Модель надежности системы электрических аппаратов с дискретным изменением состояний во времени
Применение метода статистических испытаний для оценки надежности резервированных электрических аппаратов. Особенность осуществления на модели пространства состояний многократной имитации процесса деградации системы электротехнического устройства.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.05.2018 |
| Размер файла | 157,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
УДК.621.315.019.3.001.5(043)
МОДЕЛЬ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ С ДИСКРЕТНЫМ ИЗМЕНЕНИЕМ СОСТОЯНИЙ ВО ВРЕМЕНИ
Н.С. Горностаев
Всякая сложная система, в том числе система электрических аппаратов (ЭА), может быть описана некоторым множеством ее состояний во времени. Это множество представляется обыкновенным ориентированным графом или системой дифференциальных уравнений Колмогорова ? Феллера [1]. Число возможных состояний системы ЭА бывает достаточно значительным, так как каждый аппарат характеризуется часто не двумя, а большим числом состояний (рис. 1,2).
Систему дифференциальных уравнений можно решать на ЭВМ классическими методами вычислительной математики. Однако практика применения численных методов показывает, что решение такой системы дифференциальных уравнений, например, методом Рунге ? Кутта невозможно из-за быстрого накопления ошибок, приводящего, в свою очередь, к искажению результатов.
надежность резервированный электрический деградация
Поэтому целесообразно не искать решения такой системы дифференциальных уравнений численными методами, а осуществить на модели пространства состояний многократную имитацию процесса деградации системы ЭА, т.е. воспользоваться методом статистических испытаний [2]. Основную идею метода рассмотрим на примере резервированного реле.
Пусть имеется резервированное реле (рис. 1), состоящее из трех поляризованных реле типа РПТ. Будем считать, что все отказы реле приведены к контактным парам, а одиночное реле может находиться не в двух состояниях (работа и отказ), а в трех: 1 ? реле исправно; 2 ? произошел отказ типа К3; 3 ? произошел отказ типа «обрыв». Ориентированный граф, описывающий пространство состояний одиночного реле, показан на рис. 2.
Представим граф исследуемой системы ЭА. Необходимо помнить, что любой элемент данной системы, выйдя из исходного состояния и попав в какое-нибудь другое, не может осуществлять дальнейших переходов (так как элемент - реле - может находиться в одном из трех состояний). При этом появится такое подмножество множества состояний исследуемой модели, в котором при отказе одного или двух реле схема будет работоспособна; это подмножество (или множества) состояний может характеризовать степень деградации модели во времени. Ориентированный граф исследуемой модели ЭА представлен на рис.3.
Используя аппарат теории графов, упростим ориентированный граф, показанный на рис.3 (упрощенный граф приведен на рис.4). Дадим состояниям модели новые имена и опишем их: 1 - исходное состояние модели; 2 - КЗ в одном из реле; 3 - обрыв в одном из реле; 4 - одно реле исправно, в другом КЗ, третье в состоянии «обрыв»; 5 - предельное состояние системы резервированного реле (для практических исследований состояние 5 лучше представить в виде двух состояний: обрыв, КЗ, - в этом случае можно будет говорить о виде отказа системы ЭА). Упрощенный ориентированный граф с учетом новых имен представлен на рис.5.
Рассмотрим принцип моделирования на ЭВМ процесса перехода модели из некоторого определенного состояния в последующие возможные. При моделировании переходов предположим, что вероятность внезапного отказа подчиняется экспоненциальному закону. Если, например, исследуемая модель находится в состоянии 1, то возможен переход в состояние 2 или 3. Для моделирования этого перехода необходимо получить две случайные реализации времени: S2 - время, через которое произойдет переход из состояния 1 в состояние 2; S3 - время, через которое произойдет переход из состояния 1 в состояние 3. При этом можно считать, что из состояния 1 модель перейдет в то состояние, для которого эта случайная реализация времени минимальна, так как данное событие произойдет раньше, а другое, естественно, отпадает. Пусть переход произошел в состояние 2. Как и ранее, будем моделировать случайные реализации времени, через которые произойдет переход из состояния 2 в состояние 4 или 5. Состояние 5 - это предельное состояние исследуемой модели, поэтому на этом моделирование заканчивается. Можно говорить, что закончен данный опыт.
Повторение описанного процесса моделирования большое количество раз (проведение многих опытов) дает данные для статистической обработки.
Рассмотрим принцип моделирования дискретного времени. Модель системы ЭА целесообразно исследовать с дискретным изменением состояний во времени, поскольку наибольший интерес представляет поведение отдельных элементов системы. На рис. 6 демонстрируется дискретный способ представления и управления временем. Процесс функционирования системы ЭА рассматривается на определенном отрезке времени, который разбивается на фиксированное число равных интервалов длительностью . Повторяя процесс моделирования переходов системы ЭА из состояния в состояние, суммируем и запоминаем количество пребываний системы в каждом из возможных состояний для каждого интервала времени . В результате набираются статистические данные о функционировании системы ЭА, анализируя которые, можно делать заключение о степени деградации системы на некотором интервале времени .
Таким образом, метод статистических испытаний позволяет рассматривать модели ЭА без каких-либо ограничений и допущений, свойственных методу деревьев отказов, логико-вероятностному и другим методам, основанным на булевых моделях надежности.
Список литературы
1. Феллер, В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения: в 2 т.: [пер. с англ.] / В. Феллер.- М.:Мир,1984.
2. Шеннон, Р. Имитационное моделирование систем - искусство и наука: [пер. с англ.] / Р.Шеннон.- М.: Мир, 1978.
Аннотация
Рассмотрено применение метода статистических испытаний для оценки надежности резервированных электрических аппаратов.
