瞬时可用度

电力学术语

瞬时可用度是电力系统装备可用度之一。瞬时可用度的波动是装备系统配套的维修子系统、保障子系统和装备本身的不协调所造成的。当系统瞬时可用度出现剧烈波动时，意味着装备在某个时间段内处于正常状态的概率变化幅度较大，其可靠性难以保证，则认为这时装备还未形成它应有的效力，各子系统有待进一步磨合，这一点在装备上体现为新装备战斗力的有效形成问题。所以揭示瞬时可用度波动性的原因有着非常重要的实际意义。

简介

可用度理论作为可靠性理论的分支，源自于第二次世界大战时对军事装备日益膨胀的需求。为了提高军事装备的性能，使得其组成部件不断复杂和精密化，这导致装备部件的兼容性和稳定性遭遇挑战。高性能与多故障这对矛盾，促使了可用度理论的发展。在实际使用过程中，装备可用度一般分为稳态可用度、平均可用度和瞬时可用度，其中装备瞬时可用度是装备使用过程中任一时刻装备处于可用状态的概率；装备平均可用度是装备瞬时可用度在一段时间内的平均值；装备稳态可用度是当时间趋于无穷装备处于可用状态的概率。

瞬时可用度的应用

随着科技的发展，可用度理论除了在可靠性工程、装备综合保障等基础领域研究外，还延伸至国民经济许多新兴领域，如信息技术产业、交通通信系统以及航天航空。值得注意的是，可用度工作大都是集中于稳态可用度(如装备的效能评估引以及系统的性能评测等)。由于装备可用度在使用初期大多表现出较大范围的波动，因此稳态可用度往往无法说明和刻画这种波动。这些问题导致装备在使用初期的稳定性难以得到保证。使得相关部门无法预知该装备的工作能否持续(即使装备在应用初期)，从而对装备的性能无法给出正确的评估。

瞬时可用度是任一时刻装备处于可用状态的概率，能有效地反映装备的实时性能，所以对其研究的热度逐渐升温。通过研究发现仅仅考虑稳态可用度指标在实际情况下并不合理，如瞬时可用度初期的波动就无法用这些稳态指标进行刻画。

提出一套波动参数体系来刻画系统瞬时可用度的波动特征。当前瞬时可用度分析只能运用特殊分析的办法，如用概率理论求解特定系统。可用马尔可夫过程求解模型、故障树(FT)及可靠性框图方法解决特殊问题，此外还可使用统计模型研究了一个可修系统稳态可用度置信区间等。这些分析有很大的局限性，不可能遍历所有的情况，且没有给出瞬时可用度初期波动的理论依据。

瞬时可用度工程上的定性

一般从工程上的定性来看，系统瞬时可用度的波动是装备系统配套的维修子系统、保障子系统和装备本身的不协调所造成的。当系统瞬时可用度出现剧烈波动时，意味着装备在某个时间段内处于正常状态的概率变化幅度较大，其可靠性难以保证，则认为这时装备还未形成它应有的效力，各子系统有待进一步磨合，这一点在装备上体现为新装备战斗力的有效形成问题。所以揭示瞬时可用度波动性的原因有着非常重要的实际意义。

运用理论方法以及现有稳态可用度的极限理论，讨论故障时间和修复时间服从均匀分布下系统瞬时可用度，通过把更新方程转化为微分方程，求解时滞或常微分方程，判断是否存在小于稳态可用度的点来说明其波动性，从理论推导和仿真实验可以得到服从任意均匀分布，瞬时可用度的波动性存在。

总结

对单部件可修系统模型中瞬时可用度的波动现象进行了理论分析。通过把积分方程转化为微分方程方法研究瞬时可用度的波动性问题。通过理论分析和仿真验证，得到：

1)当故障时间和修复时间服从相同的均匀分布时，瞬时可用度在第1个分段函数中存在小于稳态可用度的点。所以由可用度的稳定性可以说明可用度至少存在一次波动。

2)当故障时间和修复时间服从不同的均匀分布时，瞬时可用度在第1个分段函数中也存在小于稳态可用度的点，所以说明可用度至少存在一次波动。

综上所述，当故障时间和修复时间服从均匀分布时，瞬时可用度均存在波动性，与均匀分布参数选取无关。

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