Курсовая работа по курсу «Теория случайных потоков» на тему «Анализ надёжности электроснабжения подстанции «Новая»
Скачать 348.33 Kb.
|
РЕФЕРАТ В задании рассматривается теория случайных импульсных потоков, используемая для анализа и синтеза схемы электроснабжения подстанции «Новая». Произведён оценочный расчёт надёжности электроснабжения подстанции. Расчёт базируется на статистических данных с использованием оценочных электрических и технических параметров. Табл. 3. Рис. 3. Библ.5 назв. ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………4 1. ОЦЕНКА НАДЁЖНОСТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОДСТАНЦИИ «НОВАЯ»…………………………………………………………………...5 1.1. Определение эксплуатационной надёжности электрооборудования подстанции……………………………………………………………...5 1.2. Анализ надёжности схемы электроснабжения подстанции………….29 ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………...33 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………………………32 ВВЕДЕНИЕ Электроснабжение промышленных предприятий имеют особенно важное технико-экономическое значение. Применение систем контроля и автоматизация технологических процессов в значительной мере определяет на дежность оборудования и безотказность электрических систем. Однако отметим, что внедрение дорогостоящего электрооборудования вызывает увеличение вы пуска продукции предприятий. При этом и цена отказов в электрических систе мах становиться более ощутимой. Вызвано это не только затратами на ликвидацию отказов, а также увеличением энергоёмкости, приходящейся на единицу оборудования. Необходимо чтобы высокой производительности технологических машин должна соответствовать высокая безотказность функционирования электрических систем. Особенно важным является обеспечение безотказно сти электрических подсистем и их электрооборудования, от работы которо го непосредственно зависит технологический процесс предприятия. Эффективность работы предприятия, количе ство и качество выпускаемой им продукции непосредственно связаны с техническим состоянием технологического и электрического оборудования. Отмечено, что из-за простоев оборудования, вызванных несвоевременным ремонтным обслуживанием, нарушаются технологиче ский и производственный процессы, снижается надёжность электрообору дования, точность систем автоматики и систем управления, увеличивает ся брак в производственном процессе. Безотказность электрических систем и их оборудования оказывает существенное влияние на показатели работы предприятия, особенно с высокой степенью автоматизации. Целью данного задания является оценка уровня надёжности электроснабжения подстанции «Новая». 1. ОЦЕНКА НАДЁЖНОСТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОДСТАНЦИИ «НОВАЯ» 1.1. Определение эксплуатационной надёжности электрооборудования подстанции Для оценки безотказности функционирования любой электрической системы необходимы показатели надежности электрооборудования. Они могут быть получены или в результате исследований, выполненных в производственных условиях, или взяты из литературных источников. Анализ результатов, описанных в литературных источниках, показал, что независимо от предприятия и его отношения к соответствующей отрасли показатели надежности однотипного электрооборудования, особенно высокого напряжения, мало отличаются друг от друга. Большее отличие в показателях электрооборудования низкого напряжения. Независимо от отрасли предприятия электрооборудование высокого напряжения эксплуатируется примерно в одинаковых условиях. Оно выбирается по одним и тем же критериям и показателям. Условия эксплуатации электрооборудования низкого напряжения для каждого предприятия свои. Они отличаются даже для аналогичных предприятий одной и той же отрасли. Чтобы получить показатели надежности на основании опытных данных лучше всего на каждую единицу электрооборудования завести карту наблюдений. В качестве источников информации могут служить журналы диспетчера, журналы нарядов и наряды-путевки, журналы аварий, акты-рекламации, акты обследования, заявки на ремонт в мастерские, на ремонтные заводы, требования на склад для получения электрооборудования, запасных частей и так далее. Для каждого типа электрооборудования полученные данные сводятся в таблицы. При обработке данных первоначально необходимо осуществить по V- критерию Смирнова оценку анормальности результатов. Чтобы оценить причины, вызывающие отличие в данных между выборками однотипного электрооборудования различных подсистем, следует применить F-критерий Фишера