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World File Search System故障概率
基于贝叶斯网络的故障风险分析量子程序
1 简介高效的配电网是当今现代社会的重要组成部分。因此，电网不仅要可靠，还必须具有弹性。因此，对此类系统进行建模以减轻可能发生的故障和停电是一个重要的研究领域 [1]。弹性规划始于可靠性分析。正式地，我们将系统的可靠性定义为该系统在固定条件和指定时间段内运行或执行某种功能的概率。在本研究中，我们将变电站视为配电网的最重要组成部分之一，并且我们知道这些网络中的单元元件故障组合可能导致严重的负载损失。因此，计算最可能的故障模式或涉及较少单个元件的故障模式有助于规划预防性维护 [2]。使用老化模型结合来自元件本身传感器的数据，我们可以计算出配电网中给定元件发生故障的概率。在本研究中，我们根据变电站各个部件（变压器、母线、开关、线路以及保护系统本身）的联合故障概率来计算变电站继续运行的概率。为了处理这种类型的条件概率，我们使用了此类研究中常用的贝叶斯网络模型 [3]。这些模型的困难之处在于它们的高计算复杂度。随着问题规模的增加（在贝叶斯网络的情况下，这以建模问题所需的节点和弧的数量来衡量），经典算法解决这些贝叶斯网络模型所需的时间和计算内存呈指数增长，直到它们的分辨率变得不可行的点 [4]。在这方面，值得注意的是，基于门的量子计算机有望帮助解决量子化学 [5] [6] [7]、机器学习 [8] [9]、金融模拟 [10] [11] [12] [13] 和组合优化应用 [14] [15] 中的问题。正如 Preskill [16] 所预测的那样，具有超过 100 个量子比特的噪声中型量子 (NISQ) 计算机现在已成为现实，并且可能能够执行超越当今经典数字计算机能力的任务，但量子门中的噪声限制了可以可靠执行的量子电路的大小。为了获得这项技术的所有优势，我们将需要更精确的量子门，并最终实现完全容错的量子计算。在本文中，我们评估了这项技术是否也能够帮助进行弹性和故障风险分析。在这一点上，我们可以强调这项工作的主要贡献：• 我们定义了一种新的受限量子贝叶斯网络 (RQBN) 程序，用于对复杂系统的可靠性进行建模。 • 我们评估了该程序执行可靠性分析的可行性，通过调整单个量子电路执行中的镜头数，获得与经典蒙特卡罗方法相同的精度。 • 我们测试了真实量子计算机噪声对模型中元素的影响。 本文提出了一种用于电力配电系统中故障概率传播的量子建模的一般应用程序，以及一种用于计算该模型的程序。 贝叶斯网络以贝叶斯网络为例对几个电力配电系统（特别是典型的变电站和保护系统）进行了建模。 使用经典算法和量子算法计算变电站的故障模式。 我们使用 pomegranate（一个能够实现概率模型的 Python 库）以经典方式解决贝叶斯网络 [17]。 然后，我们考虑使用 Qiskit [18] 在量子领域对贝叶斯网络进行建模和求解，
适用于云数据中心的抗不稳定可再生能源分配系统
摘要 — 可再生能源供应是解决数据中心不断增加的电力成本、能源消耗和有害气体排放问题的有前途的解决方案。然而，由于可再生能源的不稳定性，可再生能源供应不足可能导致使用储存能源或棕色能源。为了解决这个问题，本文提出了一种不稳定性弹性可再生能源分配系统。我们将作业的服务水平目标 (SLO) 定义为仅使用提供的可再生能源成功运行的概率。系统将具有相同 SLO 级别的作业分配给相同的物理机器 (PM) 组，并使用可再生能源发电机为每个 PM 组供电，这些发电机有不低于其 SLO 的概率生产不低于其能源需求的数量。我们使用深度学习技术来预测生产不低于每种可再生能源的每个值的概率，并预测每个 PM 区域的能源需求。我们制定了一个优化问题，将具有不同不稳定性的可再生能源资源匹配到不同的 PM 组进行供应，并使用强化学习方法和线性规划方法对其进行求解。我们进一步提出了一种能源驱动的计算资源分配方法，该方法根据每个 PM 组中的作业截止时间和故障概率调整每个作业的计算资源量，以及一种基于故障预测的节能方法。实际跟踪驱动的实验表明，与其他方法相比，我们的方法实现了更低的 SLO 违规、总能源货币成本和总碳排放量，并且与单个方法的有效性相比。
