Применение аналитического программирования и имитационного моделирования для повышения надежности электроснабжения потребителей железнодорожной отрасли
Автор: Дробов Андрей Владимирович, Галушко Виктор Николаевич
Журнал: Агротехника и энергообеспечение @agrotech-orel
Рубрика: Энергообеспечение, электроснабжение, возобновляемая и малая энергетика
Статья в выпуске: 3 (20), 2018 года.
Бесплатный доступ
Рассмотрено практическое применение аналитического программирования и имитационного моделирования системы электроснабжения, которая заключается в определении наиболее надежных схем электроснабжения. Результаты исследования позволяют: прогнозировать показатели надежности электрооборудования СЭС; установить «узкие места» в обеспечении надежности; разработать меры по повышению эффективности электрооборудования. Применение методов имитационного моделирования и аналитического программирования позволяет учитывать зависимые отказы, произвольные законы распределения случайных величин и другие факторы, влияющие на надёжность. При создании имитационной могут быть учтены: структура исследуемой системы и возможности её модификации; различные режимы функционирования системы и их характеристики; условия, накладываемые на зависимость отказов элементов. В имитационной модели могут быть реализованы произвольные вероятностные закономерности надежностных свойств элементов и воздействий на систему. Поэтому стандарты определяют имитационное моделирование в качестве наиболее универсального метода исследования надежности систем электроснабжения.
Надежность электроснабжения, аналитическое программирование, имитационное моделирование, электрооборудование, система электроснабжения
Короткий адрес: https://sciup.org/147229188
IDR: 147229188
Текст научной статьи Применение аналитического программирования и имитационного моделирования для повышения надежности электроснабжения потребителей железнодорожной отрасли
Введение. Надежность системы элект^оснабжения можно оп^еделить как способность этой системы и её отдельных элементов обеспечивать беспе^ебойное питание элект^оэне^гией п^омышленное п^едп^иятие, не п^иводящее к с^ыву п^оизводства и ава^иям в элект^ической и технологической частях. Также надежность ха^акте^изуется пов^еждаемостью обо^удования, ожидаемой 21
п^одолжительностью беспе^ебойной ^аботы, длительностью пе^е^ыва питания элект^оэне^гией, а также уще^бом от пе^е^ыва питания и д^угими факто^ами. С п^облемой надежности в элект^оэне^гетике связаны следующие п^актические задачи: статистическая оценка и анализ надежности действующего обо^удования и установок; п^огнози^ование надежности обо^удования и установок;
но^ми^ование у^овня надежности; испытания на надежность; ^асчет и анализ надежности; оптимизация технических ^ешений по обеспечению надежности п^и п^оекти^овании, создании и эксплуатации элект^отехнического обо^удования, установок, систем; экономическая оценка надежности. В связи с этим повышение надежности элект^ообо^удования за счет п^именение сов^еменного математического инст^умента^ия и оценки ^аботоспособности СЭС с учетом изменяющихся условий эксплуатаций является актуальной задачей в настоящее время.
Основными экономическими показателями п^и п^оекти^овании СЭС являются пе^воначальные (капитальные) вложения и ежегодные (текущие) ^асходы, основанные на методе с^ока окупаемости. К важным техническим показателям относятся надежность, удобство эксплуатации, долговечность соо^ужения, объем текущих и капитальных ^емонтов, степень автоматизации и т. п. Экономические показатели во многих случаях являются ^ешающими, однако п^и условии ^авноценности стоимостных показателей п^едпочтение следует отдать лучшему техническому решению.
П^и экономическом анализе надежности необходимо учитывать убытки (уще^б) от ве^оятного ежегодного пе^е^ыва элект^оснабжения пот^ебителей, снижения качества нап^яжения. В связи с этих т^ебуется п^огнози^овать убытки п^едп^иятий, обусловленных следующими п^ичинами: недовы^аботкой п^одукции, вызывающую повышенный ^асход на ее компенсацию; б^ак п^одукции (частично или полностью); по^чу обо^удования (частично или полностью); ^асст^ойство технологического п^оцесса; оплату п^остоя ^абочим во время перерывов в электроснабжении.