и t-критерий Стьюдента, что позволяет провести проверку гипотезы об однородности данных. Осуществив оценку анормальности и выполнив проверку гипотезы об однородности выборок, рассчитывают характеристики надежности исследуемого электрооборудования. Для определения характеристик надежности могут использоваться как полные, так и усеченные наработки. В случае полных наработок первоначально оцениваются наработка на отказ и среднее время восстановления отказов электрооборудования. При полных наработках они определяются как среднее арифметическое полученных наработок и отказов. Чтобы установить законы распределения исследуемых величин следует построить эмпирические функции распределения F(t) наработок и F(t) значений времени восстановления. Построение функций следует осуществлять в прямоугольной системе координат. Полученную гистограмму, используя методы сглаживания статистических рядов, выравнивают практической кривой F(t), которую аппроксимируют теоретической зависимостью Fm(t). Проверка соответствия выбранного теоретического распределения эмпирическому выполняется на основании критериев согласия А.Н. Колмогорова и Ч. Пирсона (2) . Критерий А.Н. Колмогорова используется для согласования заранее известного вида распределения наработок (времени восстановления) электрооборудования. Для электрического оборудования наработки на отказ обычно подчиняются закону Вейбулла. Виды законов распределения времени восстановления отказов в зависимости от типа оборудования могут отличаться друг от друга. В связи с этим проверка согласования теоретических и эмпирических распределений времени восстановления отказов электрооборудования должна осуществляться по критерию 2. Через производные установленных функций распределения соответственно наработки на отказ F() и отказов F(), являющихся интегральными зависимостями, определяются плотности вероятностей исследуемых величин Полученные зависимости позволяют аналитически установить вероятности работы, интенсивность отказов, средние значения наработок и времени восстановления электрооборудования. Оценка точности и достоверности показателей надежности должна осуществляться по доверительным интервалам и доверительной вероятности. Чтобы определить характеристики надежности электрического оборудования ресурс, которого составляет десятки лет, кроме полных наработок на отказ следует использовать и усеченные наработки. Обычно к такому электрооборудованию относятся генераторы, трансформаторы, высоковольтные двигатели, компенсаторы реактивной мощности, бронированные кабели, аппараты высокого напряжения. В данном случае вначале необходимо произвести оценку законов распределения значений наработок и времени восстановления. Как и при полных наработках, для выявления закона распределения наработки на отказ рассматриваемого электрооборудования полученные данные следует объединить в одну выборку, по которой строится ранжированная гистограмма плотности распределения. Полученную гистограмму сглаживают выравнивающей кривой F(t) . Из сравнения F(t) с типовыми графиками теоретической плотности различных законов выявляется вид распределения, позволяющий рассчитать количественные характеристики надежности электрооборудования. В соответствии с изложенным в качестве иллюстрации рассмотрено определение характеристик надежности магнитных пускателей серии ПА. При исследовании магнитных пускателей зарегистрированы полные наработки на отказ. Учитывая это, наработка на отказ и среднее время восстановления рассчитаны как среднее арифметическое опытных значений соответственно наработок и отказов . Установлено, что наработка на отказ пускателей =560 ч, а среднее время восстановления =1,4 ч. Для выявления законов распределения исследуемых параметров статистические данные располагались в вариационные ряды в порядке возрастания и находилось число и длина интервалов. По полученным данным построены гистограмма распределения наработок (рис.1) и гистограммы времени восстановления (рис.2). После сглаживания гистограмм выравнивающими кривыми и аппроксимации их теоретическими зависимостями установлено, что закон распределения наработок экспоненциальный (Вейбулла, при =1), а значений времени восстановления - логарифмически-нормальный. Принятое распределение F() наработок, согласно критерию А.