Надежность систем электроснабжения городских электрических сетей

собие. / СПб.: Центр подготовки кадров, 2005. 200с.

N.A. Zhirnov

DEVELOPMENT OF REACTIVE COMPENSATION POWER

The possibility of using capacitor banks in enterprise networks for reactive power compensation is considered. Effectiveness of the controlled reactors in conjunction with capacitor banks is justified.

Key words: reactive power, reactive power compensation, capacitor installation, controlled reactor, compensation device.

Получено: 24.12.11

УДК 621.311

Д.Е. Алексеев магистр,

НАДЕЖНОСТЬ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ГОРОДСКИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

Представлена методика расчета надежности для основных схем электроснабжения городских потребителей с учетом стратегии обслуживания элементов сети. Разработаны математические модели изменения параметра потока отказов элементов сети с частичным восстановлением ресурса с учетом ремонта в процессе эксплуатации

Ключевые слова: надежность электроснабжения, модели надёжности, проектирование, аварийность в системах электроснабжения.

Показатели надежности характеризуют такие важнейшие свойства систем, как безотказность, живучесть, отказоустойчивость, ремонтопригодность, сохраняемость, долговечность, и являются количественной оценкой их технического состояния и среды, в которой они функционируют и эксплуатируются. Оценка показателей надежности сложных технических систем на различных этапах жизненного цикла используется для выбора структуры системы из множества альтернативных вариантов, назначения гарантийных сроков эксплуатации, выбора стратегии и тактики технического обслуживания, анализа последствий отказов элементов системы.

Аналитические методы оценки показателей надежности сложных технических систем управления и принятия решения базируются на положениях теории вероятности. В силу вероятностной природы отказов оцен-

241

ка показателей основана на использовании методов математическом статистики. При этом статистический анализ проводится, как правило, в условиях априорной неопределенности относительно законов распределения случайных значений наработки системы, а также по выборкам ограниченного объема, содержащих данные о моментах отказа элементов системы при их испытаниях или в условиях эксплуатации.

Вероятность безотказной работы (ВБР) - это вероятность того, что при определенных условиях эксплуатации в заданном интервале времени не произойдет ни одного отказа. Вероятность Р(^ - функция, убывающая (рисунок), причем, 0 < P(г) < 1, P(0) = 1, P(да) = 0.

ВБР по статистическим данным об отказах оценивается выражени-

ем

P (г) =

N0 - п

N 0

где P (г)- статистическая оценка ВБР; N0- число изделий в начале испытаний, при большом числе изделий статистическая оценка практически совпадает с вероятностью Р(0; п(г) - число отказавших изделий за время 1

Кривая вероятности безотказной работы

Вероятность отказа Q(t) - это вероятность того, что при определенных условиях эксплуатации в заданном интервале времени произойдет хо-

ô(o=i'-m Ô со- /Nr

тя бы один отказ. Отказ и безотказная работа - события противоположенные и несовместимые:

40/

Л/о

Частота отказов a(t) есть отношение отказавших изделий в единицу времени к первоначальному числу испытываемых изделий:

* чао/

где n(At)— число отказавших изделий в интервале времени At.

Частота отказов, или плотность вероятности отказов, может быть определена как производная по времени вероятности отказов

a(t) = /(0 = dQ(t)/dt = - dP{t)/dt, Где знак « - » характеризует скорость снижения надежности во времени.

Средняя наработка до отказа - среднее значение продолжительности работы неремонтируемого устройства до первого отказа:

"о

Т = г=1

СР " N0 '

где tj - продолжительность работы (наработка) до отказа i-ro устройства; Nq — число наблюдаемых устройств.

Обычно определение показателей надежности формулируется как задача анализа, т.е. нахождение показателей для заданного объекта, хотя в конечном итоге, как правило, решается задача выбора решения. В этом случае определение надежности рассматривается для конкретных задач, когда сформулированы критерии, заданы средства, ресурсы. Но и при выборе решения задача надежности рассматривается как базовая, поэтому далее в этой главе задача определения надежности формулируется как задача анализа, методы решения которой мы здесь и рассмотрим.

Представляется целесообразным классифицировать все методы по характеру используемой информации, возможностям ее получения. Тогда все методы определения надежности можно подразделить на методы прогнозирования, экспериментальные и расчетные.

Под прогнозированием надежности понимается предсказание значений показателей надежности в условиях неполноты информации о составе объекта, характеристиках его составляющих, о предполагающихся условиях функционирования и т.п.

Под экспериментальным методом понимается метод опытного определения надежности реальных объектов, когда объект и условия, в которых он функционирует, известны с достаточной полнотой и при необходимости могут целенаправленно изменяться.

Под расчетом надежности понимается метод получения численных значений показателей надежности объекта по известным характеристикам надежности его элементов, по известному их структурному и функциональному взаимодействию. Вероятность безотказной работы

где п(о) - число наблюдаемых объектов в начале эксперимента; п(1;) - число оставшихся работоспособных объектов в момент времени 1 (объекты невосстанавливаемые).