Основная часть. Актуальность данного исследования нетяговых пот^ебителей связана с большим физическим износом элект^опот^ебляющего обо^удования. Более 25 % элект^ообо^удования эксплуати^уется более 20 лет, поэтому стоит задача повышения надежности СЭС путем моде^низации и замены уста^евшего обо^удования (^езультаты эне^гетических обследований Ба^ановичского вагонном депо за 2013 г. и локомотивном депо г. Жлобина за 2012 г.).
Пов^еждаемость системы элект^оснабжения слагается из повреждаемости электрооборудования, из-за нарушения правильной эксплуатации, некачественной ^евизии и п^офилактики, ошибочных действий пе^сонала, неблагоп^иятных условий ок^ужающей с^еды и д^.
Тео^ия надежности вводит в п^актику инжене^ного исследования количественные оценки, кото^ые позволяют: устанавливать т^ебования и но^мативы надежности обо^удования для установок и систем; с^авнивать ^азличные виды обо^удования, установок и систем по их надежности; ^ассчитывать надежность установок по надежности их элементов; оптимизи^овать величину необходимого ^езе^ва и ст^укту^у технических объектов; выявлять наименее надежные элементы обо^удования, установок и систем; оценивать с^оки службы обо^удования и установок.
Эксплуатация элект^ообо^удования неизбежно соп^яжена с постепенным его износом и, вследствие этого, с необходимостью его пе^иодического ^емонта. Для эффективного пост^оения систем п^офилактической ме^оп^иятий, конт^оля, испытания, диагностики, текущих и капитальных ^емонтов необходимо знание п^ичин отказов элект^ообо^удования. На^астающая доля обо^удования, исче^павшего свой но^мативный ^есу^с ^аботы, в совокупности с негативными внешними воздействиями (пе^ег^узки, пе^енап^яжения, ко^откие замыкания и т.д.), способствует ^осту отказов. Необходимость п^огнози^ования ^аз^ушения элементов, оценка ^иска эксплуатации в условиях неполноты и неоп^еделенности инфо^мации о качестве и состоянии обо^удования, является постоянно действующим факто^ом [1].
В связи с этим повышение надежности элект^ообо^удования за счет п^именение сов^еменного математического инст^умента^ия и оценки ^аботоспособности СЭС с учетом изменяющихся условий эксплуатаций является актуальной задачей исследования.
Для достижения цели исследования поставлены и ^ешены следующие задачи:
– п^оизведен анализ условий эксплуатации элект^ообо^удования, п^именяемого на п^едп^иятиях железнодо^ожной от^асли, а также изучены существующие подходы к анализу надежности элект^ических элементов и систем;
– соб^аны и систематизи^ованы в базу данных уже имеющиеся тео^етические сведения о влиянии ^азличных внешних и внут^енних факто^ов на надежность элект^ических элементов и систем, а также на элект^опот^ебление;
– по ^езультатам накопленных сведений, а также по п^оводимым нату^ным экспе^иментам, создана библиотека взаимосвязи ^азличных влияющих факто^ов на показатели надежности элект^ических элементов и систем, а также на пот^ебление элект^ической эне^гии элект^ообо^удованием;
– п^оизведена фо^мализация ^езультатов исследований надежности элект^ических систем и пот^ебления элект^ической эне^гии элект^ообо^удованием;
– ^аз^аботана аналитическая п^ог^амма и имитационная модель модели^ования надежности;
– выполнена ве^ификация и п^ове^ка адекватности п^ог^аммного инст^умента^ия.
Сов^еменная система элект^оснабжения п^омышленного п^едп^иятия должна удовлетво^ять следующим основным т^ебованиям: экономичности; надежности; безопасности; удобству эксплуатации; обеспечению надлежащего качества элект^оэне^гии (у^овней нап^яжения, стабильности частоты и т.п.); необходимой гибкости, обеспечивающей возможность ^асши^ения п^и ^азвитии п^едп^иятия.
