ОЦЕНКА РАБОТОСПОСОБНОСТИ СИСТЕМ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ С УЧЕТОМ НАДЕЖНОСТИ ЕЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ. Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине Основы теории надежности оценка работоспособности систем тягового электроснабжения с учетом надежности ее основных элементов

Название	Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине Основы теории надежности оценка работоспособности систем тягового электроснабжения с учетом надежности ее основных элементов
Анкор	ОЦЕНКА РАБОТОСПОСОБНОСТИ СИСТЕМ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ С УЧЕТОМ НАДЕЖНОСТИ ЕЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Дата	01.02.2023
Размер	0.55 Mb.
Формат файла
Имя файла	Poyasnitelnaya_zapiska_po_OTN_varik_10.docx
Тип	Пояснительная записка #916281
страница	6 из 6

1 2 3 4 5 6

Определение вероятности безотказной работы системы электроснабжения

Определить вероятность безотказной работы системы электроснабжения от вводов 110 - 220 кВ до электропотребителя или электроподвижного состава, получающего энергию от шин тяговой подстанции по заданной схеме. Электропотребители постоянного тока подключаются к линиям через трехфазный мостовой выпрямитель.

Таблица 11 – интенсивности отказов элементов системы электроснабжения λ, 1/год

Уровни напряжений, кВ	20-35	6-10	3,3	0,4
Вводы В	0,01	0,01
Трансформаторы (Т, ТСН), 1 шт.	0,01	0,01	0,01	0,01
Воздушная линия ВЛ на 1 км	0,011	0,04		0,095
Кабельные линии на 1 км	0,08	0,078		0,1
Масляные выключатели (Q), 1 шт.	0,02	0,005	–	–
Быстродействующие выключатели, (Q), 1 шт.	–	–
Разъединители (QS),1 шт.	0,008	0,008		0,01
Контактная сеть переменного тока на 1 км	0,0112	–	–	–
Контактная сеть постоянного тока на 1 км	–	–	0,009	–

Таблица 12 – исходные данные

№ вар.	Номер схемы	Номер ЭПС	l₁, км	l₂, км	l₃, км	l₄, км	l₅, км	Напряжение вводов, кВ
№ вар.	Номер схемы	Номер ЭПС	l₁, км	l₂, км	l₃, км	l₄, км	l₅, км	В₁, В₂	В₃
10	9	–	10	15	0,7	12	–	35	35

Рисунок 8 – расчетная схема

Расчетная схема упрощается, т.к. в контактной сети имеется разрыв (отсутствует ЭПС). Упрощенная расчетная схема показана на рисунке 9.

Рисунок 9 – упрощенная расчетная схема 1

Суммируя вероятности безотказной работы элементов системы электроснабжения, получаем упрощенную схему, представленную на рисунке 10.

Для определения вероятности безотказной работы выпрямителя, устройств защиты используется формула:

(39)

где λ – интенсивность отказа элементов системы, t – расчетное время, равное одному году.

Вероятность безотказной работы разъединителей на 35; 10 кВ:

Вероятность безотказной работы выключателей на вводах подстанции 1:

Вероятность безотказной работы масляного выключателя на 35 кВ:

Вероятность безотказной работы масляных выключателей на 10 кВ:

Вероятность безотказной работы быстродействующих выключателей (вероятность безотказной работы блока защиты берется из п.4 данной пояснительной записки):

Вероятность безотказной работы трансформаторов:

Вероятность безотказной работы воздушных и кабельных линий:

(40)

Где l – длина линии, км.

Для ВЛ-10 кВ вероятность безотказной работы:

Для кабельной линии 10 кВ вероятность безотказной работы:

Для ВЛ-35 кВ вероятность безотказной работы:

где P_в – вероятность безотказной работы выпрямительного агрегата, рассчитанная в п.5.

Рисунок 10 – упрощенная расчетная схема с вероятностями безотказной работы элементов системы электроснабжения 2

Для дальнейшего расчета необходимо рассчитать подстанцию 1, которая иметь вид мостиковой схемы. Расчет подстанции проводится 3 методами.

1 метод. Расчет параметров мостиковых схем с использованием алгебры логики. Этот метод показывает, что можно осуществить переход от некоторой функции работоспособности системы (ФРС), записанной в виде повторной функции алгебры логики (ФАЛ), к ее вероятностной функции, т.е. нужно рассмотреть алгоритм вычисления вероятности истинности такой ФАЛ с помощью формулы полной вероятности.

