Главная страница
Навигация по странице:

  • Вероятность безотказной работы (ВБР)

  • Вероятность отказа

  • Частота отказов

  • Средняя наработка до отказа

  • Интенсивность отказов (

  • Средняя наработка на отказ

  • Параметр потока отказов

  • Среднее значение ресурса

  • Среднее время восстановления

  • Коэффициент вынужденного простоя

  • Коэффициент технического использования

  • 7. Критерий надежности N-1. Мониторинг надежности. Прогнозирование надежности.

  • Проблема надежности и ее значение для современной техники. Основные задачи надежности ээс


    Скачать 3.3 Mb.
    НазваниеПроблема надежности и ее значение для современной техники. Основные задачи надежности ээс
    АнкорShpora_k_nadezhnosti.docx
    Дата18.12.2017
    Размер3.3 Mb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаShpora_k_nadezhnosti.docx
    ТипДокументы
    #12061
    страница3 из 10
    1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

    Распределение . Оно играет большую роль при решении задач, связанных с оценкой параметров надежности, определяемых при испытаниях или эксплуатации оборудования.

    Рассмотрим k независимых случайных величин каждая из которых распределена по нормальному закону с параметрами , , т.е.



    Сумма квадратов этих величин обозначается

    ,

    Параметр k называется числом степеней свободы.

    Плотность распределения имеет вид

    , .

    1. Количественная оценка показателей надежности. Понятия вероятности безотказной работы, вероятности отказа, частоты отказов, наработки до отказа, наработки на отказ, ресурса, гамма-процентного ресурса, гамма-процентного срока сохраняемости, интенсивности отказов, коэффициенты готовности и вынужденных простоев и т.д. Виды простоев ЭЭС.


    Показатели надежности характеризуют такие важнейшие свойства систем, как безотказность, живучесть, отказоустойчивость, ремонтопригодность, сохраняемость, долговечность и являются количественной оценкой их технического состояния и среды, в которой они функционируют и эксплуатируются. Оценка показателей надежности сложных технических систем на различных этапах жизненного цикла используется для выбора структуры системы из множества альтернативных вариантов, назначения гарантийных сроков эксплуатации, выбора стратегии и тактики технического обслуживания, анализа последствий отказов элементов системы.

    Аналитические методы оценки показателей надежности сложных технических систем управления и принятия решения базируются на положениях теории вероятности. В силу вероятностной природы отказов оценка показателей основана на использовании методов математической статистики. При этом статистический анализ проводится, как правило, в условиях априорной неопределенности относительно законов распределения случайных значений наработки системы, а также по выборкам ограниченного объема, содержащих данные о моментах отказа элементов системы при из испытаниях или в условиях эксплуатации.

    Вероятность безотказной работы (ВБР)– это вероятность того, что при определенных условиях эксплуатации в заданном интервале времени не произойдет ни одного отказа. Вероятность P(t) – функция, убывающая см. рис.1 причем,

    ВБР по статистическим данным об отказах оценивается выражением

    (1)

    где – статистическая оценка ВБР; – число изделий в начале испытаний, при большом числе изделий статистическая оценка практически совпадает с вероятностью P(t); –число отказавших изделий за время t.
    Рисунок 1. Кривые вероятности безотказной работы и вероятности отказов

    Вероятность отказа Q(t)– это вероятность того, что при определенных условиях эксплуатации в заданном интервале времени произойдет хотя бы один отказ. Отказ и безотказная работа – события противоположенные и несовместимые

    (2)

    Частота отказов a(t)– есть отношение отказавших изделий в единицу времени к первоначальному числу испытываемых изделий

    (3)

    где –число отказавших изделий в интервале времени t.

    Частота отказов или плотность вероятности отказов может быть определена как производная по времени вероятности отказов

    (4)

    Знак (-) характеризует скорость снижения надежности во времени.

    Средняя наработка до отказа – среднее значение продолжительности работы неремонтируемого устройства до первого отказа:

    (5)

    где – продолжительность работы (наработка) до отказа i-гo устройства; – число наблюдаемых устройств.

    Интенсивность отказов (t) – условная плотность вероятности возникновения отказа, которая определяется как отношение числа отказавших изделий в единицу времени к среднему числу изделий, исправно работающих в данный отрезок времени

    , (6)

    где – число устройств, отказавших в период времени ; – число среднее число устройств, исправно работающих в период наблюдения; – период наблюдения.

    (7)

    Вероятность безотказной работы Р(t) через выразится .

    Средняя наработка на отказ среднее значение наработки ремонтируемого устройства между отказами, определяемое как среднее арифметическое:

    , (9)

    где – наработка до первого, второго, n-го отказа; n – число отказов от момента начала эксплуатации до окончания наблюдения. Наработка на отказ, или среднее время безотказной работы, есть математическое ожидание :

    .

