Українська   English

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Актуальность

К невосстанавливаемым в процессе эксплуатации системам будем относить такие системы, восстановление которых по каким–либо причинам невозможно непосредственно в рассматриваемый период времени [1]. Под сложной по структуре схемой в данном случае будем понимать такую систему, в состав которой входит хотя бы одна мостиковая структура [2].

В тех случаях, когда необходимо повысить надежность проектируемой системы без изменения надежности комплектующих ее элементов, обычно вводят избыточные (резервные) ее элементы или группы элементов, либо вносят определенные изменения в схему, что позволяет оптимизировать ее структуру.

Методика оценки надежности невосстанавливаемых систем, элементы которых могут находиться только в двух несовместных состояниях: работоспособном и отказавшем (отказ типа обрыв цепи) разработаны в достаточно полной мере [3–6].

В перечисленных методиках расчетов надежности сложных по структуре систем предполагается, что средства их защиты абсолютно надежны.

В реальных же системах электроснабжения, промышленных предприятий средства защиты могут работать правильно, отключать поврежденный участок сети (ручное, автоматическое), такие повреждения в системе будем относить к отказам типа обрыв цепи, либо отказывать и его не отключать – отказ в срабатывании.

Поэтому разработка точных методик оценки надежности систем электроснабжения промышленных предприятий с учетом надежности средств защиты является актуальной научно–технической задачей.

Цель магистерской работы

Используя метод разложения сложных по структуре схем замещения реальной системы по базовому элементу разработать точную методику оценки надежности невосстанавливаемых систем электроснабжения промышленных предприятий.

Основной материал исследования

Предположим: все рассматриваемые элементы, из которых состоит система электроснабжения, могут отказывать независимо друг от друга; каждый элемент системы может находиться в трех несовместных состояниях (работоспособном, неработоспособном – отказ обрыв цепи, неработоспособном – отказ в срабатывании); потоки отказов элементов (обрыв цепи и отказ в срабатывании) – простейшие; пропускная способность элементов неограниченна – так же, как и способность сдерживать поток электроэнергии независимо от количества короткозамкнутых элементов; после выхода из строя элемент не восстанавливается (не заменяется на новый) в рассматриваемый период времени [14].

Обозначим через ρ_i вероятность безотказной работы i–го элемента системы, q_0i – вероятность появления отказов в i-м элементе типа обрыв цепи, а через q_si – вероятность появления отказов в i-м элементе типа отказа в срабатывании. Эти три состояния составляют полную группу несовместных событий:

2 (1)

Если в элементах системы электроснабжения наблюдаются два типа несовместных отказов (отказ обрыв цепи и отказ в срабатывании), вероятность отказов элемента i в течении времени t можно определить, пользуясь формулами [13]:

2 (2)

где λ_0i и λ_si – постоянные интенсивности отказов i–го элемента при учете его отказов обрыв цепи и отказов в срабатывании; t – текущее время работы i–го элемента системы.

Под простой по структуре схемой замещения исходной системы будем понимать такую, элементы которой могут соединяться: последовательно, параллельно, последовательно–параллельно либо параллельно–последовательно. Для простой по определению схемы замещения системы, которая состоит из n логически последовательно соединенных элементов, отказ типа обрыв цепи любого из элементов i (i=(1...n)) приводит к разрыву связи между ее входом и выходом. [10]

Если заданы вероятности безотказной работы элементов схемы замещения P_0i, то вероятность R_0 того, что разрыв связи между узлами входа и выхода не произойдет, находим с помощью формулы:

2 (3)

Если заданы вероятности отказов элементов схемы замещения q_si, то вероятность Q_s того, что между входом и выходом схемы замещения пройдет сквозной аварийный ток, найдем с помощью формулы:

2 (4)

Для простой по определению схемы замещения системы, которая состоит из m логически параллельно соединенных элементов, отказ типа обрыв цепи в каждом элементе j (j=(1...m)) приводит к обрыву связи между точками входа и выхода.

Если заданы вероятности отказов q_sj (j=(1...m)) элементов схемы замещения, которая состоит из m логически параллельно соединенных элементов, то вероятность Q_s того, что между точками входа и выхода схемы замещения пройдет сквозной аварийный ток, найдем, используя формулу:

2 (5)

Под сложной по структуре схемой замещения системы понимают такую, в состав которой входит хотя бы одна группа элементов, соединенных в виде логической звезды или треугольника [15]. Чтобы сложную схему замещения системы электроснабжения привести к простой по определению, следует использовать способ разложения сложной схемы замещения по базовому элементу [14]. Этот способ преобразования сложной схемы замещения основан на использовании теоремы о сумме вероятностей несовместных событий.

Чтобы сложную схему замещения системы электроснабжения привести к простой по определению, следует использовать способ переходов от логического треугольника к эквивалентной по надежности звезды, либо использовать способ переходов от логической звезды к эквивалентному по надежности логическому треугольнику (рис. 1 а, в).

Рисунок 1 –Логическое соединение элементов в виде: а) треугольника; б) звезды
(анимация, 7 кадров, 8 циклов, 36 килобайт)

Используя способ разложения сложной структуры по базовому элементу и формулы (6) – (9), любую сложную по структуре схему замещения можно привести к простой.

Если в электрооборудовании, которое находилось в зоне действия релейной защиты i–го защитного коммутационного аппарата, происходило короткое замыкание КЗ и электрооборудование было отключено его токовой защитой, то такие повреждения относили к отказу обрыв цепи. Ложные(излишние) срабатывания релейной защиты, а также ошибки обсуживающего и эксплуатирующего персонала, при которых отключается i–е защитные коммутационные аппараты, также относили к отказам обрыв цепи.

