Оглавление - Псковский государственный университет
реклама
Министерство образования и науки Российской Федерации Псковский государственный университет В.В. КОВАЛЕВ ОСНОВЫ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ Учебное пособие Рекомендовано к изданию кафедрой «Электроэнергетика» Псковского государственного университета Псков Псковский государственный университет 2014 УДК________ ББК________ К56 Рекомендовано к изданию кафедрой «Электроэнергетика» Псковского государственного университета Рецензенты: – Какурин А.С., заведующий кафедрой «Теоретические основы электротехники» ПсковГУ, профессор кафедры, кандидат технических наук; – Иванов В.А., начальник службы эксплуатации и ремонта подстанций и линий Управления эксплуатациифилиала ОАО «МРСК Северо-Запада» «Псковэнерго». Ковалев В.В. Основы надежности систем электроснабжения: учебное пособие. – Псков: Псковский государственный университет, 2014. – 300 с. ISBN _________________ В учебном пособии рассмотрены основные положения теории надежности и их применение к расчету надежности невосстанавливаемых и восстанавливаемых систем, методы расчета надежности электроустановок и систем электроснабжения различного назначения. Учебное пособие предназначено для студентов направления подготовки 100400 «Электроэнергетика и электротехника», обучающихся по специальности «Электроснабжение» и «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений». УДК______ ББК_______ ISBN _________________ ©Ковалев В.В., 2014 ©Псковский государственный университет, 2014 ОГЛАВЛЕНИЕ Глава 1. Основы теории надежности…………………………..8 1.1. Основные понятия и определения…………………………....8 1.2. Основные положения теории вероятностей………………..12 1.2.1. событие, вероятность события, частота события………………………………………………12 1.2.2. зависимые и независимые события, условная вероятность………………………………………...15 1.2.3. сумма и произведение событий……………………....15 1.2.4. теорема сложения вероятностей……………………...16 1.2.5. теорема умножения вероятностей…………………....17 1.2.6. формула полной вероятности………………………...19 1.2.7. случайная величина……………………………………19 1.2.8. закон распределения случайной величины……………………………………………………...20 1.2.9. функция распределения случайной величины……………………………………………………...21 1.2.10. плотность распределения случайной величины……………………………………………………...23 1.2.11. основные числовые характеристики случайной величины…………………………………............25 1.2.12. простейший поток событий………………….............27 1.2.13. закон распределения Пуассона……………………...29 1.2.14. показательный закон распределения………………..32 1.2.15. применение показательного закона распределения для исследования надежности систем электроснабжения……………………………………34 1.3. Вероятностные характеристики надежности элементов……………………………………………………..35 1.3.1. вероятностные характеристики надежности невосстанавливаемых элементов……………………………37 1.3.2. вероятностные характеристики надежности восстанавливаемых элементов………………………………40 1.4. Единичные показатели надежности элементов…….............43 1.4.1. единичные показатели надежности невосстанавливаемых элементов……………………………44 1.4.2. единичные показатели надежности восстанавливаемых элементов……………………………...46 1.5. Комплексные показатели надежности элементов….............50 1.6. Экспериментальное определение единичных показателей надежности элементов………………………...55 1.6.1. получение точечных оценок показателей надежности……………………………………..56 1.6.2. получение интервальных оценок показателей надежности……………………………………..61 1.7. Определение единичных показателей надежности элементов в условиях эксплуатации………………………..66 1.7.1. проверка гипотезы об однородности статистических данных………………………………………67 1.7.2. проверка гипотезы о законе распределения статистических данных………………………………………70 Глава 2. Расчет надежности невосстанавливаемых систем…………………………………………………...81 2.1. Этапы расчета надежности…………………………………..81 2.2. Вероятностные характеристики (показатели надежности) последовательного соединения невосстанавливаемых элементов……………………………86 2.3. Вероятностные характеристики (показатели надежности) параллельного соединения невосстанавливаемых элементов……………………………92 2.4. Преобразование сложных структурных схем надежности……………………………………..............95 2.4.1. преобразование последовательно-параллельных структурных схем надежности методом свертки…………..96 