분류 기존 방법예약은 그림에 나와 있습니다.
예약
위에서 우리는 중복성 유형의 본질을 설명했습니다. 현재 구조적 중복성은 기술 시스템에서 가장 널리 퍼져 있습니다.
구조적 중복성의 본질은 하나 이상의 추가 (백업) 요소가 주요 요소에 장애가 발생한 경우 개체의 작동성을 보장하도록 설계된 기본 요소(즉, 지정된 기능을 수행하는 데 필요한 최소)에 부착된다는 것입니다. 요소).
예약량에 따라 다음 유형이 구분됩니다.
- - 일반, 전체 객체 예약 제공
- - 개별 요소 또는 해당 그룹이 예약되어 있는 별도
- - 다양한 유형의 예약을 혼합하여 결합합니다.
동일하게 예약하세요 기술 시스템, 복구 가능하거나 복구 불가능할 수 있습니다. 첫 번째는 유지 관리되는 시스템에 사용되며 시스템 보안이 특정 수준 이하로 떨어지지 않는 방식으로 복구 전략이 구축됩니다. 유지 관리 시스템(반환 불가능한 우주선, 자동 기상 관측소 등)에서는 일반적으로 예비비가 완전히 사용되며 복원할 수 없습니다.
중복 요소는 다양한 모드에 있을 수 있습니다.
로드되고, 가벼워지고, 언로드되었습니다.
언로드 모드에서는 중복 요소가 주 요소와 동일한 상태입니다. 즉, 모든 요소가 동일한 조건에서 동시에 작동합니다.
라이트 예비 모드는 예비 요소의 부하가 주 요소의 부하보다 적음을 의미합니다.
언로드된 예비는 기본 요소가 실패할 때까지 중복 요소에 부하가 없는 상황으로 귀결됩니다.
연결의 성격에 따라 다음과 같이 구별됩니다.
- - 백업 요소가 주요 요소와 함께 시설의 기능에 참여하는 영구 예약:
- - 교체, 주요 요소의 기능이 주요 요소의 고장 이후에만 백업 요소로 이전되는 경우
- - 슬라이딩에서는 실패한 요소를 백업 요소로 교체할 수 있습니다.
n개의 직렬 연결된 요소로 구성된 시스템을 고려하면 중복성에 대한 여러 옵션을 제공할 수 있습니다.
일반 예약(그림 6.9, a)는 주 회로의 요소 중 하나라도 고장이 나면 예비 회로가 켜져서 주 회로를 완전히 대체한다고 가정합니다.
j번째 회로가 무장애로 동작할 확률
,
어디 
- 고려된 시간 t와 관련된 j번째 회로의 i번째 요소가 고장 없이 작동할 확률.
m개의 병렬 회로로 구성된 시스템의 무고장 작동 확률(분석의 용이성을 위해 중복 로드를 고려함)
.
(6.26)
.
(6.27)
예시 1. n=4에서 일반 중복성을 갖춘 시스템의 무고장 작동 확률; m=3; p=0.8은 다음과 같습니다: P(t)=1–(1–0.8 4) 3 =0.7942. 예비가 없는 경우 p=0.8에서 n=4 요소의 순차 시스템이 오류 없이 작동할 확률은 다음과 같습니다.
P(t)=p n = 0,8 4 =0,4096.
별도 예약(그림 6.9, b)는 주 회로의 요소에 오류가 발생한 경우 다음 예비 요소를 켜는 기능을 제공합니다. 별도 예약의 종류는 다음과 같습니다. 롤링 예약, 예비 요소(요소)가 주 회로의 고장난 요소를 대체할 수 있는 경우.
별도의 중복성을 사용하면 m - 1개의 중복 요소(우리는 로드된 중복성을 고려함)를 고려하여 i번째 요소가 무장애 작동할 확률은 다음과 같습니다.
.
별도의 이중화를 갖춘 시스템의 무장애 작동 확률
.
(6.28)
모든 요소가 동일한 신뢰도를 갖는 경우, 즉 Pi ij(t)=p이면
.
(6.29)
예시 2. n=4에서 별도의 중복성을 갖춘 시스템의 무고장 작동 확률; m=3; p=0.8은 다음과 같습니다:
P(t)= 4 = 0.9684.
예제 1과 2의 계산 결과를 비교하면 별도 이중화는 동일한 개수의 이중화 요소(중복 계수)를 사용하는 일반 이중화에 비해 더 높은 수준의 무고장 운전을 제공한다는 것을 알 수 있습니다. 그러나 별도의 이중화로 인해 전체 시스템이 복잡해지게 된다는 점에 유의해야 합니다. 큰 수실제로 사용 효과를 감소시키는 제어 및 스위칭 장치.
또한 사용됨 혼합 예약- 개별 회로의 일반 이중화와 가장 중요하고 신뢰성이 가장 낮은 요소의 별도 이중화 조합. 이 경우 유사한 방법을 사용하여 예약 옵션을 비교할 수 있습니다.
6.3. 기술 시스템 생성 단계에서 기술 시스템의 신뢰성을 보장하는 방법으로서의 중복성
예약- 애플리케이션 추가 자금그리고(또는) 객체의 운용성(신뢰성 증가)을 유지하기 위한 능력.
예약 유형:
1. 구조적 중복성- 객체 구조의 예비 요소를 사용한 중복성. 구조적 중복성은 원래 시스템 요소의 절대적인 신뢰성을 고려할 때 기능적으로 필요하지 않은 예비(중복) 요소를 시스템에 도입함으로써 실현됩니다. 시스템 요소(또는 회로)의 구조적 중복으로 인해 신뢰성 지표가 개별적으로(점프) 증가합니다. 구조적 중복성에 대한 다양한 옵션은 6.2.2-6.2.3절에서 논의됩니다.
2. 기능적 중복성- 기능 예비를 사용한 중복. 이러한 예약 방식을 이용하면 특정 기능을 수행할 수 있도록 시스템이 구축된다. 다양한 방법으로및(또는) 기술적 수단. 예를 들어, 일부 CNC 공작 기계에서는 보간기(선형-원형, 포물선형 등)와 같은 특수 장치를 사용하여 작업체의 이동 궤적을 보간하는 기능을 소프트웨어 및 하드웨어에서 수행할 수 있습니다.
3. 임시 예약- 예약시간을 활용하여 예약하세요. 예비 시간은 문제 해결, 유지 관리 등에 사용될 수 있습니다. 기술 시스템 ah는 다양한 방법으로 제공될 수 있습니다.
a) 운영 시간 증가(유지 관리 시간 감소, 계획된 가동 중지 시간, 작업 교대 증가 등으로 인해)
b) 생산성 비축량을 창출합니다.
c) 시스템에 기능적 관성의 특성을 부여합니다. 기능적 관성- 출력 효과의 손실 없이 작동을 중단할 수 있는 능력을 특징으로 하는 시스템의 속성입니다. 기능적 관성은 상호 운용성 저장 장치(버퍼링)를 사용하여 기술 시스템에 부여될 수 있습니다.
4. 정보 백업 -정보 보유량을 사용하여 예약합니다. 정보 전송, 처리 및 표시 중에 중복 코드 및 기호를 도입하여 구현됩니다(예: 정보 전송 시 오류를 감지하고 제거할 수 있는 추가 정보 단위: 수정 코드, 체크섬, 패리티 검사 등). .).
5. 부하 이중화- 로드 예약을 사용한 중복성. 부하 중복성(파라메트릭 중복성) 원리의 본질은 객체의 작동 영역을 확장하는 것입니다. 이 경우 개체의 상태 영역은 개체 출력 매개변수의 최대 허용 값에 따라 결정되는 작동 영역의 경계에서 멀어집니다. 이는 강도, 내마모성(내마모성 증가, 지지 표면 면적 증가, 내마모성 재료 사용 등), 강성, 내진동성, 내열성 등을 확보함으로써 실현됩니다. 부하 이중화를 통해 시스템 신뢰성을 지속적으로 높일 수 있습니다. 요구되는 수준개별 시스템 요소의 성능과 장애에 대한 저항력을 높입니다. 연결되거나 결합된 구조를 가진 시스템에서 이 수준을 설정하려면 해당 요소와 하위 시스템의 상호 작용, 그리고 출력 형성에 개별 요소와 하위 시스템의 참여를 고려하여 전체 시스템의 작동을 고려해야 합니다. 시스템 전체의 매개변수.
