ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

УДК 621.316.925:621.315

Д е й н е к о Н а т а л і я А н а т о л і ї в н а

ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ

ФУНКЦІОНУВАННЯ ПРИСТРОЇВ УПРАВЛІННЯ І ЗАХИСТУ

ЕЛЕКТРОТЕХНІЧНИХ КОМПЛЕКСІВ ЗА РАХУНОК

УДОСКОНАЛЕННЯ СИСТЕМИ ЇХ КОНТРОЛЮ

Спеціальність 05.09.03 – Електротехнічні комплекси і системи

А в т о р е ф е р а т

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Донецьк – 2001

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Харківській державній академії міського

господарства Міністерства освіти і науки України, м. Харків

Науковий керівник – кандидат технічних наук, професор

Буряк Валентин Миколайович,

Харківська державна академія міського

господарства Міністерства освіти і науки України,

професор кафедри автоматизованих систем керування

електропостачанням і транспортом, м. Харків

Офіційні опоненти: - д.т.н., професор Жежеленко І.В., ректор Приазовського

державного технічного університету Міністерства

освіти і науки України, м. Маріуполь;

-

Міністерства освіти і науки України, м .Київ.

Провідна установа – Харківський національний технічний університет “ХПІ”,

кафедра автоматизованих електромеханічних систем

Міністерства освіти і науки України, м. Харків.

Захист дисертації відбудеться “21” березня 2002 р. о 1300 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К11.052.02 у Донецькому національному технічному університеті за адресою: 83000, Донецьк, вул. Артема,58, 1 уч. корпус, к.201.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Донецького національного технічного університету за адресою: 83000, Донецьк, вул. Артема,58, 2 уч. корпус.

Автореферат розісланий “18” лютого 2002 р.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради К 11.052.02

к.т.н., доцент Ларін А.М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Міський електричний транспорт (МЕТ) є найважливішою частиною міського господарства і являє собою складний електротехнічний комплекс (ЕТК), що складається із взаємозалежної системи тягових перетворювальних підстанцій, тягової мережі і рухомого складу, об'єднаних спільним режимом перетворення і споживання електричної енергії.

Тягові мережі і тягові перетворювальні підстанції ЕТК МЕТ працюють в умовах, що істотно відрізняються від умов роботи інших стаціонарних силових установок. Ці умови визначаються, головним чином, особливостями навантаження тягових мереж, що формуються накладенням струмів, споживаних тяговими двигунами і власними потребами рухомого складу. У міських умовах, що характеризуються малими перегонами, а також постійно мінливою вуличною ситуацією, струми навантаження двигунів безупинно й у великих діапазонах змінюються. Безупинна зміна місць прикладення електричних навантажень відповідно до розміщення рухомого складу уздовж лінії призводить до більш складної, ніж у звичайних електроустановках, взаємодії системи електропостачання і рухомого складу через вплив рівня напруги на струмоприймачі на швидкість руху, і таким чином на споживані струми, і зворотний їх вплив на втрати напруги в мережі. Якщо до цього додати характерну для міських умов ймовірність зміни кількості одиниць рухомого складу, що одночасно знаходиться на дільниці живлення, а також ймовірність використання рухомого складу з різними електричними і динамічними показниками, то стає очевидним, що устаткування тягових підстанцій, їх керування і захист істотно відрізняється від умов роботи систем електропостачання інших галузей.

Складний режим роботи елементів ЕТК визначає жорсткість і різноманіття вимог до них. Це особливо відноситься до критеріїв оцінювання технічного стану пристроїв керування цими елементами та пристроїв їх захисту.

