CC BY
31
УДК 63-83-52:621.314.27
РАЗРАБОТКА РТР-АЛГОРИТМА ДЛЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ © И.А. Мытник1
Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Приведен новый метод диагностирования устройства плавного пуска, который основан на использовании вре-мявероятностного метода с последующим поиском неисправностей и учетом относительной вероятности. Представлены: функциональная схема устройства плавного пуска, граф алгоритма диагностирования, таблица для расчета средних затрат на определение одного состояния устройства плавного пуска. Приведены сравнения с известными методами диагностирования. Ил. 5. Табл. 1. Библиогр. 6 назв.
Ключевые слова: устройство плавного пуска; алгоритм диагностирования; функциональная схема; методы поиска неисправностей; граф алгоритма диагностирования; средние затраты.
DEVELOPING RTR-ALGORITHM FOR ELECTRICAL EQUIPMENT DIAGNOSING I.A. Mytnik
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.
The article introduces a new method for soft starter diagnosis, which is based on the use of a time-probabilistic method with subsequent troubleshooting and taking into account relative probabilities. It presents a functional diagram of a soft starter, a diagnostic algorithm graph, a table to calculate average costs of determining a single state of the soft starter. The method under consideration is compared with the known diagnostic methods. 5 figures. 1 table. 6 sources.
Key words: soft starter; diagnostic algorithm; functional diagram; troubleshooting methods; diagnostic algorithm graph; average costs.
В данной статье автором был разработан РТР-алгоритм для поиска неисправностей устройств плавного пуска (УПП). Он основан на использовании вре-мявероятностного метода [1, 2] с последующим поиском неисправностей и учетом относительной вероятности.
Прежде чем перейти к описанию нового метода диагностирования, рассмотрим следующие методы поиска неисправностей:
- метод поиска с учетом характеристик доступности [3];
- метод поиска с учетом относительной вероятности [4];
- метод поиска по критериям времени и относительной вероятности [5].
На основе данных методов были построены алгоритмы диагностирования в виде графов для устройств плавного пуска. При разработке функциональной схемы УПП применяется традиционный диагностический подход.
Рассмотрим функциональную схему устройства плавного пуска, которая представлена на рис. 1, где обозначено: из - напряжение задания; ИП - источник питания (сеть 0,4 кВ); Uc - напряжение питающей сети переменного тока; АВ - автоматический выключатель; иав - выходное напряжение автоматического выключателя; СЧ - силовая часть УПП; иупп - выходное напряжение УПП; Н - нагрузка; 1н - ток нагрузки; БП - блок питания УПП; ибп - выходное напряжение блока питания УПП; СУ - система управления УПП;
1Мытник Илья Александрович, аспирант кафедры электропривода и электрического транспорта, тел.: 89501254534, e-mail: ilya.mytnik.88@mail.ru
Mytnik Ilya, Postgraduate of the Department of Electric Drive and Electric Transport, tel.: 89501254534, e-mail: ilya.mytnik.88@mail.ru
ПУ - пульт управления УПП; иу - напряжение управления.
Рис. 1. Функциональная схема УПП
Метод поиска с учетом характеристик доступности. Особенность метода заключается в том, что в качестве цены элементарной проверки взята доступность проверки d(e) [3]:
d (е, )=
t
-1
e)
и в результате расчетов будут равны 0,4435.
\е,)
в свою очередь, Sd(е.) = i,
N S t i=1
-i
где N - число блоков в функциональной схеме объекта диагностирования (ОД).
Суть метода заключается в том, что в качестве функции предпочтения при построении алгоритма диагностирования выбрана величина S(e), вычисляемая как среднее арифметическое значение вероятности технического состояния элемента p(e) и доступности элементарной проверки d(e):
S(e ) = [p(e,) + d(e,)] / 2.
Первой выполняется проверка Zr, делящая ОД на части, суммы средних арифметических вероятности состояния и доступности элементарных проверок которых близки к 0,5:
S(е ) « SS(е,) « 0,5,
(1)
где
S(е, ) = 1.
Последующие проверки выбираются таким образом, чтобы суммы средних арифметических значений вероятности состояния и доступности элементарных проверок блоков ОД при положительном и отрицательном результате проверки соответствовали выражению (1), т.е. были примерно равны. Процесс повторяется до тех пор, пока не будут найдены все неисправные блоки.
Данные для расчета взяты из таблицы, где строки р(е) и 1(е) сформированы по [6], данные для остальных строк получены расчетным путем по формулам, приведенным в [1].
Данный метод проиллюстрирован графом алгоритма диагностирования УПП ^-алгоритм), который показан на рис. 2.
Доступность проверки б(е) и среднее арифметическое значение вероятности состояния и доступности элементарных проверок Э(е) для элементов УПП указано в таблице.