Алгоритм разрезания основан на теореме разложения ФАЛ, согласно которой ФАЛ путем вынесения какой-либо переменной и ее отрицания записывается в виде:

.

Для расчета необходимо рассмотреть все пути протекания электроэнергии до потребителя. Эти пути показаны на рисунке 11.

Рисунок 11 – пути протекания электроэнергии

Далее выносим

Записываем функцию:

Подставляя численные значения вероятностей, получаем:

Первым методом получена вероятность безотказной работы подстанции 1, равная 0,9973.

2 метод - схемно-логический метод расчета мостиковых схем. Данный метод расчета надежности основан на обобщенной теореме разложения произвольной ФАЛ по любым i аргументам и использования специальной релейно-контактной схемы (РКС), являющейся наглядной графической моделью условий работоспособности исследуемой системы.

Рисунок 12 – релейно-контактная схема 1

Выбираем для вынесения в последовательную цепь такую комбинацию контактов, которая обеспечивает размыкание всех или большей части параллельных цепей РКС - контакты 3 и 4.

В каждой из полученных параллельных схем производим преобразования, вытекающие из теоремы разложения: замыкаем контакты, одинаковые с элементами и размыкаем контакты, соответствующие отрицаниям вынесенных элементов.

Далее в схемах, полученных в результате преобразований, удалим все разомкнутые цепи и заменим все группы контактов, оказавшиеся короткозамкнутыми, проводом.

Рисунок 13 – релейно-контактная схема 2

Используя схему на рисунке 13, записываем ФАЛ в виде суммы трех ортогональных слагаемых, заменив цифры на соответствующие переменные.

Записываем функцию:

Подставляя численные значения вероятностей, получаем:

Вторым методом получена вероятность безотказной работы подстанции 1, равная 0,9973.

3 метод - табличный метод расчета мостиковых схем. Он основан на использовании теоремы сложения вероятностей совместных событий, в качестве которых здесь выступают конъюнкции условий работоспособности системы, записанных в ДНФ, с помощью КПУФ (кратчайший путь успешного функционирования).

По данной матрице составляем таблицу.

Таблица 13

	F1	F2	F3	F4		F1F2	F1F3	F1F4	F2F3	F2F4	F3F4		F1F2F3	F1F2F4	F1F3F4	F2F3F4		F1F2F3F4
	+				-							+					-
P1	1	1				1	1	1	1	1			1	1	1	1		1
P2			1	1			1	1	1	1	1		1	1	1	1		1
P3	1			1		1	1	1		1	1		1	1	1	1		1
P4		1	1			1	1		1	1	1		1	1	1	1		1
P5		1		1		1		1	1	1	1		1	1	1	1		1

В итоге получилась хуйня

Вероятность безотказной работы подстанции 1, рассчитанная тремя методами, равна 0,9973.

Зная вероятность безотказной работы подстанции 1, преобразуем расчетную схему на рисунке 10. Полученная в результате схема изображена на рисунке 14.

Рисунок 14 - упрощенная расчетная схема с вероятностями безотказной работы элементов системы электроснабжения 3

непонятно что делать с Р8 (сделаем вид, что ее нет)

Электроснабжение потребителя можно осуществить тремя путями:

Рисунок 15 – варианты электроснабжения потребителя

Вероятности безотказного электроснабжения электропотребителя:

(41)

Заключение

В процессе проектирования выполнены следующие расчеты:

Расчет параметров надежности элементов системы электроснабжения.
Подобрана непрерывную функцию закона распределения, построены зависимости показателей надежности от времени.
Подобраны параметры для экспоненциального и нормального законов распределения. Построены зависимости показателей надежности от времени.
Рассчитан доверительный интервал при заданных доверительных вероятностях
По заданной зависимости изменения параметра от времени и заданного ограничения параметра определен средний срок службы элемента и его интенсивность отказов.
Расчет надежности блока защиты (P_бз = 0,99900).
Расчет надежности выпрямителя (P_В = 0,99995).
Расчет надежности системы электроснабжения (P_С = 0,9746).

Библиографический список

Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Основы теории надежности», под редакцией В.М. Варенцова. СПб – 2010.
«Логико-вероятностные методы исследования надежности структурно сложных систем» И.А. Рябинин, Г.Н. Черкесов Москва, «Радио и связь» 1981г.
Требования к оформлению курсовых и дипломных проектов: учебно-метод. пособие / В.В. Ефимов. – 2-е изд. – СПБ.: ФГБОУ ВПО ПГУПС, 2014. – 46 с.

1 2 3 4 5 6