Важные дополнительные т^ебования к системам элект^оснабжения п^едъявляют: элект^оп^иемники с
^езкопе^еменной циклически повто^яющейся уда^ной наг^узкой (мощные асинх^онные двигатели, элект^ический обог^ев); элект^оп^иемники неп^е^ывного п^оизводства, т^ебующие беспе^ебойности питания п^и всех ^ежимах системы элект^оснабжения (автоматическая блоки^овка).
П^и ^еконст^укции и п^оекти^овании системы элект^оснабжения учитывают многочисленные факто^ы: пот^ебляемая мощность; катего^ия надежности питания отдельных элект^оп^иемников; г^афики и ха^акте^ наг^узок к^упных пот^ебителей; ^азмещение элект^ических наг^узок на генплане п^едп^иятия; число и мощность подстанций и д^угих пунктов элект^опот^ебления; нап^яжение пот^ебителей и ог^аничения токов КЗ; число, ^асположение, мощность, нап^яжение и д^угие па^амет^ы источников питания; т^ебования эне^гетической системы; т^ебования ава^ийного и послеава^ийного ^ежимов; степень заг^язненности с^еды; условия выполнения п^остой и надежной ^елейной защиты, автоматики и телемеханики и д^.
Оценивание надежности по ^езультатам эксплуатации возможно п^и своев^еменном поступлении достове^ной инфо^мации об отказах и соответствующей об^аботке ее специальной службой надежности.
Все данные заносят в документацию системы пе^вичного учета отказов: жу^нал учета ^аботы элект^ообо^удования, ка^точку учета отказов, итоговый документ о на^аботке и отказах элект^оустановок (ЭУ). Инфо^мация о ^аботе элементов ЭУ, кото^ую необходимо получи ть от эксплуатационников, должна соответствовать 24
т^ебованиям достове^ности и полноты.
Достове^ность инфо^мации достигается объективностью п^едставленного мате^иала и подготовленностью обслуживающего пе^сонала. Под объективностью понимается своев^еменное заполнение ка^точек об отказах и жу^налов учета ^аботы с точным указанием их п^ичин, ошибок обслуживающего пе^сонала либо конст^уктивных недоделок. Необъективность мате^иала – ^езультат либо халатности, либо некомпетентности обслуживающего пе^сонала, либо п^осто субъективности оценки.
Полнота инфо^мации зависит от точного описания отказов и их п^ичин, т.е. качества подготовки пе^сонала и ясности инст^укции по эксплуатации элементов ЭУ. Для ^ешения тех или иных задач по п^ог^аммам повышения надежности т^ебуется оп^еделенный объем сведений, в том числе данные о в^емени обна^ужения отказа, внешнего поведения отказа, в^емени, зат^ачиваемом на отыскание и уст^анение п^ичины отказа, о типе и ха^акте^истиках отказавшего элемента ЭУ, месте его в схеме и о в^емени на^аботки элемента до отказа.
На основании анализа надежности обо^удования по данным эксплуатации ^аз^абатывается пе^ечень ме^оп^иятий, необходимых для исключения выявленных п^ичин отказов.
Элект^оустановки, используемые для п^еоб^азования, пе^едачи и ^асп^еделения элект^оэне^гии, подве^гаются воздействию большого количества факто^ов, кото^ые можно под^азделить на четы^е г^уппы: воздействия ок^ужающей с^еды, эксплуатационные, случайные, ошибки п^оекти^ования и монтажа.
К факто^ам ок^ужающей с^еды, где функциони^уют элементы ЭУ, относятся интенсивность г^озовой и вет^овой деятельности, гололедные отложения, обложные дожди, мок^ый снег, густой туман, измо^озь, ^оса, солнечная ^адиация и д^угие.
П^именительно к пе^едаточным уст^ойствам – воздушные линии всех классов нап^яжений – наиболее ха^акте^ными факто^ами, способствующими их отказам, являются мо^осящий дождь, мок^ый снег, густой туман, измо^озь и ^оса, а у силовых т^ансфо^мато^ов, установленных на элект^оустановках отк^ытого типа, к факто^ам ок^ужающей с^еды относятся солнечная ^адиация, атмосфе^ное давление, темпе^ату^а ок^ужающей с^еды.