Средние затраты на определение одного состояния УПП по данному методу могут быть найдены по выражению
N К
Рис. 2. Граф S-алгоритма диагностирования УПП
Метод поиска с учетом относительной вероятности. Этот метод, основанный на использовании V-алгоритма при поиске неисправностей, был предложен в [4]. Данный метод также является разновидностью метода половинного деления при неравных вероятностях технических состояний элементов и с учетом цен их элементарных проверок.
При разработке данного метода использовались те же предположения и допущения, что и для метода с использованием S-алгоритма.
Рассмотрим алгоритм метода.
В качестве функции предпочтения при выборе порядка проверок используют относительную времяве-роятностную характеристику ]/(е), определяемую как следующее соотношение вероятности технического состояния элемента р(е) и времени элементарной проверки 1(е):
V (,) = .
£[ ре)/г (е,.)]
/=1
Алгоритм метода предполагает, что первой выполняется проверка 1Р, делящая ОД на части таким образом, чтобы выполнялось соотношение:
р N
) « XV(е,) « 0,5, (3)
,=1 ,=р+1
где
SV (е,) = 1.
С(Zo, ET) = Х[Р(е, )S t(ек)], (2)
,=1 k=1
Расчетные данные для диагностирования УПП
Все следующие проверки выбираются таким же образом. Процедура повторяется до тех пор, пока не будут найдены все неисправные блоки.
Данный метод проиллюстрирован графом алгоритма диагностирования УПП ^-алгоритм) (рис. 3).
Параметр Блок
1 2 3 4 5 6 7
P(e) 0,05 0,05 0,45 0,15 0,15 0,08 0,07
t(e) 0,07 0,05 0,08 0,15 0,45 0,1 0,1
d(e) 0,2 0,25 0,17 0,1 0,03 0,125 0,125
S(e) 0,125 0,15 0,31 0,125 0,09 0,1 0,1
V(ei) 0,07 0,1 0,55 0,1 0,03 0,08 0,07
p(e )/t(e) 0,7143 1 5,625 1 0,33 0,8 0,7
i=1
i=1
i=1
Первой выполняется проверка 2к, делящая ОД на части таким образом, чтобы выполнялись соотношения (3), где
7
Е V (е )=1
г=1
Соотношение У(е) для элементов УПП указано в таблице.
Средние затраты на определение одного состояния УПП по данному методу могут быть найдены по выражению (2) и равны С(10, Ет)= 0,2895.
ятностный метод и последующий поиск неисправностей с учетом относительной вероятности. Таким образом, данный метод предполагает первой выполнять проверку того функционального блока системы УПП, у которого соотношение р(е)/ 1(в) является самым большим. Последующие проверки выполняются по методу поиска с учетом относительной вероятности.
Рис. 3. Граф V- алгоритма диагностирования УПП ^ ^ )=1-
Рис. 4. Граф Ш-алгоритма диагностирования УПП
Первой выполняется проверка 23, обладающая наибольшим соотношением р(е)/ 1(е). Затем выполняется проверка 16, делящая ОД на части таким образом, чтобы выполнялось соотношение (3), где 6
Метод поиска по критериям времени и относительной вероятности. Данный метод отличается от базового метода ^-алгоритм) стратегией выбора первой элементарной проверки 15. [5]. Эта стратегия предполагает соблюдение тех же правил, что и при выборе первой проверки в методе поиска с применением У-алгоритма.
Последующие проверки выбираются таким образом, чтобы суммы относительных времявероятност-ных характеристик V(e), определяемые как соотношение вероятности технического состояния элемента р(е) и времени элементарной проверки 1(е) элементарных проверок блоков ОД при положительном и отрицательном результате проверки соответствовали выражению (3), т.е. были примерно равны. Процесс повторяется до тех пор, пока не будут найдены все неисправные блоки.
Данный метод (МУ-алгоритм) представлен графом алгоритма диагностирования на рис. 4.
В качестве первой элементарной проверки выбираем проверку 2Ъ поскольку она обладает минимальным временем доступа и расположена близко к центру функциональной схемы ОД.
Средние затраты на определение одного состояния УПП для данного метода по выражению (2) составят С{10, Ет)= 0,2105.
Новый метод поиска неисправностей для устройств плавного пуска (РТР-алгоритм). Как уже сказано, данный метод представляет собой комбинированный подход, который включает времяверо-
г = 1
Рис. 5. Граф РТР- алгоритма диагностирования УПП
Последующие проверки выполняются с использованием тех же предположений и допущений, что и для метода с использованием У-алгоритма.
Длина алгоритма диагностирования составляет от 1 до 4 шагов.
