x1x3x4x2x5因此可得出故障树的4个最小割集：C1=X15757故障树的定量分析故障树的定量分析 发生概率最大的割集是最不可靠割集，包含发生概率最大的割集是最不可靠割集，包含在最不可靠割集内的事件是系统的最薄弱环节。在最不可靠割集内的事件是系统的最薄弱环节。故障树定量分析的任务，是计算基本事件和故障树定量分析的任务，是计算基本事件和顶事件的概率，并以此评价各基本事件对顶事件顶事件的概率，并以此评价各基本事件对顶事件的影响程度的影响程度,故障树的定量分析 发生概率最大的割集是最不可靠5858x1x3x4x2x5p1=0.99p2=0.99p3=0.95p4=0.95p5=0.90各基本事件发生的概率为各基本事件发生的概率为q1=q2=1-0.99=0.01q3=q4=1-0.95=0.05q5=1-0.90=0.1顶事件发生的概率为顶事件发生的概率为QT=P (X)=1=P(Ci)-P(Ci,Cj)+P(Ci,Cj,Ck)-P(Ci)+=Q1-Q2+Q3-Q4+x1x3x4x2x5p1=0.99p2=0.99p3=0.95959Q1=P(Ci)=P(C1)+P(C2)+P(C3)+P(C4)=0.0027 Q2=P(Ci)=P(C1 C2)+P(C2 C3)+P(C3 C4)+P(C1 C3)+P(C1 C4)+P(C2 C4)=0.0000038 可见可见,Q1 Q2 Q3 Q4 所以所以,一般取一般取QT=Q1已足够精确了已足够精确了 Q1=P(Ci)=P(C1)+P(C2)+6060最小割集最小割集故障故障概率计算概率计算 求最不可靠割集，寻找系统薄弱环节。求最不可靠割集，寻找系统薄弱环节。QC1=P(X1 X2)=q1q2=0.0001QC2=P(X3 X4)=q3q4=0.0025QC3=P(X1 X4 X5)=q1 q4q5=0.00005QC4=P(X2 X3 X5)=q2 q3q5=0.00005最小割集故障概率计算 求最不可靠割集，寻找系统6161最小割集故障概率计算最小割集故障概率计算 求最不可靠割集，寻找系统薄弱环节。求最不可靠割集，寻找系统薄弱环节。QC1=P(X1 X2)=q1q2=0.0001QC2=P(X3 X4)=q3q4=0.0025QC3=P(X1 X4 X5)=q1 q4q5=0.00005QC4=P(X2 X3 X5)=q2 q3q5=0.00005最小割集故障概率计算 求最不可靠割集，寻找系统6262 仅从系统组件的角度看，联络开关仅从系统组件的角度看，联络开关5的故障率远高的故障率远高于其他部分，但因其导致的矿井停电概率却非常小。于其他部分，但因其导致的矿井停电概率却非常小。割集割集C2的概率最大的概率最大,所包含的事件所包含的事件X3 和和X4是下井电是下井电缆，是该系统的最薄弱环节。应充分重视和加强维修、缆，是该系统的最薄弱环节。应充分重视和加强维修、监测工作。监测工作。x1x3x4x2x5p1=0.99p2=0.99p3=0.95p4=0.95p5=0.90 仅从系统组件的角度看，联络开关5的故障率远高于其6363故障树的扩展应用故障树的扩展应用 故障树不仅是分析系统可靠性的有力工具，故障树不仅是分析系统可靠性的有力工具，它的应用领域还可以向故障诊断方向拓展。它的应用领域还可以向故障诊断方向拓展。故障树是一个描述故障因果关系的良好模型，故障树是一个描述故障因果关系的良好模型，体现了故障的层次和发展特性，由故障成因和后体现了故障的层次和发展特性，由故障成因和后果的关系形成一连串的因果链，加之一因多果或果的关系形成一连串的因果链，加之一因多果或一果多因情况的存在，就构成了一果多因情况的存在，就构成了 “因果树因果树”或或 “因果网因果网”，这就是基于故障树诊断的依据。，这就是基于故障树诊断的依据。故障树的扩展应用 故障树不仅是分析系统可靠性的有力工具6464预测过程预测过程预测过程6565正向预测正向预测 在在全全部部或或部部分分因因果果链链中中，凡凡属属于于“由由因因求求果果”的的就就是是正正问问题题，对对应应故故障障树树由由下下而而上上的的逆逆向向搜搜索索。是是分分析析由由已已知知原原因因将将可可能能导导致致什什么么样样的的系系统统状状态态(通通常常是是系系统统故故障障状状态态)的的过过程程，是是对对系系统统状状态态或或故故障障发发展展可可能能性性的的估估计计，如如事事件件树树分分析析就就是是解决这类问题的一种方法，属于故障预测。解决这类问题的一种方法，属于故障预测。正向预测 在全部或部分因果链中，凡属于“由因求果”的就6666诊断过程诊断过程诊断过程6767反向推理反向推理 在在全全部部或或部部分分因因果果链链中中，凡凡属属于于“由由果果求求因因”的的就就是是逆逆问问题题，则则对对应应故故障障树树由由上上而而下下的的正正向向搜搜索索。是是分分析析由由于于何何种种原原因因导导致致某某个个特特定定的的系系统统状状态态(通通常常是是故故障障模模式式)出出现现的的过过程程，是是对对故故障障原原因的分析，属于故障诊断。因的分析，属于故障诊断。反向推理 在全部或部分因果链中，凡属于“由果求因”的就6868 随着运行经验的积累，制造工艺逐步得到改进，随着运行经验的积累，制造工艺逐步得到改进，旧问题将不断被解决，而随着电压等级和容量的不旧问题将不断被解决，而随着电压等级和容量的不断提高，新技术的广泛应用，新的问题也会不断产断提高，新技术的广泛应用，新的问题也会不断产生；同时由于监测手段的进步，也将使过去无法发生；同时由于监测手段的进步，也将使过去无法发现的故障隐患被挖掘出来，所以一劳永逸的方法是现的故障隐患被挖掘出来，所以一劳永逸的方法是不存在的，对故障的调查和分析将是一个永无止境不存在的，对故障的调查和分析将是一个永无止境的探索过程。的探索过程。展展望望 随着运行经验的积累，制造工艺逐步得到改6969 由三个变电站和五条线路组成的供电系统如下图所示，由由三个变电站和五条线路组成的供电系统如下图所示，由变电站变电站A向变电站向变电站B和和C供电，系统失败的判别标准为：（供电，系统失败的判别标准为：（1）变电站变电站B和和C任一个无电，构成系统故障；（任一个无电，构成系统故障；（2）变电站）变电站B和和C的的总负荷只由一条线路供电时，形成该线路过载，构成系统故障。总负荷只由一条线路供电时，形成该线路过载，构成系统故障。试建立以系统故障为顶事件的故障树及其最小割集。试建立以系统故障为顶事件的故障树及其最小割集。作作 业业（1）由三个变电站和五条线路组成的供电系统如下图所示7070Thank youThank you7171