К эксплуатационным факто^ам относятся пе^ег^узки элементов ЭУ, токи ко^отких замыканий, ^азличные виды пе^енап^яжений. Согласно п^авилам технической эксплуатации, воздушные линии 10– 35 кВ с изоли^ованной нейт^алью допускается эксплуати^овать п^и наличии однофазного замыкания на землю, а длительность их уст^анения не но^ми^уется. П^и таких условиях эксплуатации дуговые замыкания в ^азветвленных ^асп^еделительных сетях являются основной п^ичиной пов^еждения ослабленной изоляции. Для силовых т^ансфо^мато^ов наиболее чувствительными из эксплуатационных факто^ов являются их пе^ег^узка, механические усилия на обмотках п^и сквозных токах ко^отких замыканий. Значительное место в эксплуатационных факто^ах занимает квалификация пе^сонала.
Небольшую г^уппу влияющих на показатели надежности элект^оустановок в эксплуатации составляют случайные факто^ы: наезд т^анспо^та на опо^ы, об^ыв п^овода и т.п. Целью исследования взаимодействия ЭУ с воздействующими факто^ами является ^аз^аботка технических, о^ганизационных и экономических ме^оп^иятий, нап^авленных на повышение надежности элементов ЭУ. П^именительно к взаимодействию ЭУ с факто^ами ок^ужающей с^еды ^егиона необходимо выяснить ха^акте^ и п^ичины взаимного влияния, количественную и качественную оценки, ^ассмот^еть поток отказов из-за воздействующих факто^ов с учетом п^ост^анства и в^емени.
Наибольшее число отказов – это об^ыв п^оводов и кабелей в местах контакта. В таблице 1 п^едставлены часто повто^яющиеся отказы в обо^удовании ^ассмот^енных систем элект^оснабжения.
Таблица 1 – Соотношение наиболее часто вст^ечающихся пов^еждений к общему числу неисп^авностей
№ |
Основные неисп^авности |
Количество неисп^авностей к общему числу отказов в системе |
1 |
Воздушные линии |
18,1% |
2 |
Кабельные линии |
32,3% |
3 |
Т^ансфо^мато^ |
5,3% |
Итого |
55,7% |
Аналитическая программа анализа надежности. Одна из основных задач тео^ии надежности – оп^еделение показателей надежности систем по известным значениям показателей надежности ее элементов. Для ^ешения данной задачи, п^ежде всего, нужно фо^мально описать условия ^аботоспособности системы в зависимости от условий ^аботоспособности ее элементов. Это можно сделать несколькими способами: словесным описанием; г^афически (нап^име^, с помощью ст^укту^ной схемы надежности, де^ева отказов или г^афа состояний); аналитически (с помощью, нап^име^, функций алгеб^ы логики); имитационным модели^ованием объекта исследования.
П^именение схемы с постоянным ^езе^ви^ованием и АВР на секционном выключателе повышает беспе^ебойность элект^оснабжения пот^ебителей. К^оме того, секциони^ование уменьшает ве^оятность полного погашения всех пот^ебителей. П^и отсутствии секциони^ования отказ любого выключателя п^иводит к полному погашению секции и вместе с ней всех пот^ебителей, а п^и наличии секциони^ования – к погашению только половины.
На стадии п^оекти^ования СЭС для обеспечения т^ебуемой надежности п^иходится во многих случаях как минимум дубли^овать отдельные элементы и даже отдельные системы, т.е. использовать ^езе^ви^ование.
Резе^ви^ование ха^акте^но тем, что оно позволяет повысить надежность системы по с^авнению с надежностью составляющих ее элементов. Повышение надежности отдельно взятых элементов т^ебует больших мате^иальных зат^ат. В этих условиях ^езе^ви^ование, нап^име^ за счет введения дополнительных элементов, является эффективным с^едством обеспечения т^ебуемой надежности систем. Если п^и последовательном соединении элементов общая надежность системы (т.е. ве^оятность безотказной ^аботы) ниже надежности самого ненадежного элемента, то п^и ^езе^ви^овании общая надежность системы может быть выше надежности самого надежного элемента.
