Развитие науки о надежности электрических систем. Ее особенности и задачи

Надежность структур с параллельным соединением элементов

Параллельным соединением называется структура, отказ которой наступает при отказе всех элементов, входящих в структуру.

1. Вероятность отказа параллельной цепи

2. Вероятность безотказной работы параллельной цепи

Т.к. для элемента всегда то

Параллельную структуру наз. Также избыточной или резервированной, поскольку она содержит эл- ов больше, чем это необходимо для её нормального функционирования.

Для параллельного соед. эл-ов:

Для структуры, состоящей из двух параллельно соединенных элементов 1 и 2, частота отказов

или

Среднее время восстановления

Осн.задачей теории надежности явл.разработка и изучение методов,обеспечение эффективности работы различных объектов в пр-се их эксплуатации.

Существует 2 направления повышения надежности:

-повышение надежности отдельных элементов, из которых состоит объект;

-создание объекта с высокой степенью надежности из незначительно надежных элементов, используя различные виды резервирования.

Максимальной эф-ти повышения надежности можно добиться рациональным сочетанием этих 2-х направлений. Аппарат т.надежности разработанный для тех-х систем может быть применен к системам электроснабжения в частности, но с учетом следующих особенностей:

1)непрерывность и неразрывность пр-са пр-ва, передачи и потребления эл.энергии;

2)многоцелевое использование энергии и наличие потребителей с различными требованиями по качеству и надежности эл.снабжения;

3)пренебрежимо малая вероятность полного отказа системы по причине большого кол-ва источников и потребителей, и потенциально-режимной избыточности эл-ов;

4)эл-ты системы эл.снабжения представляют собой достаточно сложные сис-мы, состоящие из эл-ов, хар-ки которых по надежности выявлены недостаточно и зависят от конструктивных особенностей, вида и кач-ва материалов, сборки, условий работы и т.п.;

5)трудность получения статистических материалов испытаний, которые практически невозможно воспроизвести в лабораторных и заводских условиях.

Надежность-это св-во объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые ф-ции в заданных режимах и условиях применения тех-го обслуживания, хранения и транспортирования.

Надежность-это св-во объекта выполнять заданные ф-ции, в заданном объеме, при определенных условиях функционирования.

Наука о надежности занимается следующими осн.задачами, имеющими конкретные тех.приложения:

1)изучение причин, вызывающих отказы эл-ов оборудования и систем;

2)опр-ем закономерностей, которым эти причины подчиняются;

3)разработкой способов измерения надежности и методов расчета;

4)испытаниями на надежность;

5)поиском средств повышения надежности.

Средства, повышающие надежность энергосистемы:

1)РЗ от КЗ;

2)автоматическое повторное включение(АПВ);

3)автоматический ввод резерва(АВР);

4)автоматическое регулирование возбуждения генераторов(АРВ);

5)автоматическая частотная разгрузка(АЧР);

6)автоматическое регулирование частоты и мощности;

7)автоматизация генераторов;

8)автоматическое включение генераторов на ГЭС.

17. Основные понятия и показатели надёжности ВЛ

Причины высокой повреждаемости ВЛ:

1. влияние климатических воздействий;

2. доступность ВЛ посторонним вмешательствам;

3. сложность контроля технического состояния элементов ВЛ.

Основные показатели надёжности ВЛ:

1)показатели безотказности;

2) показатели ремонтопригодности

3) показатели долговечности;

4) комплексные показатели;

5) экономические показатели.

1) Безотказность ВЛ

t0 – окончание периода освоения (приработки);

t1, t2, t3 – моменты времени выполнения капитальных ремонтов.

Рис. 5.1 – Изменение параметра потока отказов ВЛ во времени

Из анализа причин отказов ВЛ следует:

где w – параметр потока отказов ВЛ:

w1(t) – cвязан с износом и старением ВЛ и зависит от срока службы ВЛ;

w2 – связан с внешними воздействиями на ВЛ.

2) Ремонтопригодность ВЛ

Определяется следующими основными показателями:

средним временем восстановления линии при отказе (ТВ);

2. средней продолжительностью преднамеренных отключений ВЛ (ТР);

3. средней периодичностью преднамеренных отключений (μ);

4. cредними трудозатратами на капитальный ремонт и техническое обслуживание ВЛ (NР).

3) Долговечность ВЛ

Износ ВЛ имеет 5 форм:

экономический или нормальный износ;

2. технический износ;

3. социальный износ;

4. экологический износ;

5. физический износ.

4) Комплексные показатели надёжности ВЛ

1. Коэффициент технического использования характеризует долю времени нахождения ВЛ в работоспособном состоянии относительно периода эксплуатации, учитывает затраты времени на все виды простоя ВЛ в процессе эксплуатации после отказов и в результате преднамеренных отключений:

где Т – среднее время работы ВЛ между отказами (наработка на отказ);

ТВ – среднее время восстановления ВЛ;

ТР – среднее время преднамеренного отключения ВЛ;

w – параметр потока отказов ВЛ;

m – средняя периодичность ремонтов.

2. Коэффициент готовности – вероятность того, что ВЛ окажется работоспособной в производственный момент времени, исключая простой при ремонтах:

где Т – среднее время работы ВЛ между отказами (наработка до отказа);

ТВ – среднее время восстановления ВЛ.

