Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Диагностика оборудования систем электроснабжения. Учебное пособие
.pdf
162
Подмножество косвенных признаков
k
введением отношения порядка R2 в предположении
kp kq
, если
( ) ( ).
kp kq
VV
В качестве критерия
()
ki
V
который определяется на элементах
k
,
можно использовать норму вектора чувствительности
kj
V
, где
( 1)
()
kj
kj
nN
V
(4.48)
( ) ( )
1
( ) .
kj
kj
n N n n N n
V
(4.49)
При упорядочении в соответствии с R2 необходимо учитывать, что
введенный порядок из-за возможного изменения прямых признаков
ni
с
течением времени нарушается. Поэтому после введения порядка
целесообразно установить пределы изменения признаков
ni
при которых
отношение порядка R2 не будет нарушаться.
Упорядоченное множество косвенных признаков полностью
определяет алгоритм диагностирования, обуславливающий измерения
косвенных признаков в соответствии с порядком R2. Из множества
k
выбираются диагностические признаки, которые можно измерить, т.е.
__ ____
, 1, ; .
kj
j m m M
Методическая составляющая достоверности определения состояния
электроэнергетического оборудования при контроле выбранных
совокупностей прямых и косвенных диагностических признаков
устанавливается по величине вероятности и вычисляется следующим
образом:
163
11
11
( ) ( )
( , )
( ) ( )
nm
i j ni i j kj
ij
NM
i i ni i j kj
ij
k c u k c V
p n m
k cu k c V
, (4.50)
где п и т числа измеряемых соответственно прямых и косвенных
диагностических признаков;
,
ij
kk
- коэффициенты, учитывающие
безотказность основных частей ОД, участвующих в формировании данного
признака (прямого и косвенного) (рисунок 4.22); коэффициенты
,
ij
kk
могут
быть взяты у объекта-аналога или рассчитаны; если такового нет, то
принимается
1
ij
kk
;
,
ij
cc
- коэффициенты, учитывающие важность
признаков
,,
ni kj
рассчитываются методами экспертных оценок.
Рисунок 4.22 – Схема учета безотказности элементов
Электроэнергетического оборудования
При необходимости обеспечить вероятность
( , )p n m
, равную единице
нужно, чтобы выполнялось условие
,nN
т.е. следует измерять все
прямые диагностические признаки.
164
Если задана достоверность оценки состояния электроэнергетического
оборудования через вероятность Р0<1, то числа n и m выбираются с учетом
введенных порядков R1 и R2 так, чтобы обеспечить
0
( , ) .p n m p
Если условие не выполняется, то пересматриваются совокупности
__ __
nk
и
чтобы обеспечить требуемую достоверность оценки состояния
электроэнергетического оборудования.
После того, как сформированы совокупности
__ __
nk
и
определяются
условия работоспособности как области допустимых изменений
измеряемых признаков электрооборудования и признаки дефектов.
Условие работоспособности ЭУ определяется, исходя из основных
требований, предъявленных к электроэнергетическому оборудованию при
его использовании по прямому назначению.
Условие работоспособности формируется в области признаков
функционирования ЭУ, а затем трансформируется в область
работоспособности в пространстве оцениваемых диагностических
признаков.
Таким же образом определяются признаки наличия дефектов в
электроэнергетическом оборудовании. В отличие от условия
работоспособности признаки наличия в электроэнергетическом
оборудовании дефекта не всегда определяют работоспособность объекта.
После этого выбираются методы измерения прямых Мni и косвенных
М
кi
диагностических признаков электрооборудования. Каждый из
выбранных признаков в процессе диагностирования для оценки ЭУ может
оцениваться различным методом, поэтому для диагностического
обеспечения выбирают конкретный метод М
i(j)
для оценивания каждого
.
ij
165
Выбор метода основывается на требуемой точности оценки с учетом
условий, в которых выполняется диагностирование электрооборудования.
