Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Диагностика оборудования систем электроснабжения. Учебное пособие
.pdf
172
где
Иi
C
- стоимость изготовления и установки в объект i-го элемента;
Bi
C
-стоимость восстановления i-го элемента (одного или за определенный
интервал времени).
Вторая составляющая критерия Ij, может быть определена, если по-
строена схема причинно-следственных связей между j-м диагностическим
параметром и элементами электроустановки, к изменению состояния,
которых чувствителен этот параметр (рисунок 4.25).
Ограничения схемы причинно-следственных связей объекта
диагностирования заключаются в том, что элементы одного уровня не
связаны друг с другом, а элемент любого n-го уровня не должен быть связан
более чем с одним элементом вышестоящего уровня
1
.
Рисунок 4.25 – Схема причинно-следственных связей
объекта диагностирования
Такие допущения при эксплуатации электроэнергетического
оборудования не всегда правомерны, однако для инженерной практики
вполне допустимы при выполнении приближенных расчетов специальных
объектов диагностирования.
В противном случае используемый критерий для практических
расчетов электроэнергетического оборудования не пригоден.
С учетом ограничений критерий
Сj
I
определим по формуле:
173
2
1
log
L
Сj u
IM
, (4.61)
где
- значимость - уровня элементов в формировании j-го диагно-
стического параметра; L - число условных уровней формирования диагно-
стического параметра;
u
M
- число элементов на -м уровне, характери-
зующих состояние u-го элемента на -1-уровне.
Сравнивать параметры
j
, можно по абсолютным значениям инфор-
мационного критерия
j
I
или по нормированным величинам
1
,
j
j
m
j
j
I
I
(4.62)
где т - число рассматриваемых параметров.
В результате получается информационный ряд вида
...
j m i
I I I
или
... ,
j m i
что позволяет ранжировать рассматриваемые параметры
... .
j m i
Анализ полученных рядов позволяет выбирать наиболее
информативные диагностические параметры электроэнергетического
оборудования, исключив неинформативные. Таким образом, сокращается
число параметров, подлежащих текущему контролю и диагностике в
специальных электроустановках.
174
4.7 Диагностика трехфазного выпрямителя автоматики
электроустановок
Одним из способов построения алгоритмов диагностирования
является способ, основанный на реализации функций работоспособности и
неработоспособности автоматики электроустановок.
Способ построен на анализе работы схемы трехфазного выпрямителя
при отсутствии или возникновении дефектов в автоматике
электроэнергетическом оборудовании.
Для алгоритма диагностирования используются принципиальная
схема и диаграммы токов и напряжений трехфазного выпрямителя.
Функции работоспособности и неработоспособности составляются на
основе правил булевой алгебры, в качестве переменных берут состояния
элементов схемы трехфазного выпрямителя.
Для решения задачи диагностирования трехфазного выпрямителя
автоматики необходимо установить состояния, в которых могут находиться
элементы выпрямителя - тиристоры (рисунок 4.26).
Рисунок 4.26 – Схема трехфазного выпрямителя
с входом без трансформатора
175
Работоспособное состояние характеризуется нормальной работой
всех шести вентилей от импульсов управляющих работой трехфазного
выпрямителя установленного в блоке питания автоматики
электроэнергетического оборудования.
При нарушении заданных условий функционирования шести
тиристоров мостовой схемы снижается работоспособность выпрямителя.
При отсутствии одного из управляющих импульсов снижается
качество выпрямленного напряжения, т.к. увеличивается уровень
пульсации напряжения на выходе выпрямителя.
Потеря электрической прочности (пробой) одного из тиристоров
схемы приводит к срабатыванию защиты и отключению выпрямительного
устройства. Построенный на основе анализа схемы выпрямителя алгоритм
диагностирования позволяет автоматически выдавать информацию о месте
дефекта и нормально отключать выпрямительное устройство.
Используя аппарат булевой алгебры, составим функции
работоспособности и неработоспособности выпрямителя, обозначив через
х состояние тиристора (х - тиристор открыт,
_
x
- тиристор закрыт),
у - наличие управляющего импульса на катоде тиристора в определенное
время (у - импульс присутствует,
_
y
– импульс отсутствует).
Диаграммы исследуемых напряжений и токов работоспособной и
неработоспособной схемы выпрямителя показана на рисунке 4.27, а ее
работа иллюстрируется эквивалентной схемой на рисунке 4.28.
176
Рисунок 4.27 – Диаграммы токов и напряжений выпрямителя
Рисунок 4.28 – Эквивалентная схема выпрямителя
Функция работоспособности выпрямителя из шести структурных
элементов имеет вид:
177
1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6
1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6
1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6
1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6
1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6
1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6
_ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _
0
_ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _
x x x x x x y y y y y y
x x x x x x y y y y y y
x x x x x x y y y y y y
x x x x x x y y y y y y
x x x x x x y y y y y y
x x x x x x y y y y y y
F
. (4.62)
Если в интервале времени, когда фаза должна быть положительная,
например А, и поданы управляющие напряжения на тиристоры Т1 и Т4,
через вентиль Т5 протекает ток, то можно сделать заключение об отсутствии
напряжения в фазе А. Картина повторяется через (вентили T3 Т6 на
рисунке 6), но для нас достаточно обнаружить одно из этих состояний. В
пределах 2 дефект в схеме трехфазного выпрямителя будет обнаружен.