    Параметр потока отказов среднее количество отказов ремонтируемого устройства в единицу времени, взятое для рассматриваемого момента времени:

    (11)где – число отказов i-го устройства по состоянию на рассматриваемые моменты времени – и t соответственно; N – число устройств; – рассматриваемый период работы, причём .

    Отношение среднего числа отказов восстанавливаемого объекта за произвольно малую его наработку к значению этой наработки



    Среднее значение ресурса рассчитывают по данным эксплуатации или испытаний с использованием уже известного выражения для наработки:

    .

    Среднее время восстановления – среднее время вынужденного или регламентированного простоя, вызванного обнаружением и устранением одного отказа:

    ,

    где – порядковый номер отказа; – среднее время обнаружения и устранения отказа.

    Коэффициент готовности – вероятность того, что оборудование будет работоспособно в произвольно выбранный момент времени в промежутках между выполнениями планового технического обслуживания. При экспоненциальном законе распределения времени безотказной работы и времени восстановления коэффициент готовности .

    Коэффициент вынужденного простоя – это отношение времени вынужденного простоя к сумме времени исправной работы и вынужденных простоев.



    Коэффициент технического использования – это отношение наработки оборудования в единицах времени за некоторый период эксплуатации к сумме этой наработки и времени всех простоев, вызванных, техническим обслуживанием и ремонтами за тот же период эксплуатации:

    .

    Кроме того [ГОСТ 27.002-83] определяет показатели долговечности, в терминах которых следует указывать вид действий после наступления предельного состояния объекта (например, средний ресурс до капитального ремонта; гамма-процентный ресурс до среднего ремонта и т.д.). Если предельное состояние обуславливает окончательное снятие объекта с эксплуатации, то показатели долговечности называются: полный средний ресурс (срок службы), полный гамма-процентный ресурс (срок службы), полный назначенный ресурс (срок службы).

    Средний ресурс – математическое ожидание ресурса.

    Гамма-процентный ресурс – наработка, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью , выраженной в процентах.

    Назначенный ресурс – суммарная наработка объекта, при достижении которой применение по назначению должно быть прекращено.

    Средний срок службы – математическое ожидание срока службы.

    Гамма-процентный срок службы – календарная продолжительность от начала эксплуатации объекта, в течение которой он не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью , выраженной в процентах.

    Назначенный срок службы – календарная продолжительность эксплуатации объекта, при достижении которой применение по назначению должно быть прекращено.

    Показатели ремонтопригодности и сохраняемости определяются следующим образом.

    Вероятность восстановления работоспособного состояния – это вероятность того, что время восстановления работоспособного состояния объекта не превысит заданного.

    Среднее время восстановления работоспособного состояния – это математическое ожидание времени восстановления работоспособного состояния.

    Средний срок сохраняемости – это математическое ожидание срока сохраняемости.

    Гамма-процентный срок сохраняемости – это срок сохраняемости, достигаемый объектом с заданной вероятностью , выраженной в процентах.

    7. Критерий надежности N-1. Мониторинг надежности. Прогнозирование надежности.
    Одной из основных задач органов оперативно-диспетчерского управления является обеспечения надёжности функционирования энергосистемы. Наиболее распространённым показателем, характеризующим реализацию поставленной задачи, является выполнение требований критерия N-1 при краткосрочном планировании и управлении режимами энергосистемы в режиме реального времени.

    Под обеспечением надёжности по критерию N-1 понимается такое состояние энергообъединения, при котором качественное снабжение электроэнергией потребителей, а также нормальная работа электростанций, должны обеспечиваться при внезапном отключении (выпадении) одного из элементов системы (4, 6, 7).

    Требование выполнения критерия N-1 является определяющим при перспективном проектировании энергосистем для схем присоединения электростанций и подстанций к основной сети и обеспечения пропускной способности ОЭС в сечениях основной электрической сети для покрытия максимума нагрузки (6).

    Для определения приоритетов при инструментальном обследовании ЛЭП в (1) предлагается воспользоваться критериями N-1, N-2. При этом под множеством выпадающих элементов понималось множество ЛЭП рассматриваемого энергообъединения.

    При выводе оборудования в ремонт необходимо проверить надёжность оставшейся сети по критерию N-1 (4). Под множеством выпадающих элементов можно понимать всё оборудование энергосистемы или часть его, определённую степенью влияния внесённых изменений на всю систему.

    Вообще говоря, вопрос о множестве выпадающих элементов определяется пользователем при решении конкретной задачи. Очевидно, что в качестве выпадающих элементов не должны рассматриваться консольные блоки нагрузки.