2.4.2. преобразование треугольника в звезду или звезды в треугольник………………………………………...98 2.4.3. преобразование мостиковых схем…………………..100 2.5. Структурное резервирование невосстанавливаемых систем………………………………107 2.6. Вероятностные характеристики (показатели надежности) резервируемых систем………………............109 2.6.1. общее резервирование с постоянным включением резерва………………………………………...110 2.6.2. общее резервирование с включением резерва замещением………………………………………...112 2.6.3. раздельное резервирование с постоянным включением резерва………………………………………...117 2.6.4. раздельное резервирование с включением резерва замещением………………………………………...119 Глава 3. Показатели надежности основных элементов систем электроснабжения и их соединений……………………………………...125 3.1. Единичные показатели надежности основных элементов систем электроснабжения и их количественные оценки……………………………............125 3.1.1. воздушные и кабельные линии электропередачи…………………………………………….125 3.1.2. силовые трансформаторы……………………………129 3.1.3. силовые выключатели………………………………..131 3.1.4. неавтоматические коммутационные аппараты……………………………………………………..134 3.1.5. системы сборных шин распределительных устройств…………………………………………………….135 3.2. Последовательное и параллельное соединения восстанавливаемых элементов в теории надежности………………………………………..137 3.3. Вероятностные характеристики и показатели надежности последовательного соединения восстанавливаемых элементов……………………………..142 3.4. Вероятностные характеристики и показатели надежности параллельного соединения восстанавливаемых элементов……………………………..149 3.5. Наложение отказов одних элементов на плановый ремонт других элементов………………............154 3.6. Расчет вероятностных характеристик и показателей надежности с помощью формул схемной надежности…..156 Глава 4. Критерий надежности, состояния и режимы работы систем электроснабжения……………......171 4.1. Критерий надежности системы электроснабжения…………………………………………..171 4.2. Состояния и режимы работы системы электроснабжения…………………………………………..173 4.3. Определение относительной длительности ремонтного режима………………………………………...175 4.4. Определение относительной длительности нормального режима……………………………………......183 4.3. Виды перерывов электроснабжения потребителей…………………………………………….......183 Глава 5. Методы расчета надежности электроустановок……………………………….......186 5.1. Аналитический метод расчета надежности……………….184 5.2. Пример расчета надежности аналитическим методом……………………………………………………..191 5.3. Структурно-аналитический метод расчета надежности………………………………………………….199 5.4. Пример расчета надежности структурно аналитическим методом…………………………………...201 5.5. Таблично-логический метод расчета надежности…………………………………………………..209 5.6. Пример расчета надежности табличнологическим методом……………………………………......212 5.7. Расчет надежности методом направленных графов………………………………………………………..220 5.8. Пример расчета надежности методом направленных графов………………………………………223 Глава 6. Расчет надежности систем электроснабжения…………………………………...233 6.1. Этапы расчета надежности…………………………………233 6.2. Определение показателей надежности участка, содержащего одноцепную воздушную линию…………...234 6.3. Определение показателей надежности участка, содержащего двухцепную воздушную линию…………...236 6.4. Определение показателей надежности участка с резервированием питания узла нагрузки………………..239 6.5. Определение показателей надежности участка, содержащего распределительный пункт…………………..243 6.6. Пример расчета надежности системы электроснабжения………………………………………….247 Глава 7. Надежность систем гарантированного электроснабжения……………………………….......253 7.1. Принцип построения систем гарантированного электроснабжения………………………………………….253 7.2. Метод расчета надежности, основанный на использовании марковских процессов…………………….255 7.3. Надежность системы гарантированного электроснабжения 1 уровня резервирования……………..260 7.4. Надежность системы гарантированного электроснабжения 2 уровня резервирования……………..265 7.5. Надежность системы гарантированного электроснабжения 3 уровня резервирования……………..270 Приложения…………………………………………………….273 Приложение 1. Закон распределения Вейбула…...……….273 Приложение 2. Нормальный закон распределения…….…274 Приложение 3. Таблица распределения……………...276 Список литературы……………………………………………278