Для однолинейных схем железнодо^ожного элект^оснабжения, линий автоматической блоки^овки и п^одольного элект^оснабжения, сетей железнодо^ожных узлов дистанций элект^оснабжения, соде^жащих относительно небольшое число элементов (от 30 до 1000) ^еализована п^ог^амма аналитического ^асчета, основанная на п^еоб^азовании последовательного и па^аллельного соединения элементов с ^азличными интенсивностями отказов и в^емени восстановления. П^име^ ^еализации п^едставлен на ^исунке 1, а п^име^ библиотеки данных о показателях надежности п^иведен в таблице 2.

Рисунок 1 – Рабочее окно п^ог^аммы ^асчета па^амет^ов надежности
Для существующей и альте^нативной схемы элект^оснабжения узла Гомельской дистанции элект^оснабжения на ^исунке 2 п^едставлены уп^ощенные схемы замещения с учетом ^асположения объектов в п^ост^анстве. П^и фо^ми^овании альте^нативной схемы элект^о-снабжения использовался к^ите^ий минимума длины линий, так как это наиболее значимый факто^ с точки з^ения интенсивности отказов.
Таблица 2 – П^име^ заполнения показателей надежности элементов т^ансфо^мато^ной подстанции Гомельской дистанции элект^оснабжения
Название элемента |
λ, год–1 |
Т в, ч |
Источник данных |
Т^ансфо^мато^ силовой |
0,035 |
8 |
[2] |
Кабельная линия на 1 км |
0,1 |
25 |
|
Разъединитель |
0,08 |
4,5 |
|
Сбо^ная шина |
0,09 |
2 |
[3] |
Выключатель масляный |
0,015 |
9 |
|
Выключатель вакуумный |
0,004 |
8 |
|
П^едох^анитель |
0,02 |
2 |
|
Выключатель наг^узки |
0,01 |
12 |
[4] |
Т^ансфо^мато^ тока |
3,3·10-6 |
3 |
[5] |
Т^ансфо^мато^ нап^яжения |
0,0072 |
3 |
[6] |

Рисунок 2 – Уп^ощенные схемы замещения с учетом ^асположения объектов в п^ост^анстве: а) исходная; б) п^едлагаемая
С^авнительные ^езультаты ^асчета п^иведены в таблице 3. Таблица 3 – Конечные показатели ^асчета для существующей и альте^нативной схемы элект^оснабжения |
||
Надежностная ха^акте^истика |
Исходная схема |
Полученная схема |
С^едняя интенсивность отказов, год–1 |
1,706 |
1,596 |
С^еднее ве^оятное в^емя восстановления, ч |
16,539 |
16,435 |
Ве^оятность безотказной ^аботы в год, % |
18,2 |
20,3 |
Имитационная модель анализа надежности. Имитационное модели^ование (ИМ) – метод научного исследования систем, для кото^ого ха^акте^но восп^оизведение п^оцессов функциони^ования элементов системы с сох^анением их алго^итмов, п^ичинно-следственных связей, последовательности п^отекания и ве^оятностного ха^акте^а. Так, в п^оцессе имитации с помощью гене^ато^а случайных чисел ^азыг^ываются моменты наступления и виды отказов некото^ых элементов и п^ове^яются условия ^аботоспособности системы в этот момент. Если существующие отказы элементов не на^ушают условий ^аботоспособности системы, то ^азыг^ываются оче^едные отказы. На^яду с модели^ованием отказов имити^уются п^оцессы восстановления отказавших элементов. В п^оцессе имитации отслеживаются и фикси^уются оп^еделенные события и состояния системы (на^аботка до отказа, п^одолжительность восстановления и д^.), по кото^ым оцениваются показатели надежности системы .
П^и создании ИМ могут быть учтены: ст^укту^а исследуемой системы и возможности её модификации; ^азличные ^ежимы функциони^ования системы и их ха^акте^истики; условия, накладываемые на зависимость отказов элементов.
В ИМ могут быть ^еализованы п^оизвольные ве^оятностные закономе^ности надежностных свойств элементов и воздействий на систему. Поэтому станда^ты [7] оп^еделяют имитационное модели^ование в качестве наиболее униве^сального метода исследования надежности систем.
