2. Основы системотехнического анализа электроэнергетических объектов диагностики и прогнозирования надежности.

2.1. Структурно-функциональное представление систем и процессов.

Системотехника – научно-техническая дисциплина о проблемах создания и использования сложных технических систем. Такие системы требуют взаимосвязанного рассмотрения элементных и общесистемных свойств.

Электрический аппарат – это сложная техническая система взаимодействующих элементов, предназначенная для выполнения различных функций: для включения и отключе­ния электрических цепей, контроля, измерения, защиты, управления и регулирования установок, предназначенных для передачи, преобразования, распределения и потребле­ния электроэнергии. Электроаппаратные подсистемы и их отдельные элементы имеют подчиненные локальные цели.

Элемент системы – это подсистема, внутрь которой описание не проникает, предел принятого уровня декомпозиции системы.

Связи обеспечивают взаимодействие элементов. Структура характеризует организацию системы – устойчивый порядок элементов и связей.

В процессе достижения цели системный объект функционирует и изменяется за счет различных ресурсов (энергетических, материальных, информационных). Эти процессы определяют свойства технической системы, ее внутреннюю сущность. Параметры системы отражают свойства системы. Переменные параметры отражают функциональные свойства. Постоянные – обеспечивают стабильность и повторяемость этих свойств, устойчивый порядок причинно-следственных связей, то есть структуру.

Состояние системы – это точка или ограниченная область в пространстве параметров системы. Поведение системы – это ее способность переходить из одного состояния в другое. Факт перехода из состояния в состояние называется событием в системе. Последовательность переходов – это процесс в системе.

Функциональные параметры определяют функциональное состояние системы (режим). Структурные параметры определяют техническое состояние системы.

Определенным областям значений параметров соответствуют определенные состояния системы, также изменение состояния системы может заключаться, например, в отказе одного из ее элементов.

2.2 Классификация систем и процессов.

Существуют различные принципы классификации технических систем. Одной из наиболее общих является классификация по принципу дискретности и непрерывности состояния системы в пространственно-временных координатах.

Состояние системы может изменяться:

• непрерывно (аналоговые физические величины) - множество возможных состояний системы несчетно;

• или дискретно (качественные состояния: значения параметра до уставки – одно состояние, за уставкой – другое; включено/выключено, работа/отказ, исправное состояние/неисправное состояние) - множество возможных состояний системы конечно или счетно;

Изменение состояния может происходить:

• в дискретные моменты времени (тактовая частота компьютера, циклическое нагружение оборудования) - множество переходов из состояния в состояние конечно или счетно;

• или непрерывно - множество переходов из состояния в состояние несчетно;

Параметры состояния могут быть распределены по пространству:

• непрерывно (полевая функция) – множество координат процесса несчетно;

• или дискретно (модель электрической цепи с сосредоточенными параметрами) – множество координат процесса конечно или счетно;

Процессы в системе могут рассматриваться как детерминированные или как случайные.

Реально электрический аппарат - система непрерывная по состоянию, пространству и времени. Но если рассматривается только один качественный параметр надежности системы (состояние работоспособности) с двумя возможными исходами работа/отказ, который (отказ) может произойти в дискретные моменты времени (например, пуска электродвигателя), то исследуемая функция поведения системы будет двоичной дискретной функцией по состоянию и времени.