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技術創新性和領先性 課題組所開發的發電廠主接線可靠性分析軟件 REBUS 是對任何類型發電廠主接線進行可靠性全面評估的有力工具

針對當前高端機械系統和裝備結構復雜、工況極端、成本高、測試數據缺乏、可靠性要求高等特點，研究和開發面向復雜結構和裝備的不確定性分析與可靠性設計理論、方法、測試技術及軟件平臺，有效解決傳統可靠性技術在處理復雜系統時遭遇的樣本不足、不確定性度量困難、可靠性分析精度與設計效率低等技術瓶頸，工程化地實現產品在服役周期內的保質設計。研究和開發面向復雜結構和裝備的可靠性測試技術，例如：焊接結構疲勞失效試驗與仿真、全場應變測量與分析、全場溫度測量與分析等技術。實驗室建設有湖南省省內先進的疲勞試驗測試平臺，擁有各類先進疲勞試驗儀器，如SEM原位疲勞試驗機、拉扭組合疲勞試驗機及超高周疲勞試驗機等，可滿足各類疲勞測試及研究的需求。并建有非接觸實驗測量技術平臺，擁有三維全場應變測量系統、紅外熱像儀、掃描電鏡、金相顯微鏡等先進儀器。

高效、高可靠性永磁電機及其控制 項目簡介 在課題組開發研制了一類新型永磁無刷電機及其相關容錯控制方法。電機的轉子上 沒有永磁體、電刷以及繞組，這確保了電機的機械牢固性，并由此保證電機在高速運行 時的可靠性；定子永磁型電機與傳統永磁無刷電機相似，電機內的氣隙磁鏈主要由高性 能永磁體產生，確保了電機的高效率和高功率密度。電機的相間獨立性較高，能夠容錯 運行，適合于高可靠性應用領域。 同時，還開發了永磁直線電機結構，具有成本低、效率高以及易于維護的優點，適 合于長行程傳輸領域。 

1 成果簡介隨著電網互聯規模和復雜性的提高，電力系統的可靠運行對經濟發展社會進步的作用越來越大，安全運行問題也將更加突出。我國是一個發展中國家，當前我國電網的總體技術水平與發達國家特別是與美國相比有很大差距。電網結構薄弱，電氣主設備和線路故障率較高，部分電網電源供應緊張，應付電網突發事件的運行備用不足。提高電網可靠性、保證電網安全運行已成為世界各國電力系統的迫切要求， 所以，對電力系統可靠性的研究具有十分重要的意義。開發一個操作方便的可靠性評估軟件包對指導電網規劃、運行、調度有非常重要的意義。 電力系統運行可靠性在線評估預警軟件（ ORET）利用氣象、地震和水利等部門的數據和從數據采集與監控/能量管理系統（ SCADA/EMS）獲得的電網實時運行數據對電力系統進行實時監控，并對電力系統進行預警，同時為運行人員提供定性和定量的指導。 軟件特點： 可靠性評估按照使用目的，通常可以分為規劃可靠性和運行可靠性兩大類。規劃可靠性一般用于分析比較不同的規劃方案，為電力系統規劃提供指導意見。規劃可靠性評估使用元件的長期平均故障率，不考慮實施運行情況，要求計算精度高，但不刻意要求計算速度。運行可靠性根據電網的實時運行狀況進行評估，指導電網的調度和實時控制。運行可靠性評估使用元件的實時運行故障率，并考慮不同元件所處位置、天氣等信息，對計算結果絕對值的精度要求不高，對計算結果實時變化的準確度要求較高，同時對計算速度要求苛刻。目前，數據采集和監控/能量管理系統（ SCADA/EMS）的逐漸完善和成熟，為實現電網運行可靠性評估提供了可能性。 本軟件在 Windows 操作系統下，采用 Visual C++ 6.0 開發了可靠性評估軟件包，包括規劃可靠性和運行可靠性兩種功能，可以分別用于不同的用途。電網運行人員可以通過曲線的方式實時監視電網的運行狀況。 軟件的主要優點有：具有圖形化界面，并且支持 BPA、 PSASP、 PSSE 等各種電力系統數據格式的導入。實時反映運行條件變化對元件停運率和系統可靠性水平的影響。變精度快速排序算法，實現在線快速預警功能，縮短了嚴重故障狀態的可靠性預警時間，避免了巨大的計算量和計算時間，并為調度員爭取了寶貴的決策時間。具有實時存儲功能，能在運行過程中將計算結果記錄下來。并能通過曲線的形式與 歷史數據進行比較?；谌S曲面繪制技術和動態著色技術的可視化方法，如圖 2 所示，將計算中所產生的可靠性信息轉變成直觀的以圖形或圖像形式表示的信息，使調度員對電網實時運行可靠性有形象而全面的了解。圖 1 可靠性軟件界面圖 2 可視化輸出技術2 技術指標清華大學通過多年的研究積累以及在國家 973 計劃的支持下，對電力系統運行可靠性展開了全面的研究，開發出來電力系統運行可靠性在線評估預警軟件。本軟件適用于大規模電力系統運行可靠性評估，實現了對電力系統運行風險評估、預警和輔助決策，為電力系統運行和調度的實時可靠性評估提供了定量的指導。關鍵方法和關鍵技術達到了國際先進水平，并于 2009 年 10 月通過了國家 973 計劃項目驗收。3 效益分析本軟件的推廣應用前景良好，適用于從區調、省調（市調）到網調不同調度部門的具體要求， 對提高電網可靠性、保證電網安全運行有重要意義。

依托國際合作與交流，已完成此60 kW逆變器開發及產業化試制，目前已完成產品開發，各項性能指標優異，達國際先進水平，目前正與江蘇宏微科技有限公司產學研合作，開展產業化試制。