3. Коэффициент простоя ВЛ вследствие отказов:

4. Коэффициент простоя ВЛ при преднамеренных отключениях:

где ТР – среднее время ремонта ВЛ.

5) Экономические показатели надёжности ВЛ

1. Эффективность затрат на повышение надёжности ВЛ:

где ΔН – повышение надёжности ВЛ в результате введения резерва;

ЗН – величина приведенных затрат на образование резерва.

2. Суммарные затраты на проведение техобслуживания или ремонта за определённый срок эксплуатации, т.е. математическое ожидание затрат на интервале времени.

3. Ущерб от отказа ВЛ. Этот экономический показатель состоит из трёх звеньев

• ущерб энергоснабжающего предприятия (эл.сетей, РЭС, электростанции);

• ущерб потребителей энергии;

• ущерб смежных звеньев народного хозяйства.

18. Методы получения информации о надёжности ВЛ

Методы получения следующие:

§ испытание ВЛ на надёжность.

§ анализ математических и аналоговых моделей ВЛ.

§ расчет на основе данных о надёжности элементов ВЛ.

§ сбор и обработка статической информации об эксплуатации ВЛ.

Каждый метод имеет преимущества и недостатки

• Испытания на надёжность. Достоинство-наличие стандартов,методик получения и обработки информации. Недостатки – высокая стоимость оборудования, разнообразие режимов эксплуатации (трудно составить программу). Часто этот метод используется для выключателей, разъединителей, отделителей, короткозамыкателей, устройств автоматики и релейной защиты.

• Анализ математических и аналоговых моделей – используются для ВЛ. Преимущества – малые затраты и имитация широкого диапазона условий и режимов.Недостаток-невозможность учета всех влияющих факторов.

• Расчёт на основе данных о надёжности элементов ВЛ 35 – 750 кВ – сложен т.к. плохо разработаны стр-рные модели для расчёта над-ти ВЛ как системы.

• Сбор и обработка статистической информации. Имеется ряд нормативных и директивных документов по сбору и обработке данных о надёжности ВЛ. Источник информации – эксплуатационная статистика, учитывающая следующие особенности ВЛ:

– конструктивное разнообразие линий даже в пределах одного напряжения;

– неоднородность природно-климатических воздействий на ВЛ при высокой чувствительности к этим воздействиям;

– различия в сроках эксплуатации ВЛ на момент исследования;

– различия в методах и хара-ках эксплуатационного обслуживания ВЛ.

Для сбора данных о ВЛ выработаны специальные формы первичной инф-ции, содержащие вопросы о их длине и конструктивном исполнении, введён порядок учёта аварий и отказов с использ-ем карт отказов, где отражаются:

режим работы до возникновения отказа;

обстоятельства и причина отказа;

работа защит, автоматики, сигнализации;

отключения других линий, ход восстановления эксплуатации;

описание повреждения, причины отказа;

мероприятия по предотвращению подобных случаев.

Отказы ВЛ делятся на группы:

1) отказ ВЛ с повреждением оборудования;

2) отказ ВЛ без повреждения оборудования (схлёстывание проводов, перекрытие изоляции, планово – предупредительные ремонты);

3) повреждение оборудования без отказа ВЛ (обнаруживаются при обходах и ревизиях).

19.Статистические методы обработки информации о

надёжности ВЛ и оборудования ЭС.

Для решения теоретических и практических задач надёжности производственных ЭС и их элементов надо знать законы распределения их отказов. Они получаются посредством обобщения статического материала об отказах. Примем случайную величину (СВ) Т за время безотказной работы. За время эксплуатации восстанавливаемых элементов ЭС – t величина Т принимает n значений. Совокупность этих случайных значений величины – статистическая выборка объёма n. Если значения СВ Т расположить в возрастающем (убывающем) порядке и указать относительно каждого как часто оно встречается, то имеем распределение СВ или вариационный ряд на основании которого определяем аналитическую форму неизвестной плотности вероятности f(t) = φ(t) или функцию распределения F(t).

Для построения вариационного ряда диапазон значений СВ T разбиваем на интервалы. Подсчитываем количество значений m СВ Т, приходящейся на каждый интервал и определяем частоту попадания СВ в данный интервал:

где n – число наблюдений, объём выборки.

Вариационный (статистический) ряд

Таблица

Интервал	t1 – t2	t2 – t3	…	tk – tk+1
Частота	Р1^*	Р2^*	…	Рk^*

Оптимальная величина интервала:

где n – число единиц в совокупности (выборке);

(t_max – t_min) – размах вариации СВТ.

Число интервалов:

Статистическая функция распределения F^*(t) – частота событий Т< t в данной выборке:

F^*(t) = p^*(T<t)

где t – текущая переменная;

p^* – частота или статистическая вероятность события.

F^*(t_i) = n_i/n

где n_i – число отказов, при которых Т < t;

n – число наблюдений.

Если Т – непрерывная величина, то при увеличении n (объёма выборки) F^*(t) – интегральная функция распределения величины Т.

Таким образом, построение статической функции распределения F^*(t) решает вопрос об установлении на основе экспериментальных данных закона распределения случайной величины.

Дата добавления: 2015-04-30