Русский   English

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Вступ

Використовуючи поняття перетин, мінімальний переріз, запропонований метод оцінки надійності складних по структурі систем, елементи яких можуть знаходиться в трьох несумісних станах: працездатне, що відмовила: відмова типу обрив ланцюга і відмова типу коротке замикання.

Наведено приклад розрахунку.

Ключові слова: система, мінімальний переріз, трикутник, зірка, ймовірність відмов, відмову типу обрив, відмова в спрацьовуванні, ймовірність, вузол навантаження..

1. Актуальність задачі

До невідновлюваних будемо відносити такі відновлювані системи, відновлення яких з яких-небудь причин неможливо в розглянутий період часу.[1]

Під системою в даному випадку будемо розуміти сукупність взаємопов'язаних, конструктивно незалежних виробів, які мають властивість перебудовувати свою структуру в результаті випадкового пошкодження її елементів, без порушення (або часткового порушення) виконуваної перед нею завдання.[2]

Методики оцінки надійності невідновлюваних систем, елементи яких можуть знаходитися в двох несумісних станах – працездатне і відмовила (відмова типу обрив ланцюга), розроблені в досить повній мірі.[3–6]

У перерахованих методиках розрахунку передбачається, що засоби захисту мереж абсолютно надійні. В реальних же кабельних мережах 10-0,22 кВ відмови в спрацьовуванні засобів захисту від коротких замикань (КЗ) нерідко призводять до спалахів ізоляції провідників і горючих матеріалів поблизу прокладки кабельної продукції, що часто призводить до великих пожеж на виробництвах. [3–5]

Тому розробка інженерних методик, які дозволяють враховувати відмови в спрацьовуванні захисних комутаційних апаратів експлуатується в мережах різних класів напруги, є актуальною науково–технічною задачею.

2. Мета магістерської роботи

Використовуючи відомі наближені методи перетворення складних за структурою невідновлювальних систем, елементи яких можуть знаходитися в трьох несумісних станах, розробити методику розрахунків складних за структурою невідновлювальних систем електропостачання промислових підприємств.

3. Основний матеріал розрахунків

Під відмовою типу коротке замикання в системах електропостачання буде розуміти таке випадкова подія, коли в зоні дії релейного захисту (РЗ) відбувається КЗ, а система відключення захисного комутаційного апарату знаходиться в відмовив стані, тобто відмовила в спрацьовуванні.

Аналогом елемента з трьома несумісними станами: працездатне, відмова обрив ланцюга і відмова в спрацьовуванні в системах електропостачання може бути захисний комутаційний апарат, захисний комутаційний апарат і електрообладнання, яке входить в зону дії його автоматичних засобів захисту можна розглядати як елемент системи, який може знаходитися в трьох несумісних станах.

Наприклад, при КЗ в елементі мережі, який знаходиться в зоні дії РЗ комутаційного апарату, відбувається його відключення від джерела електропостачання, то такі пошкодження в мережі будемо відносити до відмов обрив ланцюга.

Захисних комутаційний апарат і електрообладнання, яке входить в зону дії його автоматичних засобів захисту будемо розглядати як елемент системи, який може знаходитися в трьох несумісних станах.

До відмов у спрацьовуванні будемо відносити такі пошкодження (КЗ в елементі мережі) при яких через комутаційний апарат, найближчий до місця КЗ проходить наскрізний аварійний струм, а система його РЗ не спрацьовує.

 Для оцінки надійності систем електропостачання широкого поширення набули елементні методи.[6–8].

У цих методах передбачається що електрообладнання в схемах заміщення систем електропостачання складається з самостійних (в сенсі аналізу надійності) елементів.

Під "вузлами" схеми заміщення розуміються фізичні пункти, які безпосередньо пов'язані не менше ніж з трьома напрямками передачі енергії, тобто це зазвичай збірні шини або секції розподільчих пунктів. [8].

Використовуючи принципову схему системи електропостачання, складається схема заміщення для оцінки надійності споживачів, які отримують електроенергію від розглянутого вузла навантаження.

Всі незалежні джерела електропостачання системи об'єднуються в одну точку, і вона вважається абсолютно надійної і є входом схеми заміщення. [8–10].

Всі пошкодження в схемі електропостачання вище обраної точки входу в розрахунках не враховуються.

Виходом схеми заміщення системи електропостачання є збірні шини, від яких отримують електроенергію споживачі.

Припустимо, що всі розглянуті елементи, з яких складається система електропостачання, можуть відмовляти незалежно один від одного; кожен елемент системи може знаходитися в трьох несумісних станах: працездатному, непрацездатному - відмова обрив ланцюга, непрацездатному – відмова в спрацьовуванні; потоки відмов елементів (обрив ланцюга) і відмова в спрацьовуванні найпростіші; пропускна здатність елементів необмежена, також як і здатність стримувати потік електричного струму, незалежного від кількості короткозамкнутих елементів; після виходу з ладу елемент не відновлюється (не замінювати на новий) у розглянутий період часу. [10].

Позначимо через Pi ймовірність безвідмовної роботи i-го элемента системи, qOi – вероятность появления отказов в i–том элементе типа обрыв цепи, а через qSi – ймовірність появи відмов в i–тому елементі типа обрив ланцюга. Ці три стани складають повну групу несумісних подій.

1 (3.1)

Індекси O и S у формулі (1) вказують на те, що враховуються пошкодження елемента, які призводять до відмов обрив ланцюга або відмов в спрацьовуванні відповідно.