    Под качественным снабжением электроэнергией потребителей, а также нормальной работой электростанций, понимается отсутствие:

    1. Ограничения энергопотребления.

    2. Перегрузок оборудования электростанций, подстанций и линий электропередачи.

    3. Отклонений напряжения и частоты, опасных для работы генерирующего оборудования и потребителей электроэнергии, оборудования электрических сетей.

    4. Нарушение устойчивости.

    Чтобы определить надёжность по критерию N-1, необходимо иметь инструмент-процедуру, который позволил бы формально проверить, удовлетворяются ли перечисленные ограничения при отключении одного элемента единой электрической сети (N-1). В зависимости от задачи целесообразно, с точки зрения затрат времени, определить множество отключаемых элементов.

    Процедура должна обеспечивать:

    • расчёт установившегося режима,

    • проверку на наличие перегрузок,

    • проверку устойчивости,

    • проверку на допустимость уровней напряжений в узлах сети,

    • получение советов по устранению перегрузок или, по крайней мере, фиксацию их наличия.

    При моделировании отключения какого-либо оборудования сети рассчитывается установившийся режим. Если он существует, и при этом не возникает перегрузок, целесообразно проверить получившуюся в результате отключения элемента схему энергосистемы по критерию N-1. Проверка состоит в том, что для образовавшейся сети из множества возможных отключаемых элементов, моделируется их отключение по одному из них поочерёдно. Если, в итоге, можно обеспечить качественное энергоснабжение потребителей за счёт некоторых схемно-режимных мероприятий, то это означает, что отключение оборудования допустимо. В противном случае необходимо предпринимать другие решения.

    Проверка наличия необходимых схемно-режимных мероприятий может осуществляться с помощью ПК «Советчик по снятию перегрузок в энергосистеме (СД)», далее ПК СД. ПК СД использует программу расчёта установившегося режима (собственную или внешнюю), и, по результатам расчёта, производит проверку наличия перегруженных элементов, а в случае их наличия - проверку выработанных логическим блоком советов по устранению перегрузок.

    ПК СД готов к работе, если расчёт установившегося режима после отключения одного или нескольких элементов системы показал наличие перегруженного оборудования. Если в модели энергосистемы предусмотрено включение каких-либо защит и/или противоаварийной автоматики, то полагается, что они уже отработали.

    Логический блок СД на основе доступных для оперативного персонала инструментов (набор которых может быть дополнен): коммутации, изменение генерации в допустимых пределах, определяет схемно-режимные мероприятия (советы), необходимые для снятия перегрузок в оборудовании энергосистемы без отключения потребителей, строго выполняя ограничения [1-3]:

    1. Не должно возникать ограничения энергопотребления;

    2. Не должны возникать перегрузки оборудования электростанций, подстанций и линий электропередачи, выше заданных в блоке настройки;

    3. Недопустим перенос перегрузки.

    Поскольку расчёт установившегося режима производится известным методом Ньютона-Рафтона, то вопросы апериодической устойчивости возникают только при отсутствии сходимости итерационного процесса расчёта установившегося режима (5); при этом, возможно, потребуются дополнительные исследования переходных процессов с помощью дополнительных инструментов, которые могут быть включены в программный комплекс ПК СД.

    Таким образом, советы, вырабатываемые СД, при отключении одного элемента энергосистемы при наличии перегрузок, отвечают требованиям выполнения критерия надежности N-1 и, если необходимо, N-k, для исследуемого элемента энергосистемы. Отсутствие советов при наличии хотя бы одного перегруженного элемента означает, что критерий N-1 не выполняется.

    В статье «Определение приоритетов инструментального обследования линий электропередач» (1) была сформулирована задача и предложена блок-схема алгоритма по определению приоритетов при проведении работ по инструментальному обследованию технического состояния ЛЭП. Использование ПК «Советчик по снятию перегрузок в оборудовании энергосистемы (СД)» позволило реализовать алгоритм и решить эту задачу для учебной энергосистемы «Тренэнерго», разработанной в ЦДС ОАО Мосэнерго, для проведения соревнований оперативно-диспетчерского персонала в 2001 г. В качестве выпадающих элементов энергосистемы рассматривались только ЛЭП различного напряжения. В рамках этого исследования логический блок СД использовался только для определения факта, что сетевые ограничения могут быть сняты с помощью оперативных схемно-режимных мероприятий.

    При выводе оборудования в ремонт, в том числе и плановый, ПК-СД помимо выработки советов по снятию перегрузок можно использовать и как формальную процедуру для определения надёжности энергосистемы при принятой ремонтной схеме по критерию N-1.
    1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

    написать администратору сайта