本發(fā)明涉及電氣系統(tǒng)可靠性，特別是涉及使用一種基于狀態(tài)的電氣系統(tǒng)事故趨勢的確定方法。

背景技術(shù)：
電氣系統(tǒng)是現(xiàn)在各個領域中最常見的系統(tǒng)，其可靠性直接影響著所在系統(tǒng)的整體性能。從系統(tǒng)角度分析，其可靠性可分為兩個部分進行研究。一是組成系統(tǒng)的基本元件，這些元件的性質(zhì)作用到自身的可靠性，進而影響這個電氣系統(tǒng)的可靠性。二是系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)，就是基本元件的組成方式，組成方式的不同將直接決定元件影響系統(tǒng)可靠性的作用程度。整個系統(tǒng)的可靠性是兩者的有機結(jié)合。對于電器系統(tǒng)中的二極管元件，它的故障概率就與工作時間的長短、工作溫度的大小、通過電流及電壓等有直接關(guān)系。假設系統(tǒng)故障是由于元件損壞引起的，且通過更換元件進行故障排除。那么元件的使用時間將成為影響元件可靠性的關(guān)鍵因素，這個因素影響故障概率的程度服從指數(shù)表達式。另一個因素就是工作溫度，明顯地，對于電氣元件溫度過高和過低都會導致其可靠性的下降和故障率的上升，基本服從余弦曲線。首先構(gòu)建電器元件的基于使用時間（t）和工作溫度（c）的故障概率空間，以及有這些元件組成系統(tǒng)的時間（t）和工作溫度（c）的故障概率空間，然后對t和c分別求導，得到曲面分別對于t和c的變化程度，確定電氣系統(tǒng)事故趨勢。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
為更好的對發(fā)明進行描述，這里設計簡單的電器系統(tǒng)進行論述，該系統(tǒng)由二極管組成，二極管的額定工作狀態(tài)受很多因素影響，其中主要的是t和c。針對由這兩個因素影響的電器系統(tǒng)作為研究對象。系統(tǒng)中有五個基本元件、、、、，并設為受t和c有明顯影響的元件，其經(jīng)典事故樹圖1所示。該系統(tǒng)的事故樹化簡得：。1.電氣元件的可靠性分析系統(tǒng)中的5個基本電氣元件、、、、的故障概率，都是受到t和c的影響，即元件的故障概率，其中同下，是t和c作為自變量的函數(shù)。當t和c兩方面之一故障時元件就發(fā)生故障，根據(jù)邏輯或的概念如式（1）所示。(1)確定，必須先確定和。設系統(tǒng)中單個元件發(fā)生故障后不可修，系統(tǒng)排除故障是通過更換元件實現(xiàn)的。則可以認為是不可修系統(tǒng)的單元故障概率，并設故障達到0.9999元件應該更換（這個數(shù)據(jù)可以通過給定系統(tǒng)故障率反分析得到，通常比這個值小得多），如式2所示。；(2)式中：為單元故障率。對于，電器元件的正常工作都要有一定的工作溫度范圍，高于或低于該溫度范圍元件就發(fā)生故障，將該規(guī)律表示為余弦曲線，如式3所示。(3)式中：A為溫度變化范圍。實際上不同類型的元件有不同的使用時間壽命和適宜工作溫度的范圍.2.電氣系統(tǒng)的可靠性分析由圖1系統(tǒng)事故樹化簡得，式（4）如下：(4)由經(jīng)典事故樹理論得到系統(tǒng)故障（頂上事件）發(fā)生概率，如式（5）所示：(5)由式（5）可知，是反映電氣系統(tǒng)故障概率的函數(shù)，該函數(shù)由決定，又由式（1），可知是由和，即是由t和c的函數(shù)，由、t和c構(gòu)成的三維概率空間分布及其等值曲線。3.電氣系統(tǒng)事故趨勢的確定方法頂上事件發(fā)生概率空間分布趨勢：就頂上事件發(fā)生概率空間分布對某一影響因素d求導后得到的針對d的n+1維的空間分布。用，如對頂上事件發(fā)生概率空間分布的時間趨勢為。附圖說明圖1電氣系統(tǒng)的事故樹圖2元件故障概率空間分布圖3元件故障概率等值曲線圖4元件故障概率空間分布圖5元件故障概率等值曲線圖6子研究區(qū)域的劃分具體實施方式實施例為圖1所示的電氣系統(tǒng)。系統(tǒng)中的5個基本電氣元件、、、、的故障概率，都是受到t和c的影響，即元件的故障概率，其中同下，是t和c作為自變量的函數(shù)。當t和c兩方面之一故障時元件就發(fā)生故障，根據(jù)邏輯或的概念如下式：(1)確定，必須先確定和。設系統(tǒng)中單個元件發(fā)生故障后不可修，系統(tǒng)排除故障是通過更換元件實現(xiàn)的。