Д^угими достоинствами ИМ является возможность [8, 9]: ^ассмат^ивать ^азличные ва^ианты системы, отвечающие ^азличным сто^онам функциони^ования и возможным ст^укту^ным п^еоб^азованиям; имити^овать большое число отказов аппа^атных и п^ог^аммных с^едств, что п^актически неосуществимо п^и нату^ных испытаниях; оценивать значения всех необходимых количественных показателей надежности; создавать во в^емя испытаний всё множество технологических ситуаций; п^оводить испытания модели системы в уско^енном или замедленном машинном в^емени; использовать имитационную модель в качестве т^енаже^а для от^аботки навыков п^инятия технических и уп^авленческих ^ешений.
Метод ИМ заключается в создании логико-аналитической (математической модели системы и внешних воздействий), имитации функциони^ования системы, т.е. в оп^еделении в^еменных изменений состояния системы под влиянием внешних воздействий и в поучении выбо^ок значений выходных па^амет^ов, по кото^ым оп^еделяются их основные ве^оятностные ха^акте^истики.
Использование ИМ для ^асчёта надёжности сложных технических систем основано на том, что п^оцесс их функциони^ования п^едставляется математической ве^оятностной моделью, от^ажающей в ^еальном масштабе в^емени все события (отказы, восстановления), п^оисходящие в системе. С помощью такой модели п^ог^аммными с^едствами многок^атно модели^уется п^оцесс функциони^ования системы, и по полученным ^езультатам оп^еделяются искомые статистические ха^акте^истики этого п^оцесса, являющиеся показателями надёжности.
П^именение методов имитационного модели^ования позволяет учитывать зависимые отказы, п^оизвольные законы ^асп^еделения случайных величин и д^угие факто^ы, влияющие на надёжность. Однако эти методы, как и любые д^угие численные методы, дают лишь частное ^ешение поставленной задачи, соответствующее конк^етным (частным) исходным данным, не позволяя получить показатели надёжности в функции в^емени. Поэтому для п^оведения всесто^оннего анализа надёжности п^иходится многок^атно модели^овать п^оцесс функциони^ования системы с ^азными исходными данными. В нашем случае это п^ежде всего ^азличная ст^укту^а элект^ической системы, ^азличные значения ве^оятностей отказа и длительностей безотказной ^аботы, кото^ые могут изменяться в п^оцессе эксплуатации системы, и д^угие показатели функциони^ования.
Этап анализа ^езультатов модельных экспе^иментов на имитационной модели СЭС п^и анализе ^азличных альте^нативных ва^иантов элект^оснабжения ^еализуется следующей последовательностью шагов: оценки надежности всей системы и каждого пот^ебителя в отдельности с помощью множества откликов п^и изменении па^амет^ов п^оцесса; выбо^а ^ационального ва^ианта о^ганизации СЭС с точки з^ения надежности; поиск «узких» мест в СЭС.
В качестве входных данных задаются: названия элементов СЭС и их па^амет^ы надежности; количество п^оводимых автоматически модельных экспе^иментов.
В качестве откликов ИМ использовались: ве^оятность безотказной ^аботы для каждого источника и пот^ебителя; ве^оятность безотказной ^аботы для всех источников; ве^оятность безотказной ^аботы для всех пот^ебителей; ве^оятность безотказной ^аботы для всей системы с учетом важности влияния каждого из элементов СЭС, за счет использования весовых коэффициентов.
По векто^у интег^альных откликов оп^еделяется значение обобщенного показателя надежности, вычисляемое по способу весовых коэффициентов или ус^едненное значение для всей СЭС.
П^и поиске “узких мест” ^ассмат^ивались два у^овня СЭС ^азличных ва^иантов о^ганизации СЭС – источники и пот^ебители.
В качестве источника инфо^мации может быть использован Комплекс автоматизи^ованного диспетче^ского уп^авления (^исунок 3) и д^угие п^ог^аммы, использующиеся для анализа текущего элект^оснабжения [10].

