Главная страница
Навигация по странице:

  • Структурная надежность. Понятие функциональной, временной избыточности. Расчёт надежности при последовательном соединении элементов.

  • Структурная надежность. Понятие информационной и структурной избыточности. Расчёт надежности при параллельном соединении элементов.

  • Расчёт надежности сложных систем. Метод разложения относительно особого элемента.

  • Структурная надежность. Структурная схема надежности (дать определение и привести примеры). Резервирование замещением.

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


    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
    страница5 из 10
    1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

    Живучесть ЭЭС.


    В последнее время особое место стало занимать понятие живучесть, которое представляет активную реакцию объекта при его противостоянии возмущениям за счет рационально организованной структуры управления и целесообразных режимов функционирования, что позволяет противостоять этим возмущениям не допуская их каскадного развития, ограничивая глубину (тяжесть) отказа с возможностью массового нарушения режима электроснабжения потребителей.

    Решение проблем надежности связано с большим и быстро увеличивающимся объемом информации, имеющей прямое или косвенное отношение к ним. В этой связи становится необходимой разработка целого ряда программ исследования, обеспечения и повышения надежности элементов, объектов, систем.

    Программа обеспечения надежности (ПОН) – документ, устанавливающий комплекс взаимосвязанных организационно-технических требований и мероприятий, подлежащих проведению на определенных стадиях жизненного цикла объектов (создание, серийное производство, эксплуатация) и направленных на выполнение заданных в документации на изделие требований по надежности.

    Программа повышения надежности (ППН) – документ, определяющий перечень работ по повышению надежности изделий, находящихся в эксплуатации.

    Программа экспериментальной отработки (ПЭО) – документ, определяющий цели и задачи, порядок проведения и необходимый объем испытаний, а также регламентирующий порядок подтверждения основных эксплуатационных характеристик изделия [1].

    При оценке надежности электроснабжения необходимо рассматривать устойчивость ЭЭС.

    Устойчивость энергосистем – способность сохранять синхронизм между электростанциями, или, другими словами, возвращаться к установившемуся режиму после различного рода возмущений [8].

    Связь – последовательность элементов, соединяющих две части энергосистемы. Данная последовательность может включать в себя кроме линий электропередачи трансформаторы, системы (секции) шин, коммутационные аппараты, рассматриваемые как сетевые элементы.

    Сечение – совокупность таких сетевых элементов одной или нескольких связей, отключение которых приводит к полному разделению энергосистемы на две изолированные части.

    Применяется также понятие «частичное сечение» как совокупность сетевых элементов (часть сечения), отключение которых к делению энергосистемы на две изолированные части не приводит.

    Исходя из требований к устойчивости схемы энергосистемы подразделяются на нормальные,когда все сетевые элементы, определяющие устойчивость, находятся в работе, и ремонтные, отличающиеся от нормальной тем, что из-за отключенного состояния одного или нескольких элементов электрической сети (а при эксплуатации - также из-за отключенного состояния устройств противоаварийной автоматики) уменьшен максимально допустимый переток в каком-либо сечении.

    Различают установившиеся и переходные режимы энергосистем.

    К установившимся относятся режимы, которые характеризуются неизменными параметрами. Медленные изменения режима, связанные с внутрисуточными изменениями электропотребления и генерации, нерегулярными колебаниями мощностей, передаваемых по связям, работой устройств регулирования частоты и активной мощности и т. п., рассматриваются как последовательность установившихся режимов.

    К переходным относятся режимы от начального возмущения до окончания вызванных им электромеханических процессов (с учетом первичного регулирования частоты энергосистемы).

    При эксплуатации исходя из требований к устойчивости энергосистем перетоки мощности в сечениях в установившихся режимах подразделяются следующим образом:

    нормальные(наибольший допустимый переток называется максимально допустимым);

    вынужденные(наибольший допустимый переток называется аварийно допустимым).

    Вынужденные перетоки допускаются для предотвращения или уменьшения ограничений потребителей, потери гидроресурсов, при необходимости строгой экономии отдельных видов энергоресурсов, неблагоприятном наложении плановых и аварийных ремонтов основного оборудования электростанций и сети, а также в режимах минимума нагрузки при невозможности уменьшения перетока из-за недостаточной маневренности АЭС.

    1. Структурная надежность. Понятие функциональной, временной избыточности. Расчёт надежности при последовательном соединении элементов.


