Мариненко Елена Александровна

Электротехнический факультет

Кафедра электроснабжения городов

Специальность: Электротехнические системы электропотребления

Тема выпускной работы: Оценка надежности подстанции 110/10 кВ с учетом восстановления элементов системы и сроков их диагностики

                                        Научный руководитель: Ковалев Александр Петрович

Реферат по теме выпускной работы

Актуальность. Основным методом оценки надежности структурно-сложных схем в настоящее время являются методы, основанные на составлении «схем минимальных сечений» [1]. Это означает, что принципиальную схему подстанции для оценки ее надежности нужно представить в виде специальной схемы замещения, что во многих случаях не является простой задачей. Поэтому разработка и использование новых способов преобразования сложных по структуре схем систем электроснабжения является актуальной научно-практической задачей.

Научная значимость. Предложен усовершенствованный способ преобразования «треугольник-звезда» и «звезда-треугольник» для восстанавливаемых элементов сети с учетом сроков диагностики оборудования.

Цель работы: Использовать способ преобразования «треугольник-звезда» и «звезда-треугольник» и приведение сложных по структуре схем к структурам, состоящим из последовательного и параллельного соединения элементов с учетом их восстановления при отказах.

Практическая ценность. Предложена методика расчетов надежности сложных по структуре схем с учетом восстановления элементов, точность которых не отличается от методики, предложенной в [1] более, чем на 5%.

Состояние вопроса. На сегодняшний день для оценки надежности сложных по структуре схем используются методы расчетов, основанное на составлении схем минимальных сечений, т.е. схем, состоящих из последовательно соединенных параллельных групп. Каждый элемент группы характеризуется своим параметром - параметр потока отказов и восстановлений соответственно . Для простых схем замещения, состоящих из последовательного, параллельного или смешанного соединения элементов, эквивалентные параметры потоков отказов и восстановлений соответственно находим следующим образом [4] :

1. Последовательное соединение:

2. Параллельное соединение:

           Формулы (1) и (2) справедливы, когда функционирование элемента системы можно описать с помощью чередующихся интервалов времени работы: и пробоя . Случайные интервалы времени и не противоречат экспоненциальной функции распределения, т.е. . Все величины и взаимно независимы и выполняется условие:

Рис. 1 – Возможная реализация электрооборудования

Результаты исследования.

           Схемы замещения системы электроснабжения не всегда состоят из последовательного, параллельного или смешанного соединения элементов. Существуют и более сложные схемы – мостиковые [1]. Под системой электроснабжения со сложной схемой будем понимать такую схему, в состав которой входят хотя бы одна группа элементов, имеющих мостиковую схему. Для таких схем предлагается использовать способ преобразования «треугольник-звезда». Этот способ отличается от известного [5] тем, что позволяет производить преобразование сложных схем замещения с учетом восстановления элементов и сроков их диагностики.
           Сущность предлагаемого преобразования «треугольник - звезда» состоит в том, что соединение элементов в виде треугольника заменяется эквивалентным по надежности соединением в виде звезды, т.е. задача сводится к определению эквивалентных интенсивностей отказов и восстановлений «звезды» через аналогичные параметры надежности «треугольника». На рис. 3.а,б изображены две схемы соединения элементов — треугольник и звезда. Пусть каждый элемент треугольника имеет интенсивности отказов и восстановлений Аналогичные параметры надежности имеет и звезда и восстановлений . Приведенные структуры будут эквивалентными по надежности, если интенсивности отказов и восстановлений между узлами 1-3, 1-2, 2-3 треугольника будут равны интенсивностям отказов и восстановлений между соответствующими узлами звезды. Между узлами 1-3 треугольника один путь проходит через элемент 1, а второй - через элементы 2 и 3. Для узлов 1-3 звезды имеется только один путь через элементы і и k. Схемы замещения приведены на рис. 1.в. Аналогичным образом составляются схемы замещения и для путей 1-2 и 2-3 треугольника и звезды (рис. 3. г,д).
           Используя полученные схемы замещения, с помощью формул (1), (2) определяются эквивалентные интенсивности отказов и восстановлений для всех путей успешного функционирования элементов треугольника и звезды. Приравняв соответствующие интенсивности отказов и восстановлений путей успешного функционирования элементов треугольника и звезды, получим систему из шести линейных алгебраических уравнений:

Рис. 2 – Cистема уравнений, полученная в результате приравнивания соответствующих интенсивностей отказов и восстановлений элементов треугольника и звезды
(выполнено в GIF ANImator, объем - 173 Kb, 7 кадров, 5 повторений)

           Выразив интенсивности отказов и восстановлений элементов звезды через интенсивности отказов и восстановлений элементов треугольника, получим:

           Если требуется обратный переход от звезды к труегольнику, то, используя эту же систему уравнений (3), получим:

                              

                              Рис.3 - Схемы звезды и треугольника

                              

                               Рис.4 - Показатели надежности схемы

           Расчет надежности сложных схем систем электроснабжения с учетом восстановления элементов и с применением преобразования «треугольник — звезда» менее трудоемок по сравнению с применяемыми в настоящее время методами, требующими составления специальных схем замещения минимальных сечений.

Выводы:

1. Предложен новый вариант преобразования соединения элементов в виде треугольника в эквивалентное по надежности соединение элементов в виде звезды с учетом восстановления элементов, позволяющий приводить сложные мостиковые схемы к простым последовательно-параллельным.

2. На основе предложенного преобразования разработана методика расчета надежности сложных схем восстанавливаемых систем электроснабжения, отличающаяся от существующих тем, что не требует составления логической схемы замещения минимальных сечений. В качестве расчетной используется принципиальная схема электроснабжения.

3. Точность предлагаемой методики не уступает существующим апробированным [1, 2, 3].

           При написании данного реферата магистерская работа не завершена. Окончательный вариант работы можно получить у автора или научного руководителя после декабря 2010 года.