Тема 1. Расчёт показателей надёжности нерезервированных невосстанавливаемых элементов системы электроснабжения

Стр 1 из 27Следующая ⇒

Министерство образования и науки РФ

ФГБОУ ВПО

Ангарская государственная техническая академия

__________________________________________________________________

М.А. Дубицкий

НАДЕЖНОСТЬ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖНИЯ

Краткий конспект лекций

Для студентов всех форм обучения по направлению подготовки 140400.62 «Электроэнергетика и электротехника»

Ангарск 2013

М.А. Дубицкий . Надежность систем электроснабжения. Краткий конспект лекций [Электронный ресурс] / М.А. Дубицкий. – г. Ангарск, 2013. – 101 с.

В конспекте изложены краткие теоретические сведения о надежности систем электроснабжения.

Содержит контрольные вопросы для самостоятельного изучения разделов дисциплины.

Для студентов всех форм обучения по направлению подготовки 140400.62 «Электроэнергетика и электротехника»

Рецензент:

Рекомендовано к изданию учебно-методическим советом факультета технической кибернетики Ангарской государственной технической академии.

Содержание

Часть 1
ТЕМА 1. Расчет показателей надежности нерезервированных невосстанавливаемых элементов системы электроснабжения	…....................6
ТЕМА 2. Расчет показателей надежности резервированных невосстанавливаемых систем электроснабжения	………………9
ТЕМА 3. Расчет показателей надежности нерезервированных восстанавливаемых систем	……………..12
ТЕМА 4. Расчет показателей надежности резервированных восстанавливаемых систем электроснабжения	……………..15
ТЕМА 5. Методы анализа технических систем, основанные на применении теорем теории вероятностей	……………..20

Часть 2
ТЕМА 1. Моделирование в научно-технических исследованиях	……………..33
1.1. Развитие методов моделирования сложных систем	……………..33
1.2. Классификация методов моделирования	……………..36

ТЕМА 2. Объект исследования	………………38
2.1. Классификация систем энергетики	………………39
2.2.Электроэнергетические системы	………………40
2.3. Система, элемент, объект	………………41
2.4. Функции объекта	………………41
2.5. Объем выполнения заданных функций. Эффективность системы	………………43

ТЕМА 3. Основные понятия	………………44
3.1. Надежность как комплексное свойство	………………44
3.2. Состояния, характеризующие надежность	………………45
3.2.1. Классификация состояний	………………45
3.2.2. Состояния, определяющие способность объекта выполнять заданные функции	………………46
3.2.3. Состояния, определяющие выполнение объектом заданных функций	………………47
3.3. События, характеризующие надежность	………………48
3.3.1. Классификация событий. Основные виды отказов	………………48
3.3.2. События, приводящие к снижению уровней работоспособности и функционирования	………………49
3.3.3. Каскадные аварии	………………51
3.3.4. Соотношение безотказности живучести и безопасности	………………53

ТЕМА 4. Показатели надежности	………………55
4.1. Общие требования к показателям надежности	………………55
4.2. Единичные показатели надежности.	………………56
4.2.1. Показатели безотказности	………………56
4.2.2. Показатели ремонтопригодности	………………58
4.2.3. Показатели долговечности	………………59
4.2.4. Основные показатели сохраняемости	………………60
4.2.5. Показатели устойчивоспособности, режимной управляемости,живучести и безопасности	………………60
4.3. Комплексные показатели надежности	………………61
4.4. Понятие риска	………………65

ТЕМА 5. Информация, используемая для моделирования систем электроснабжения	………………67
5.1. Характеристика используемой исходной информации	………………67
5.2. Наиболее характерные законы распределения	………………69
5.2.1. Экспоненциальный (показательный) закон распределения	………………69
5.2.2. Нормальный закон распределения (закон Гаусса)	………………70
5.2.3. Закон распределения Вейбулла-Гнеденко	………………72
5.2.4. Закон распределения Пуассона	………………73
5.3. Статистическая оценка законов распределения	………………74
5.4. Моделирование законов распределения	………………77
5.5. Точность и достоверность определения показателей надежности	………………82

ТЕМА 6. Методы моделирования систем электроснабжения для исследования надежности	………………84
6.1. Классификация методов	………………84
6.2. Аналитические методы исследования надежности	………………86
6.3. Исследование надежности с использованием метода Монте-Карло	………………90

ТЕМА 7. Составление различных моделей исследования надежности

………………94

7.1. Основные причины, вызывающие погрешность оценки надежности систем электроснабжения

………………94

7.2. Оценка погрешности решения из-за упрощения моделей

………………94

7.3. Оценка погрешностей из-за неточности исходных данных

………………96

7.4. Сопоставление различных математических моделей с учетом неточности исходных данных

………………99

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

……………101

ЧАСТЬ 1

Введение

Система электроснабжения представляет собой самый характерный пример систем, от которых ожидают очень высокой степени надёжности. Во многих системах электроснабжения средняя длительность нарушения питания потребителя составляет 2−3 ч. в год, а в некоторых районах ещё меньше. Эти цифры соответствуют коэффициенту готовности электроснабжения К_г = 0,99975 [3].