У практиці експлуатації ЕТК знайшло застосування достатньо велика кількість методів і засобів контролю технічного стану пристроїв керування і захисту на всіх етапах їх експлуатації. Проте дотепер не усі вони належною мірою розроблені, багато з них залишаються трудомісткими, потребують значної кількості вимірювальної й випробувальної апаратури, практично відсутні автоматизовані засоби. Недоліки існуючих методів і засобів контролю ведуть до підвищення долі помилок при визначенні працездатності і якості функціонування пристроїв керування і захисту, що веде до зниження ефективності функціонування комплексу. Це підтверджує актуальність пошуку нових рішень у цій галузі. У дисертації розглянуті питання розробки і впровадження сучасних методів і засобів експлуатаційного контролю основних параметрів пристроїв керування і захисту при налагоджувальних і профілактичних роботах, що будуть сприяти підвищенню надійності та ефективності функціонування усього комплексу, дозволять проводити своєчасне коригування в процесі розробки, виробництва та експлуатації відповідного устаткування. Знайдені рішення можуть бути застосовані і для інших видів ЕТК.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалася відповідно до держбюджетної тематики науково-дослідних робіт кафедри “Автоматизовані системи керування електропостачанням і транспортом” ХДАМГ: №550 „Підвищення ефективності контролю пристроїв релейного захисту й автоматики систем електропостачання електротранспортом”, 1992 р.; №589 „Підвищення якості контролю стану контактних систем низьковольтної апаратури”, 1993 р.;. №590 „Розробка методу кількісної оцінки працездатності пристроїв захисту і керування систем електропостачання міського електричного транспорту”, 1994 р.;. №609, №623, №658 „Підвищення ефективності експлуатації пристроїв релейного захисту й автоматики систем електропостачання”, 1996 - 2000 р., а також госпдоговірним науково-дослідним роботам по цій же тематиці з Харківським метрополітеном та десятьма іншими промисловими підприємствами України.

Мета і завдання дослідження. Основною метою даної дисертаційної роботи є підвищення ефективності функціонування пристроїв керування і захисту в ЕТК МЕТ за рахунок розробки нових методів і засобів їх контролю, що відрізняються поліпшеними функціональними властивостями.

Об'єкт дослідження. Об'єктом дослідження є технологічні процеси контролю пристроїв керування і захисту на тягових перетворювальних підстанціях ЕТК МЕТ на всіх етапах їх експлуатації.

Предмет дослідження. Предметом дослідження є поліпшення функціональних властивостей системи контролю стану пристроїв керування і захисту ЕТК МЕТ на основі нових принципів і засобів технічного контролю.

Методи дослідження. Теоретичні дослідження проводилися з використанням відомого математичного апарату і методів математичного моделювання з застосуванням засобів обчислювальної техніки. Експериментальні дослідження виконувалися з використанням методик електричних і механічних вимірів, а також удосконалених методів виміру. Експериментальні результати оброблялися з використанням методів математичної статистики.

Поставлена мета вимагає вирішення таких наукових завдань:

1. Визначити залежність ефективності функціонування пристроїв керування і захисту ЕТК від якості їх контролю, прийнятих програм і методик контролю. Обгрунтувати доцільність удосконалення системи контролю, спрямовану на підвищення її ефективності.

2. Установити оптимальний набір контрольних параметрів, що характеризують якість функціонування пристроїв керування і захисту тягових перетворювальних підстанцій МЕТ.

3. Створити математичну модель функціонування електронних вузлів пристроїв керування і захисту, що дозволить визначати якісні показники їх функціонування без розриву зворотних зв'язків, як при профілактичному, так і при оперативному контролі.

4. Створити експериментальні пристрої контролю основних параметрів, що характеризують технічний стан пристроїв керування і захисту ЕТК, для підтвердження вірогідності результатів, отриманих шляхом математичного моделювання.

5.

6.

