Курсовая работа по курсу «Теория случайных потоков» на тему «Анализ надёжности электроснабжения подстанции «Новая»

прямоугольных импульсов (рис. 3). Импульсам такого потока соответствуют наработки на отказ, паузам - продолжительности отказов. Наработки электрического оборудования в сотни, тысячи раз больше по продолжительности длительностей отказов. Поэтому элементарный импульсный поток, представленный на рис. 3 и отображающий функционирование электрооборудования в системе, носит качественный характер. Средняя длительность импульсов потока равна средней наработке, средняя пауза - средней продолжительности отказов. Импульсы по длительности описывают тем же законом распределения, что и значения наработки на отказ, а паузы - законом, соответствующим закону распределения продолжительностей отказов. Если обозначить среднюю длительность импульсов через , а среднюю паузу через  ,то вероятность появления импульсов будет: . (4) Аналогично определим вероятность пауз: . (5) Учитывая, что частота обратная величине периода случайного потока Х(t), она выражается уравнением: . (6) Для любого потока частота импульсов равна частоте пауз. Это естественно, так как в случайном потоке всегда после импульсов следуют паузы, а после пауз – импульсы. В выражениях (4) … (6) среднюю длительность импульсов  и среднюю паузу  можно определить соответственно через законы распределения длительностей наработки на отказ и времени восстановления отказов электрооборудования или через текущие значения наработки на отказ и времени восстановления отказов, вызванных в системе электрооборудованием. В случае использования законов распределения средние значения, их называют математическими ожиданиями, определяются из выражений: (7) где - плотность вероятности длительности наработки на отказ электрооборудования; - плотность вероятности времени восстановления отказов в электрической системе, вызванных электрооборудованием. Когда средняя наработка на отказ и среднее время восстановления отказов определяются по текущим значениям, то используются выражения: (8) где n - число наработки на отказ рассматриваемой единицы электрооборудования; s - число отказов электрооборудования; i - значение i-ой наработки на отказ; i - значение i-ой продолжительности отказов электрооборудования. Паузы случайных потоков соответствуют различным видам отказов. Количество отказов по их видам, относящихся к одной единице электрооборудования или к однотипному оборудованию неодинаково. Каждый вид отказов - случайная величина. Она характеризуется вероятностью, средней длительностью, частотой, законом распределения. В потоке отказы во времени не перекрываются друг другом. Вероятность появления отказов может быть представлена зависимостью: , (8) где - вероятность i-ого вида отказов. Таким образом, определим основные параметры надёжности электрооборудования, используемого на подстанции «Новая». Исходные данные представлены в табл. 3. Таблица 3 Длительности наработки на отказ и время восстановления отказов, ч Электрооборудование Среднее время наработки на отказ, , ч Среднее время восстановления отказов, , ч Сборные шины 220 кВ 5191 2 Разъединитель 220 кВ 87600 10 Отделитель 220 кВ 4380 4 Короткозамыкатель 220 кВ 4380 5 Автотрансформатор 13140 34 Разъединитель 110кВ 87600 10 Секционный выключатель 5502 25 Сборные шины 110 кВ 5191 2 Для обеспечения надёжности питания могут применяться различные способы, включая резервирование. В общем случае требуемая надёжность питания для систем электроснабжения промышленных предприятий может быть обеспечена необходимым количеством независимых источников, трансформаторов, секций шин, питающих линий и средств автоматики 1. 1.2. Анализ надёжности схемы электроснабжения подстанции Все электроприемники, которые получают электроэнергию с шин 110 кВ пс «Новая», по требуемой надежности электроснабжения относятся ко второй и третьей категории. Электроснабжение всех приёмников должно быть надёжное. Надёжное электроснабжение приёмников электрической энергии происходит только при безотказной работе всех элементов электрической системы. Основной задачей анализа надежности электроснабжения является оценка количественных показателей электроснабжения системы, включая и источник питания, если различные варианты систем предусматривают использование различных источников. Для этого прежде всего реальная система электроснабжения заменяется структурной схемой или блок-схемой, в которой элементы системы электроснабжения представляются в виде отдельных блоков. Блок-схема заменяет реальные связи между элементами системы электроснабжения условными, отражающими влияние надежности каждого отдельного элемента на надежность системы в целом. Соединение блоков в блок-схеме может быть последовательным, когда отказ каждого из элементов приводит к отказу системы, и параллельным, когда отказ системы наступает только в том случае, если одновременно отказывает хотя бы по одному элементу в каждой цепи. Наличие параллельного и последовательного соединений в различных сочетаниях образует все многообразие блок схем систем электроснабжения. Схема замещения подстанции для расчета надёжности электроснабжения представлена на рис. 4. Она состоит из разъединителей 220 кВ, короткозамыкателей 220 кВ, сборных шин 220 кВ, отделителей 220 кВ, автотрансформатора, параллельного соединения разъединителей 110 кВ, короткозамыкателей 110 кВ, отделителей 110 кВ, секционного выключателя, сборных шин 110 кВ. Рассматривая данную схему, находим частоту отказов каждого элемента электрооборудования. Для сборных шин частота отказа равна [2]: , ч-1, (9) где - средняя частота отказов оборудования, ч-1; - время наработки на отказ, ч; - среднее время восстановления отказавшего оборудования, ч. Для разъединителя 220 кВ она равна [2]: , ч-1. (10) Частота отказа шестого и седьмого элементов равна частоте отказа второго элемента, определяется аналогично формуле (6) и равна , . Частота отказа отделителя [2]: , ч-1. (1) Частота отказа короткозамыкателя [2]: , ч-1. (12) Для надежной работы подстанции необходима надежная работа автотрансформатора, тогда [2]: , ч-1. (13) Рис. 3. Графическое отображение функционирования оборудования, где Х(t) – поток со случайными длительностями импульсов и пауз Рис. 4. Графическое отображение функционирования оборудования, где Х(t) – поток со средними параметрами длительности импульсов и пауз 1 – сборные шины 220 кВ; 2 – разъеденитель 220 кВ; 3 – отделитель; 4 – короткозамыкатель; 5 – трансформатор; 6, 7 – разъеденитель 110 кВ; 8, 9 – секционный выключатель; 10, 11 – сборные шины 110 кВ. Рис. 5. Блок-схема для определения надёжности схемы электроснабжения подстанции «Новая» Частота отказа секционного выключателя равна: , ч-1. (14) Частота отказа сборных шин 110 кВ определяется аналогично частоте отказа первого элемента по формуле (9), тогда , , ч-1. Определим частоту отказа целой ветви [2]: (15) Затем необходимо определить вероятность отказа отдельных элементов ветви. Расчет проведем для тех же элементов подстанции: . (16) Вероятность отказа десятого и одиннадцатого элемента определяется аналогично формуле (9), тогда и . Вероятность отказа второго, шестого и седьмого элементов равна соответственно [2]: ; ; ; . Тогда вероятность отказа всей ветви равна [2]: (17) Зная частоту отказа ветви и вероятность отказа , согласно (7) и (8), легко определить среднюю длительность отказа [2]: . (18) Теперь, зная параметры отказа ветви, легко определить все характеристики электрической схемы подстанции. Тогда вероятность работы Рв и наработки на отказ электрического оборудования всей ветви равны: ; (19) . (20) Зная параметры ветви, можно определить вероятность полного прекращения работы электрической подстанции, учитывая (7), [2]: . (21) Средняя длительность отказа электроснабжения рассчитывается через отказы ветвей, с учетом (8), [2]: . (22) Работоспособное состояние схемы подстанции - это событие противоположное ее отказу [2]: (23) Средняя наработка на отказ подстанции, учитывая (5) и (11), [2]: . Проведя эти расчеты видно, что работоспособное состояние подстанции величина небольшая. Надежность такой схемы невелико. Такие небольшая величина получилась из-за того, что при расчете были использованные исходные данные соответствующие самому тяжелому режиму работы. Этот режим характеризуется незначительной наработкой на отказ и большим временем восстановления отказа электрооборудования. Для того чтобы обеспечивалось надежное электроснабжение предприятия необходимо электрическую энергию подавать с нескольких независимых друг от друга источников. На самой подстанции необходимо повысить качество обслуживания электрооборудования. Каждый работник на своем месте должен правильно и своевременно проводить необходимые производственные операции. ЗАКЛЮЧЕНИЕ В заключении необходимо подчеркнуть, что современные электрические системы относятся к сложными. Это связано, в основном, с развитием техники и технологии, а также с всё большим распространением автоматизации производственных процессов предприятий. При этом увеличивается сложность электрических систем. В результате требуется общетеоретический подход к повышению их надежности. Физическая сущность исследования надежности определяется степенью уверенности в безотказной работе систем. Появление отказов в системе зависит от многих, а часто и случайных факторов. Поэтому задачи теории надежности носят вероятностный характер. Исходя из всего сказанного, следует вывод, что использование случайных импульсных потоков упрощает их решение. Так как случайный импульсный поток с постоянной высотой импульсов позволяет описывать прерывистые во времени процессы, к которым относится работа оборудования в системе. Если необходимо учесть режим работы оборудования, нагрузку, то используется случайный поток с переменной высотой импульсов. Такими же потоками отображаются и технологически жесткие в отношении надежности соединения оборудования в системе. При задачах, связанных с нагрузочным и структурным резервированием, применяются суммарные импульсные потоки. Импульсы этих потоков образованы из импульсов совпадений, вызванных перекрытием во времени наработок на отказ оборудования, которые определяются статистическими сборами данных. Рассматривая каждый случайный поток как математическую модель эквивалентного элемента от иерархической структуры системы, суммирование потоков позволяет осуществить переход к эквивалентной системе с упорядоченным соединением элементов. В результате получается жесткая система. Для её описания используется импульсный поток. Элементы электрических систем не только связаны между собой, но и технологически взаимосвязаны с элементами других систем. Они подвержены воздействию внешних и внутренних факторов. Таким образом, решение задач надёжности является одной из основных. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Шпиганович А. Н. Случайные потоки в решениях вероятностных задач/ А. Н. Шпиганович, А. А. Шпиганович. – Л.: ЛГТУ, 1998. – 80с. 2. Липкин Б. Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок/ Б. Ю. Липкин. - М.: Высшая школа, 1990. – 366 с., ил. 3. Левин Б. Р. Справочник по надёжности радиотехнических систем/ Б. Р. Левин. - М.: Советское радио, 1978. – 263с. 4. Половко А. М. Сборник задач по теории надёжности/ А. М. Половко, И. М. Маликова. – М.: Советское радио, 1972. – 407с. 5. Федосенко Р. Я. Эксплуатационная надёжность электросетей хозяйственного назначения/ Р. Я. Федосенко, А. Я. Мельников. – М.: Энергия, 1977, 320с.

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,...