시스템 이중화 방법 분류
전자, 무선 공학, 기계 요소, 전기 공학의 요소 기반에 대해 현재 달성된 신뢰성 수준은 고장률 값 λ=10 -6 ...10 -7 1/h를 특징으로 합니다. 가까운 시일 내에 이 수준이 다음 수준으로 상승할 것으로 예상됩니다. λ= 10 -8 1/시간. 이를 통해 N = 10 6 요소로 구성된 시스템의 고장 간격을 100시간으로 늘릴 수 있지만 이는 분명히 충분하지 않습니다. 요구되는 신뢰성 복잡한 시스템다음을 사용해야만 달성할 수 있습니다. 다양한 유형예약 .
중복성은 해당 요소의 신뢰성이 충분하지 않을 때 객체의 특정 수준의 신뢰성(특히 오류 없는 작동)을 보장하는 주요 수단 중 하나입니다.
GOST 27.002-89에 따름 예약하나 이상의 요소에 오류가 발생한 경우 개체의 작동 상태를 유지하기 위해 추가 수단 및/또는 기능을 사용하는 것입니다. 따라서 중복성은 중복성을 도입하여 객체의 신뢰성을 높이는 방법입니다. 차례로, 중복성 -이는 개체가 지정된 기능을 수행하는 데 필요한 최소 수준을 넘어서는 추가 도구 및/또는 기능입니다. 중복성을 도입하는 목적은 다음과 같습니다. 정상적인 기능해당 요소에 오류가 발생한 후 개체입니다.
예약 방법은 다양합니다. 중복 유형, 요소 연결 방법, 중복성 다중성, 예비 스위치 켜기 방법, 예비 예비 작동 모드, 예비 복원 가능성 등의 기준에 따라 이들을 분리하는 것이 좋습니다.
그림 4.7 - 중복성 방법 분류
구조적 중복성,때로는 하드웨어(요소, 회로)라고도 하며 개체 구조의 예비 요소를 사용합니다. 구조적 중복성의 핵심은 최소한의 필수 옵션개체에는 추가 요소가 도입됩니다. 이중화 시스템의 요소에는 다음과 같은 이름이 있습니다. 주요 요소- 요소에 오류가 없는 경우 개체가 필요한 기능을 수행하는 데 필요한 개체 구조의 요소입니다. 예비 요소 -주요 요소에 장애가 발생한 경우 주요 요소의 기능을 수행하도록 의도된 개체의 요소입니다.
일부 작동 모드에서 주요 요소인 요소는 다른 조건에서 백업 역할을 할 수 있기 때문에 주요 요소의 정의는 객체의 주요 구조의 최소 개념과 관련이 없습니다.
예약된 요소- 고장이 발생한 경우 백업 요소가 시설에 제공되는 주요 요소.
그림 4.8 – 4.10은 소위 요소의 병렬 연결이라고 불리는 기본 요소와 백업 요소의 연결 다이어그램을 보여줍니다. 요소가 병렬로 연결된 시스템은 모든 요소가 실패하는 경우에만 실패하는 시스템입니다.
그림 4.8 - 요소의 병렬 연결 예
그림 4.9 - SUKhTP 요소의 병렬 직렬 연결 예
A- 기능 다이어그램, b – 디자인 다이어그램
그림 4.10 - 요소의 브리지 연결 예
임시 예약시간 예비 사용과 관련이 있습니다. 이 경우 객체가 다음과 같이 가정됩니다. 필요한 작업할당된 시간은 분명히 필요한 최소 시간보다 큽니다. 물체의 생산성, 요소의 관성 등을 증가시켜 시간 여유를 생성할 수 있습니다.
정보 백업- 정보중복을 이용한 중복이다. 정보 중복의 예로는 통신 채널을 통한 동일한 메시지의 다중 전송이 있습니다. 장비 고장 및 간섭의 영향으로 인해 나타나는 오류를 감지하고 수정하는 통신 채널을 통해 정보를 전송할 때 다양한 코드를 사용합니다. 정보를 처리, 전송 및 표시할 때 중복 정보 기호를 도입합니다. 과도한 정보를 사용하면 전송된 정보의 왜곡을 어느 정도 보상하거나 제거할 수 있습니다.
기능적 중복성- 주어진 기능이 다양한 방식으로 수행될 수 있는 중복성 기술적 수단. 예를 들어, 자동 제어 시스템에 정보를 전송하는 기능은 무선 채널, 전신, 전화 및 기타 통신 수단을 사용하여 수행될 수 있습니다. 따라서 일반적인 평균 신뢰성 지표(고장 간 평균 시간, 무고장 작동 확률 등)는 정보가 부족하고 다음 용도에 사용하기에 적합하지 않습니다. 이 경우. 기능적 신뢰성을 평가하는 데 가장 적합한 지표는 주어진 기능을 수행할 확률, 기능을 완료하는 데 걸리는 평균 시간, 주어진 기능을 수행하는 가용성 비율입니다.
부하 이중화- 이는 예비 로드를 사용한 중복입니다. 우선 부하 중복성은 요소에 작용하는 부하를 견딜 수 있는 요소의 능력을 최적으로 유지하는 것으로 구성됩니다. 다른 로드 백업 방법을 사용하면 추가 보호 요소 또는 언로드 요소를 도입할 수 있습니다.
등재된 종예약은 시스템 전체에 적용될 수도 있고, 시스템의 개별 요소나 해당 그룹에 적용될 수도 있습니다. 첫 번째 경우에는 예약이 호출됩니다. 일반적인,두 번째에는 – 분리된.동일한 객체에 서로 다른 유형의 예약을 조합하는 것을 호출합니다. 혼합.
예비 요소를 포함하는 방법에 따라 영구, 동적, 대체, 슬라이딩 및 다수 예약이 구분됩니다. 영구 예약- 요소에 오류가 발생한 경우 개체의 구조를 재구성하지 않은 중복성입니다. 영구 이중화를 위해서는 주 요소에 오류가 발생한 경우 백업 요소를 활성화하는 데 특별한 장치가 필요하지 않고 작동이 중단되지 않는 것이 중요합니다(그림 4.11 - 4.13). 가장 간단한 경우의 영구 이중화는 스위칭 장치 없이 요소를 병렬로 연결하는 것입니다.
그림 4.13 - 상시 예약이 포함된 혼합 이중화
동적 예약- 이는 해당 요소에 오류가 발생할 때 개체의 구조를 재구성하는 중복입니다. 동적 예약에는 다양한 종류가 있습니다.
대체 예약- 이는 동적 중복성으로, 주 요소에 오류가 발생한 후에만 주 요소의 기능이 백업 요소로 전송됩니다. 대체에 의한 예비비(그림 4.14, 4.15)를 포함하면 다음과 같은 이점이 있습니다.
– 예비 작동 모드를 위반하지 않습니다.
– 주요 요소가 작동 중일 때 작동하지 않기 때문에 백업 요소의 신뢰성을 더 크게 유지합니다.
– 여러 주요 요소에 대해 예비 요소를 사용할 수 있습니다.
교체 이중화의 중요한 단점은 스위칭 장치가 필요하다는 것입니다. 별도의 이중화를 사용하면 스위칭 장치의 수가 주요 요소의 수와 동일하므로 전체 시스템의 신뢰성이 크게 저하될 수 있습니다. 따라서 교체를 통해 대형 유닛이나 전체 시스템을 예약하는 것이 유리하며, 다른 모든 경우에는 스위칭 장치의 높은 신뢰성을 확보하는 것이 좋습니다.