    Последовательное соединение. Простейшей системой, с точки зрения теории надёжности, является комплект элементов, при котором отказ одного элемента вызывает отказ всей системы, но не изменяет надёжность других элементов. Такую структуру в теории надёжности называют системой с последовательным соединением элементов.

    Вероятность безотказной работы такой системы определяется как вероятность безотказной работы всех элементов в течение времени t:



    где n – число элементов последовательно соединенной системы; –событие безотказной работы; – вероятность безотказной работы i-го элемента.

    Выразим через интенсивность отказов :

    , отсюда

    При экспоненциальном законе распределения, когда , , т.е. надёжность системы последовательно соединённых элементов также подчиняется экспоненциальному закону.

    Структурой из последовательно соединённых элементов можно моделировать надёжность электрических цепей с последовательным соединением аппаратов, проводов, кабелей, ВЛ, а также схем, содержащих обмотки и контакты реле, резисторы, тиристоры, катушки индуктивности, электронные приборы.

    Для повышения надежности систем и элементов применяют резервирование:

    Резервирование – это применение дополнительных средств и(или) возможностей с целью сохранения работоспособного состояния объекта при отказе одного или нескольких его элементов.

    Резерв – совокупность дополнительных средств и (или) возможностей, используемых для резервирования.

    Резервирование основано на использовании того или иного вида избыточности:

    • функциональную избыточность, если различные устройства выполняют близкие функции или одно устройство выполняет несколько функций;

    • временную, если имеется резерв времени для повторного решения функциональных задач системы;

    • информационную, если осуществляется компенсация потери информации по одному каналу информацией по другому;

    • структурную, реализуемую путем введения дополнительных элементов

    Структурная надежность – это результирующая надежность при заданной структуре и известных значениях надежности всех входящих в нее блоков или элементов.

    Рассмотрим для примера электролебедку, используемую на кораблях. При расчете всей энергосистемы корабля электролебедка представляет собой отдельный блок. Более детально электролебедку можно представить в виде блоков: электродвигатель, редуктор, барабан и канат. В свою очередь блоки делятся на узлы, каждый из которых с точки зрения физической структуры и функционирования представляет автономную единицу: двигатель — подшипниковый узел, коллектор и щетки, обмотки статора и ротора; редуктор — зубчатые колеса и подшипники; барабан - корпус и подшипники. Не учитываются при расчете (приравниваются единице) надежности вала, магнитопроводов, корпуса -у двигателя; у редуктора – надежность корпуса, резьбовых соединений.

    При резервировании в системах различают основные и резервные элементы. Если отказывает основной элемент, то его функции берет на себя резервный, который становиться основным. Это происходит до тех пор пока в наличии есть работоспособные резервные элементы.

    1. Структурная надежность. Понятие информационной и структурной избыточности. Расчёт надежности при параллельном соединении элементов.



    Расчёт надежности при параллельном соединении элементов(резервирование).

    • параллельная работа трансформаторов в синхронных генераторах в энергосистемах;

    • параллельное включение диодов в электронных схемах, например, пускорегулирующей аппаратуры и т.д.

    Последовательные и параллельные системы изображаются в виде структурной схемы для расчёта надежности или просто схемой надежности, представлю щей собой ненаправленный граф с входной и выходной вершинам, каждое ребро которого соответствует одному элементу системы, рисунок 1.

    Система работоспособна тогда и только тогда, когда существует по крайней мере один путь от входной вершины к выходной.

    Случайная наработка параллельной системы, состоящей из n независимых элементов равна , (5)

    где - наработки элементов системы.

    Отсюда

    , (6)

    а ВБР параллельной системы, состоящей из независимых элементов, равна произведению вероятности безотказной работы своих элементов

    . (7)

    На схеме надежности один элемент может быть поставлен в соответствие нескольким ребрам, что отражает особенности функциональной и технической структур системы. Одна и та же система может иметь несколько эквивалентных схем надежности, а для различных видов отказов (обрыв или короткое замыкание) схемы надежности одной и той же системы существенно различаются.

    На практике встречаются системы которые образованы последовательным включением параллельных систем, и наоборот. Для расчёта показателей таких систем сначала производиться их декомпозиция на параллельные и последовательные подсистемы, и представление их в системе элементами.

    Для повышения надежности систем и элементов применяют резервирование:

    Резервирование – это применение дополнительных средств и(или) возможностей с целью сохранения работоспособного состояния объекта при отказе одного или нескольких его элементов.

    Резерв – совокупность дополнительных средств и (или) возможностей, используемых для резервирования.