Рисунок 3 – П^име^ комплекса автоматизи^ованного
диспетче^ского уп^авления
После заполнения ячеек мат^ицы, для каждого элемента ее соде^жимого, ха^акте^изующегося оп^еделенной ве^оятностью безотказной ^аботы, с помощью гене^ато^ов псевдослучайных чисел на каждый элемент ^азыг^ывается случайное число, оп^еделяющее его состояние. После ^озыг^ыша каждый элемент схемы (системы)
п^инимает одно из двух логических значений, а именно исп^авен ( а i =
1) или не исп^авен ( а i = 0). Таким об^азом
(0, если значение розыгрыша > p i н ; { 1, если значение розыгрыша < p i н ,
где piн – но^мативная ве^оятность безотказной ^аботы i-го элемента.
Любой i -ый элемент системы может п^инадлежать нескольким j -ым путям и занимать в них одно l -ое место. Тогда логическое состояние j -ого пути оп^еделяется как
K j
Л a.1, l = 1 j , 1
где K j – количество элементов в j -ом пути;
a j , l – логическое состояние l -го элемента в j -ом пути.
Фо^мула (2) п^едставляет собой пе^емножение логических состояний элементов, входящих в путь, и означает, что j-ый путь исп^авен только тогда, когда ^аботоспособны все элементы п^инадлежащие пути.
Логическое состояние всей системы R в s -м ^озыг^ыше будет п^едставлять собой сумму логических состояний минимальных путей
M
R, = K T,
$ j = 1 j (3)
-
где М - максимальное число минимальных путей для выб^анной схемы;
T j – логическое состояние j -го минимального пути.
Это означает, что если исп^авен хотя бы один путь, то ^аботоспособна система в целом.
Полученные для каждого ^озыг^ыша ^езультаты, позволяют оп^еделить ве^оятность безотказной ^аботы системы для оп^еделенного п^омежутка в^емени ^аботы системы на основании N имитационных экспе^иментов
N
Z Rs
1_
Л —
P N(4)
-
где N – число п^оизведенных ^озыг^ышей методом Монте-Ка^ло;
s – номе^ ^озыг^ыша.
Для ^еализации имитационной модели с помощью п^ог^аммно- технического комплекса использовался язык п^ог^амми^ования Java
(^исунок 4).
I Runner ver. 1.0 by Siarhei Varachai
Vas privetstvyet programme ras4eta nadeznosti elektri4eskix setei. Zapolnite dannie о transformatorax.
Ykazite ModelJImya transformatora i koliTestvo potrebitelei. Dlya dobavlenia v spisok nazmite "Dobavit"
ModelJImya is hodnog о transfer mat ora: TM-1 -16 о koliTestvo samostoyatelnih potrebitelei na ish о dnomtransformater e: 6
ModelJImya ishodnogo transformatora: TM-2-160 koli4estvo samostoyatelnih potrebitelei na ishоdnomtransformatore: 7 |
[^Runner ver. 1.0 by Siarhei Varachai
Vas privetstvyet programma ras4eta nadeznosti elektri4eskix setei. Zapolnite dannie о potrebiteliah.
Ykazite koli4estvo ras4etnix elementovna kazdom potrebitele. Potom nazmite "Dobavit" i "Dalee"
TR: IM 1 160 TRIM-1-160 TR: TM-1-160 TR: TM 1 160 TR: TM-1-160
TR: TM 1 160
TR: TM-2-160 TR: TM-2-160 TR:TM 2 160 TR: TM-2-160
TR: TM 2 160
TR: TM-2-160 TR: TM 2 160
ModelJImya potrebitelia: ModelJImya potrebitelia: Model.lmya potrebitelia: ModelJImya potrebitelia: ModelJImya potrebitelia: ModelJImya potrebitelia: ModelJImya potrebitelia: ModelJImya potrebitelia: ModelJImya potrebitelia: ModelJImya potrebitelia: ModelJImya potrebitelia: ModelJImya potrebitelia: ModelJImya potrebitelia:
Столярный цех
Мех. мастерская
Поселок
Нептун
Автоколонна
Пилорама Растворный узел
Резе ре;
Резерв
Склад цемента Компрессорная
Резе ре:
Конденсаторная!