롤링 예약- 이는 대체에 의한 예약으로, 객체의 주요 요소 그룹이 하나 이상의 예비 요소에 의해 예약되며, 각 예비 요소는 이 그룹의 실패한 주요 요소를 대체할 수 있습니다(그림 4.16).
그림 4.16 - 동일한 유형(a) 및 이종(b) 요소가 있는 슬라이딩 예약
제어 시스템에서 발견됨 폭넓은 적용 다수 예약("투표" 사용). 이 방법은 다수 또는 논리 요소라는 추가 요소의 사용을 기반으로 합니다. 논리 요소를 사용하면 동일한 기능을 수행하는 요소에서 나오는 신호를 비교할 수 있습니다. 결과가 일치하면 장치의 출력으로 전송됩니다.
그림 4.17은 "3개 중 2개" 원칙에 따른 중복성을 보여줍니다. 3개 중 일치하는 2개의 결과는 모두 참으로 간주되어 장치의 출력으로 전달됩니다. 제어 및 보호 시스템(CPS) 하위 시스템의 많은 회로는 이 원리를 사용하여 구축됩니다. "5/5" 비율 등을 사용할 수 있습니다. 이 방법의 주요 장점은 모든 유형의 요소 오류 발생 시 신뢰성을 높이고 정보 논리 객체의 신뢰성을 높이는 것입니다.
그림 4.17 – 다수 예약
중복성의 정도는 중복성의 다양성을 특징으로 합니다. 준비금 비율개체의 예비 요소 수와 개체가 예약한 주요 요소 수의 비율로, 축소되지 않은 분수로 표시됩니다. 정수 다중성을 통한 중복성하나의 기본 요소가 하나 이상의 백업 요소에 의해 백업될 때 발생합니다.
분수 다중성을 이용한 예약 –이는 동일한 유형의 두 개 이상의 요소가 하나 이상의 백업 요소에 의해 예약되는 경우의 예약입니다. 부분 중복의 가장 일반적인 옵션은 주요 요소 수가 예비 요소 수를 초과하는 경우입니다. 다중도가 1인 예약을 호출합니다. 복사.
예비품의 작동 모드에 따라 로드된 예비품, 가벼운 예비품, 언로드된 예비군이 있습니다. 로드된 예비 –이는 기본 요소 모드에 있는 하나 이상의 예비 요소를 포함하는 예비입니다. 로드된 예비 요소는 해당 객체의 주요 요소와 동일한 수준의 신뢰성, 내구성 및 저장성을 갖는다고 가정합니다. 라이트 리저브 -이는 기본 요소보다 로드가 적은 모드에 있는 하나 이상의 백업 요소를 포함하는 예비입니다. 가벼운 예비 요소는 일반적으로 더 많은 것을 가지고 있습니다 높은 수준주요 요소보다 신뢰성, 내구성, 저장성이 뛰어납니다. 언로드된 예비- 이는 주 요소의 기능을 수행하기 시작하기 전에 언로드 모드에 있는 하나 이상의 예비 요소를 포함하는 예비입니다. 로드되지 않은 예비 요소의 경우 일반적으로 오류가 발생하지 않으며 한계 상태에 도달하지 않는다고 가정합니다.
장애 발생 시 하나 이상의 예비 요소의 작동 가능성이 작동 중에 복원되는 중복을 호출합니다. 복원을 통한 백업,그렇지 않으면 유지됩니다 복원 없이 백업.예비품의 복구 가능성은 요소의 작동 가능성을 모니터링하여 보장됩니다. 중복성이 있는 경우 이는 특히 중요합니다. 이 경우 숨겨진 오류 수가 중복성이 없는 경우보다 클 수 있기 때문입니다. 안에 이상적인설비의 어느 부분이라도 고장이 난 경우 지체 없이 이를 감지하고, 고장난 부분을 즉시 교체 또는 수리합니다.
예약방법의 분류.필요한 수준의 신뢰성을 보장하고 무엇보다도 신뢰성이 부족한 요소가 있는 물체 또는 전기 시스템의 오류 없는 작동을 보장하는 주요 수단 중 하나는 중복성입니다.
아래에 예약운영 상태를 유지하기 위해 추가적인 수단과 능력을 사용하는 것을 의미합니다. 전기 시스템해당 요소 중 하나 이상이 실패한 경우. 예약은 효과적인 방법시스템에 포함된 요소의 신뢰성보다 신뢰성이 높은 전기 시스템을 만드는 것입니다.
예약할 때마다 다릅니다 주요 요소해당 요소에 오류가 없는 경우 시스템이 필요한 기능을 수행하는 데 필요한 구조 예비 요소,고장이 발생한 경우 주요 요소의 기능을 수행하도록 설계되었습니다.
예비 요소 수의 비율 피 피시스템이 예약한 기본 요소의 수 에 의해,축소되지 않은 부분으로 표현되는 것을 지급준비율이라고 합니다.
m p = n p /n o .
예비 비율이 1:1인 중복성 m р = 1/1을 호출합니다. 복사.
중복성에 사용되는 추가 도구 및 기능에는 백업으로 시스템 구조에 추가된 요소, 기능 및 정보 도구 및 기능의 사용, 초과 시간 및 예비 사용이 포함됩니다. 부하 용량. 따라서 추가 자금의 유형에 따라 구별됩니다. 구조적 중복객체 구조의 예비 요소를 사용하여, 기능성기능 예비를 사용하여, 정보 제공정보 보유량을 사용하여, 일시적인예비 시간을 사용하고 짐부하 예비를 사용합니다(그림 3.28).
ES에서는 구조적 중복성이 가장 자주 사용되며 다른 유형의 중복성도 사용됩니다. 따라서 기능적 이중화를 사용하면 자동화 장비의 다기능 요소가 때때로 사용되며, 실패할 경우 해당 시스템에서 다른 목적으로 사용할 수 있습니다. 기능적 이중화는 예를 들어 정보 전송과 같은 다양한 작동 방법으로도 수행됩니다. 시스템의 어떤 요소가 계속 작동하는지에 따라 다른 방식으로 작동합니다. 정보 중복성은 오류 발생으로 인해 처리되거나 전송된 정보의 일부가 손실되거나 왜곡되는 시스템에서 사용됩니다. 임시 예약은 물체의 생산성을 높이고 요소의 관성을 높이고 시간 이동에 따라 개별 작업을 반복하여 수행할 수 있습니다. 부하 중복성은 요소에 작용하는 부하를 견딜 수 있는 요소의 능력을 최적으로 확보하거나 시스템에 작용하는 부하로부터 시스템의 일부 주요 요소를 보호하기 위해 추가 보호 또는 언로드 요소를 시스템에 도입하는 것으로 표현됩니다.
예비를 켜는 방법에 따라 영구 예비와 동적 예비가 구분됩니다. 영구 예약해당 요소에 장애가 발생하는 경우 시스템 구조를 재구성하지 않고 수행됩니다. 동적 예약- 다음과 같은 경우 시스템 구조를 재구성합니다. 해당 요소에 오류가 발생합니다.
가장 간단한 경우, 지속적인 이중화를 사용하면 스위칭 장치 없이 요소의 병렬 또는 직렬 연결이 수행되고 동적 이중화를 사용하면 요소 오류에 대응하는 스위칭 장치가 필요합니다.
동적 중복성은 종종 중복성입니다. 치환,주요 요소의 기능이 주요 요소에 장애가 발생한 후에만 백업 요소로 이전되는 방식입니다.
대체 중복의 일반적인 유형은 롤링 중복으로, 기본 시스템 요소 그룹이 하나 이상의 중복 요소로 백업되며 각 중복 요소는 그룹의 오류가 발생한 기본 요소를 대체할 수 있습니다.