Высокая степень надёжности системы электроснабжения абсолютно необходима для всех видов потребителей в промышленности, поэтому надёжность была и остаётся одним из основных факторов в планировании, проектировании и эксплуатации электроэнергетических систем.

Надёжность электроснабжения определяется как вероятность того, что будет обеспечено непрерывное снабжение потребителей электроэнергией удовлетворительного качества. Критерий качества эквивалентен требованию, чтобы напряжение и частота получаемой электроэнергии не выходили за установленные пределы.

1. Общие положения

1.1 Целью проведения практических занятий по дисциплине «Надёжность электроснабжения» является овладение научными методами анализа, систематизации и обобщения теоретических знаний, приобретённых при изучении дисциплины, которые необходимы для закрепления теоретических знаний при решении практических инженерных задач по специальности «Электроснабжение».

1.2 Практические занятия включают решения задач по основным темам дисциплины:

− расчёт надёжности нерезервированной невосстанавливаемой системы электроснабжения;

− расчёт надёжности резервированной невосстанавливаемой системы электроснабжения;

− расчёт надёжности нерезервированной восстанавливаемой системы электроснабжения;

− расчёт надёжности резервированной восстанавливаемой системы электроснабжения;

− аналитические методы расчёта надёжности системы электроснабжения;

− исследование надёжности системы электроснабжения с использованием метода Монте − Карло;

− расчёт ущерба от недоотпуска электроэнергии потребителю.

1.3 Пособие содержит: краткие теоретические сведения по теме, рассмотрены примеры и рекомендации по выполнению расчётов заданий. По каждой теме предусмотрено несколько вариантов исходных данных для самостоятельной работы студентов.

Тема 1. Расчёт показателей надёжности нерезервированных невосстанавливаемых элементов системы электроснабжения

Критериями надёжности невосстанавливаемых систем являются:

− вероятность безотказной работы системы в течение времени ;

− среднее время безотказной работы системы электроснабжения;

− интенсивность отказа системы электроснабжения в момент ;

− плотность распределения времени до отказа.

Между этими показателями существуют следующие зависимости:

Структурная схема нерезервированной системы электроснабжения, состоящей из n элементов приведена на рисунке 1.1:

Рисунок 1.1 − Структурная схема нерезервированной системы электроснабжения

При отказе любого элемента наступает отказ системы. При этом остальные элементы системы прекращают свою работу. Показатели надёжности такой системы вычисляются по формулам:

где: − вероятность безотказной работы j-го элемента, j = 1,2,.., n;

− плотность распределения времени до отказа j-го элемента

j = 1,2,…, n;

− интенсивность отказа j-го элемента, j = 1,2,…, n.

Для случая постоянных интенсивностей отказов элементов имеют место соотношения:

Пример.

Нерезервированная система электроснабжения состоит из 5 элементов. Интенсивности их отказов приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 − Интенсивность отказов элементов системы электроснабжения

Номер элемента	1	2	3	4	5
, [час⁻¹]	0,00007	0,00005	0,00004	0,00006	0,00004

Определить: показатели надёжности системы электроснабжения, интенсивность отказа, среднее время безотказной работы, вероятность безотказной работы, вероятность безотказной работы, плотность распределения времени безотказной работы. Показатели надёжности и получить в интервале от 0 до 1000 часов с шагом 100 часов.

Решение.

Вычислим интенсивность отказа и среднее время безотказной работы системы электроснабжения:

0,00007 + 0,00005 + 0,00004 + 0,00006 + 0,00004 = 0,00026 [час⁻¹],

[час.]

Получим значения вероятности безотказной работы и плотности распределения времени до отказа, табулируя функции:

и ,

На интервале времени от 0 до 1000 часов. Результаты табулирования представлены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 − Вероятность безотказной работы и плотность распределения времени до отказа

t, час	P_c(t)	f_c(t)
0	1	0,00026
100	0,974335	0,000253
200	0,949329	0,000247
300	0,924964	0,000240
400	0,901225	0,000234
500	0,878095	0,000228
600	0,855559	0,000222
700	0,833601	0,000217
800	0,812207	0,000211
900	0,791362	0,000206
1000	0,771052	0,000200

Графически иллюстрация P_c(t) и f_c(t) показаны на рисунках 1.2 и 1.3.

Рисунок 1.2 – Вероятность безотказной работы системы электроснабжения

Рисунок 1.3 – Плотность распределения времени до отказа

Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 611; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!