則可以認為是不可修系統(tǒng)的單元故障概率，并設故障達到0.9999元件應該更換（這個數(shù)據(jù)可以通過給定系統(tǒng)故障率反分析得到，通常比這個值小得多），如式2所示。對于，電器元件的正常工作都要有一定的工作溫度范圍，高于或低于該溫度范圍元件就發(fā)生故障，將該規(guī)律表示為余弦曲線，如式3所示。；(2)(3)式中：為單元故障率，A為溫度變化范圍。實際上不同類型的元件有不同的使用時間壽命和適宜工作溫度的范圍，假設了他們的使用范圍，研究的工作時間范圍天，工作溫度區(qū)間°C。并根據(jù)式（2）和式（3）計算得到和在各個范圍內(nèi)的表達函數(shù)關(guān)系。和在各自研究范圍內(nèi)不是連續(xù)的，而是分段函數(shù)。各函數(shù)的分段表示如表1所示。由圖6和公式（1）可構(gòu)造出系統(tǒng)元件的故障概率空間分布及其等值曲線，如圖2所示。表1和在研究區(qū)域內(nèi)的表達式圖2中，的故障概率空間分布及其等值曲線都是不一樣的，這是由于其t和c的影響造成的。就工作時間t而言在各元件的研究時間區(qū)域內(nèi)，故障概率空間分布圖中有兩個或三個區(qū)域的故障概率明顯降低，是由于元件達到故障概率0.9999時更換新元件造成的。實際上這個更換時的故障概率可以通過設定整個系統(tǒng)的故障概率，使用多元事故樹空間理論反演得到，實際計算得到的故障概率要小得多。就工作溫度c而言，由于使用余弦曲線作為表示函數(shù)，故障概率最小的位置在適應溫度范圍的中間處。從圖像上看，元件故障概率較小的部位集中在溫度范圍的中間區(qū)域。但是，元件事故概率可以接受的范圍在圖上是較少的，這是由于使用二元事故樹表示元件故障概率的必然結(jié)果。兩個概率的疊加使元件總體故障概率增加了，這種現(xiàn)象使用經(jīng)典事故樹是無法分析的。當然，也有元件更換周期過長的原因。由圖1系統(tǒng)事故樹化簡得，式（4）如下：(4)由經(jīng)典事故樹理論得到系統(tǒng)故障（頂上事件）發(fā)生概率，如式（5）所示：(5)由式（5）可知，是反映電氣系統(tǒng)故障概率的函數(shù)，該函數(shù)由決定，又由式（1），可知是由和，即是由t和c的函數(shù)，由、t和c構(gòu)成的三維概率空間分布及其等值曲線如圖3所示。從圖3可知，系統(tǒng)故障概率在t=0時刻附近最低，主要原因是系統(tǒng)中所有元件在t=0時刻同時進入使用狀態(tài)，這段時間各個元件的故障概率都很低，使整個系統(tǒng)的故障概率降低。在使用溫度方面，多數(shù)元件的使用溫度都在20°C到30°C，所以系統(tǒng)在這個溫度區(qū)間工作的故障概率較低。但是隨著時間的發(fā)展，元件的故障概率不斷增大，開始有元件被替換掉，同時其他元件還維持原有故障概率曲線趨勢繼續(xù)發(fā)展，使更換的新元件對系統(tǒng)故障概率減小的作用被抵消。各元件的更換周期不同導致新元件提高系統(tǒng)可靠性的能力相互抵消，使除t=0附近外其他區(qū)域的系統(tǒng)故障率很高。圖3可看出，各個故障概率形成孤島，除上面分析的特點外，各孤島的在溫度上的中心并不一致，這也反映了在該時刻更換了元件并且這些元件的適應溫度范圍都不一樣。對于本研究對象，電器元件系統(tǒng)的元件故障概率是t和c的函數(shù)，所以整個電氣系統(tǒng)的故障發(fā)生概率也是t和c的函數(shù)。對于這個系統(tǒng)故障概率的三維空間曲面，它在整個研究域內(nèi)是連續(xù)的，局部可導。因為在整個研究區(qū)域內(nèi)對時間t和溫度c的表達式是連續(xù)的分段的，對于時間t的分段點為：0，35，45，50，60，70，90，100天；對于溫度c的分段點為：0，5，10，40，45，50°C，所以對整個平面的研究采取先分割后組合的方式，將整個區(qū)域劃分為35個子區(qū)域，不同區(qū)域的函數(shù)解析式參見圖6。如圖6所示。子區(qū)域內(nèi)曲面對兩個變量都可導，子區(qū)域之間的鏈接“縫”連續(xù)不可導，這個“縫”通過前后兩個節(jié)點的自變量和函數(shù)值通過導數(shù)定義求導。這樣將三維空間曲面對時間t和溫度c求導，可以直觀的表現(xiàn)出系統(tǒng)故障發(fā)生概率隨時間和溫度變化的程度，從而防止如溫度或時間變化很小，造成較大故障發(fā)生概率變化的情況。系統(tǒng)故障發(fā)生概率空間分布對t和c趨勢如圖5所示。