Наукова новизна отриманих результатів полягає в комплексному підході до розробки й обгрунтування методик і схемних рішень щодо контролю технічного стану пристроїв керування і захисту в електротехнічних комплексах електричного транспорту в процесі експлуатації. При цьому:

- вперше при оцінці якості функціонування пристроїв керування і захисту електротехнічного комплексу міського електричного транспорту розглянуті джерела похибок системи контролю, проведено класифікацію й дано оцінку ступеня їх впливу на кінцеві результати контролю;

- на основі отриманих аналітичних залежностей доведено, що мінімізація числа параметрів контролю по інформативній значимості має деяку абстрактність, обгрунтована необхідність при виборі контрольних параметрів пристроїв ЕТК МЕТ проводити додаткову їх мінімізацію за ймовірністю безвідмовної роботи пристроїв за цими параметрами;

- запропоновано для оцінювання технічного стану пристроїв керування і захисту ЕТК МЕТ в умовах експлуатації використовувати метод допускного контролю, який дозволяє порівняно з іншими методами спростити методику контролю і підвищити його вірогідність;

-обгрунтована можливість визначення величини сталого значення діагностичної напруги в залежності від величини і тривалості струму, що протікає через ізоляцію, із метою використання отриманої інформації для оцінки технічного стану силових і вторинних кіл пристроїв керування і захисту в умовах експлуатації, що дозволить скоротити тривалість контролю та виключити можливість ушкодження ізоляції під час випробувань;

- вперше в якості математичного апарата для дослідження пристроїв із зворотними зв'язками і жорсткими вимогами по вихідному параметру запропоновано метод послідовних наближень, що дозволяє одержати аналітичні вирази для визначення основних показників якості роботи й оптимізувати набір внутрішніх параметрів, придатних для оцінки технічного стану пристроїв;

- розроблено кількісний критерій оцінки якості методик, що приймають для контролю технічного стану пристроїв керування і захисту ЕТК, заснований на результатах обробки статистичного матеріалу за виявленими у процесі експлуатації помилками функціонування першого і другого роду, який дозволяє встановити найбільш ефективну методику з точки зору вірогідності контролю.

Практичне значення отриманих результатів полягає в наступному:

- розроблені засоби контролю функціонування пристроїв керування і захисту електротехнічного комплексу і поряд з методикою оптимізації числа контрольних параметрів доведені до рівня, що відповідає їх практичному застосуванню;

- розроблена й апробована на практиці методика й пристрій контролю часострумових характеристик вимірювальних елементів захисної апаратури комплексу, що дозволяє проводити підстроювання характеристик відповідно до заданого режиму й алгоритму функціонування;

- запропоновані методика й пристрій неруйнуючого випробування ізоляції вторинних і силових кіл комплексу, що дозволяють скоротити час контролю та створюють передумови для автоматизації процесу випробувань;

- розроблена математична модель, що відбиває режими роботи елементів пристроїв керування і захисту зі зворотними зв'язками, що дозволяє проводити їх дослідження з метою визначення й оптимізації числа контрольних параметрів у залежності від призначення контролю.

Результати дисертаційної роботи знайшли практичне застосування на підприємствах: Харківський метрополітен, НВТ Харківський завод „Електроважмаш”, ВАТ Харківський тракторний завод ім. С.Орджонікідзе, ЗАТ Харківський велозавод ім. Г.І.Петровського, де запропоновані методики і технічні засоби контролю були покладені в основу розроблених підприємствами програм і методик контролю електротехнічного устаткування, про що свідчать акти впровадження результатів роботи. Матеріали досліджень передані також для впровадження на підприємства: Харківський завод Радіодеталь”, НВТ Укрелектромаш”, БМУ Харківліфт 1”, Харківське обласне об'єднання теплових мереж, Харківська телефонно-телеграфна станція у вигляді звітів по госпдоговірній тематиці.