F02系列2A双向可控硅 江苏吉莱微电子有限公司
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集成的空气和空间交通管理：基于代理的模拟，用于分析太空启动对空中交通的影响
摘要 - 在商业空间发射的出现驱动的太空发射活动激增，迫使航空和太空发射部门合作，以安全有效地整合太空发射活动。本文介绍了基于代理的建模（ABM）和仿真框架，旨在评估航天器发射对集成的空气和空间交通管理系统中空中交通的影响。所提出的框架结合了参与空间执行阶段的各种代理，并考虑了空中交通管理与空间交通管理之间的互动和协调。该论文首先概述了当前空间发射操作及其效果的状态。然后，开发了一个基于通用代理的模型用于太空启动执行阶段，以了解对空间发射活动涉及的各种实体以及这些实体之间的交互。使用基于ABM的蒙特卡罗模拟，本文评估了空间发射故障时对空中交通运营的影响。在每个模拟中，都考虑到各种因素，包括启动站点位置，发射插槽，执行阶段的故障概率，碎片分散以及空中交通管理（ATM）/空间交通管理（STM）协调的时间延迟。为了证明在操作环境中所提出的框架的实际应用，该论文介绍了新加坡FIR的基于海上太空的案例研究。该论文通过满足对不同利益相关者之间安全共享空间的创新策略的需求，为空气和太空交通管理领域做出了宝贵的贡献。关键字 - 空间交通管理，空中交通管理，空域集成，影响评估，基于代理的建模，蒙特卡罗模拟，碎片危险区域
不精确的可靠性：介绍性概述
意味着必须满足两个条件：1) 所有概率或概率分布都是已知的或完全可确定的；2) 系统组件是独立的，即描述组件可靠性行为的所有随机变量都是独立的，或者它们的依赖关系是精确已知的。如果满足这两个条件（这里假设系统结构是精确定义的，并且存在一个已知函数将系统故障时间 (TTF) 和组件的 TTF 或某些逻辑系统函数联系起来），那么总是可以（至少在理论上）计算出精确的系统可靠性度量。如果至少违反其中一个条件，则只能获得区间可靠性度量。实际上，很难期望第一个条件得到满足。如果我们掌握的有关组件和系统功能的信息是基于统计分析的，那么应该使用概率不确定性模型来数学表示和处理该信息。但是，用于描述系统和组件的可靠性评估可能来自各种来源。其中一些可能是基于相对频率或完善的统计模型的客观测量。部分可靠性评估可能由专家提供。如果系统是新的或仅作为项目存在，那么通常没有足够的统计数据来作为精确概率分布的基础。即使存在这样的数据，我们也并不总是从统计角度观察它们的稳定性。此外，可能无法准确观察到故障时间，甚至可能错过。有时，故障根本不发生或部分发生，导致对故障时间的观察被审查，而审查机制本身可能很复杂且不准确。因此，可能只有部分关于系统组件可靠性的信息可用，例如，平均故障时间 (MTTF) 或一次故障概率的界限。当然，人们总是可以假设 TTF 具有一定的概率分布，例如指数、威布尔和对数正态分布是流行的选择。但是，如果我们的假设仅基于我们的经验或专家的经验，我们应该如何信任可靠性分析的结果。有人可能会回答说，如果专家根据自己的经验为 MTTF 提供了一个间隔，那么我们为什么要拒绝他对 TTF 概率分布的假设呢？事实是，由于人类评估的精度有限，专家得出的判断通常不准确且不可靠。因此，任何关于某个概率分布的假设，加上专家判断的不准确性，都可能导致错误的结果，而这些结果往往无法验证
2022 年国际科学院院士