В случае отсутствия напряжения на одной из фаз схемы функция
неработоспособности выпрямителя имеет вид:
1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6
1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6
1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6
_ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _
1
_ _ _ _ _ _ _ _
x x x x x x y y y y y y
x x x x x x y y y y y y
x x x x x x y y y y y y
F
. (4.63)
Первая конъюнкция - отсутствие фазы А, вторая - отсутствие фазы В,
третья - отсутствие фазы С. Если в схеме отсутствует один из управляющих
178
импульсов, функция неработоспособности F2 записывается аналогично F0,
в которой при отсутствии управляющих импульсов соответственно не
инвертируемые состояния х4 х5 у4 для Т4, х3 х6 у3 для Т2,
х
1 х6 у6
для Т3, x2 x
5 у5
для Т4, x2 x3 y2 для Т5, x1 x
4 у1
для Т6.
Если вышел из строя (пробит) один из тиристоров, например Т1
(рисунок 4), то возникает межфазное короткое замыкание, срабатывает
защита выпрямителя и ток через нагрузку не протекает. При пробое одного
из тиристоров функция неработоспособности F3 имеет вид
1 3 6 3 6 3 5 2 5 2
5 1 4 1 4 2 4 5 4 5
4 6 1 1 5 6 2 3 2 3
3
.
x x x y y x x x y y
x x x y y x x x y y
x x x y y x x x y y
F
(4.64)
Таким образом, алгоритм диагностирования трехфазной мостовой
схемы выпрямления функционально включает в себя:
проверку функции
0
;F
последовательную проверку функций
1 2 3
, , ,F F F
если проверка
0
F
не
выполняется;
порядок действий в соответствии с полученным результатом дефекта
схемы выпрямителя.
Чтобы реализовать рассмотренные функции, необходимо ввести в
схему выпрямителя датчики тока ДТ1..ДТ6 (рисунок 4.26) позволяющие
определить состояние тиристора и наличие напряжения фаз. Для
синхронизации работы выпрямителя и средств диагностирования,
реализующих алгоритм, в состав электрооборудования вводится блок
синхронизации.
179
4.8 Диагностика инвертора напряжения
блока питания автоматики
Рассмотрим алгоритм диагностирования инвертора напряжения блока
питания автоматики электроэнергетического оборудования.
Схема инвертора напряжения на диодах и тиристорах, без схемы
управления последних, приведена на рисунке 4.29.
В блоке питания автоматики электроэнергетического оборудования
состояние конденсаторов, трансформатора и полупроводниковых
элементов – диодов и тиристоров, зависит от температуры нагрева.
Превышение допустимого значения температуры нагрева может
привести к их отказу из-за потери электрической прочности, т.е.
возникновения пробоя в блоке питания автоматики
электроэнергетического оборудования.
Рисунок 4.29 – Принципиальная схема инвертора напряжения
180
В связи с тем, что условия работы для пар идентичных элементов (С1,
С2;Т
1
, Т2; Д1, Д2) одинаковы, в совокупность диагностических параметров
инвертора напряжения войдут:
х1, - температура тиристора Т1 и диода Д1, расположенных на одном
радиаторе;
х2 - температура трансформатора;
х3 - температура конденсатора С1.
В совокупность диагностических параметров включают скорость
нарастания прямого напряжения тиристора, на которую в технической
документации на электрооборудование задаются ограничения.
При превышении допустимой величины может произойти
самостоятельное включение тиристора, что приводит к короткому
замыканию при подаче управляющего импульса на другой тиристор и
отказу схемы инвертора (потере работоспособности).
Такими параметрами являются х4 и х5 -скорости нарастания прямого
напряжения тиристоров T1 и T2.
Таким образом, совокупность диагностических параметров, по
которым можно определить работоспособность инвертора напряжения,
включает
0 1 2 3 4 5
, , , , .x x x x x
Функция работоспособности в базисе булевых переменных инвертора
напряжения запишется в виде:
0 1 2 3 4 5
,F x x x x x
(4.65)
т.е. устройство работоспособно, если все параметры в пределах допуска.
Диаграмма токов для схемы инвертора напряжения (устройство
работоспособно) приведена на рисунке 4.30.
181
Рисунок 4.30 – Диаграммы токов инвертора напряжения
При выходе одного из параметров за допустимые пределы в схеме
инвертора происходит «отказ» (устройство неработоспособно) и
необходимо отыскать дефект, который стал причиной выхода из строя
электрооборудования.
Причинами отказа могут быть нарушение инструкции по
эксплуатации в отношении длительности режимов работы, что приводит к
перегревам, а также возникающие дефекты элементов схемы, например,
старение изоляции электрооборудования.
В этом случае совокупность диагностических параметров
расширяется за счет дополнения: х6 (ток тиристоров Т1 и Т2), х7 (ток через
диод Д1), х8 (ток через диод Д2),
x9 (напряжение на тиристоре Т1 и диоде Д1) и х10 (напряжение на тиристоре
Т
2
и диоде Д2).
Анализируя схему инвертора напряжения (рисунок 4.29) и используя
временные диаграммы (рисунок 4.30), поясняющие работу схемы, запишем
функцию неработоспособности при условии, что в структурных элементах
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]