ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.11.2023
Просмотров: 70
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
1 = 1/λ = 200000 часов.
Данный пример показывает, что значения критериев надежности питающих зажимов Р(t) и T1 в данном случае были заданы неправильно.
Техногенный риск системы электроснабжения, как сложной технической системы определяется, как:
R(t) =
,
где ri - риск при возникновении отказа i-го типа; qi(t) – вероятность отказа i-го типа.
Анализ выражения для определения величины R(t) показывает, что для снижения техногенного риска необходимо не только повышать вероятность безотказной работы элементов системы, но и уменьшать величину риска при возникновении каждого отказа i-го типа. В противном случае, даже высокая надежность не обеспечит снижение техногенного риска.
В настоящее время для решения задачи выбора критериев надежности системы электроснабжения, как сложной технической системы рекомендуется использовать выражение:
Z =
,
где Z – обобщенный критерий надежности; Ri – i-й критерий; Сi – коэффициент значимости i-го критерия; k- число критериев, полностью характеризующих контактную сеть с точки зрения ее надежности.
Современные модели надежности функционирования системы электроснабжения имеют ряд недостатков. В ряде случаев они не учитывают неодновременность работы элементов системы электроснабжения, наличие последствий отказов, естественную избыточность, возможность реализации структурного резервирования, не обеспечивают требуемую точность расчетов. Большинство моделей также не учитывает человеческий фактор, как активный элемент, влияющий на надежность контактной сети.
На практике в большинстве случаев вычисление показателей надежности системы электроснабжения выполняется при помощи выражений:
Р(t) = е -λ·t; T1 = 1/λ.
Величина интенсивности отказов системы электроснабжения как системы λ определяется , как:
λ =
,
где λi - интенсивность отказов i-го участка системы электроснабжения, условно разбитой на n типовых участков.
Однако видно, что выражение для определения интенсивности отказов λ не учитывает тот факт, что величина одновременно работающих типовых системы электроснабжения сети n является функцией времени, т.е. n = f(t).
При определении величины λ не учитываются особенности резервированных систем, а также особенности надежности ремонтируемых систем. Так, отказ резервных элементов неизбежно приводит к увеличению интенсивности отказов оставшихся исправных элементов, а интенсивность отказов отремонтированных элементов отличается от интенсивности отказов элементов до ремонта.
Необходимо также отметить, что для системы электроснабжения возможность резервирования отдельных элементов ограничена конструктивными особенностями их исполнения.
Неодновременность работы элементов системы электроснабжения ведет к тому, что интенсивность отказов системы в целом не может быть постоянной величиной, даже при постоянной интенсивности отказов ее отдельных элементов. Отсюда можно сделать вывод, что экспоненциальный закон распределения времени безотказной работы для системы электроснабжения, как сложной системы приводит к большим погрешностям оценки ее надежности.
В системе электроснабжения могут возникать все возможные типы отказов – внезапные, постепенные и перемежающиеся. Существующие модели предполагают независимость этих типов отказов друг от друга. На практике это допущение не соблюдается. Так, например, при старении элементов системы электроснабжения и их износе коэффициент нагрузки на эти элементы возрастает, а следовательно возрастает и вероятность внезапных отказов.
Важной проблемой является получение адекватных данных о показателях надежности системы электроснабжения из эксплуатации. Отсутствие достаточного набора данных не позволяет при проектировании новых элементов осуществлять точное вычисление показателей их надежности. Следовательно, и показатели надежности вновь проектируемой системы электроснабжения являются весьма приблизительными.
Существующие экспоненциальные модели надежности функционирования контактной сети позволяют выполнять сравнительную оценку различных схемных и элементных решений. Но они не дают возможность получить данные о надежности системы в виде точного числа.
Дальнейшее совершенствование моделей надежности функционирования системы электроснабжения идет по пути моделирования собственного времени работы системы, учету наличия последствий отказов, возможности резервирования и обеспечения заданной точности расчетов.
МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ И ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ. ПРОБЛЕМЫ СОЗДАНИЯ ВЫСОКОНАДЕЖНЫХ СИСТЕМ. АБСОЛЮТНО НАДЕЖНЫЕ СИСТЕМЫ
3.1. Методы обеспечения и повышения надежности системы электроснабжения
Методы обеспечения и повышения надежности системы электроснабжения вытекают из анализа связей между критериями ее надежности. Если предположить, что система электроснабжения во время работы является невосстанавливаемой системой с основным соединением ее типовых участков, то вероятность ее безотказной работы определится, как:
Р(t) = е –λ(t)·t,
Величина интенсивности отказов системы электроснабжения определяется, как:
λ(t) =
,
где λi(t) - интенсивность отказов i-го участка системы электроснабжения, условно разбитой на n типовых участков.
Надежность системы электроснабжения, как сложной системы определяется временем работы t, интенсивностью отказов ее типовых участков λi(t) на интервале времени t и числом этих участков n. Следовательно, для повышения надежности системы электроснабжения необходимо сокращать время ее непрерывной работы, снижать интенсивность отказов ее элементов λi и уменьшать их число n, т.е. сокращать число ее типовых участков.
Надежность системы электроснабжения, как невосстанавливаемой системы может быть представлена в виде функции:
Ннс = f (t, λi, n).
Надежность системы электроснабжения, как восстанавливаемой системы зависит от функции готовности Кг(t), коэффициента готовности Кг, наработки на отказ Т и параметра потока отказов ω(t). Наработка на отказ Т зависит от интенсивности отказов λi(t) и числа типовых участков системы электроснабжения n. В свою очередь функция готовности и коэффициент готовности определяются интенсивностью восстановления элементов системы электроснабжения μi, числа обслуживающих бригад k и дисциплины обслуживания ДО. Таким образом, надежность системы электроснабжения как восстанавливаемой системы может быть представлена в виде функции:
Нвс = f (t, λi, n, μi, k, ДО).
Таким образом, для повышения надежности системы электроснабжения, как восстанавливаемой системы, наряду с указанными выше мероприятиями для невосстанавливаемой системы, необходимо повышать ее ремонтопригодность, увеличивать интенсивность восстановления элементов и улучшать дисциплину обслуживания ДО например, путем выбора оптимального числа ремонтных органов и приоритетности обслуживания.
В связи с повышением требований к надежности системы электроснабжения приходится вводить избыточность в ее структуру. Обычно для системы электроснабжения используется элементная, нагрузочная или временная избыточность. В случае избыточности на надежность контактной сети влияют кратность резервирования элементов m, вид резервирования ВР (общее, раздельное) и способ реализации резервирования СР (постоянное, замещением).
Существенное влияние на надежность системы электроснабжения оказывают такие мероприятия, как техническое обслуживание, ремонт, модернизация и продление ресурса ее элементов. Эти мероприятия в системе надежности обозначаются как система эксплуатации СЭ. Необходимо учесть также и влияние условий эксплуатации УС.
В результате учета всех перечисленных выше факторов получаем функцию надежности системы электроснабжения в виде:
Н = f (t, λi, n, μi, k, ДО, m, ВР, СР, СЭ, УС).
В результате функция надежности зависит от 11 параметров, имеющих различное влияние. Для удобства эти параметры делятся на три группы реализации – реализация при проектировании, при изготовлении и монтаже, и реализация при эксплуатации.
3.2. Проблемы создания высоконадежных систем. Абсолютно надежные системы
Система электроснабжения является очень важной технической системой, отказ которой приводит к серьезным последствиям. В результате отказа системы электроснабжения всегда возникают экономические потери, но в ряде случаев дополнительно возникают неблагоприятные экологические последствия, а также возможны катастрофы с гибелью людей. Цена отказа контактной сети очень велика и поэтому к ней предъявляются очень высокие требования по надежности. Мы стремимся к тому, чтобы система электроснабжения стала абсолютно надежной системой или близкой к таковой с показателями надежности P(t) ≥ 0,999 и К
Данный пример показывает, что значения критериев надежности питающих зажимов Р(t) и T1 в данном случае были заданы неправильно.
