Оценка надежности структурно сложных систем с учетом трех видов отказов (стр. 2 из 3)

Для элементов СЭС должны выполняться условия [1,3,4,11]:

;

. (1)

Рассмотрим допущения и положения, позволяющие реальную схему СЭС при оценке ее надежности заменить на эквивалентную:

- выделяется вход и выход системы, т.е. точки, относительно которых определяется надежность электроснабжения. Все источники питания соединяются в одну точку, и эта точка принимается за абсолютно надежную;

- учитываются только те повреждения элементов сети (линии электропередачи, сборные шины, трансформаторы и т.д.), которые приводят к КЗ;

- при расчете надежности схем систем электроснабжения учитываются только аварийные длительные отключения элементов сети. Отключения потребителей на время действия АПВ и АВР не учитываются [4];

- целесообразно учитывать только двойные совпадающие в пространстве и времени отказы: КЗ в отходящей от узла нагрузки линии и отказ в срабатывании ближайшего защитного коммутационного аппарата [3,11].

- отказавший в срабатывании защитный коммутационный аппарат отходящей от узла нагрузки линии и поврежденный потребитель надежно с выдержкой времени отключится вводным коммутационным аппаратом;

- при КЗ в магистральной линии ближайший к месту повреждения защитный коммутационный аппарат, через который прошел сквозной аварийный ток, надежно отключает поврежденную линию;

- частоту появления КЗ на шинах в расчетах, как правило, не учитываем, так как КЗ на шинах появляется на порядок реже, чем на питающих либо отходящих от секции шин линиях.

Принятые выше допущения к элементу системы и самой системе позволяют схему замещения для расчета ее надежности заменить эквивалентной, которая совпадает с принципиальной. Элементы схемы замещения входят в нее своими параметрами потока отказов и восстановлений. Виду того, что учитываются два несовместных вида отказов выключателей (отказ типа «обрыв цепи» и отказ в срабатывании), которые вызывают различные по длительности перерывы в электроснабжении потребителей электроэнергии, отдельно составляются две схемы замещения : в первой учитываются отказы типа «обрыв цепи»; а во второй отказы в срабатывании выключателей.

Параметр потока отказов и восстановлений схемы определяется следующим образом:

, (2)

, (3)

где эквивалентный параметр потока аварийного отключения узла нагрузки при учете отказов выключателя типа «обрыв цепи», а для остальных элементов учитываются повреждения, приводящие к КЗ ; для «n» логически последовательного соединения элементов, подверженных отказам типа КЗ и «m» элементов, у которых наблюдаются повреждения типа «обрыв цепи», можно определить, пользуясь следующими формулами:

Для сложных по структуре «мостиковых» схем используются формулы переходов от логического «треугольника» к эквивалентному по надежности соединению в виде «звезда» (рис.1а). Эквивалентные параметры потоков отказов и восстановлений - параметр потока аварийных отключений узла нагрузки при учете отказа выключателя типа «обрыв цепи» и повреждений остальных элементов типа КЗ; - параметр потока восстановлений электроснабжения узла нагрузки при учете отказов выключателя типа «обрыв цепи» и отказов типа КЗ остальных элементов, входящих в схему.

Для нахождения рассматриваются все возможные аварийные ситуации при КЗ в защищаемом элементе сети и отказе в срабатывании ряда защитных коммутационных аппаратов, из-за отказа в срабатывании которых аварийно отключается рассматриваемый узел нагрузки. Строится «дерево» событий, объясняющее процесс аварийного отключения узла нагрузки и затем составляется схема минимальных сечений.

m – число защитных коммутационных аппаратов, через которые прошел сквозной аварийный ток, при этом действие их основной и резервной релейной защиты обязательно или число секционных коммутационных аппаратов с АВР, отказавших во включении;

n – число единиц электрооборудования, получающих электроэнергию от данного узла нагрузки, в которых возможны повреждения типа КЗ;

k – номер минимального сечения.

Формула (13) справедлива при выполнении условия: интервалы времени между появлениями КЗ в элементе сети и интервалы времени между отказами в срабатывании защитных коммутационных аппаратов не противоречат экспоненциальным функциям распределения вероятностей с параметрами соответственно

где

- число минимальных сечений.

Пример.

Для схемы электроснабжения промышленного предприятия (рисунок 2) даны следующие исходные данные для расчетов:

год – интервал времени между проверками системы включения выключателя с АВР;

год – интервал времени между проверками системы отключения защитного коммутационного аппарата вместе с устройством релейной защиты;

час – среднее время переключений.

Определить вероятность бесперебойного электроснабжения узла нагрузки R(t) (секция шин I РП1) в течение 1 года, среднее время восстановления электроснабжения узла нагрузки.

Решение.

Используя перечисленные положения и допущения строим схему замещения для определения параметров потока аварийных отключений секции І РП 1.

Учитываем отказы типа «обрыв» для коммутационных аппаратов и отказы типа «короткое замыкание» для элементов сети (трансформаторы, линии).

Используя формулы (7), (8) определяем эквивалентные параметры потоков отказов и восстановлений для последовательно соединенных элементов.

1/год,

1/год,

1/год,

1/год,

1/год,

1/год,

1/год,

Рисунок 2 – Схема сети промышленного предприятия

1/год,

1/год,

1/год,

1/год,

1/год,

1/год,

1/год,

Используя формулы (11) преобразования «треугольник-звезда», рис. 3 б-в, получим:

1/год,

1/год,

1/год,

1/год,

1/год,

1/год,

1/год.

Последовательно соединенные элементы 74, 69 и 75, 70 заменим эквивалентными: 76 и 77 (рис. 3 в).

1/год,

1/год,

1/год,

1/год.