주 요소 고장 전 예비 요소의 작동 모드가 다릅니다. 적재된 예비(하나 이상의 백업 요소가 기본 요소 모드에 있음) 가벼운 예비(하나 이상의 백업 요소가 기본 요소보다 로드가 적은 모드에 있음) 언로드된 예비(하나 이상의 예비 요소는 주 요소의 기능을 수행하기 시작하기 전에 언로드 모드에 있습니다).
적재된 경량 예비품과 무부하 예비품의 개념은 신뢰성 수준에 따라 예비 요소를 구별하는 데 사용됩니다. 로드된 예비 요소는 예비 요소의 리소스가 주요 요소와 동일한 방식으로 소비되므로 예약한 개체의 주요 요소와 동일한 수준의 신뢰성(무고장 작동, 내구성 및 저장성)을 갖습니다. 가벼운 예비 요소는 실패한 요소 대신 켜질 때까지 예비 요소의 자원 소비 강도가 주요 요소보다 훨씬 낮기 때문에 더 높은 수준의 신뢰성을 갖습니다. 언로드된 예비 요소를 사용하면 예비 요소의 리소스는 실패한 요소 대신 스위치를 켠 순간부터 거의 소비되기 시작합니다.
그림 3.28. 예약 유형 분류 체계
객체(객체의 요소)를 예약하는 방법에 따라 일반 예약과 개별 예약이 구분됩니다. ~에 일반 예약하나의 개체 대신 개체 전체가 예약되어 있으며 기능이 동일하거나 유사한 두 개 이상의 개체가 동시에 작동합니다. 이 방법은 간단하며 실제로 가장 중요한 시스템을 백업할 때 널리 사용됩니다. ~에 별도 예약예약되어 있습니다 개별 요소일반적으로 객체에 내장된 객체 또는 그 그룹의 경우 시스템의 개별 요소와 상당히 큰 부분(블록)이 모두 별도로 예약될 수 있습니다.
동적 이중화는 개별적이고 일반적일 수 있으며 부하가 있는 경우뿐만 아니라 경부하 및 무부하 예비 요소에서도 예비 요소를 사용할 수 있으므로 예비 요소의 자원을 절약하고 전기 시스템 전체의 신뢰성을 높이며 에너지 소비를 줄일 수 있습니다. .
교체를 통해 이중화하는 경우 슬라이딩 이중화를 사용하여 저렴한 비용으로 시스템의 필요한 신뢰성을 보장하고 무게와 크기를 약간 늘릴 수 있습니다.
교체에 의한 동적 이중화의 단점은 장치 전환이 필요하고 백업 요소로 전환할 때 작동이 중단될 뿐만 아니라 실패한 요소 또는 블록을 검색하는 시스템이 포함되어 전체 이중화 시스템의 신뢰성이 감소한다는 것입니다. 상당히 큰 기능 단위와 복잡한 전기 시스템 블록의 이중화 대신 이중화를 사용하는 것이 좋습니다.
요소를 주요 요소와 지속적으로 연결하는 영구 이중화는 간단합니다. 스위칭 장치가 필요하지 않습니다. 주요 요소에 장애가 발생하면 시스템은 중단이나 전환 없이 계속해서 정상적으로 작동합니다. 지속적인 중복성의 단점은 백업 요소의 리소스 소비가 증가하고 요소가 실패할 때 중복 노드의 매개변수가 변경된다는 것입니다.
영구 이중화는 작동이 잠시 중단되더라도 허용되지 않는 중요한 시스템과 ESA 전자 장비의 장치, 블록 및 요소(저항기, 커패시터, 다이오드 등)와 같이 상대적으로 작은 요소를 예약할 때 사용됩니다.
ESA에 포함된 전기 및 무선 요소의 이중화(오류로 인해 특히 위험한 결과를 초래할 수 있음)는 단락 및 요소 파손 가능성을 모두 고려하여 수행됩니다. 요소가 파손된 경우 병렬로 연결하여 이중화를 수행하고 단락의 경우 요소를 직렬로 연결하여 요소가 고장 났지만 직렬로 연결된 다른 요소의 전기 회로는 중단되지 않는다고 가정하여 이중화를 수행합니다. 예를 들어, 단락(SC), 개방 회로 또는 단락으로 인해 오류가 발생하는 경우 예비 로드가 있는 다이오드의 영구적인 별도 이중화 및 개방 회로는 각각 백업 다이오드를 직렬, 병렬로 켜서 수행됩니다. 메인과 직렬 병렬 (그림 3.29, 에이, 씨).
일반 영구 정류기 이중화 UD로드된 예비는 예비의 병렬 연결에 의해 수행되며 다이오드는 예비 정류기의 전류가 고장난 정류기의 출력 회로를 통해 흐르는 것을 방지하는 데 사용됩니다 (그림 3.29, G).언로드 예비가 있는 정류기의 일반 이중화는 장치를 사용하여 수행됩니다. 에이고장에 대한 CO 신호를 수신하고 제어 신호 DC를 스위치에 공급하는 스위칭 QW고장난 정류기를 끄고 백업 정류기를 켜려면(그림 3.29, 디).
영구 예약.이러한 중복성은 하나 이상의 백업 요소(시스템)에 대한 병렬 또는 직렬 연결을 통해 수행될 수 있으며, 기본 요소(시스템)와 동일한 기능을 수행합니다. 이러한 이중화는 예를 들어 발전기, 컴퓨터, ESA 장치, 저항기 등의 병렬 작동 중에 수행될 뿐만 아니라 다이오드, 차단 접점, 커패시터 등이 직렬로 연결된 경우에도 수행됩니다. 디.
예비 스위치가 영구적으로 켜져 있는 전기 시스템은 고장난 요소가 시스템 전체의 작동에 영향을 미치지 않도록 제조됩니다. 극단적인 경우 지속적인 중복성을 갖는 요소의 오류로 인해 발생할 수 있는 결과는 다음과 같습니다. 단락또는 하나 이상의 요소가 파손된 경우 시스템을 설계할 때 이를 고려해야 합니다. 이를 위해 제한 저항이 도입됩니다.
쌀. 3.29. 일반적인 구조적 중복 구성표:
가, 비, ㄷ -다이오드 VD각각 단락, 개방 회로, 단락 및 개방 회로와 같은 고장이 발생한 경우;
지, 디 -정류기 UD각각 로드된 예비비와 언로드된 예비비로
변압기를 분할하고 개별 시스템 매개변수의 허용 오차도 증가시킵니다.
영구 예약은 로드된 예약을 제공하며 일반 또는 별도일 수 있습니다. 블록 다이어그램에서는 신뢰성을 계산하기 위해 주 요소와 예비 요소를 병렬로 연결합니다(그림 3.30).
쌀. 3.30. 일반 (a) 및 별도 (b) 영구 예약 제도
일반 이중화를 갖춘 전기 시스템(그림 3.30, a)은 그 중 적어도 하나가 계속 작동할 경우 정상적으로 작동합니다. 티+1직렬 연결된 요소로 구성된 병렬 회로. 각각의 무장애 작동 확률 i 번째 체인와 함께 N시간에 따른 (3.68)을 고려한 직렬 연결 요소 티(녹화를 단순화하기 위해 미래의 시간은 표시하지 않습니다)
파이 =(3.95)
어디 Р ij- j번째 동작이 실패하지 않을 확률 요소 나쇠사슬. m + 1개 병렬 회로의 일반 이중화를 갖춘 시스템의 무고장 작동 확률은 (3.72) 및 (3.95)를 고려하여 구합니다.
R 소 = 
(3.96)
모든 요소 Р ij = Р e의 동일한 신뢰성으로 공식 (3.96)은 다음과 같은 형식을 취합니다.
P s.o = 1 - (1 - P e n) m +1. (3.97)
주어진 전기 시스템의 무고장 작동 가능성에 대해 그래서(3.97)을 기반으로 필요한 값을 결정할 수 있습니다. 티,с.о = Р с.о 조건이 충족되는 경우, 즉
~로 =
시스템 P e = exp(-의 요소에 대한 지수 분포 법칙 λ 이자 t)무고장 작동 확률(3.97)과 시스템 고장까지의 평균 시간은 다음 공식에 의해 결정됩니다.
