两状态系统的GO法中确定最小割集的新方法技术方案

本发明专利技术属于系统可靠性分析技术领域，具体涉及一种两状态系统的GO法中确定最小割集的新方法。该方法先求出系统的最小路集，然后根据最小路集和最小割集的逻辑关系再求解出最小割集，可以不通过对系统可靠性的定量计算，而直接进行定性分析，从而使编程更加简化，并且提高了计算机的相应运算速度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于系统可靠性分析
，具体涉及一种两状态系统的GO法中确定最小割集的新方法。
技术介绍
GO法和故障树方法一样是一种有效的系统可靠性分析方法。GO法的基本原理是以操作符代表单元，以信号流代表单元之间的连接，将系统图转换成GO图。GO法的定量计算是从输入操作符开始，沿信号流序列，按操作符运算规则，逐步计算信号流的状态概率，直至代表系统的最终输出信号。GO法中也可进行系统的定性分析，两状态系统的GO法中的路集、最小路集、割集、最小割集与故障树方法中相应的概念一致。确定导致系统故障的最小割集是系统定性分析 的首要任务，进而才能得到系统的FV重要度，FV重要度是PSA导则要求计算的重要度，是风险指引的应用中所必需的重要度。对于两状态的系统(系统中的全部单元只有正常工作和故障维修两种状态)，求解最小割集的现有方法是通过对系统可靠度的定量计算得到系统的最小割集。所谓最小割集，是指导致顶事件发生的所有可能的基本事件的最小限度的集合，当集合中的全部基本事件都已发生时，顶事件必定发生。现有的最小割集定量计算方法如下假设其中某个功能操作符处于故障状态，成功概率为零，其他功能操作符的状态概率不变，计算得到系统成功概率为零的即为一阶最小割集，依次循环计算，可得所有一阶最小割集。一阶最小割集以外的功能操作符两两组合，并假设它们处于故障状态，成功概率为零，其他功能操作符的状态概率不变，计算得到系统成功概率为零的即为二阶最小割集，依次循环计算，可得所有二阶最小割集。以此类推，可得系统的各阶最小割集。求高阶最小割集时，对不包含任何低阶最小割集的高阶组合进行计算，寻找高阶最小割集。现有方法的缺点是若未得系统成功概率的表达式，每判断操作符的故障状态的一个组合是否为最小割集，就要一次定量计算；否则需先得系统成功概率的表达式，这在编程时涉及符号运算，编程复杂，计算耗时长。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有最小割集定量计算方法的缺陷，提供一种两状态系统的GO法中确定最小割集的新方法，该方法可不通过对系统可靠性的定量计算，而直接进行定性分析，从而简化编程操作，提高计算速度。本专利技术的技术方案如下一种两状态系统的GO法中确定最小割集的新方法，包括首先，获得系统的全部最小路集，每个最小路集Ri以向量表示为，其中，m, η, P…表示最小路集Ri中含有的功能操作符编号；依次判断各功能操作符的编号是否为所有最小路集的元素，如果是，则该功能操作符的故障状态即为系统的一阶最小割集；将所有一阶最小割集以外的功能操作符进行两两组合，若这两个功能操作符的编号所在最小路集的并集包含所有最小路集，则这两个功能操作符的故障状态组合即为系统的二阶最小割集；以上述方式递推，对不包含任何低阶最小割集的功能操作符进行高阶组合，若这种高阶组合的功能操作符的编号所在最小路集的并集包含所有最小路集，则这些功能操作符的故障状态组合即为系统的高阶最小割集；从而得到系统的各阶最小割集。进一步，如上所述的两状态系统的GO法中确定最小割集的新方法，其中，所述的获得系统的全部最小路集的方法如下首先，对有相关性的结构进行单独定量分析，得到它们的等效单元的等效可靠度参数，并在两状态系统中用等效单元代替这些有相关性的结构，从而使两状态系统的单元独立；并且，把系统中M取K门的逻辑关系等效为相应的或门和与门的组合关系； 然后，从最终信号流开始，逆着信号流方向逐渐求解最小路集，直至遍历过所有的输入操作符，求解过程中进行如下置换中间最小路集遇到或门，输入信号向量有几个元素就把中间最小路集复制成几个，每个新的中间最小路集中用输入信号编号置换或门的输出信号编号；中间最小路集遇到与门，用输入信号向量置换与门的输出信号编号；中间最小路集遇到两状态单元，用操作符编号和输入信号编号置换输出信号编号;中间最小路集遇到有条件信号导通单元，用操作符编号和输入信号向量置换输出信号编号；中间最小路集遇到单信号发生器，用操作符编号置换输出信号编号；其中，所述的中间最小路集为求解过程中得到的最小路集，所述的输入信号向量为或门、与门或者有条件信号导通单元的全部输入信号编号构成的向量。