При этом необязательно, чтобы все диагностические признаки
электроэнергетического оборудования оценивались идентичными
методами. В конце процедуры строятся алгоритмы А диагностирования ЭУ.
Алгоритм диагностирования электроэнергетического оборудования
предусматривает последовательное выполнение определенного числа
проверок, связанных с оценкой диагностических признаков и анализом
получаемых результатов.
В результате реализации процедуры, приведенной на рисунке 5,
получают перечень оцениваемых диагностических признаков, условия
работоспособности и признаки дефектов, методы их оценки, а также
алгоритмы диагностирования электроэнергетического оборудования.
В процессе реализации процедуры разработчики поддерживают
тесную связь с проектировщиками средств диагностирования и
деятельности человека-оператора, что позволяет принять согласованные
решения и внести соответствующие корректировки.
Так, после выбора оцениваемых диагностических признаков и
методов их оценки определяют возможность реализации выбранных
методов в заданных условиях эксплуатации ЭУ при наличии материальной
базы и квалификации обслуживающего персонала.
Формулировка условий работоспособности и признаков дефектов ЭУ
задает требования по точности оценки диагностических признаков,
которые согласовывают с разработчиками средств диагностирования.
Алгоритмы диагностирования связаны с уровнем автоматизации
процесса оценки состояния оборудования и определяют требования по
организации деятельности оператора. При разработке алгоритмов
166
диагностирования важное значение имеет оценка их по выбранным
критериям для определения требуемой эффективности диагностирования.
Анализ диагностической модели выполняют различными методами с
использованием разнообразного математического аппарата. Все методы
анализа диагностической модели разделяются на аналитические,
графические и графоаналитические.
Аналитические методы позволяют применить способы оптимизации
и получить соотношения, характеризующие ЭУ при изменении состояния.
К ним относятся методы малого параметра, теории чувствительности,
планирования эксперимента, распознавания образов, математической
логики.
Методы и аппарат математической логики (двузначной и
многозначной) используют для анализа дискретных моделей с целью
структурного моделирования диагностируемого электрооборудования. С
помощью аппарата математической логики осуществляют анализ
диагностической модели, характеризуемой конечным числом состояний.
Аналитические методы эффективны при анализе любой
диагностической модели, однако с возрастанием сложности модели
решение становится громоздким и требуется привлечение ЭВМ.
Графические методы обладают наглядностью и служат для
непосредственного анализа и иллюстрации аналитических методов, а также
полезны для исследования быстрых процессов и характеристик
оборудования.
Среди графических методов особое место занимают методы,
основанные на теории ориентированных или неориентированных графов.
При исследовании структурных свойств графов часто оказывается
удобным использовать матричные представления.
167
Графоаналитические методы представляют собой разнообразные
комбинации графических и аналитических методов анализа.
Матричный аппарат применяется при анализе непрерывных
диагностических моделей, представленных линейными алгебраическими и
дифференциальными уравнениями, а также при использовании теории
графов. Это позволяет представить решение и исследовать систему
уравнений в удобной лаконичной форме, а кроме того облегчается
процедура построения алгоритмов для реализации процессов на ЭВМ.
4.6 Специальные диагностические модели электрооборудования
Данные специальные диагностические модели (СДО)
электроэнергетического оборудования также определяют зависимость
выходных сигналов ОД от базовых и специальных диагностических
параметров для всех входных сигналов, а выбранные для анализа
специализированные графоаналитические методы представляют собой
разнообразные комбинации графических и аналитических методов.
Рассмотрим диагностическую модель электроэнергетического
оборудования в виде ориентированного графа.
Известно, что если ОД представлен специальной диагностической
моделью в виде ориентированного графа, то решают задачу выбора
совокупности оцениваемых диагностических параметров следующим
образом (рисунок 4.23).