    Резервирование основано на использовании того или иного вида избыточности:

    • функциональную избыточность, если различные устройства выполняют близкие функции или одно устройство выполняет несколько функций;

    • временную, если имеется резерв времени для повторного решения функциональных задач системы;

    • информационную, если осуществляется компенсация потери информации по одному каналу информацией по другому;

    • структурную, реализуемую путем введения дополнительных элементов

    Структурная надежность – это результирующая надежность при заданной структуре и известных значениях надежности всех входящих в нее блоков или элементов.

    1. Расчёт надежности сложных систем. Метод разложения относительно особого элемента.


    Существуют системы, структурная схема которых не приводится к последовательной или параллельной схемам надежности. Это системы, как правило, включающие в себя восстанавливающие органы - элементы, реализующие реконфигурацию системы при отказах основных элементов с целью перехода на резервный элемент. Для получения оценок ВБР систем, имеющих сложные структурные схемы надежности, например, в виде мостиковой схемы (Рисунок 1), используется несколько методов.



    1. - Мостиковая схема соединения элементов

    Наиболее известны методы перебора состояний, разложения функции работоспособности относительно особого элемента, минимальных путей и сечений, а также логико-вероятностные методы.

    Их всех методов наименьшей трудоемкостью характеризуется метод разложения относительно особого элемента. Особым элементом является тот элемент системы, исключение которого позволяет описать ее параллельной или последовательной схемой.

    В системе выделяются один или несколько особых элементов и рассматриваются все их возможные состояния , образующие полную группу, т.е. выполняется условие

    , (8)

    где - вероятность нахождения особых элементов в состоянии .

    Вероятность работоспособного состояния системы в этом случае определяется по формуле полной вероятности , (9)

    где - вероятность работоспособного состояния А при условии, что особые элементы системы находятся в состоянии ; - безусловная вероятность нахождения системы в работоспособном состоянии при нахождении особых элементов в состоянии .

    Например, если в системе имеется два особых элемента с вероятностями безотказной работы и , то в системе возможны следующие состояния :

    • - особые элементы исправны;

    • - особые элементы неисправны;

    • - первый особый элемент исправен, второй - неисправен;

    • - второй особый элемент исправен, первый - неисправен.

    Вероятности появления этих состояний определяются через ВБР особых элементов и соответственно равны:

    • =;

    • =;

    • =;

    • =.

    Условная вероятность работоспособного состояния системы рассчитывается по структурной схеме для расчета ее надежности, в которой ребро, соответствующее особому элементу, удаляется, если особый элемент заведомо неработоспособен, или заменяется ребром, соответствующим абсолютно надежному элементу, если особый элемент заведомо работоспособен.

    Формула для расчета полной вероятности принимает вид



    Для упрощения расчетов целесообразно проводить декомпозицию системы таким образом, чтобы в выделяемой подсистеме было не более двух или трех особых элементов.

    1. Структурная надежность. Структурная схема надежности (дать определение и привести примеры). Резервирование замещением.


    Структурная надежность – это результирующая надежность при заданной структуре и известных значениях надежности всех входящих в нее блоков или элементов.


    а



    б

    1. - Структурная схема надежности: а - последовательной системы, б - параллельной системы



    Резервирование называется постоянным, если в работе находятся все элементы и система не отказывает до выхода из строя определённого их числа (вращающийся резерв). Резервирование замещением – это такое резервирование, при котором резервные элементы включаются только после автоматического отключения отказавших элементов (устройства АВР).

    Вероятность безотказной работы системы с резервированием определяется надёжностью не только самих элементов, но и автоматических выключателей, которые при постоянном резервировании должны отключать отказавший элемент, а при резервировании замещением ещё и включать резервный.

    Если при отказе отключающей аппаратуры выводится из строя вся система, то вероятность безотказной работы системы с постоянным резервированием



    где – вероятность безотказной работы системы с кратностью резервирования k; – вероятность отсутствия отказа срабатывания при отключении отказавшего элемента.

    При резервировании замещением вероятность отказа системы S определяется по формуле полной вероятности:

    (3.1)

    где отключение поврежденного элемента; – включение резервного элемента; – условная вероятность отказа системы при отсутствии отказов аппаратуры управления; – то же при отказе в отключении повреждённого элемента; – то же при отказе во включении резервного элемента; – то же при совпадении этих отказов; – вероятность отсутствия отказа (безотказность) отключения; – безотказность включения; – вероятность отказа отключения; – вероятность отказа включения.

    И2

    И1

    А2

    А1

    П

    АВР
    1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

    написать администратору сайта