У тому випадку, якщо в елементах системи електропостачання спостерігаються два типи несумісних відмов: відмова обрив ланцюга і відмова в спрацьовуванні, тоді ймовірність відмов, елемента i з урахуванням двох типів відмов, протягом часу t можна визначити, користуючись формулами [11]:

2 (3.2)

Під ймовірністю безвідмовної роботи невідновлювальної системою, елементи якої можуть знаходиться в трьох несумісних станах, будемо вживати заходів її надійності, яка характеризується ймовірністю того, що в перебігу заданого інтервалу часу не пройдуть такі випадкові події, в результаті яких розривається зв'язок або проходить наскрізний аварійний струм між входом і виходом схеми заміщення, за умови, що в початковий момент часу всі її елементи перебуває в працездатному стані.

Для невідновлювальних систем, елементи яких можуть знаходиться в трьох несумісних станах, справедлива формула:

2 (3.3)

Під простий за структурою схемою заміщення вихідної системи будемо розуміти таку, елементи якої можуть з'єднуватися: послідовно, паралельно, послідовно–паралельно, або паралельно–послідовно.

Якщо задані ймовірності відмов елементів схеми заміщення qSi, то ймовірність QS того, що станеться розрив зв'язку між входом і її виходом визначимо за допомогою формули:

2 (3.5)

Якщо задані йомовірності відмов елементів схеми заміщення qOi, то йомовірність розрива зв'яску між узлами Вход і Выхід QO визначимо слідуючим чином:

2 (3.6)

Імовірність того, що розрив зв'язку між входом і виходом схеми заміщення не відбудеться визначимо наступним чином:

2 (3.7)

Під складною за структурою схемою заміщення системи будемо приймати таку, до складу якої входить хоча б одна група елементів, з'єднаних у вигляді логічної зірки або трикутника (рис.1).

Щоб складну схему заміщення системи електропостачання привести до простої за визначенням, слід використовувати спосіб переходів від логічного трикутника до еквівалентної по надійності зірки, або використовувати спосіб переходів від логічної зірки до еквівалентного по надійності логічного трикутнику (рис. 1а, в).

Рисунок 1 –Логічне з'єднання елементів у вигляді: а) трикутника; б) зірки
(анімація, 7 кадров, 8 циклов, 36 кілобайт)

Точні формули переходів від логічного трикутника до еквівалентної по надійності логічної зірці (рис.1 а, в) і від логічної зірки до еквівалентного по надійності логічного трикутнику (рис. 1 в, а) наведені в [6–11]

Під ймовірністю безвідмовної роботи невідновлювальної системи, елементи якої можуть знаходитися в трьох несумісних станах, будемо розуміти міру її надійності, яка характеризується ймовірністю того, що протягом заданого інтервалу часу не відбудуться такі випадкові події, в результаті яких розривається зв'язок або пройде наскрізний аварійний струм між точкою входу і виходу схеми заміщення, за умови, що в початковий момент часу всі її елементи знаходилися в працездатному стані.

Для невідновлювальної системи справедливо відношення[11]:

2 (3.8)

де R – вймовірність того, що не буде такі випадкове події, в результаті яких розірветься зв'язок або пройде наскрізний аварійний струм між входом і виходом схеми заміщення;

QO,QS – ймовірність того, що відбудеться розрив зв'язку або пройде наскрізний аварійний струм між входом і виходом схем заміщення, відповідно.

RO – ймовірність того, що не відбудеться таке випадкова подія в результаті якого розірветься зв'язок між входом і виходом схеми заміщення.

Выводы

  • 1. Запропоновано методику оцінки надійності складних за структурою схем систем електропостачання, елементи яких можуть знаходитися в трьох несумісних станах.
  • 2. Точність пропонованої методики для високонадійних систем (ймовірність відмов елементів схеми заміщення менше, або дорівнює 0,1) не поступається точним, апробованими методами.

Список джерел

  1. 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. – 608с.
  2. Рябинин И.А. Надежность и безопасность структурно сложных систем. СПБ.:Изд–во С.–Петербург ун–та, 2007. – 276с.
  3. Ковалев А.П. Об оценке пожарной опасности сетей 0,4/0,22кВ при ее эксплуатации/ А.П. Ковалев, О.Я. Соленая – Электричество, №11 – 1914. –с. 36–44.
  4. 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.
  5. Ковалев А.П. О причастности коротких замыканий в электрической проводки 0,4/0,22кВ к пожарам в электрифицированных помещениях/ А.П. Ковалев, И.А. Бершадский, А.В. Згарбул – Промышленная энергетика, №4 – 2018. – с. 22–29.
  6. Ковалев А.П. О преобразовании звезда – треугольник при расчетах надежности сложных по структуре схем / А.П. Ковалев, А.В. Спиваковский – Электричество, 1989 – №10 С. 70–74.
  7. Эндрени Дж. Моделирование при расчетах надежности в электроэнергетическихсистемах: Пер. с англ. /Под ред. Ю.Н. Руденко М.: Энергоатомиздат, 1983 – 336с.
  8. Белоусенко И.В., Ершов А.М., Ковалев А.П., Якимишена В.В, Шевченко О.А. О расчете надежности систем электроснабжения газовых промыслов. Электричество, 2004, №3. с.22–27.
  9. Диллон Б., Сингх Ч. Инженерные методы обеспечения надежности систем: Пер.с англ. – М.: Мир, 1984. – 318с.
  10. Ковалев А.П. Применение логико-вероятностных методов для оценки надежности структурно–сложных схем / А.П. Ковалев, А.В. Спиваковский – Электричество, 2000 – №9 – С. 66–70.
  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, Т.Г. Бусыгин – Промышленная энергетика – 2018 – №3. – с.7–13.
  14. 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.
  15. 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.