ПОВЫШЕНИЕ  ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ  СИСТЕМ  ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ  ПОСРЕДСТВОМ  СТРУКТУРНОЙ,  ВРЕМЕННОЙ  И  ИНФОРМАЦИОННОЙ  ИЗБЫТОЧНОСТЕЙ

Костина  Ирина  Игоревна

магистрант  1  курса,  кафедра  электрооборудования  ЛГТУ,  г.  Липецк

E-mail:  iren55-5@mail.ru

Дмитриенко  Дарья  Юрьевна

магистрант  1  курса,  кафедра  электрооборудования  ЛГТУ,  г.  Липецк

E-mail: 

Шпиганович  Александр  Николаевич

научный  руководитель,  д-р  техн.  наук,  профессор  ЛГТУ,  г.  Липецк

Безотказность  в  обеспечении  приемников  электрической  энергией  является  основной  задачей  функционирования  систем  электроснабжения.  Надежность  характеризуется  комплексом  показателей.  Для  оценки  функционирования  системы  относительно  надежности  необходимо  выбрать  соответствующие  параметры,  которые  зависят  от  особенностей  предприятия  и  требований,  налагаемых  на  систему  электроснабжения.  Основное  требование  —  безотказность  работы  системы  в  течение  определенного  времени.  Требуемый  уровень  надёжности  электроснабжения  определяется  затратами  на  образование  избыточностей  в  системе,  которые  создают  резерв  в  электроснабжении.  Эти  затраты  должны  быть  минимальными  при  условии,  что  вероятность  отказов  тоже  будет  минимальна.  Одним  из  основных  методов  повышения  безотказности  технических  систем,  в  том  числе  и  системы  электроснабжения,  является  использование  избыточностей.  Возможны  три  вида  избыточностей:  структурная,  временная  и  информационная.  Оценку  средств  и  способов,  повышения  эффективности  функционирования  систем  электроснабжения,  необходимо  проводить  не  по  показателям,  характеризующим  наработки  на  отказ,  а  по  параметрам  отказов.  Это  вызвано  тем,  что  мероприятия  по  повышению  безотказности  уменьшают  параметры  отказов  в  разы,  в  то  время  как  изменение  показателей  наработки  на  отказ  изменяется  незначительно.  Все  эти  виды  избыточности  подчиняются  экспоненциальному,  логарифмически-нормальному  и  усеченному  нормальному  законам  распределения.

Структурное  резервирование  обеспечивается  резервным  оборудованием,  переход  на  которое  при  отказе,  включенного  в  работу  оборудования  происходит  в  течение  определённого  времени  Ɵ_си,  которое  может  быть  меньше  или  больше  времени  восстановления  отказов.  В  системах  электроснабжения  целесообразно  применять  дублирование  отдельных  элементов  системы  для  обеспечения  необходимого  уровня  безотказности.  Для  того  чтобы  показать  независимость  работы  системы  от  отказов  ее  оборудования,  то  есть  насколько  ослаблена  связь  между  отказами  электрооборудования  и  функционированием  системы  используется  коэффициент  связи  структурной  избыточности,  который  равен:

где:    —  средняя  длительность  отказов; 

β(Ɵ)  —  плотность  вероятности  распределения  восстановления  отказавшего  элемента.

Зависимости  коэффициента  связи  структурной  избыточности  от  отношения    для  экспоненциального,  логарифмически-нормального  и  усеченного  нормального  законов  распределения  приведены  на  рис.  1  —  рис    3.

«Для  повышения  эффективности  функционирования  систем  электроснабжения  применяются  и  другие  виды  избыточностей,  в  первую  очередь  временная  избыточность»  [1,  с.  245].  При  ее  использовании  не  каждый  отказ  электрооборудования  приводит  к  перерыву  в  электроснабжении  приемников.  Это  происходит  за  счет  использования  накопителей,  позволяющих  создать  запас  времени  для  устранения  отказов.

В  качестве  накопителей  используются  резервные  источники  питания:  аккумуляторные  батареи,  система  генератор-двигатель,  МГД  генераторы.  Накопителями  могут  оснащаться  как  технологические,  так  и  электрические  системы.  Коэффициент  связи  для  временного  резервирования  имеет  вид:

Рисунок  1.  Изменение  коэффициента  связи  структурного  резервирования  при  экспоненциальном  законе  распределения  отказов

Рисунок  2.  Зависимость  коэффициента  связи  структурного  резервирования  в  случае  логарифмически-нормального  распределения  отказов

Рисунок  3.  Зависимость  коэффициента  связи  структурного  резервирования  для  усечено-нормального  распределения  отказов  с  нормирующим  множителем  равном  1,5

где:  δ  —  время  заполнения  используемого  накопителя.

Зависимости  коэффициента  связи  структурной  избыточности  от  отношения    для  экспоненциального,  логарифмически-нормального  и  усеченного  нормального  законов  распределения  приведены  на  рис.  4  —  рис.  6.

Кроме  структурной  и  временной  избыточности  в  системах  электроснабжения  целесообразно  использовать  информационную  избыточность.  Это  способствует  расширению  возможностей  этих  двух  видов  избыточности  и  тем  самым  повысить  безотказность  в  системах  электроснабжения.  Сочетание  разных  видов  избыточностей  может  применятся  в  любых  ситуациях  и  распространяться  как  на  отдельное  электрооборудование  системы,  так  и  на  группу  оборудования.  Использование  информационной  избыточности  даёт  некоторые  преимущества.  Она  позволяет  управлять  процессом  влияния  временного  и  структурного  резервирования  на  эффективность  функционирования  системы.  Также  при  использовании  информационной  избыточности  появляется  возможность  выполнить  заранее  запланированное  ремонтно-профилактическое  обслуживание  любого  оборудования  еще  до  возникновения  отказа.  В  связи  с  этим  работающее  оборудование  отключается  и  подвергается  профилактическому  ремонту.  В  то  же  самое  время  в  работу  включается  резервное  оборудование. 

Рисунок  4.  Изменение  коэффициента  связи  временного  резервирования  при  экспоненциальном  законе  распределения  отказов

Рисунок  5.  Зависимость  коэффициента  связи  временного  резервирования  в  случае  логарифмически-нормального  распределения  отказов

Рисунок  6.  Зависимость  коэффициента  связи  временного  резервирования  для  усечено-нормального  распределения  отказов  с  нормирующим  множителем  равном  1,5

Таким  образом,  применение  рассмотренных  видов  избыточностей  в  системах  электроснабжения  является  целесообразным.  Это  позволит  повысить  безотказность  в  системах  электроснабжения,  и  тем  самым  улучшить  ее  функционирование.  Применение  избыточностей  позволяет  минимизировать  отказы  электрооборудования.

Список  литературы:

1.Шпиганович  А.Н.,  Шпиганович  А.А.,  Бош  В.И.  Случайные  импульсные  потоки:  учеб.  пособие.  Елец:  ЕГУ  им.  И.А.  Бунина,  Липецк:  ЛГТУ,  2004.  —  292  с.