Техногенный риск системы электроснабжения, как сложной технической системы определяется, как:
R(t) =
, где ri - риск при возникновении отказа i-го типа; qi(t) – вероятность отказа i-го типа.
Анализ выражения для определения величины R(t) показывает, что для снижения техногенного риска необходимо не только повышать вероятность безотказной работы элементов системы, но и уменьшать величину риска при возникновении каждого отказа i-го типа. В противном случае, даже высокая надежность не обеспечит снижение техногенного риска.
В настоящее время для решения задачи выбора критериев надежности системы электроснабжения, как сложной технической системы рекомендуется использовать выражение:
Z =
,где Z – обобщенный критерий надежности; Ri – i-й критерий; Сi – коэффициент значимости i-го критерия; k- число критериев, полностью характеризующих контактную сеть с точки зрения ее надежности.
-
РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
Современные модели надежности функционирования системы электроснабжения имеют ряд недостатков. В ряде случаев они не учитывают неодновременность работы элементов системы электроснабжения, наличие последствий отказов, естественную избыточность, возможность реализации структурного резервирования, не обеспечивают требуемую точность расчетов. Большинство моделей также не учитывает человеческий фактор, как активный элемент, влияющий на надежность контактной сети.
На практике в большинстве случаев вычисление показателей надежности системы электроснабжения выполняется при помощи выражений:
Р(t) = е -λ·t; T1 = 1/λ.
Величина интенсивности отказов системы электроснабжения как системы λ определяется , как:
λ =
,
где λi - интенсивность отказов i-го участка системы электроснабжения, условно разбитой на n типовых участков.
Однако видно, что выражение для определения интенсивности отказов λ не учитывает тот факт, что величина одновременно работающих типовых системы электроснабжения сети n является функцией времени, т.е. n = f(t).
При определении величины λ не учитываются особенности резервированных систем, а также особенности надежности ремонтируемых систем. Так, отказ резервных элементов неизбежно приводит к увеличению интенсивности отказов оставшихся исправных элементов, а интенсивность отказов отремонтированных элементов отличается от интенсивности отказов элементов до ремонта.
Необходимо также отметить, что для системы электроснабжения возможность резервирования отдельных элементов ограничена конструктивными особенностями их исполнения.
Неодновременность работы элементов системы электроснабжения ведет к тому, что интенсивность отказов системы в целом не может быть постоянной величиной, даже при постоянной интенсивности отказов ее отдельных элементов. Отсюда можно сделать вывод, что экспоненциальный закон распределения времени безотказной работы для системы электроснабжения, как сложной системы приводит к большим погрешностям оценки ее надежности.
В системе электроснабжения могут возникать все возможные типы отказов – внезапные, постепенные и перемежающиеся. Существующие модели предполагают независимость этих типов отказов друг от друга. На практике это допущение не соблюдается. Так, например, при старении элементов системы электроснабжения и их износе коэффициент нагрузки на эти элементы возрастает, а следовательно возрастает и вероятность внезапных отказов.
Важной проблемой является получение адекватных данных о показателях надежности системы электроснабжения из эксплуатации. Отсутствие достаточного набора данных не позволяет при проектировании новых элементов осуществлять точное вычисление показателей их надежности. Следовательно, и показатели надежности вновь проектируемой системы электроснабжения являются весьма приблизительными.
Существующие экспоненциальные модели надежности функционирования контактной сети позволяют выполнять сравнительную оценку различных схемных и элементных решений. Но они не дают возможность получить данные о надежности системы в виде точного числа.
Дальнейшее совершенствование моделей надежности функционирования системы электроснабжения идет по пути моделирования собственного времени работы системы, учету наличия последствий отказов, возможности резервирования и обеспечения заданной точности расчетов.