Н . Колмогорова, хорошо согласуется с эмпирическим (D = 0,0012 < DT = 0,205, где D и DT - расчетное и табличное значения модуля разности между эмпирической и теоретической функциями распределения). Параметром распределения F() является обратное значение наработки на отказ пускателя =560 ч. Доверительными границами при доверительной вероятности =0,90 служат верхняя =627 ч и нижняя =500 ч. Это свидетельствует о высокой точности полученного результата т =560 ч. Оценивая согласованность теоретических F() и эмпирических зависимостей времени восстановления по критерию Пирсона, установлено, что при числе степеней свободы R=3 мера расхождения 2=0,00199. Рассчитав отношение 2/R=0,000667, из определяется вероятность R=0,001. Доверительными границами среднего времени восстановления для =0,90 явились в=1,53ч; н=1,27 ч. Вероятность и ширина доверительного интервала I=±0,13 ч подтверждают правильность выбранного распределения. Плотности вероятностей наработок () и значений времени восстановления (), построенные на основании статистических данных, также свидетельствуют об экспоненциальном законе распределения наработок и логарифмически-нормальном законе распределения значений времени восстановления пускателей. На основе статистических данных, согласно изложенному методу устанавливаются характеристики надежности подвергающегося исследованию оборудования. Причём, для проверки правильности теоретических выводов аналогичные исследования следует проводить до и после внедрения мероприятии, направленных на повышение эффективности рассматриваемых систем. Определение характеристик надежности оборудования связано со временем. Наработки на отказ электрического оборудования составляют десятки, сотни, тысячи часов, а время восстановления его отказов минуты, в крайнем случае - часы. Оценочные характеристики обычно устанавлива ются по частоте отказов и времени их устранения. Получение параметров и характеристик отказов является более легкой задачей. Фактор времени при этом может быть уменьшен в зависимости от количества единиц под вергшегося исследованию оборудования. Выявление параметров и характе ристик наработки на отказ более сложная задача.  Рис. 1. Гистограмма и зависимости распределения значений наработки на отказ  Рис. 2. Гистограмма и зависимости распределения значений времени восстановления Не всегда оказывается возможным установление полных наработок на отказ оборудования. По этому применяют методы, базирующиеся на использовании усеченных на работок. Оборудование, подлежащее исследованиям, заносят в специальную таблицу, располагая его по длительности ввода в эксплуатацию. Если оборудование из-за отказа подверглось ремонту, то учитывается только время его работы после восстановления. Наибольшая длительность работы из рассматриваемого оборудования разбивается на равные интервалы ti. В зависимости от длительности безотказной работы оборудования каждому интервалу будет соответствовать определенное число наработок, продолжи тельность которых не меньше меньшего значения времени интервала. Отношение количества оборудования с наработками, вошедшими в i-ый интервал ti, к общему его числу определяет вероятность безотказ ной работы P(ti) оборудования в течение промежутка времени At, . По значениям P(ti) с учетом интервалов ti в Декартовой системе координат строится зависимость Pn(t) характеризующая вероятность безотказной рабо ты оборудования. Кривая Pn(t) является практической зависимостью. Ее аппроксимируют теоретической зависимостью P(t), по которой приближен но устанавливается вид распределения. Проверка допустимости прибли женного вида распределения, как обычно, оценивается с помощью крите риев согласия . Вероятность безотказной работы оборудования позволяет определить параметры его надежности, а именно наработку на отказ, вероятность работы, частоту и интенсивность отказов. Обычно на про мышленном предприятии однотипного оборудования, работающего в оди наковых условиях, относительно немного. Для повышения достоверности результатов расчета испытания необходимо повторять несколько раз. Характеристики надежности электрического оборудования можно определить и через плотность вероятности длительностей наработок на от каз (). В данном случае по опытным значениям таблицы строят функ цию распределения Fn(). Полученную функцию аппроксимируют теорети ческой кривой F(). Это позволяет установить вид распределения нарабо ток на отказ. Допустимость принятого вида распределения проверяют с помощью критериев согласия. Дифференцируя теоретическую зависимость F() по  определяют плотность вероятности наработок на отказ F(), ко торая с F() связана равенством: , (1)где  - средняя частота отказов оборудования. Она равна  . Вызвано это тем, что для электрического