混凝土结构的使用寿命不够长，而且失效现象十分常见。原因有两个：1）荷载的随机性，例如交通、自然灾害、环境和随机振动等荷载；2）材料特性和失效机制的不确定性。虽然前者已经取得了重大进展，但后者的进展直到最近才变得显著。混凝土结构的耐久性通常受到某些腐蚀的影响，这些腐蚀总是由宽度大于 0.1 毫米的裂缝发展引起，这些裂缝允许带有腐蚀性离子的水进入，从而控制使用寿命。历史上，大型桥梁发生失效事件的频率约为千分之一，这是不可接受的。一般认为，桥梁、核安全壳、飞机等的失效概率不得超过百万分之一，也就是被倒下的树木、闪电或野生动物击中而死亡的概率。因此，合理制定设计规范条款需要大量实验证据的推断。例如，在钢筋混凝土的剪切失效中，全球数据库包含约 800 个试验，但其中 95% 涉及 0.4 m 以下的截面深度，而实际发生的截面深度可达 15 m。对于控制桥梁和其他结构耐久性的混凝土徐变和收缩，现有数据库包含 50,000 多个数据点，但其中 96% 是通过 6 年试验获得的，99% 是通过 12 年试验获得的，而设计中通常规定 150 年的寿命。实验室测试和随机有限元代码无法提供低于 1/20 的故障概率信息，因此，如果没有间接验证的理论，就无法推断出 10 -6。本讲座认为，一种有效的扩展方法是确定规模、时间和风险范围两端的渐近定律。此类定律可以在范围的低端通过实验校准，比中间过渡简单得多。使用渐近匹配就足够了，这在流体力学中已经是一种长期常见的做法。渐近匹配可以采用多种方法，通过几个典型示例进行解释 - 1）准脆性和延性断裂缩放的尺寸效应定律，2）钢筋混凝土梁的缩放和剪切破坏，3）在水分扩散和长期水化存在下，混凝土的收缩、自生收缩、自干燥、膨胀和徐变的时间缩放，以及 4）基于交替串并联连接的概率模型将基本失效统计数据外推到失效概率 10 -6，该模型类似于对角拉的鱼网，并描述威布尔分布和高斯分布之间的过渡。
数字技术的可靠性
摘要。目的。向工业 4.0 数字技术的迁移将很快实现“一次成功”（几乎无需花费任何材料进行实验测试和后续设计改进）并创建越来越多具有独特应用属性的实体。基于可靠的统计数据计算此类实体的可靠性指标将极具挑战性。然而，对可靠实体的需求仍将存在。此外，基于物理模型和工程知识的数字技术方法可以创建预测可靠性方法（基于不可接受性的假设或相反的故意编程故障）。这不可避免地导致现代可靠性理论的范式转变，与可靠性理论基础的数学模型的强制偏差有关。方法。根据俄罗斯的传统，可靠性通常通过一组参数来指定所需的功能来定义，这些参数表征执行这些功能的能力以及参数值的允许变化限度。如果某些所需功能的标准无法通过参数指定，则可使用一种技术，即用黑匣子形式的信息模型取代项目的操作，其中所需功能的性能由故障的概率指标（统计、逻辑、贝叶斯、主观）表征。为了以协调的方式解释所需功能性能的参数和概率，在允许范围内找到参数的值可以通过概率来表征，作为对此类事件发生的置信度，例如考虑设计储备。在这种情况下，所有所需功能的性能都可以通过使用可靠性结构图方法识别的附加可靠性指标来表征。该指标完全表征了预测的可靠性水平。结果。使用可靠性设计工程分析（DEAD）的方法估计预测的可靠性。该方法允许使用一组基于算法的技术，以通用参数操作模型的形式呈现技术项目的设计（根据 GOST 2.102）和过程控制（根据 GOST 3.1102）文档。这种模型允许在功能性、可操作性和可靠性的统一性的基础上考虑实体设计的个体特殊性，并据此估计故障概率。DEAD 和数字设计算法完全兼容，并由与设计解决方案的证实相关的共同问题驱动，目的是基于分析、计算和实验验证消除（降低概率）可能导致故障的错误。结论。数字技术提供了预测、减少影响或消除可能故障的切实机会。这可以通过经常导致故障的相同方法来实现，即设计工程。为此，需要基于工程学科和为确保实体质量和可靠性而开发的设计工程方法，创造现代可靠性理论的新应用。
海上风能助力欧洲可持续发展
摘要 第 1 章：简介 欧洲海上风能协调行动 [CA-OWEE] 项目的目标是通过收集和评估来自整个欧洲的信息来确定欧洲海上风能的现状，并将所得知识传播给所有感兴趣的人，以帮助促进该行业的发展。该项目由欧盟委员会资助，将于 2001 年底完成。所收集的知识将通过互联网网站、研讨会和印刷报告免费提供。该项目将海上风能分为五个主题集群，回顾了近期历史并总结了当前的情况，涉及：集群 1 海上技术，风力涡轮机和支撑结构，集群 2 电网集成，能源供应和融资，集群 3 资源和经济，集群 4 活动和前景，集群 5 社会认可，环境影响和政治。