P с.о (t) = 1 - m +1;
여기서 = pλ e -회로 고장률 N강요; T av = 1/ - 한 회로의 평균 고장 시간입니다.
별도의 중복성을 갖춘 풍력 발전소는 시스템의 개별 섹션에 예비 요소가 지속적으로 포함된다고 가정합니다(그림 3.30.6).
별도의 이중화 시스템 요소가 무장애로 작동할 확률
별도의 이중화를 갖춘 전체 시스템
(3.99)
모든 요소의 동일한 신뢰도(3.99)는 다음과 같은 형식을 취합니다.
Р с.р = n, (3.100)
주어진 시스템의 무고장 작동 확률에 대해 해당 값이 결정되는 곳
동일하게 신뢰할 수 있는 요소 P e = exp (-λ e t)의 지수 분포 법칙을 사용하면 무고장 작동 확률
R s.r (티) = (1 - m +1 ) n (3.101)
시스템 고장까지의 평균 시간
어디 v i = (i + 1) /(m + 1); λ = λ 마.
중복으로 인한 ES 신뢰성의 증가는 주요 비중복 시스템의 실패 확률 비율로 평가할 수 있습니다.
및 이중화 시스템
메인 시스템과 백업 시스템의 동일한 신뢰성
γ pe з = l/Q 나는 m = l/Q o m .
얻은 비율에서 중요한 결론이 도출됩니다. 즉, 시스템 오류 확률이 높을수록(신뢰도가 낮을수록) 중복 효과가 줄어듭니다. 이 결론으로부터 때때로 예약의 역설,우리는 다음과 같은 결론을 내릴 수 있습니다:
중복 가능성은 중복 요소 및 시스템의 신뢰성을 높이는 작업을 제거하지 않습니다.
일반적인 시스템 이중화는 다른 조건이 동일할 때 개별 이중화보다 수익성이 낮습니다. 왜냐하면 시스템 일부의 고장 확률이 전체 시스템의 고장 확률보다 낮기 때문입니다.
고장 시간의 지수 분포 법칙에 따라 중복 시스템의 고장 확률
Q p (t)=Q o m+1 (t)= m+l ,
여기서 λ o = const는 하나의 이중화 시스템의 고장률입니다.
실제로는 일반적으로 λ o t< 0,1 тогда
Q o (t) ≒ λ o t = t/T cp그리고
Q P (t) ≒ (λ o t) m +1 = (t/T cp) m +1,
여기서 T av =1/λ o - 중복 시스템의 평균 고장 시간입니다.
위의 비율을 고려하면 예약으로 인한 이익은 다음과 같은 형식으로 나타낼 수 있습니다.
γ res ≒ (T 평균 /t) m.
소요시간이 길어질수록 예약으로 인한 이득은 감소함을 알 수 있습니다. 티시스템 운영.
중복 ES의 신뢰성에 대해 큰 영향력고장 발생 즉시 메인 또는 백업 시스템(회로)을 복원합니다. 정상 상태 작동에서 평균 회복 시간 Tv를 사용하여 회로 작동 가능성을 나타냅니다. 평균 및 실패 사이의 평균 시간 저것임의의 시점(의도된 용도가 예상되지 않는 계획된 기간 제외)은 회로의 가용성 요소를 나타냅니다.
에게지 =
대부분의 실제 문제에서는 T 대 sr /T o<< 1.
따라서 회로 고장 확률은 작동 불능 확률로 정의할 수 있습니다.
Qo(t) = 1 - KT ≒ Tc. 참조 /T o .
그리고 메인 시스템이나 백업 시스템 장애 발생 후 즉시 복구를 통해 이중화 ES의 신뢰성을 높입니다.
γ pe з = l/Q o m ≒ (T o /T in. с p) m ≒ const.
보시다시피, 복원이 있는 중복과 복원이 없는 중복의 질적 차이는 복원할 때 첫 번째 근사치에 대한 컷이 작동 시간에 의존하지 않는다는 것입니다. 티.결과적으로, 필요한 작동 시간이 증가함에 따라 복구가 없는 중복에 비해 복구가 있는 중복의 이점이 증가합니다. 티.동시에, 지속적인 모니터링을 통해 장애 발생 즉시 복구가 가능하다는 점을 명심해야 하며, 이를 위한 기술적 수단은 모니터링되는 시스템보다 장애 확률이 훨씬 낮아야 합니다.
특히 n이 큰 경우 ES의 신뢰성을 높이는 측면에서 별도의 중복성이 더 효과적입니다(그림 3.31). 이는 일반 이중화를 사용하는 시스템 오류의 경우 각 회로의 하나의 요소가 실패하는 것으로 충분하고 별도의 이중화를 사용하면 모든 그룹의 모든 요소가 실패하는 것으로 충분하다는 사실로 설명됩니다.
실질적인 관심은 전기 시스템의 신뢰성을 높이는 합리적인 방법, 즉 중복성을 사용하거나 신뢰성이 높은 요소를 선택하는 문제입니다. 무게, 치수 및 비용의 관점에서 양방향이 동일하다면 이 문제를 해결할 때 가장 중요한 것은 시스템의 지속적인 작동에 필요한 지속 시간입니다. 티.
시간의 영향 티원활한 작동을 위해 PC . 피(티)로드된 예비가 있는 두 개의 동일한 블록, 작업 및 백업의 ES는 m = 1 및 n = 1인 공식(3.98)을 사용하여 결정할 수 있습니다.
R s.r (t) = 2exp (-t/T 평균.b)- 경험치 (-2t/T cp . 6);
T 평균 = 1.5 T 평균 b, (3.103)
쌀. 3.31. 공통(1) 및 별도의 전기 시스템이 고장 없이 작동할 확률의 의존성 (2) 중복성은 연속 요소 수가 다른 예비 요소 수에 따라 달라집니다.
쌀. 3.32. 예비 용량(1)이 로드되고 장치의 신뢰성이 향상된 시간에 맞춰 시스템이 무고장 작동할 확률에 대한 의존성 (2)
여기서 T avg.b = 1/λ 6 - 한 장치의 평균 고장 시간입니다. λb- 이중화 시스템 한 유닛의 고장률.
동일한 평균 고장 시간으로 신뢰성이 향상된 단일 장치의 비중복 전기 시스템용 T 수요일,중복 시스템(3.103)과 마찬가지로 무고장 작동 확률은 다음과 같습니다.
P sn (t) = exp[- t/(1.5T 평균 b)]. (3.104)
종속성 (3.103) 및 (3.104)은 시스템 운영 초기에 장치의 신뢰성을 직접적으로 높이는 것보다 중복성이 더 효과적이라는 것을 보여줍니다.< 2Т ср.б, при t >> 2T cr.b., 반대로 블록의 신뢰성을 높이는 것이 더 효과적입니다(그림 3.32).
단락, 개방 등의 고장이 발생할 수 있는 경우에는 상호 중복 요소의 일정한 직병렬 연결이 사용됩니다. 예를 들어, 개방 회로로 인한 정전 용량 손실 또는 단락으로 인한 고장으로 인해 커패시터가 고장날 수 있습니다. 릴레이 접점은 산화(파손) 또는 "용접" 또는 "고착"(SC) 등으로 인해 고장날 수 있습니다(표 3.7 참조).