168
Рисунок 4.23 – Диагностическая модель
в виде ориентированного графа
Ранжировать вершины графа (диагностические параметры) можно по
правилу: всем вершинам, имеющим в качестве входов только множества
,..., ,
in
xx
присваивается ранг 1; затем любой вершине, имеющей в качестве
входов входы из множества
,..., ,
in
xx
и выходы вершин с рангом 1,
присваивается ранг 2 и т.д.
Для ориентированного графа рангами вершин будут:
1 2 3 4 5
1; 2; 3.u a u a u a u a u a
(4.51)
Пусть для простоты моделирования и расчетов
___
1; 1; 1,5
ii
k c i
(4.52)
для этого необходимо обеспечить методическую составляющую достоверности Р0> 0.9.
Рассчитаем р(п) при исключении одного из параметров с рангом 1.
Получим
169
5 4 3 2 0
7
, , , 0,88 .
8
p a a a a P
(4.53)
Следовательно, для объекта диагностирования исключить из
рассмотрения хотя бы один параметр невозможно. Для обеспечения
заданной достоверности необходимо оценивать все диагностические
параметры
1 2 3 4 5
, , , , .p a a a a a
(4.54)
Для дальнейшего моделирования и расчетов параметров
электроэнергетического оборудования необходимо введение весовых
коэффициентов для вершин с учетом стоимости, времени измерения и т.д.
Такой подход к ОД позволит повысить эффективность проектирования
электроэнергетического оборудования.
Рассмотрим информационную диагностическую модель
электроэнергетического оборудования.
Решить задачу упорядочения диагностических параметров объекта
диагностирования можно используя информационный критерий вида:
,
j j cj
I I I
(4.55)
где
j
I
- составляющая, учитывающая свойства j-го параметра через
безотказность элементов;
cj
I
- составляющая, учитывающая структурные
свойства j-го параметра.
Рассмотрим каждую составляющую отдельно. Первую
составляющую можно определить через показатель надежности элементов
электроустановки, состояние которых определяется через i-й параметр
170
22
1
log (1 )log (1 ) ,
n
бj i i i i i
i
I q q q q
(4.56)
где
i
- коэффициенты значимости (вес) i-го элемента, формирующего j-й
параметр
1
1
1
n
i
;
qi -вероятность отказа i-го элемента, формирующего j-й параметр; при
1,
ii
qp
где pi - вероятность безотказной работы i-го элемента ЭУ за
рассматриваемый интервал времени;
п - число элементов объекта диагностирования, изменение состояния
которых чувствуется j-м параметром.
Поясним данное явление на следующем примере (рисунок 4.24).
Рисунок 4.24 – Структурная схема чувствительности
объекта диагностирования
Параметр
i
чувствителен только к изменению состояния 4-го и 5-го
элементов при условии подачи на вход объекта диагностирования
нормальных входных сигналов х1 и х2.
В качестве величины аi, характеризующей значимость i -го элемента,
можно использовать выражение:
171
i Фi Зi
, (4.57)
где
Фi
- функциональная значимость i-го элемента;
Зi
- значимость по
затратам на изготовление и восстановление состояния i-го элемента.
Определить значимость
Фi
можно, воспользовавшись матрицей
связанности вида
12
1
2
...
1 0 1
0 1 1
...
0 1 1
n
n
s s s
s
s
s
. (4.58)
Число строк равно числу столбцов, которое определяется числом
структурных единиц, элементов объекта диагностирования. Таблица
заполняется по правилу: если i-й элемент связан с k-м элементом, то
ставится «1», в противном случае – «0».
Ранг
i
R
определяется как сумма всех единиц в i-й строке. С учетом
величины
i
R
вычислим коэффициент функциональной значимости:
1
.
N
Фi i
i
RR
(4.59)
Коэффициент значимости, учитывающий затраты
3i
определяется
как отношение:
3
1
()
Иi Bi
i
N
И i Bi
i
CC
CC
, (4.60)
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]