本专利技术的有益效果如下本专利技术针对两状态系统的GO法，先求出系统的最小路集，然后根据最小路集和最小割集的逻辑关系再求解出最小割集。该方法可以不通过对系统可靠性的定量计算，而直接进行定性分析，从而使编程更加简化，并且提高了计算机的相应运算速度。附图说明图I为具体实施例中某供电系统的GO图。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术进行详细的描述。本专利技术所提供的两状态系统的GO法中确定最小割集的新方法，是通过求解系统的最小路集，然后从最小路集的元素中分析出各阶最小割集。所谓最小路集，是指使顶事件不发生所必须的、最低限度的基本事件的集合。本专利技术的基本方法如下首先，获得系统的全部最小路集，每个最小路集Ri以向量表示为，其中，m, η, P…表示最小路集Ri中含有的功能操作符编号。依次判断各功能操作符的编号是否为所有最小路集的元素，如果是，则该功能操作符的故障状态即为系统的一阶最小割集。将所有一阶最小割集以外的功能操作符进行两两组合，若这两个功能操作符的编号所在最小路集的并集包含所有最小路集，则这两个功能操作符的故障状态组合即为系统的二阶最小割集。针对两个功能操作符的编号所在最小路集的并集包含所有最小路集的情况举例如下假设某系统的由功能操作符的编号组成的6个最小路集如下所示Rl = ；R2 = ；R3 = ；R4 = ；R5 = ；R6 = 。·编号I所在的最小路集有R3，R4，R5，R6 ;编号3所在的最小路集有Rl，R2。这两个编号所在的最小路集的并集是Rl，R2, R3，R4，R5，R6，也就是包含了所有最小路集。以上述方式递推，对不包含任何低阶最小割集的功能操作符进行高阶组合，若这种高阶组合的功能操作符的编号所在最小路集的并集包含所有最小路集，则这些功能操作符的故障状态组合即为系统的高阶最小割集；从而得到系统的各阶最小割集。系统可能的最大阶数的最小割集满足此最小割集的功能操作符编号分别是全部的不同最小路集的元素。因此，最小路集法还可以确定最小割集的最大阶数的上限，即为最小路集的个数。在上述确定最小割集的新方法中，首先需要获得系统的全部最小路集，本专利技术中获得系统的全部最小路集的方法如下首先，对有相关性的结构进行单独定量分析，得到它们的等效单元的等效可靠度参数，并在两状态系统中用等效单元代替这些有相关性的结构，然后两状态系统的单元就是独立的，可以直接进行系统的定性分析。若两状态系统是可修系统，则其中通常有两种具有相关性的部件组合结构，一是有停工相关的部件串联结构，二是常有复杂的相关性和共有信号的部件并联结构。可修系统的相关性表现在以下方面(I)停工相关可修系统由于某些单元的故障而停工维修时，没有故障的单元随系统的停工而停止运行，并且不再发生故障，直到系统修复，这些单元再恢复正常运行。这些单元发生故障要受到其它单元是否处于故障状态的影响，因此它们不是独立的，这种相关性定义为停工相关。(2)维修相关可修系统有多个单元同时处于故障状态，而维修工不足，有些单元发生故障后不能及时维修，而要等待其它单元恢复后才能维修，这些单元的维修就不是独立的，这本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种两状态系统的G0法中确定最小割集的新方法，包括：首先，获得系统的全部最小路集，每个最小路集Ri以向量表示为[m，n，p…]，其中，m，n，p…表示最小路集Ri中含有的功能操作符编号；依次判断各功能操作符的编号是否为所有最小路集的元素，如果是，则该功能操作符的故障状态即为系统的一阶最小割集；将所有一阶最小割集以外的功能操作符进行两两组合，若这两个功能操作符的编号所在最小路集的并集包含所有最小路集，则这两个功能操作符的故障状态组合即为系统的二阶最小割集；以上述方式递推，对不包含任何低阶最小割集的功能操作符进行高阶组合，若这种高阶组合的功能操作符的编号所在最小路集的并集包含所有最小路集，则这些功能操作符的故障状态组合即为系统的高阶最小割集；从而得到系统的各阶最小割集。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王任泽，张建岗，
申请(专利权)人：中国辐射防护研究院，
类型：发明
国别省市：