оборудования наработка на от каз во много раз больше средней продолжительности отказов. В результате решения (1) определяют вероятность безотказной ра боты. Последующий расчет характеристик надежности электрического обо рудования не отличается от рассмотренного примера. Предложенный подход может быть использован в тех случаях, ко гда наработка на отказ в значительной степени превышает среднюю про должительность отказов. Он позволяет устанавливать характеристики на дежности отдельных элементов, узлов, машин или целых систем по пара метрам, полученным в производственных условиях. Его применение со кращает время исследований и упрощает процесс обработки полученных данных, что является немаловажным фактором при большом объеме раз нородного оборудования. Опыт эксплуатации промышленных предприятий показывает не достаточное внимание к вопросам надежности электрических систем и их оборудования, что постоянно отмечается на научно-технических совещани ях и конференциях. Электрическим системам присущи все признаки больших сложных систем. Это большое количество элементов, иерархич ность структуры постоянно развивающейся и изменяющейся, наличие всех видов избыточности, воздействие внутренних и внешних связей. Решение такой наисложнейшей проблемы постоянно осуществляется усилиями мно гих ученых и инженеров и координируется АН Российской Федерации. В свое время комиссия семинара "Методические вопросы исследования на дежности больших систем энергетики" при АН СССР разработала терми нологию надежности систем энергетики, согласно которой рекоменду ется рассматривать надежность как комплекс свойств, включающих безот казность, ремонтопригодность, долговечность, сохраняемость, режимную управляемость, устойчивость, живучесть и безопасность. Наличие перечис ленных свойств надежности подтверждает неординарность рассматриваемой проблемы. В связи с этим для исследования электрических систем приме няются самые разнообразные методы, разработанные на основе логических, вероятностных, экономических и других моделей. Проблема надежности привела к созданию новых научных направлений таких, как теория слу чайных импульсных потоков, техническая диагностика, статистическая тео рия прочности, инженерная психология, планирование эксперимента и так далее. Теория надежности служит основой научных направлений. В то же время ее математический аппарат базируется на использовании таких разделов математики, как математическая статистика, теория вероятностей, теория множеств, теория случайных процессов, математическая логика, теория массового обслуживания, теория графов, теория оптимизации, теория экс пертных оценок, теория распознавания образов. Для анализа электриче ских систем необходим комплексный (системный) подход, использующий многостороннее рассмотрение поставленной проблемы с учетом множест венности ее свойств и неопределенности имеющейся информации. Множе ственность представляет совокупность (множество) свойств, определяющих объем познания. В электрических системах к ним можно отнести видоиз менения структуры, этапы развития, характеризующие параметры, количе ство элементов, типы и виды оборудования, условия функционирования, наличие внешних и внутренних взаимосвязей, состояний свойств и так далее. Неопределенность заключается в невозможности однозначного определения признаков, характеризующих систему. Причина неопределенности состоит в непрерывности процессов развития и познания системы с ее окружением во времени. Вызвано это запаздыванием информации о состоянии систе мы и воздействии окружающей среды, а следовательно, невозможностью однозначного прогнозирования развития системы и изменения ее функцио нирования. Для формализованного описания функционирования системы необходимо раскрытие неопределенности множеств. Оно осуществляется в различных формах, например, перечисления, сравнения, ранжировки, распо знавания, иерархии отношений, оценки, взвешивания, расчета элементов. В конкретных условиях и при соответствующих применяемых методах для раскрытия неопределенности могут использоваться математическое и физи ческое моделирование, применение активных и пассивных экспериментов, индуктивные и дедуктивные рассуждения, анализ ретроспективной инфор мации и экспертные оценки. Достоверно точное и абсолютно полное рас крытие неопределенности невозможно. Поэтому к моделям, применяемым для исследования электрических систем, предъявляют определенные требо вания, зависящие от поставленных целей. Достоверность результатов ис следования