这些调查的结论随后被用于为欧洲未来的 RTD 战略提出建议。该项目的 17 个合作伙伴来自 13 个国家，因此覆盖了欧洲共同体的大部分海岸线。合作伙伴涵盖了广泛的专业知识，包括开发商、公用事业、顾问、研究机构和大学。第 2 章：海上技术 本章的目的是分析海上风力涡轮机技术的当前最新技术水平并确定预期的技术趋势。风力涡轮机尺寸：海上应用的转子直径和额定功率不断增加。商用涡轮机的直径范围为 65 - 80 m 和 1.5 - 2.5 MW。原型正在开发中，其值分别高达 120 m 和 5 MW。看来，目前最大的机器（特别是针对海上市场）利用的叶尖速度明显高于陆上机器。通常会增加 10% 到 35%，叶尖速度最高可达 80 米/秒。增加叶尖速度可降低扭矩、减轻质量，从而降低塔顶系统的成本。成本：在设计风格、技术进步状态和设计规范真正相似的情况下，大型涡轮机的成本可能与转子直径成立方比例。然而，考虑到机器尺寸范围内的历史数据，正在进行的技术开发导致比例更接近平方定律而不是立方定律。陆上机器的价格数据显示，转子直径为 40 米及以上的每千瓦成本缓慢上升。尽管陆上设计的海上化通常会增加 10% 的成本，但目前可用的特定海上机器的成本曲线基本上低于陆上前辈。叶片技术：对低实度高强度叶片的需求，加上碳纤维成本的下降，可能会推动行业向碳环氧树脂方向发展。碳价格正在下降，如果在海上机器的叶片中大量使用碳，这将成为迄今为止高质量碳纤维的最大出口，从而进一步降低成本。变速箱：目前尚不清楚当前的变速箱概念（三级单元、输入级行星齿轮、两个与斜齿轮平行的高速级）是否适用于更大的海上涡轮机，因为对于> 3MW 的大型机器，可能需要额外的变速箱级，从而增加复杂性和故障概率。这可能是直接驱动系统的重要驱动力。
NEPP 任务：固体钽电容器浪涌电流测试的可靠性影响
固体钽电容器广泛用于太空应用，以过滤电源电路中的低频纹波电流并稳定系统中的直流电压。根据军用规格 (MIL-PRF-55365) 制造的钽电容器是可靠的元件，D 级或 S 级每 1000 小时的故障率低于 0.001%（故障率低于 10 FIT），因此这些部件属于可靠性最高的电子元件。尽管如此，钽电容器确实会发生故障，一旦发生，可能会对系统造成灾难性的后果。这是由于短路故障模式，可能会损坏电源，也是由于在低阻抗应用中发生故障时，带有锰阴极的钽电容器具有自燃能力。在此类故障中，钽颗粒与过热的氧化锰阴极产生的氧气发生放热反应，释放出大量能量，不仅会损坏部件，还会损坏电路板和周围元件。与陶瓷部件相比，钽电容器的一个特点是电容值相对较大，在当代小尺寸芯片电容器中电容值达到数十和数百微法拉。这可能会导致电路板首次通电时部件出现所谓的浪涌电流或开启故障。这种故障被认为是钽电容器中最常见的故障类型 [1]，是由于电路中电压 dV/dt 的快速变化，在电路中电流不受限制时产生高浪涌电流尖峰，I sp = C×dV/dt。这些尖峰电流可以达到数百安培，并导致系统发生灾难性故障。浪涌电流故障的机理尚未完全了解，相关文献中讨论了不同的假设。其中包括持续闪烁击穿模型 [1-3]；电感相对较高的电路中的电振荡 [4-6]；阴极局部过热 [5, 7, 8]；MnO 2 晶体撞击导致的五氧化二钽电介质机械损伤 [2, 9, 10]；或电流尖峰期间产生的电磁力引起的应力诱导电子陷阱生成 [11]。然而，我们的数据显示闪烁击穿电压明显高于浪涌电流击穿电压，因此仍不清楚为什么没有闪烁的部件在浪涌电流测试 (SCT) 期间会在相同电压下失效。关于浪涌电流故障的一个普遍接受的解释是，在浪涌电流条件下，如果电流供应不受限制，钽电容器中的自愈机制不起作用，如果电流受到限制，那么本来会是一个轻微的闪烁尖峰，但到了部件上就会变成灾难性的故障 [1, 12]。电子元件（尤其是钽电容器）的使用风险可以定义为故障概率和后果（例如，表示为返工、重新测试、重新设计、项目延误等成本）的乘积。在这方面，钽电容器可以被视为具有高应用风险的低故障率部件。为了降低这种风险，有必要进一步开发筛选和鉴定系统，特别注意现有程序中可能存在的缺陷。