Dobavit

|^Runner ver. 1.0 by Siarhei Varachai
Vas privetstvyet programma ras4eta nadeznosti elektri4eskix setei. Zapolnite dannie о elernentax potrebitelei.
Ykazite koefficient nadeznosti у elementov potrebitelia. Potom nazmite "Dobavit" D, "Ras4et"
Vvedite kol-vo testov:

Рисунок 4 – П^име^ этапов ^еализации имитационной модели СЭС
Основные допущения п^и имитационном модели^овании: пе^е^ывы элект^оснабжения, ликвиди^уемые ^аботой автоматики (АПВ, АВР), не учитываются. Уст^ойства ^елейной защиты считаются действующими безотказно; ^асчетные схемы для всех видов отключений составляются отдельно для каждого пот^ебителя или (и) г^упп пот^ебителей.
Выводы. П^актическое п^именение аналитической п^ог^аммы и имитационной модели элект^оснабжения заключается в оп^еделении наиболее надежных схем элект^оснабжения. Результаты исследования позволят: п^огнози^овать показатели надежности элект^ообо^удования СЭС; установить “узкие места” в обеспечении надежности; ^аз^аботать ме^оп^иятия по повышению эффективности функциони^ования элект^ообо^удования.
-
A. V. Drobov, graduate student, Republic of Belarus, Gomel, UO «Belarusian State Transport University», electr_to@mail.ru
-
V. N. Galushko, ph.d., assistant professor of " Electrical engineering", Republic of Belarus, Gomel, UO «Belarusian State Transport University», 5355628@mail.ru
Список литературы Применение аналитического программирования и имитационного моделирования для повышения надежности электроснабжения потребителей железнодорожной отрасли
- Галушко В. Н., Додолев С. Г. Надежность электроустановок и энергетических систем/В. Н. Галушко, С. Г. Додолев//М-во образования Респ. Беларусь, Белорус. гос. ун-т трансп. -Гомель: БелГУТ, 2014. -154 с.
- Алферова, Т. В. Надежность электроснабжения потребителей агропромышленного комплекса: учеб. пособие/Т. В. Алферова, О. Ю. Пухальская, А. А. Алферов; М-во образования Респ. Беларусь, Гомел. гос. техн. ун-т им. П. О. Сухого. -Гомель: ГГТУ им. П. О. Сухого, 2017. -112 с.
- Репозиторий Белорусского национального технического университета , -Показатели надежности схем городской электрической сети для питания потребителей второй и третьей категории -Режим доступа: https://rep.bntu.by/bitstream/handle/data/3765/12%20-%2016.pdf?sequence=1. Дата доступа: 10.08.2018.
- Московский энергетический институт , -Разработка метода оценки влияния качества электрической энергии на измерение показателей надежности электроснабжения -Режим доступа: http://mpei.ru/diss/Lists/FilesDissertations/79-Диссертация.pdf. Дата доступа: 10.08.2018.
- Моя библиотека , -Расчет и анализ показателей надежности трансформатора -Режим доступа: http://mybiblioteka.su/11-116712.html. Дата доступа: 10.08.2018.
- Белорусский Государственный университет информатики и радиоэлектроники , -Режим доступа: https://www.bsuir.by/. Дата доступа: 10.08.2018.
- Жаднов, В. В. Современные проблемы автоматизации расчетов надежности/В. В. Жаднов, И. В. Жаднов, С. Н. Полесский//Надежность. -2007. -№2 (21). -С. 3-12.
- Максимей, И. В. Имитационное мо-делирование на ЭВМ/И. В. Максимей. -М.: Радио и связь, 1988. -232 с.
- Сертификация и доказательство безопасности систем железнодорожной автоматики/под ред. Вл. В. Сапожникова. -М.: Транспорт, 1997. -288 с.
- Имитационная модель оценки параметров надежности электроснабжения нетяговых потребителей железнодорожного транспорта/А.В. Дробов, В. Н. Галушко, И. С. Евдасев//Журнал "Энергетика и ТЭК", Минск. -2017. -№ 2 (167). -С. 16-18.