зависит от точности модели. В качестве мер точности моделей используют верхние и нижние доверительные границы, максимальные и среднеквадратические погрешности, максимальные и минимальные оценки по уровню регрессии, экспертные оценки диапазона возможных значений исследуемых величин. От точности моделей зависит уверенность в полу ченных результатах. Мерой уверенности может служить вероятность безот казной работы или отказа исследуемого объекта. Это условная мера, так как при ее определении предполагается, что состояние системы не изме няется и не изменяются условия ее функционирования. Возможность по лучения объективной оценки по вероятности отказа или безотказной рабо те дают статистические исследования, но они связаны с большим числом испытаний. Это значительно увеличивает по времени продолжительность испытаний. Для уменьшения времени испытаний используют большее число систем отдельных предприятий, распространяя исследования на од нотипные предприятия отрасли. В отношении электрической системы кон кретного предприятия вероятностные меры оценки надежности из-за объе динения наблюдений в предположении об одинаковых условиях работы оборудования будут еще более условными. Можно осуществлять оценку надежности по вероятности безотказ ной работы или вероятности отказа расчетным путем. В данном случае выдвигается гипотеза о законах распределения, которую проверяют на со ответствие по результатам наблюдений, оценивая параметры, характери зующие законы. Условность таких оценок еще более усугубляется по от ношению системы электроснабжения отдельного промышленного предпри ятия и систем однотипных предприятий отросли. Используются для оценки надежности и частотные ее свойства та кие, как параметр потока отказов, интенсивность отказов. Определяются они опытным путем, аналогично параметрам законов распределения, явля ясь условными мерами. В силу условности, чем сложнее электрическая система предпри ятия, тем менее определенной является мера уверенности в надежности ее безотказной работы. Временные меры, характеризующие свойства надеж ности сложной системы, относительно достоверно можно устанавливать опытным путем только в процессе ее эксплуатации. Наблюдения служат самым доступным источником получения информации о надежности. Дос тоинство наблюдений заключается в получении данных, относящихся к ре альным условиям эксплуатации оборудования систем. Наблюдения за опытной эксплуатацией электрооборудования в производственных условиях должны проводиться с участием представителей служб надежности, имею щих специальную подготовку. Широкий активный эксперимент опытной эксплуатации электрооборудования осуществлять в производственных усло виях затруднительно . Вызвано это, в первую очередь, ограничением числа сотрудников служб надежности, временем проведения исследований, а также режимами работы оборудования. Наряду с опытной эксплуатацией электрооборудования используются и стендовые испытания. Они относятся к централизованным испытания и в основном проводятся на заводах-изготовителях, иногда в специальных испытательных центрах. Стендовые испытания позволяют выявить недос татки конструкций электрооборудования, технологии его изготовления. Инициативные испытания надежности предназначены для научных исследований. Выполняются они обычно группой заинтересованных лиц научно-исследовательских или учебных институтов с участием работников энергетических служб промышленных предприятий и студентов. По назначению испытания на надежность делятся на определитель ные и контрольные. Определительные испытания предназначены для вы явления величины показателей надежности электрооборудования и служат как для его создания, так и для построения систем электроснабжения . Данные этих испытании могут быть получены при опытной эксплуатации, стендовых и инициативных исследованиях. Контрольные испытания вы полняются для контроля уровня надежности выпускаемого электрооборудо вания, а также комплектующих изделий. По объему выборки бывают испытания с полной и усеченной вы боркой. Проводятся испытания с полной выборкой до отказа всего под вергшегося исследованию оборудования. С усеченной выборкой испытания заканчивают при отказе определенного количества электрооборудования или по истечению заданного времени. Для определения параметров на дежности электрооборудования используют план испытаний. Он содержит признак отказов электрооборудования, определяющий показатель надежно сти электрооборудования, условия проведения испытаний, способ контроля