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.

Еще

Надежность электроснабжения, аналитическое программирование, имитационное моделирование, электрооборудование, система электроснабжения

Короткий адрес: https://sciup.org/147229188

IDR: 147229188   |   УДК: 004.414.3:519.876.5:629.4.082.3

Application of analytical programming and imitation modeling for improving the power supply reliability of railway industry consumers

The practical application of the analytical program and the simulation model of electric power supply is considered, which is to determine the most reliable electric supply schemes. The results of the research make it possible: to predict the reliability indexes of electrical equipment; to establish "bottlenecks" in ensuring reliability; to develop measures to improve the efficiency of electrical equipment. The application of methods of simulation and analytical programming allows to take into account dependent failures, arbitrary laws of distribution of random variables and other factors influencing reliability. When creating a simulation, the following can be taken into account: the structure of the system under study and the possibility of modifying it; different modes of operation of the system and their characteristics; conditions imposed on the dependence of failures of elements. In the simulation model, arbitrary verification probabilities can be implemented reliably controlled elements and effects on the system. Therefore, the standards define imitation modeling as the most universal method for investigating the reliability of power supply systems.

Еще

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.
Еще