개방 회로 및 단락과 같은 고장 가능성을 고려하여 많은 경우 상호 중복 요소 4개의 영구 직병렬 연결이 사용됩니다(그림 3.33). 단락 요소 고장이 우세한 경우
Q단(t) > Qo6(t),
쌀. 3.33. 고장 발생 시 상호 중복 요소의 지속적인 직병렬 연결: 주로 단락 유형 (에이)그리고 절벽 (b)
여기서 Qkz(t)와 Q o 6 (t) -단락 유형 및 개방 회로 요소의 고장 가능성은 각각 점퍼가 없는 직렬 병렬 스위칭 회로가 사용되며(그림 3.33, a) 개방형 오류가 우세한 경우
Q단말(t)< Q об (t) -
점퍼가 있는 직렬 병렬 회로(그림 3.33, 비).
개방회로 Q r.b(t) 및 단락 유형과 같은 고장 발생 시 이중화 회로의 고장 확률. Q r.kz (t)필요한 운영 기간 동안 티요소 고장 확률의 함수입니다. Q단말(t)그리고 QoB(티)사용된 중복 구성과 오류 유형에 따라 다릅니다(표 3.13).
표에 주어진 것 중에서. 3.13 관계에서 직렬-병렬 이중화의 효율성 γres는 회로 요소의 고장 확률이 증가함에 따라 감소합니다. 특정 임계 값에서 Q단말(t)또는 (t) 중복 회로의 고장 확률이 한 요소의 고장 확률보다 커지면 직병렬 중복의 사용이 실용적이지 않게 됩니다. 요소의 신뢰성에 대한 선험적 정보의 신뢰성과 정확성을 고려하여 일반적으로 회로 요소의 고장 확률이 Q 짧은 경우 직렬 병렬 중복성을 사용하는 것이 좋습니다. 티) 0,l 및 Qo 6(t) 0,l.
표 3.13.
직렬 병렬 연결을 위한 설계 비율
네 가지 요소
쌀. 3.34. 일반 (a) 및 별도 (b) 동적 예약 방식
스위칭 장치 포함
동적 예약.이러한 예약을 사용하면 예비를 활성화하는 데 필요한 ES 작동 중단이 허용되고 사용해야 하는 경우 경량 또는 로드되지 않은 예비를 사용할 수 있습니다. 추가 요소- 예비 연결을 위한 스위칭 장치. 예비 요소의 스위치 온은 수동 또는 자동으로 수행될 수 있습니다. 스위칭 장치는 전기 시스템의 병렬 연결된 요소 또는 회로(블록)에 대해 별도로 또는 공통일 수 있습니다(그림 3.34).
스위칭 장치의 영향을 무시하고 절대적으로 신뢰할 수 있다고 생각하면 예비가 로드된 경우 동적 중복성을 갖춘 ES의 신뢰성은 예비가 지속적으로 켜져 있는 시스템의 신뢰성과 동일합니다. 경량 및 언로드된 예비에서 동적 이중화는 시스템 신뢰성을 높입니다.
예비 시스템이 로드된 시스템에서는 스위칭 장치의 신뢰성이 중복 시스템의 신뢰성에 미치는 영향을 매우 간단하게 고려합니다.
정상 모드에서 일반 이중화 및 부하 이중화를 갖춘 풍력 발전소, 모든 스위치가 켜져 있고 주 회로와 백업 회로가 모두 켜져 있습니다. N요소가 로드 중입니다. 주회로에 장애가 발생하면 스위치 K . 첫 번째 백업 회로에 오류가 발생하면 스위치 K1 등에 의해 꺼집니다.
시스템 장애는 다음으로 구성된 주 회로와 모든 백업 회로가 작동할 때 발생합니다. N요소와 스위치 에게각. 스위치와 시스템 요소가 독립적으로 고장난다고 가정하면 다음 중 하나의 회로가 고장 없이 작동할 확률을 찾을 수 있습니다. N강요
m + 1개의 병렬 회로로 구성된 전체 시스템이 무장애로 작동할 확률
R 소 = 
,(3.105)
어디 피키- 고장 없는 작동 가능성 i 번째 스위치쇠사슬.
모두에게 동등한 신뢰성을 제공합니다. N요소 Р e 및 스위치 P k의 동일한 신뢰성, 공식 (3.105)은 다음과 같은 형식을 취합니다.
P s.o = 1 - (1 - P k P e n) m +1 . (3.106)
주어진 값 Р с.о에 대해 (3.106)에서 = 백업 회로 수에 필요한 값을 찾습니다.
요소 P e = exp(- λ에 대한 지수 분포 법칙 이자형)그리고 스위치 P k = exp(- λkt)시스템의 평균 고장 시간과 시스템의 무고장 작동 확률은 공식 (3.98)에 의해 결정되며, 이 경우 회로의 고장률은 다음 공식으로 계산됩니다.
별도의 이중화 및 로드된 이중화를 갖춘 WPP, 모든 스위치 에게시스템 작동 초기에는 주 요소 또는 예비 요소에 오류가 발생하면 해당 스위치가 이 오류 요소를 끕니다. 시스템 오류는 주요 요소 j(또는 해당 스위치 K)와 모든 중복 요소가 실패할 때 발생합니다. 나(또는 모든 스위치 케이).
스위치의 무고장 작동 확률을 고려한 별도의 이중화로 전체 시스템의 무고장 작동 확률
(3.107)
동일하게 신뢰할 수 있는 요소와 스위치가 있는 시스템의 경우 표현(3.107)은 다음과 같은 형식을 취합니다.
R s.r = n. (3.108)
요소 λ e = const 및 스위치 λ k = const에 대한 지수 분포 법칙을 사용하면 T av.r 및 P a.r의 값은 공식 (3.101) 및 (3.102)을 사용하여 계산됩니다.
λ = λe + λk.
얻은 공식에서 스위칭 장치 K의 존재로 인해 예비가 로드된 동적 이중화의 경우 시스템 신뢰성 지표가 상수 이중화에 비해 낮다는 것이 분명합니다. 시스템 작동 중단을 용납할 수 없고 이중화 시스템의 작동 모드가 갑자기 변경되지 않도록 장애가 발생한 요소(시스템)를 꺼야 하는 경우에는 예비 로드가 있는 동적 이중화를 사용하는 것이 좋습니다.
그림 1에 제시된 시스템의 무고장 작동 확률을 결정하는 공식 (3.106) 및 (3.108)을 사용한 계산. 3.34는 요소의 동일한 신뢰성과 스위치의 상당히 높은 신뢰성을 동시에 나타냅니다. 가치 N그리고 티별도의 이중화와 각 요소의 스위치를 갖춘 ES의 무장애 작동 확률은 일반 이중화와 각 회로의 스위치를 갖춘 ES보다 높습니다.
따라서 일반 예약보다 별도 예약이 더 효과적이며, 동적 예약의 경우에도 가능합니다.
언로드 또는 경량 예약으로 대체 예약 형태로 구현되면 동적 예약의 효율성이 높아집니다. 언로드된 예비품으로 대체하여 예약하는 것은 아래에서 고려됩니다. 예비력이 가벼운 신뢰성 지표는 예비력이 로드된 상태와 예비력이 없는 상태 사이의 중간 값을 갖습니다.
일반 이중화 및 무부하 대기 이중화 시스템에서는 차단기가 있는 주 회로가 먼저 작동합니다. 에게(그림 3.34, 에이), 실패하면 대신 스위치로 켜집니다. 케이 나는백업 회로 중 하나입니다. 더 이상 이런 대체물은 있을 수 없습니다 티;(m+1) - 실패는 시스템 전체의 실패로 이어집니다.
분석을 단순화하기 위해 요소 P ij (t) = exp(-λ)에 대한 지수 분포 법칙을 사용하는 시스템을 고려합니다. jt)그리고 스위치 Pki(t)= 특급(- λ 키 t).그런 다음 하나의 회로가 고장 없이 작동할 확률은 다음과 같습니다. N스위치가 있는 요소
파이(t) = (3.109)
여기서 λ 나는 = λjn + λk -이중화 시스템 i번째 회로의 고장률입니다.
최대 평균 작동 시간 i번째 실패(3.109)을 고려한 체인은
평균 T 나 = 
각 간격마다 나는하나의 회로만 작동하고 실패할 수 있으므로 전체 시스템의 평균 실패 시간은 다음과 같습니다.