работоспособности, правила обращения с отказавшим электрооборудовани ем, число испытаний, правила окончания испытаний . Для обозначения планов испытаний согласно ГОСТ 27.002-83 применяется символика с тремя позициями . Она характеризует необходимое количество электрообо рудования для исследования, правила обращения с отказавшим электро оборудованием, правила окончания исследований. Правила обращения с отказавшим электрооборудованием состоят в следующем: отказавшее элек трооборудование не заменяется до конца испытаний- план типа U, заме няется на однотипное электрооборудование после отказа - план типа R, восстанавливается в ходе испытаний - план типа М. Число подвергшегося испытанию электрооборудования обозначается буквой N. Правила оконча ния испытаний содержат следующее: буква Т используется по истечении заданного времени, буква Т - наступления r-го отказа всех единиц элек трооборудования по истечении суммарного по всем единицам электрообо рудования времени или наработки. В результате возможны следующие планы: [NUN], [NUT], [NUr], [NRT], [NRr], [NMT], [NMT], [ NMr ], [ NR (rT) ], [NU (rТ) ] и так далее. Минимальное число необходимого количества единиц электро оборудования, подлежащего исследованию, можно установить используя ГОСТ 27.502-83. Когда известен закон распределения исследуемой вели чины применяют параметрические методы для определения минимального числа электрооборудования, при неизвестном законе распределения - непараметрические методы. Для приближенного определения числа электро оборудования можно воспользоваться табл. 1 и табл. 2. В табл. 1 и 2 является доверительной вероятностью, - относи тельной ошибкой, a P(t) |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Доклад к диплому Целью настоящей работы является выбор наилучшей в технико-экономическом смысле схемы развития районной электрической сети при соблюдении... | | Курсовая работа по курсу «Экономический анализ» на тему «Экономический... Сводный учет затрат на производство и калькулирование отчетной себестоимости 18 |
 | Реферат по истории науки на тему: История развития теории случайных процессов Теория случайных процессов – одна из наиболее динамично развивающихся математических дисциплин. Безусловно, стремительное развитие... | | Работа выполнена в мэи(ТУ) студент кафедры эпп марков Ю. В. Список исполнителей Разработка динамических компенсаторов искажения напряжения с целью повышения надежности электроснабжения” |
| Работа выполнена в мэи(ТУ) студент кафедры эпп марков Ю. В. Список исполнителей Разработка динамических компенсаторов искажения напряжения с целью повышения надежности электроснабжения” | | Курсовая работа по курсу тэс на тему “Расчет технических характеристик Канала связи |
| Курсовая работа на тему : Формирование рынка ценных бумаг в Украине Курсовая работа содержит 38 листов, 2 рисунка, 2 таблицы и было использовано 11 источников | | Курсовая работа по дисциплине Электромагнитная совместимость систем... Курсовая работа состоит из 20 с, в которых содержаться: 3 рисунка, 3 таблицы, 6 формул и 4 ссылки на литературу |
| Контрольная работа №3 по курсу «Теория систем и системный анализ» | | Курсовая работа по дисциплине «Экономическая теория» на тему «Государственное... Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
| Курсовая работа на тему: Информационные технологии управления муниципальной недвижимостью Выписка из образовательного стандарта по учебной дисциплине «Экономическая теория» для студентов, обучающихся по специальностям | | Курсовой работы. Составитель: доцент Корляков А. С. Екатеринбург... Курсовая работа самостоятельная работа студента, выполняемая в соответствии с типовой программой учебного процесса по подготовке... |
| Повышение надежности защиты от перенапряжений систем электроснабжения... Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Самарском государственном техническом... | | Курсовая работа по дисциплине: «Экономическая теория» на тему: «Государственное... Роль государственного регулирования в современной экономике. Структура финансового рынка 3 |
| Курсовая работа по дисциплине: «Теория проектирования автоматизированных станочных комплексов» На тему: «Проект автоматической системы технологического оборудования для обработки основания гидрораспределителя очистного комбайна... | | Курсовая работа является обязательным видом итогового контроля по... Курсовая работа – это первый этап в самостоятельном теоретическом осмыслении материала, накопленного в ходе обучения в университете,... |
