Оценка надежности автоматизированного устройства фильтрации в модернизированной микропроцессорной релейной защите фидеров контактной сети

В статье приводятся результаты научных исследований в области оценки надежности и безопасности работы запатентованного автоматизированного устройства фильтрации и выделения первой гармоники на основе схемы ФАПЧ, интегрированного в состав типовой микропроцессорной системы релейной защиты фидеров контактной сети переменного тока с целью соответствия показателям надежности и безопасности при ее эксплуатации. Работа устройства основана на предварительной фильтрации сигнала с помощью фильтра нижних частот, настроенного на частоту среза третьей гармоники, фиксации нулевых отметок времени, формировании управляющих импульсов, выпрямлении сигнала и последующем инвертировании с получением чистого выходного синусоидального сигнала по частоте, фазе и амплитуде совпадающего с измеренным сигналом, представляющим его первую гармонику. Для выполнения оценки надежности предложенного устройства фильтрации и выделения первой гармоники составлена модель надежности устройства на основе его принципиальной электрической схемы. Найдены значения базовой и эксплуатационной интенсивности отказов всех входящих в принципиальную схему устройства элементов с учетом поправочных коэффициентов эксплуатации, приемки, электрической нагрузки и т.д. Определена вероятность безотказной работы всего устройства за нормируемый период эксплуатации 20 лет, в том числе, с учетом самого неблагоприятного случая - последовательного соединения всех входящих в расчетную модель надежности элементов. Определен уровень безопасности эксплуатации устройства фильтрации и выделения первой гармоники на основе схемы ФАПЧ, предложены варианты повышения данного показателя за счет введения в схему дополнительного схемного контроля и реализации подсистемы электропитания устройства на основе схемы безопасного декодера. Результаты проведенных исследований подтвердили соответствие разработанного устройства требованиям надежности и безопасности, предъявляемым к устройствам железнодорожных микропроцессорных релейных защит, а безопасность работы предлагаемого устройства в составе терминала релейной защиты обеспечена соответствующими схемотехническими решениями.