Условия работоспособности
Область работоспособности.Электроэнергетическое оборудование состоит из конечного числа элементов, и соответственно в нем может возникнуть конечное число дефектов. Разделение множества состояний на подмножества работоспособных и неработоспособных определяет условие работоспособности, т.е. условие, при выполнении которого электроэнергетическое оборудование может выполнять возложенные на него функции.
Следует отметить, что понятие работоспособностьсодержит некоторую неопределенность, связанную с тем, что между абсолютной работоспособностью элемента ЭУ, когда все диагностические признаки имеют номинальное значение, и абсолютной неработоспособностью, когда ЭО совершенно не способно работать (пробой изоляции, обрыв проводов, их замыкание на землю), лежит конечное число промежуточных состояний, при которых ЭУ способна выполнять некоторую работу, но с пониженной производительностью или с ухудшением качества.
Не всегда очевидна граница между работоспособным и неработоспособным состояниями. Не ясно также, при каких значениях диагностических признаков элементов ЭУ должна считаться неработоспособной и подвергаться восстановлению. Превышение допустимых значений напряжения приводит к снижению надежности работы электроустановок. Повышение тока нагрузки приводит к чрезмерному перегреву всех аппаратов, кабелей, обмоток силовых трансформаторов и электрических машин, включенных в эту электрическую цепь. В результате перегрева электрооборудования возможен пробой изоляции с последующим замыканием токоведущих частей между собой или на землю.
В общем случае объект может находиться в конечном множестве
состояний
S=(s1,….sj,…sp).
Каждому состоянию соответствует определенное значение какого-либо диагностического признака (рис.7.1).
Ξ=(ξ1,…,ξj,…,ξr)
Причем p=r, если существует однозначное соответствие, а в общем случае р≠r.
| Рис.1. Связь значений диагностического параметра и состояний энергетического оборудования |
Область работоспособности определяется как область изменения диагностических параметров, ограниченная их допустимыми значениями, в которой объект работоспособен.
Допустимые нижние ξ н или верхние ξв значения ξдоп можно определить из анализа диагностической модели или воспользоваться приближенным расчетом:
ξдоп= ξпр ± Δξ ; ξдоп = ξном × к ,
где Δξ - запас относительно предельного значения параметра ξпр ; ξном - номинальное значение диагностического параметра; к - коэффициент запаса.
При этом не учитывается влияние множества случайных факторов, воздействующих на объект. На практике нормальная работа критических схем обеспечивается при отклонении напряжений не более чем на 10 % от номинального значения. Однако в аварийном режиме допускается работа элементов ЭУ при разбросе напряжений до 20...30 %. Состояние элементов ЭУ характеризуется совокупностью диагностических признаков. При этом условие работоспособности можно задавать в пространстве диагностических признаков, исходя из следующих предположений:
1. Определено множество состояний электроэнергетического оборудования S, т.е. совокупность диагностических признаков Ξ;
2. Существуют номинальные лучшие состояния, т.е. определены Ξном;
3. Отклонение работоспособных состояний от номинальных допускается в определенных пределах Δ, соответствующих диапазону Ξн,… Ξв (н - нижнее, в - верхнее значение).
Таким образом, для всех точек в области работоспособности элементы ЭУ считаются функционирующими нормально; номинальное состояние включено в область работоспособности.
В связи с тем, что в качестве ДП могут использоваться параметры и характеристики, рассмотрим способы задания условий работоспособности для них.
Условия работоспособности на параметры. Наиболее часто используемые для контроля работоспособности электрооборудования параметры приведены в табл. 1.
Кроме того, в качестве параметров могут использоваться: индуктивность и резонансная частота обмоток силовых трансформаторов и электрических машин, потенциалы, сопротивление изоляции элементов ЭУ, уровень напряженности электромагнитного поля, интенсивность частичных разрядов.
Таблица 1
Условия работоспособности по одному параметру непрерывных объектов задаются неравенствами, которые ограничивают его значения с одной или двух сторон:
ξi >ξi" (Rи>300 МОм, сопротивление изоляции более 300 МОм, измеренное при температуре 18-20°С);
ξi < ξi" (tgδ <2,5%, тангенс угла диэлектрических потерь меньше 2,5%);
где ξi - текущее значение, ξi" - наименьшее, ξi" - наибольшее допустимое значение диагностических параметров.
В большинстве случаев на диагностические параметры задаются двухсторонние ограничения вида:
ξi" < ξi < ξiв (Iн<1< 1,25Iн - ток нагрузки трансформатора);
Если состояние ЭУ определяется несколькими ДП, т.е. Ξ = (ξ1,...,ξi,...,ξг), то задачу контроля работоспособности сводят к проверке рассмотренных неравенств для каждого признака. Если хотя бы одно из неравенств не выполняется, то объект признается неработоспособным. Примером может служить синхронный двигатель серии СТД, типа 800-2, состояние которого определяется частотой вращения ω, частотой вибрации f, током утечки Iут.
Условия работоспособности на характеристики. Если в качестве ДП используется характеристика, то оценить состояние элементов ЭУ можно или по нескольким показателям характеристики, или по отклонению текущей характеристики от номинальной. Если в качестве диагностических признаков, например, силовых трансформаторов или системы трансформатор - линия электропередачи используются показатели интенсивности высокочастотных излучений y=f(x),где x и y - соответственно входная и выходная переменные, то условия работоспособности определяются величиной отклонения текущей характеристики f(х) объекта от номинальной φ(x). При этом необходимо установить количественный критерий, который позволял бы оценивать сходство и различие этих характеристик. Существует несколько таких критериев:
а) критерий среднего отклонения
Интеграл в этом соотношении численно равен площади (рис.2), ограниченной функциями f(х) и φ(x). Недостатком этого критерия является одинаковая чувствительность как к величине абсолютного отклонения, так и к длительности интервала, по которому оценивается отклонение;
Рис.2. Номинальная φ(x) и текущая f(х) характеристики
б) критерий среднеквадратичного отклонения
Этот критерий более чувствителен к величине отклонения, чем к длительности интервала, на котором оценивается отклонение. Он наиболее часто используется на практике;
в) критерий равномерного приближения
В этом случае критерием близости является их максимальное отклонение на интервале [а, в]. Если максимальное отклонение мало, то на всем интервале определения функции будут мало отличаться друг от друга.
Условие работоспособности будет выглядеть в виде неравенства
ρр(f,φ)≤ε,
где ε - допустимое отклонение; р = 1,2,3-вид критерия.
Допустимые отклонения на всю характеристику могут задаваться в виде маски (рис. 3).
Рис. 3. «Маска»
В случае, если характеристика оценивается по точкам (рис.4), то задается область допустимых отклонений для ограниченной совокупности точек на рабочем участке характеристики х € [а,b].
Рис. 4. Характеристика y=f(x)
Условия работоспособности задаются для каждой точки в виде неравенства [ f(xi) - φ( xi)] < εi i = 1,n. Если неравенства справедливы для всей совокупности рассматриваемых точек характеристики, то объект признается работоспособным.
Для ОД, состоящего из нескольких СЕ, вектор состояния имеет вид S=(s1,...,si,...,sn). Условием работоспособности такого объекта является работоспособность каждой СЕ. Состояние СЕ имеет два исхода: работоспособна - 1, неработоспособна - 0. Тогда условие работоспособного состояния сложного объекта можно записать Sp =(1,...,1,...,1). Для каждой СЕ условия работоспособности могут записываться в одном из приведенных выше виде.
Дата добавления: 2015-12-22; просмотров: 3174;