Используя данные из таблицы, можно установить средние затраты на определение одного состояния УПП по данному методу, которые могут быть найдены по выражению (2) и равны С(10, ЕТ) = 0,1945. Граф РТР-алгоритма диагностирования представлен на рис. 5.
Таким образом, в данной статье представлен новый метод диагностирования (РТР-алгоритм), который превосходит своих предшественников по критерию средних затрат на определение одного состояния УПП. Применение нового метода диагностирования (РТР-алгоритм) поможет сократить простои в работе электрооборудования. Исследования показали, что данный метод можно использовать для наладки любых систем электроприводов.
Процесс поиска и устранение неисправностей в сложном электрооборудовании УПП занимает очень много времени, что приводит к длительным простоям технологического оборудования. Для решения таких задач целесообразно создание консультирующей экспертной системы, использующей новые эффективные алгоритмы диагностирования и позволяющей локализовать и устранить неисправности в кратчайшие сроки [1].
Библиографический список
1. Дунаев М.П. Экспертные системы для наладки электроприводов. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2004. 138 с.
2. Осипов О.И., Усынин Ю.С. Техническая диагностика автоматизированных электроприводов. М.: Энергоатомиз-дат, 1991. 160 с.
3. Дунаев М.П. Экспертная система для наладки электроприводов (ЭСНЭП) // Математические и информационные технологии в энергетике, экономике, экологии: труды Все-рос. научн.-техн. конф. Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 2003. С. 179-188.
4. Дунаев М.П. Новые логические алгоритмы диагностирования // Повышение эффективности производства и использования электроэнергии в условиях Сибири: труды Всерос. научн.-техн. конф. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2003. С. 30-34.
5. Дунаев М.П. Модернизированные алгоритмы диагностирования // Повышение эффективности производства и использования электроэнергии в условиях Сибири: труды Всерос. научн.-техн. конф. Иркутск: ИрГТУ, 2003. С. 41-45.
6. Гемке Р.Г. Неисправности электрических машин: учебник для вузов. Л.: Энергия, 1975. 296 с.
УДК 621.311.001
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ PMU ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
© В.С. Степанов1, Н.Н. Солонина2, А.С. Смирнов3, К.В. Суслов4, З.В. Солонина5
Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Одной из серьезных проблем нормального функционирования энергосистем является нарушение работоспособности воздушных и кабельных ЛЭП. Особую опасность представляют короткие замыкания. Вероятность возникновения коротких замыканий уменьшается, но не сводится к нулю по мере повышения качества монтажа, надежности изоляторов и проводниковых материалов. Короткие замыкания приводят к отключению отдельных предприятий и целых регионов. Предложенный метод основывается на том, что ток короткого замыкания в начале линии зависит от расстояния до точки короткого замыкания. В данной статье рассматриваются следующие вопросы: теоретическая возможность определения места повреждения по моментам прихода откликов в начало и конец линии; разработка алгоритма обработки первичной информации; разработка структурной схемы дополнительных устройств, которые не предусмотрены в составе PMU. Ил. 4. Библиогр. 4 назв.
Ключевые слова: векторные измерения; системы электроснабжения; Smart Grid; определение места повреждения.
1Степанов Владимир Сергеевич, доктор технических наук, профессор кафедры электроснабжения и электротехники, тел.: 89149228606, e-mail: stepanov@istu.edu
Stepanov Vladimir, Doctor of technical sciences, Professor of the Department of Power Supply and Electrical Engineering, tel.: 89149228606, e-mail: stepanov@istu.edu
2Солонина Нафиса Назиповна, кандидат технических наук, доцент кафедры электроснабжения и электротехники, тел.: 89500846006, e-mail: otep@istu.edu
Solonina Nafisa, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Power Supply and Electrical Engineering, tel.: 89500846006, e-mail: otep@istu.edu
3Суслов Константин Витальевич, кандидат технических наук, доцент кафедры электроснабжения и электротехники, тел.: 89148704673, e-mail: souslov@istu.edu
Suslov Konstantin, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Power Supply and Electrical Engineering, tel.: 89148704673, e-mail: souslov@istu.edu
4Смирнов Анатолий Серафимович, кандидат технических наук, доцент кафедры электроснабжения и электротехники, тел.: 89027673385, e-mail: otep@istu.edu
Smirnov Anatoly, Associate Professor of the Department of Power Supply and Electrical Engineering, tel.: 89027673385, e-mail: otep@istu.edu
5Солонина Зоя Валерьевна, кандидат технических наук, доцент кафедры электроснабжения и электротехники, e-mail: otep@istu.edu
Solonina Zoya , Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Power Supply and Electrical Engineering, tel.: 89500846006, e-mail: otep@istu.edu