TCP. o = Tcp . 나는(m+1). (3.110)
시간이 지남에 따라 예비 용량이 언로드된 중복 ES가 무장애로 작동할 확률 티하나의 회로에 장애가 발생하면 즉시 백업 회로 중 하나로 전환되고 시스템 장애는 주 회로 및 모든 회로의 장애 이후에 발생한다는 가정에 따라 판단할 수 있습니다. 티백업 회로. 그러면 하나의 체인이 N요소와 스위치 에게,시간이 지남에 따라 실패율 λ i를 가짐 티여러 번 실패합니다(백업으로 교체할 가능성을 고려). 푸아송의 법칙에 따라 결정될 수 있습니다.
P z (t) = (λ i t) z /z! exp(-λ i t), (3.111)
어디 λ 나는 t- 시간 경과에 따른 평균 회로 고장 수 티.
시간이 지남에 따라 전체 시스템 중복화 티이 시간 동안 다음과 같은 호환되지 않는 이벤트 중 하나 이상이 발생하면 오류 없이 작동합니다. C o - 시스템의 모든 회로가 오류 없이 작동했습니다. C 1 -한 회로가 고장났습니다. C z -거절하다 지사슬 (t+1); 성 -거절하다 티(m+1)의 사슬.
따라서 전체 이중화 시스템의 무고장 운전 확률은 확률 덧셈 정리에 따라 결정될 것이다. 전체 그룹호환되지 않는 이벤트 C를 고려함(3.111)
Р с.о (t) = (3.112)
얻은 공식 (3.110) 및 (3.112)을 부하된 예비력에 대한 해당 공식과 비교하면 무부하 예비력의 경우 무고장 작동 확률과 평균 고장 시간이 증가합니다.
동시에, 이러한 중복성으로 인해 평균 고장 시간을 10배 이상 증가시키는 것은 스위칭 장치 및 보조 장비의 존재로 인해 실질적으로 불가능합니다. 중복 요소(단위, 시스템) 수가 증가함에 따라 보조 장비의 무게, 크기 및 비용으로 인해 중복 중에 달성 가능한 신뢰성 수준이 크게 제한되므로 실제로 m ≤ 2 ... 3의 중복을 사용할 수 있습니다.
ES가 그룹으로 구성된 경우 동일한 요소, 하나 이상의 예비 요소(블록)가 있는 경우 대체에 의한 슬라이딩 예약을 사용하는 것이 좋습니다. 티시스템은 시스템의 고장난 주요 요소(블록)를 대체할 수 있습니다(그림 3.35).
쌀. 3.35. 롤링 예약 방식
슬라이딩 중복이 언로드된 예비와 함께 있고 요소 오류가 독립적이며 지수 분포를 갖는 경우 오류가 있는 요소를 검색하고 백업 요소(스위치)를 켜는 장치는 절대적으로 신뢰할 수 있으며 오류 없는 작동 가능성은 다음과 같습니다. 시간 t 동안의 시스템, 즉 이 시간 동안의 고장 확률은 더 이상 없습니다. 티요소는 (3.112)와 유사하게 포아송의 법칙에 따라 결정됩니다.
PC . c(티)= 
(3.113)
어디 λ 전자 -요소 고장률.
시스템 고장까지의 평균 시간, 즉 수학적 기대(m+1)번째 고장 발생 시간은 일반적인 방법으로 결정됩니다.
T 평균.s =1/(pλ e)+t/(pλ e) = (t+1)(pλ e).(3.114)
전기 시스템의 슬라이딩 이중화 효율성은 슬라이딩 이중화가 있는 시스템에 대한 종속성(3.113)과 (3.114)을 해당 종속성 P c = exp (-)와 비교하여 평가할 수 있습니다. n λ t)그리고 Tav=1/(nλe)비중복 시스템용
(t) = Pc. c(t)/P c(t) = 1+ nλ e t + (nλ e t) 2 /2! + . . .+ (nλ e t) m /m!;
(t) = Tcp . c /Tcp = (m+1).(3.115)
(3.115)로부터 무고장 작동 확률과 ES의 평균 고장 시간을 증가시키는 관점에서 해당 비이중화 시스템에 비해 슬라이딩 이중화의 효율성은 예비 요소 수, 시스템 작동 시간 증가 및 시스템의 예비 주요 요소(블록) 수.
롤링 이중화는 기본 요소보다 적은 수의 예비 요소로 구현되므로 경제적으로 더 유리할 수 있습니다.
최적의 이중화. ES 이중화의 실제 구현에서는 최적의 이중화 문제, 즉 최저 비용으로 필요한 시스템 신뢰성을 보장하는 문제가 발생합니다.
ES의 예비 요소(블록)의 수와 명명법은 최적 예약 문제에 대한 다음 두 가지 공식을 기반으로 결정될 수 있습니다.
1) 시스템의 고장 없는 작동에 대한 명시된 확률은 다음과 같은 경우에 보장되어야 합니다. 최소 비용 미엔과 함께요소를 예약합니다(예: C min ).
2) 예비 요소에 대해 주어진 비용에 대해 최대한의 보장이 필요합니다. 가능한 확률 R 시스템의 문제 없는 작동. m 아, 즉 R s. 음 아.
두 가지 문제를 모두 해결하려면 먼저 시스템 이중화의 요소(섹션) 수를 결정하고, 각 섹션과 시스템 전체의 무장애 작동 확률을 계산하고, 각 섹션의 비용을 결정합니다.
그런 다음 첫 번째 문제를 해결하려면 함수 C =의 최소값을 찾아야 합니다. 
그걸 감안할 때 추신 = 
어디 와 함께 -중복 시스템 비용, 씨 나는 -시스템 i번째 섹션의 하나의 예비 요소 비용; C 0 i - 시스템 i번째 섹션의 초기 비용. 나 나 -당 예비 요소 수 i 번째 섹션; 파이 (미) - m i 예비 요소가 있는 경우 시스템의 i 번째 섹션이 고장 없이 작동할 확률.
최적 중복성의 두 번째 문제에 대한 해결책은 다음 조건에서 함수 Р с =의 최대값을 찾는 것입니다. C = 
최적의 중복 ES 계산은 다단계 프로세스입니다. 첫 번째 단계에서는 단위 비용 측면에서 시스템의 무고장 작동 확률을 가장 크게 증가시키는 하나의 예비 섹션을 추가하여 이러한 예약 섹션을 찾습니다. 두 번째 단계에서는 다음 섹션(이전에 예약된 섹션 포함)이 결정되어 시스템의 무고장 작동 확률이 가장 크게 증가하는 예비 섹션 하나를 추가합니다. 계산은 표 형식으로 수행됩니다. 이 단계에서 계산이 중지됩니다
남 = ,첫 번째 작업의 조건이 충족되면 PC(엠-1)< (М), а для второй задачи - С(М) 
예약이 가장 많아 효과적인 방법가장 많이 달성 고성능시스템 신뢰성.
중복은 예비를 포함하여 신뢰성을 높이는 방법입니다. 중복성을 사용하면 구성 요소의 신뢰성보다 신뢰성이 더 높은 시스템을 만들 수 있습니다. 예약이 가능합니다 다양한 방법, 이는 특징 공통적인 특징- 중복성의 원칙. 이는 지정된 기능을 수행하는 주요 요소, 노드 또는 블록과 함께 시스템에 기능적으로 필요하지 않지만 특정 수준의 시스템 신뢰성을 유지하기 위한 중복(백업) 구성 요소가 포함되어야 함을 의미합니다. 중복성 원칙을 적용하면 전자 장비가 복잡해지고 무게, 크기 및 비용이 증가합니다. 중복성 방법의 분류는 그림 1에 나와 있습니다. 3.5.