Ключевые слова: надежность, моделирование, система, состояние, отказ, реле, резервирование.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Характеристика и анализ электрических нагрузок объекта и его технологического процесса. Категория надежности и выбор схемы электроснабжения. Осветительные сети. Расчет и проектирование системы освещения. Выбор аппаратов защиты. Расчет силовых нагрузок.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 02.10.2014Анализ повышения надежности распределительных электрических сетей. Оптимизация их режимов, обеспечивающая минимум затрат при заданной в каждый момент времени нагрузке потребителей. Ключевые технологии, развиваемые в секторе магистральных сетей за рубежом.
реферат [197,2 K], добавлен 27.10.2015Определение номинальной мощности силовых трансформаторов. Ограничение токов короткого замыкания. Выбор электрических схем распределительных устройств, шинных конструкций и электрических аппаратов. Расчетные условия для выбора аппаратов и проводников.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 22.06.2015Классификация электрических аппаратов. Характеристика автоматизированных аппаратов защиты. Способы начисления амортизации основных средств. Схема устройства автоматического выключателя, принцип его работы. Способы начисления амортизации основных средств.
курсовая работа [935,9 K], добавлен 04.09.2012Рассмотрение классификации электрических аппаратов, характеристик автоматизированной аппаратуры защиты. Выполнение схемы устройства автоматического выключателя. Составление последовательности технологических операций обслуживания и ремонта аппаратов.
дипломная работа [428,5 K], добавлен 31.01.2016Определение расчетных электрических нагрузок по цехам промышленного предприятия. Расчет и технико-экономический анализ системы внешнего и внутреннего электроснабжения завода. Выбор и проверка электрических аппаратов, изоляторов и токоведущих частей.
дипломная работа [941,7 K], добавлен 22.12.2012Обоснование и расчёты перевооружаемой подстанции. Характеристика потребителей и требования к надежности их электроснабжения. Проверка высоковольтных электрических аппаратов. Ежегодные эксплуатационные расходы электрической сети. Защита расстоянием.
дипломная работа [178,5 K], добавлен 08.04.2014Электрические схемы привода двух разнотипных реверсивных исполнительных органов с линейным движением и привода поршневого компрессора. Определение типов электродвигателей, ламп накаливания и кабелей. Выбор аппаратов для схемы управления электроприводами.
курсовая работа [141,7 K], добавлен 25.03.2012Основные условия реконструирования рациональной системы электроснабжения. Построение графиков электрических нагрузок для реконструкции районной понизительной подстанции. Расчёт токов короткого замыкания, проверка установленных электрических аппаратов.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 23.06.2011Определение категории надежности и выбор электросхемы. Расчет электрических нагрузок, токов короткого замыкания. Выбор силовых трансформаторов, проводников, распределительных устройств, аппаратов коммутации и защиты. Проверка высоковольтного выключателя.
курсовая работа [426,9 K], добавлен 27.03.2014Надежная работа устройств системы электроснабжения - необходимое условие обеспечения качественной работы железнодорожного транспорта. Расчет и анализ надежности системы восстанавливаемых объектов. Анализ надежности и резервирование технической системы.
дипломная работа [593,4 K], добавлен 09.10.2010Определение электрических нагрузок цеха методом упорядоченных диаграмм. Расчет и выбор компенсирующего устройства. Расчет внутрицеховых электрических сетей. Выбор аппаратов защиты. Расчет тока короткого замыкания. Проверка элементов цеховой сети.
курсовая работа [717,4 K], добавлен 01.07.2014Характеристика проектируемого цеха и потребителей электроэнергии. Особенности выбора электродвигателей, их коммутационных и защитных аппаратов. Определение электрических нагрузок. Выбор цеховых трансформаторов и расчет компенсации реактивной мощности.
дипломная работа [883,1 K], добавлен 19.03.2013Повышение мощности крупных электрических машин. Увеличение коэффициента полезного действия. Повышение уровня надежности. Модернизация узла токосъема (контактных колец-щеток), экскаваторного электропривода для тяжелых электрических карьерных экскаваторов.
курсовая работа [247,7 K], добавлен 30.01.2016Категория надежности электроснабжения и выбор схемы электроснабжения предприятия. Расчет электрических нагрузок и выбор трансформатора. Компенсация реактивной мощности. Расчет осветительной сети. Выбор аппаратов защиты и линий электроснабжения.
курсовая работа [466,9 K], добавлен 01.05.2011Определение расчетных электрических нагрузок. Выбор и расчет низковольтной электрической сети, защитных коммутационных аппаратов. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов для цеховых подстанций. Устройства автоматического включения резерва.
курсовая работа [432,5 K], добавлен 22.08.2009Классификация электрических аппаратов по областям применения. Общие требования, предъявляемые к ним. Применяемые материалы и прогрессивные направления их выбора. Выбор и расчет общей электрической изоляции аппаратов. Расчет коммутирующих контактов.
курс лекций [2,2 M], добавлен 09.04.2009Выбор и обоснование схемы электрических соединений и схемы электроснабжения потребителей собственных нужд теплоэлектроцентрали, расчет токов короткого замыкания. Критерии подбора электрических аппаратов и проводников, измерительных трансформаторов.
дипломная работа [672,1 K], добавлен 20.04.2011Взаимодействие излучения высокой энергии с веществом, корпусов космических аппаратов с окружающей плазмой. Лабораторное оборудование для проведения радиационных испытаний космических аппаратов, исследования радиационных воздействий в натурных условиях.
курсовая работа [910,3 K], добавлен 14.06.2019Схемы сельских электрических сетей. Нормативные уровни надежности электроснабжения сельскохозяйственных потребителей. Объекты и объем автоматизации. Противоаварийная сетевая автоматика. Релейная защита электрических сетей. Контроль неполнофазных режимов.
курс лекций [1,6 M], добавлен 01.02.2013