Интенсивность отказа в момент времени 1

и

и(г)А?

где А1 - небольшой интервал времени.

Средняя наработка до отказа для случая отсутствия замены или восстановления объектов

и

Е'о/

£ -Ы_

где tQj — время до отказа ¿-го наблюдаемого объекта.

Частота отказов на интервале [/] ,/2]

«

где т1 (/]), /77, {¡2) — число отказов ьго объекта до момента времени /\ и ¡2 соответственно.

Интенсивность восстановления

и

n(t)At

где n(t + ¿S.t),n(t) — число объектов, восстановление которых длилось меньше t+At и t соответственно.

Хотя все три группы методов имеют принципиально различную основу, но все они применяются в совокупности, дополняя друг друга. Например, пусть поставлена задача определить надежность системы электроснабжения, которая будет формироваться из существующей путем добавления каких-то элементов (новых ЛЭП, подстанций и др.). Поскольку имеется действующая система электроснабжения, можно было бы применить экспериментальный метод. Но, во-первых, система электроснабжения постоянно изменяется (наращивается, развивается), а во-вторых, надежность систем электроснабжения обычно достаточно высокая. Поэтому для

получения необходимой информации потребуется очень большой период. Так что в прямом виде экспериментальный метод не применим.

Необходимо отметить, что методы прогнозирования надежности базируются на достаточно хорошо разработанной методической основе прогнозирования вообще и каких-либо существенных специфических особенностей применительно к задаче определения надежности систем электроснабжения не имеют.

На практике в большинстве случаев нет возможности так организовать испытания, чтобы получить экспериментальные данные по надежности необходимого вида и в достаточном объеме. Обычно задача заключается в том, чтобы оценить показатели надежности по тому статистическому материалу, который имеется. На характер статистического материала существенно влияет стратегия испытаний (или режим эксплуатации):

- число изделий, подвергаемых испытаниям;

- порядок контроля функционирования в процессе испытаний (наблюдений);

- порядок восстановления (замены) изделий;

- порядок поступления изделий на испытания;

- критерий окончания испытаний (наблюдений).

Реально перечисленные факторы можно существенно варьировать в зависимости от конкретных условий, например:

- испытания одного изделия или группы изделий;

- контроль непрерывный или периодический либо только перед началом и по окончании испытаний;

- испытание с восстановлением (заменой) отказавших изделий либо без восстановления (замены);

- одновременное испытание всех изделий либо неодновременное;

- испытания до отказа всех изделий либо до фиксированного числа отказов, либо до истечения фиксированного времени (наработки).

На практике различные сочетания этих факторов являются причиной большого разнообразия реальных стратегий испытаний.

Список литературы

7. Козлов,В.А. Городские распределительные электрические сети Л.: Энергоатомиздат, 1982; Базиленко О. К., Шор Е. Я. Вероятностные методы оценки эффективности защитных устройств. / Кишинев, 1975. 170 с.

8. Дьяков,А.Ф. Проблема надежности и безопасности энергоснабжения в условиях либерализации и дерегулирования в электроэнергетике. / Энергетик. 2005.

9. Сви П.М. Контроль изоляции оборудования высокого напряжения. / М.: Энергоатомиздат, 1988.

10. Мусин А.Х., Ашихмин С.И. Об эффективности профилактических испытаний городских кабельных линий 10 кВ. / Промышленная энергетика. 1990. №12.

11. Шаткин А.Н. Непрерывный контроль изоляции для повышения надежности электроснабжения промышленных предприятий. / Саратов: СПИ, 1983.

D.E. Alekseev

DEVELOPMENT ACTIVITIES TO IMPROVE RELIABILITY OF POWER CITY ELECTRIC NETWORKS

The method of calculation of reliability for the basic circuits of power supply for urban consumers, taking into account servicing strategy elements is presented. The mathematical models of the parameter flow offailures of network elements with the partial recovery of the resource, taking into account maintenance during operation were created.

Key words: reliability of supply, reliability models, design, supply systems in the accident.

Получено: 24.12.11

УДК 621.9

В. М. Степанов, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, 35-37-35, eists@rambler.ru

ОБОБЩЕННАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВИБРАЦИОННЫХ ГРОХОТОВ

Представлена обобщенная расчетная схема вибрационного грохота с простым дебалансным вибратором. Рассчитаны потенциальная и кинетическая энергия системы. Даны выражения момента трения в подшипнике. Описание обобщенной математической модели позволит определить рациональные параметры вибрационных грохотов.

Ключевые слова: вибрационный грохот обобщенная математическая модель, обобщенная расчетная схема, дебалансной вибратор.

Вибрационные грохоты получили повсеместное и широкое применение не только в горно-обогатительной, но и во многих других отраслях промышленности: в дорожной, строительной, химической и пр.

Оценка эффективности работы вибрационных грохотов базируется на обобщенной математической модели, которая основана на обобщенной расчетной схеме.