- 1 2 3 4
МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ И ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ. ПРОБЛЕМЫ СОЗДАНИЯ ВЫСОКОНАДЕЖНЫХ СИСТЕМ. АБСОЛЮТНО НАДЕЖНЫЕ СИСТЕМЫ
3.1. Методы обеспечения и повышения надежности системы электроснабжения
Методы обеспечения и повышения надежности системы электроснабжения вытекают из анализа связей между критериями ее надежности. Если предположить, что система электроснабжения во время работы является невосстанавливаемой системой с основным соединением ее типовых участков, то вероятность ее безотказной работы определится, как:
Р(t) = е –λ(t)·t,
Величина интенсивности отказов системы электроснабжения определяется, как:
λ(t) =
,где λi(t) - интенсивность отказов i-го участка системы электроснабжения, условно разбитой на n типовых участков.
Надежность системы электроснабжения, как сложной системы определяется временем работы t, интенсивностью отказов ее типовых участков λi(t) на интервале времени t и числом этих участков n. Следовательно, для повышения надежности системы электроснабжения необходимо сокращать время ее непрерывной работы, снижать интенсивность отказов ее элементов λi и уменьшать их число n, т.е. сокращать число ее типовых участков.
Надежность системы электроснабжения, как невосстанавливаемой системы может быть представлена в виде функции:
Ннс = f (t, λi, n).
Надежность системы электроснабжения, как восстанавливаемой системы зависит от функции готовности Кг(t), коэффициента готовности Кг, наработки на отказ Т и параметра потока отказов ω(t). Наработка на отказ Т зависит от интенсивности отказов λi(t) и числа типовых участков системы электроснабжения n. В свою очередь функция готовности и коэффициент готовности определяются интенсивностью восстановления элементов системы электроснабжения μi, числа обслуживающих бригад k и дисциплины обслуживания ДО. Таким образом, надежность системы электроснабжения как восстанавливаемой системы может быть представлена в виде функции:
Нвс = f (t, λi, n, μi, k, ДО).
Таким образом, для повышения надежности системы электроснабжения, как восстанавливаемой системы, наряду с указанными выше мероприятиями для невосстанавливаемой системы, необходимо повышать ее ремонтопригодность, увеличивать интенсивность восстановления элементов и улучшать дисциплину обслуживания ДО например, путем выбора оптимального числа ремонтных органов и приоритетности обслуживания.
В связи с повышением требований к надежности системы электроснабжения приходится вводить избыточность в ее структуру. Обычно для системы электроснабжения используется элементная, нагрузочная или временная избыточность. В случае избыточности на надежность контактной сети влияют кратность резервирования элементов m, вид резервирования ВР (общее, раздельное) и способ реализации резервирования СР (постоянное, замещением).
Существенное влияние на надежность системы электроснабжения оказывают такие мероприятия, как техническое обслуживание, ремонт, модернизация и продление ресурса ее элементов. Эти мероприятия в системе надежности обозначаются как система эксплуатации СЭ. Необходимо учесть также и влияние условий эксплуатации УС.
В результате учета всех перечисленных выше факторов получаем функцию надежности системы электроснабжения в виде:
Н = f (t, λi, n, μi, k, ДО, m, ВР, СР, СЭ, УС).
В результате функция надежности зависит от 11 параметров, имеющих различное влияние. Для удобства эти параметры делятся на три группы реализации – реализация при проектировании, при изготовлении и монтаже, и реализация при эксплуатации.
3.2. Проблемы создания высоконадежных систем. Абсолютно надежные системы
Система электроснабжения является очень важной технической системой, отказ которой приводит к серьезным последствиям. В результате отказа системы электроснабжения всегда возникают экономические потери, но в ряде случаев дополнительно возникают неблагоприятные экологические последствия, а также возможны катастрофы с гибелью людей. Цена отказа контактной сети очень велика и поэтому к ней предъявляются очень высокие требования по надежности. Мы стремимся к тому, чтобы система электроснабжения стала абсолютно надежной системой или близкой к таковой с показателями надежности P(t) ≥ 0,999 и К