光伏水泵系統主要由光伏陣列、控制器、逆變器、電動機、水泵和蓄能裝置等組成，是光-機-電-控一體化設備；具有使用壽命長、與農作物的水蒸發量適配性好、節約能源、維護運行成本低，環保等優點。在申請3項；已授權2項，專利號：ZL201320591542.1、ZL201320609459.2 本項目技術開的光伏離心泵產品日出水量比現有產品多約20%，且供水可靠性高。（1）啟動功率??；（2）多工況設計；（3）出水量大；（4）供水可靠性高。 項目研制的光伏水泵系統適合我國西部無電貧困

項目簡介 1、光伏水泵系統主要由光伏陣列、控制器、逆變器、電動機、水泵和蓄能裝置等組 成，是光-機-電-控一體化設備；具有使用壽命長、與農作物的水蒸發量適配性好、節約 能源、維護運行成本低，環保等優點。 2、在申請 3 項；已授權 2 項，專利號：ZL201320591542.1、ZL201320609459.2 技術指標 本項目技術開的光伏離心泵產品日出水量比現有產品多約 20%，且供水可靠性高。 （1）啟動功率小；（2）多工況設計；（3）出水量大；（4

該軟件以航天器機構為對象，集成了研究所在高可靠性、長壽命技術裝備的可靠性分析和優化設計方面研究的最新成果。軟件包含了FMECA/FTA/FRACAS分析、可靠度校驗、機械/機構可靠性優化設計、拓撲可靠性優化設計和多學科可靠性優化設計等功能模塊。 本課題研制了面向全壽命周期的復雜技術裝備可靠性設計自動化平臺—“高可靠長壽命航天器機構可靠性軟件”，集成了本課題中針對我國自主研制的國防技術裝備的可靠性優化設計提出的新方法和新技術，以提高裝備的全壽命周期可靠性為目標。該平臺包括了可靠性仿真分析部分和可靠性優化設計部分。其中，可靠性仿真分析部分包括FMECA/FTA/FRACAS、機械強度/機構可靠性仿真、拓撲優化可靠性仿真和時間域混合仿真四大模塊；可靠性設計部分則包括可靠性定性設計和可靠性定量設計兩大模塊。可靠性仿真分析部分和可靠性優化設計部分在裝備全壽命周期下多種可靠性數據庫資源的支持下與多學科優化設計部分進行各自信息的交互和共享。軟件平臺可以協同三維建模工具（如ProE，Solidworks等），有限元分析工具（如MSC，ANSYS等）和動力學分析工具（如MSC，ADAMS）進行復雜裝備的可靠性分析，可利用平臺的可靠性優化設計和多學科優化設計模塊，或結合iSIGHT多學科優化設計軟件，實現復雜裝備的可靠性優化設計。

該軟件以航天器機構為對象，集成了研究所在高可靠性、長壽命技術裝備的可靠性分析和優化設計方面研究的最新成果。軟件包含了FMECA/FTA/FRACAS分析、可靠度校驗、機械/機構可靠性優化設計、拓撲可靠性優化設計和多學科可靠性優化設計等功能模塊。本課題研制了面向全壽命周期的復雜技術裝備可靠性設計自動化平臺—“高可靠長壽命航天器機構可靠性軟件”，集成了本課題中針對我國自主研制的國防技術裝備的可靠性優化設計提出的新方法和新技術，以提高裝備的全壽命周期可靠性為目標。該平臺包括了可靠性仿真分析部分和可靠性優化設計部分。其中，可靠性仿真分析部分包括FMECA/FTA/FRACAS、機械強度/機構可靠性仿真、拓撲優化可靠性仿真和時間域混合仿真四大模塊；可靠性設計部分則包括可靠性定性設計和可靠性定量設計兩大模塊?？煽啃苑抡娣治霾糠趾涂煽啃詢灮O計部分在裝備全壽命周期下多種可靠性數據庫資源的支持下與多學科優化設計部分進行各自信息的交互和共享。軟件平臺可以協同三維建模工具（如ProE，Solidworks等），有限元分析工具（如MSC，ANSYS等）和動力學分析工具（如MSC，ADAMS）進行復雜裝備的可

成果簡介： 該軟件以航天器機構為對象，集成了研究所在高可靠性、長壽命技術裝備的可靠性分析和優化設計方面研究的最新成果。軟件包含了FMECA/FTA/FRACAS分析、可靠度校驗、機械/機構可靠性優化設計、拓撲可靠性優化設計和多學科可靠性優化設計等功能模塊。 本課題研制了面向全壽命周期的復雜技術裝備可靠性設計自動化平臺—“高可靠長壽命航天器機構可靠性軟件”，集成了本課題中針對我國自主研制的國防技術裝備的可靠性優化設計提出的新方法和新技術，以提高裝備的全壽命周期可靠性為目標。該平臺包括了可靠性仿真分析部分和可靠性優化設計部分。其中，可靠性仿真分析部分包括FMECA/FTA/FRACAS、機械強度/機構可靠性仿真、拓撲優化可靠性仿真和時間域混合仿真四大模塊；可靠性設計部分則包括可靠性定性設計和可靠性定量設計兩大模塊?？煽啃苑抡娣治霾糠趾涂煽啃詢灮O計部分在裝備全壽命周期下多種可靠性數據庫資源的支持下與多學科優化設計部分進行各自信息的交互和共享。軟件平臺可以協同三維建模工具（如ProE，Solidworks等），有限元分析工具（如MSC，ANSYS等）和動力學分析工具（如MSC，ADAMS）進行復雜裝備的可靠性分析，可利用平臺的可靠性優化設計和多學科優化設計模塊，或結合iSIGHT多學科優化設計軟件，實現復雜裝備的可靠性優化設計。