쌀. 3.5. 예약 유형 분류
교체가 가능한 중복 시스템에서는 장애가 발생한 요소가 백업 요소 중 서비스 가능한 요소로 교체되며, 이러한 교체는 스위치를 사용하여(자동 또는 수동으로) 수행되는 경우가 가장 많습니다.
대체 예약의 장점은 다음과 같습니다.
· 고장난 요소를 서비스 가능한 요소로 교체한 후 시스템 매개변수를 조정할 필요가 없습니다.
· 예비 요소는 시스템에 포함될 때까지 조명 모드로 유지될 수 있어 자원을 보존하고 에너지 소비를 줄이는 데 도움이 됩니다.
그러나 이러한 시스템에는 다음과 같은 단점이 있습니다.
· 전자 장비의 신뢰성이 가장 낮은 요소인 스위치를 사용해야 할 필요성;
· 창조의 필요성 추가 장치, 성능 모니터링, 실패한 요소 찾기 및 서비스 가능한 요소로 교체.
이러한 모든 단점으로 인해 복잡한 시스템의 상대적으로 큰 기능 단위를 예약할 때 교체에 의한 중복이 주로 사용된다는 사실이 발생합니다.
예비 장치를 지속적으로 켜는 시스템에서는 모든 요소(메인 및 백업 모두)가 동일한 모드에 있도록 전기적으로 연결됩니다. 이러한 유형의 중복성은 요소 오류의 결과와 이러한 오류 유형을 고려하여 계산됩니다.
이러한 예약의 장점은 다음과 같습니다.
· 중복성이 용이하므로 시스템의 무게, 크기 및 비용이 약간 증가합니다.
· 오류가 발생한 후에도 시스템 작동이 중단되지 않습니다. 영구 백업은 짧은 작동 중단도 허용되지 않는 시스템에서 가능한 유일한 옵션입니다.
단점은 다음과 같습니다.
· 예비 요소의 상환된 자원 소비;
· 요소 중 하나의 오류로 인해 다른 요소의 작동 모드가 변경됩니다.
영구 이중화의 사용은 요소, 노드 및 블록의 동시 병렬 작동이 일부 시스템에서만 가능하다는 사실로 인해 제한됩니다. 따라서 상대적으로 작은 시스템 장치(주로 요소)를 예약할 때 예비 항목을 지속적으로 포함하는 것이 가장 편리합니다.
일반 이중화는 전체 시스템의 이중화를 나타냅니다. 별도의 이중화는 다음에 따라 시스템을 부분적으로 예약하는 것으로 구성됩니다. 개별 영역.
일반 이중화(그림 3.6)를 갖춘 시스템은 마지막 남은 양호한 회로에 장애가 발생할 때까지 정상적으로 작동합니다. 허락하다 중- 중복 비율, 즉 백업 회로 수. 만약 각각 j번째 체인은 다음으로 구성됩니다. N적절한 작동 가능성이 있는 요소 파이, 그런 다음 확률 곱셈에 대한 정리를 사용하여 다음과 같은 사실로 구성된 복잡한 사건의 확률을 얻습니다. j- 회로는 단일 오류를 경험하지 않으며 회로의 각 요소가 올바르게 작동할 확률을 곱한 것과 같습니다.
단일 회로 고장 확률
그러면 시스템이 제대로 작동할 확률이 높아집니다.
시스템의 모든 요소가 동일한 신뢰성을 갖는 경우, 즉 Pij =P,우리는 얻는다
쌀. 3.6. 일반 예약
쌀. 3.7. 별도 예약
별도의 중복성을 갖춘 시스템(그림 3.7)은 각 시스템의 최소 하나의 요소가 계속 작동할 경우 정상적으로 작동합니다. N- 링크, 실패 확률 나-번째 링크
어디 q ij- 실패 확률 j번째 요소 나-번째 링크.
별도의 이중화를 갖춘 시스템이 제대로 작동할 확률 P와올바른 작동 확률의 곱과 같습니다. 파이모든 사람 N- 링크
동일한 신뢰도를 갖는 요소의 경우 Pij =P우리는
혼합 이중화(그림 3.8)는 일반 이중화와 분리 이중화의 조합이며, 혼합 이중화에 대한 신뢰도 계산은 일반 이중화와 분리 이중화 공식을 사용하여 수행됩니다.
쌀. 3.8. 혼합 예약
쌀. 3.9. 다양한 유형의 예약 효율성
사용 효과를 비교하려면 다양한 유형예약, 다음으로 구성된 시스템이 있다고 가정합니다. N직렬로 연결된 요소, 신뢰성이 동일하고 신뢰성이 있음 P=0.9.
그림에서 다음과 같다. 3.9에는 해당 확률의 계산된 값이 표시되어 있으며, 별도 예약이 가장 효율성이 높으며, 게다가 더 많은 수량강요 N, 저것들 더 많은 이점. 그러나 중복 시스템의 신뢰성에 대한 공식을 도출하는 데 사용된 가정, 즉 여기에서는 예비 스위치가 지속적으로 켜져 있는 시스템의 신뢰성이 계산되었다는 가정을 기억할 필요가 있습니다.
이러한 포함의 예는 다음과 같습니다.
· 공통 안테나에서 작동하는 여러 송신기로 구성된 시스템;
· 여러 개의 병렬 작동 표시 장치를 포함하는 레이더 스테이션;
· 여러 요소(저항기, 커패시터 등)의 병렬 전기 연결.
올바른 작동의 평균 시간을 구해보자 T 초병렬로 연결된 요소로 구성된 시스템으로, 그 중 하나는 기본 요소이고 두 번째는 백업 요소입니다.
이들 요소의 고장률을 각각 동일하게 합시다. λ 1그리고 λ 2. 그런 다음 지수 신뢰성 법칙을 사용하여 당시 오류 없이 작동할 확률은 다음과 같습니다. 티동일한
; 그리고 
시스템용
알려진 바와 같이,
적분의 한계를 대체한 후 우리는 다음을 얻습니다.
요소가 동일하게 신뢰할 수 있는 경우, 즉 λ 1 = λ 2 = λ, 저것
어디 T0– 한 요소가 올바르게 작동하는 평균 시간.
동일한 유형의 세 개의 병렬 연결된 요소로 구성된 시스템의 경우 다음을 찾습니다.
일반적으로 예약 다중성 중
에서 마지막 표현따라서 다중도가 증가하면 시스템이 올바르게 작동하는 평균 시간에 대한 새로운 예비 요소의 기여도가 감소합니다. 이 현상은 지속적으로 스위치를 켜면 백업 회로가 주 회로와 동시에 작동 용량을 소비한다는 사실로 설명됩니다.
교체에 의한 이중화에는 주 회로에 오류가 발생한 후에만 백업 회로를 켜는 것이 포함됩니다. 백업 회로를 켜는 것은 수동 또는 자동으로 수행할 수 있습니다. 어떤 경우에도 오류 표시기, 제어 장치 및 스위치가 필요합니다. 후자는 일반적으로 릴레이 또는 전자 스위치입니다.
그림에서. 3.10은 다음과 같은 시스템을 보여줍니다.
B 1...Bm- 주 회로와 예비 회로의 블록,
n 11… n m1– 입력 회로 스위치,
n 12… n m2– 출력 회로 스위치,
U 1...Bm- 1 - 표시기 및 제어 장치.
쌀. 3.10. 대체 예약
장치 고장이 발생한 경우 비 1실패 표시기는 컨트롤러에 신호를 보냅니다. 유 1비활성화하는 비 1입력 및 출력으로 장치 연결 비 2. 블록 실패가 발생한 후 비 2시스템도 비슷하게 작동합니다.
스위치에 장애가 발생하면 해당 스위치가 연결된 이중화 회로에도 장애가 발생합니다(스위치 장애로 인해 전체 이중화 시스템이 비활성화되지 않는 경우). 따라서 신뢰성을 계산할 때 스위치는 신뢰성 측면에서 해당 블록에 직렬로 연결된 요소로 간주됩니다.