Секционные коммутационные аппараты снабжены АВР и в нормальном состоянии отключены. К отказам обрыв цепи секционного коммутационного аппарата относили следующие события: при аварийном автоматическом отключении вводного защитного коммутационного аппарата с помощью реле минимального напряжения, секционный коммутационный аппарат не включается – отказ обрыв цепи, а случай аварийного включения секционного аварийного включения секционного коммутационного аппарата с помощью АВР на КЗ и через него прошел сквозной аварийный ток и он не отключился своей токовой защитой, то такие события относили к отказам в срабатывании.

Каждый i–й элемент системы может находиться в трех несовместных состояниях: работоспособное, неработоспособное отказ обрыв цепи, неработоспособное отказ в срабатывании, с параметрами надежности P_0i,

2 (6)

Используя указанные выше правила, получим схему замещения системы электроснабжения промышленного предприятия рис. 2а.

Последовательно соединенные элементы 4,7,8 и 5,6 (рис. 2а) заменим на эквивалентные по надежности элементами 9 и 10 соответственно (рис. 2б). Используя формулы (6) и (8), находим:

2 (7)

Используя исходные данные примера, находим: P_09=0,8038; q_s9=0,000036; P_010=0,8631; q_s10=0,0012.

В схеме замещения (рис. 2б) в качестве базового элемента выбираем элемент под номером 2.

2
2
2
2

Рисунок 2  – Способ разложения сложной схемы замещения по базовому элементу 2.

Используя способ разложения сложной структуры по базовому элементу 2, с учетом двух видов несовместных отказов элементов [14], схему замещения рис. 2б представим в виде двух простых по структуре схем рис. 2в, г.

Вероятность R того, что в течении t=0,1 год не произойдет аварийное отключение потребителей или не пройдет сквозной аварийный ток между источником электроснабжения и секцией 3 (рис. 1) находим с помощью формулы:

2 (8)

Используя исходные данные, находим:

2

Выводы

1. Предложена методика оценки надежности сложных по структуре схем систем электроснабжения, элементы которых могут находиться в трех несовместных состояниях.

2. Точность предлагаемой методики для высоконадежных систем (вероятность отказов элементов схемы замещения меньше, либо равно 0,1) не уступает точным, апробированным методам.

Список источников

  1. Козлов Б. А. Справочник по расчету надежности аппаратуры радиоэлектроники и автоматики. – М.: Советское радио, 1975-472с.
  2. Ковалев  А. П., Сердюк Л. И. Метод расчета надежности сложных систем электроснабжения с учетом восстановления элементов – 1985 – № 10. C. 52–53.
  3. Рябинин Г. Н., Дардеер М. М. Основы теории и расчета надежности судовых электрических систем –2е изд.–Л.: Судостроение 1971 – 456 с.–17.
  4. Надежность и эффективность в технике: Справочник/ –Т.5: Проектный анализ надежности. – М.: Машиностроение, 1988. – 316 с.
  5. Рябинин  И. А. . Логико–вероятная теория безопасности технических систем. Электричество 1994. – № 7. – с. 35–40.
  6. В. З. Трубников, инж., ГНУ ВИЭСХ. Полуволновые линии передачи электроэнергии на резонансных трансформаторах. // Техника в сельском хозяйстве – 2009, № 6
  7. Зильберман С. М. Методические и практические вопросы полуволновой технологии передачи электроэнергии, тема докторской диссертации и автореферата по ВАК 05.14.02.
  8. Рябинин И. А. Надежность и безопасность структурно сложных систем. СПБ.: Изд–во С.–Петербург ун–та, 2007. – 276 с.
  9. Ковалев А. П. Оценка пожарной опасности сети 0,4/0,22кВ в промышленных электрифицированных помещениях/ А. П. Ковалев, О. Я. Соленая – Промышленная энергетика, № 11 – 2013. – с. 43–47.
  10. Эндрени Дж. Моделирование при расчетах надежности в электроэнергетическихсистемах: Пер. с англ. /Под ред. Ю. Н. Руденко М.: Энергоатомиздат, 1983 – 336 с.
  11. Диллон Б. Инженерные методы обеспечения надежности систем / Б. Диллон, Ч. Сингх: Пер. с англ. – М.: Мир, 1984 – 318 с.
  12. Голинкевич Т. А. Прикладная теория надежности / Т. А. Голинкевич – М.: изд. Высшая школа, 1977 – 135 с.
  13. Ковалев А. П. Расчет надежности невосстанавливаемых систем, элементы которых могут находиться в трех несовместных состояниях/ А. П. Ковалев, И. И. Москвина – Взрывозащищенное электрооборудование: об. науч. тр. ГУНИИ ВД – Донецк: ООО Типография Восток Пресс 2017. – № 1(52) – с. 165–174.
  14. Надежность технических систем: Справочник Ю. К. Беляев, В. А. Богатырев, В. В. Болотин и д.р.; Под ред. И. А. Ушаков. – М.: Радио и связь, 1985. – 608 с.
  15. Ковалев А. П. Совершенствование метода оценки надежности невосстанавливаемых систем, элементы которых могут находиться в трех несовместных состояниях / А. П. Ковалев, Д. Ю. Дьяченко, А. А. Мартынов – Вестник Донецкого национального технического университета – 2018 – 2(12) – с. 49–57.