Особистий внесок автора:

- проведено аналіз особливостей функціонування пристроїв керування і захисту ЕТК МЕТ, запропонований принципово новий комплексний підхід до організації і проведення контролю технічного стану пристроїв керування і захисту в умовах експлуатації;

- встановлено оптимальний набір і характеристики контрольних параметрів пристроїв керування і захисту, що дозволяє систематизувати процес цифрового контролю щодо допуску на обраний параметр;

-

-

-

Публікації [5 - 7] виконані особисто; у роботах, виконаних у співавторстві, дисертанту належить: у роботі [1] - розробка методики оптимізації кількості контрольних параметрів з урахуванням їх інформативної ємності та впливу на безвідмовність роботи вимірювальних елементів ЕТК МЕТ; у роботі [2] - розробка показника якості функціонування системи електропостачання ЕТК МЕТ з урахуванням надійності окремих ділянок контактної мережі і результати експерименту по вимірюванню режиму функціонування тягової мережі; у роботі [3] – проведення аналізу внутрішньої структури електронних схем пристроїв захисту з точки зору визначення технічного стану і розробка методики визначення стану пристроїв за величиною коригуючих сигналів у колах самокомпенсації або зворотних зв'язків; у роботі [4] – експериментальний аналіз роботи комутаційної апаратури і визначення технічного стану контактних пристроїв; у роботі [8] - визначення параметрів, що характеризують зміну навантаження і дозволяють проводити оцінку якості роботи симетруючих пристроїв; у роботі [9] - визначення зв'язків між функціональними вузлами пристроїв захисту ЕТК МЕТ і результати досліджень режимів їх роботи, а також результати збору і систематизації відомостей про витрати на обслуговування; у роботі [10] - упровадження коефіцієнта ефективності профілактики для оцінки якості контролю пристроїв захисту; у роботі [11] - визначення меж області працездатності і похибок, що виникають при організації системи контролю; у роботі [12] - дослідження ймовірності безвідмовної роботи пристроїв захисту з урахуванням впливу умов їх експлуатації, розробка методів і засобів контролю, спрямованих на підвищення його достовірності; у роботі [13] - розробка баз даних, які включають характеристики випробувального обладнання, що відображають вплив умов експлуатації на параметри обладнання, розробка програми обробки результатів допускного контролю; у роботі [14] - розробка класифікації факторів, що визначають потенційну й експлуатаційну надійність засобів захисту ЕТК МЕТ; у роботі [15] - розробка заходів щодо контролю й обслуговування перетворювальних агрегатів на тягових підстанціях метрополітену; у роботі [16] - розробка критерію оцінки якості методик налагодження пристроїв захисту на тягових підстанціях метрополітену; у роботі [17] - розробка методики визначення технічного стану контактів комутаційної апаратури; у роботі [18] - розробка питань надійності контролю схем керування спеціального захисту від неповнофазних режимів роботи; у роботі [19] - розробка питань оптимізації кількості контрольних параметрів для програмуємих пристроїв автоматичного керування електропідігрівників; у роботі [20] - розробка методики обробки результатів випробувань та критерію визначення ступеня ймовірності і надійності контролю вимірювальних елементів пристроїв керування і захисту ЕТК МЕТ; у роботі [21] - розробка технічних вимог до побудови багатоцільового пристрою контролю якості електричної енергії з урахуванням оптимізації числа контрольованих параметрів.

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати дисертаційної роботи доповідалися і обговорювалися на XXVI, XXVII, XXVIII, XXX науково-технічних конференціях викладачів, аспірантів і співробітників ХДАМГ, Харків, 1992-2000 р.; на науково-технічній конференції країн Співдружності Незалежних Держав „Контроль і керування в технічних системах”, Вінниця, 1992 р.; на міжнародній науково-практичній конференції „Проблеми і перспективи ресурсозбереження в житло-комунальному господарстві”, Харків, 1995 р.; на міжнародній науково-технічній конференції „Керування режимами роботи об'єктів електричних систем - 2000”, Донецьк, 2000 р.

Публікації результатів наукових досліджень. Основний зміст дисертації відображено у 21 науковій публікації, зокрема, у 7 статтях у фахових наукових виданнях (з них 3 без співавторів); у 14 тезах матеріалів конференцій.

Структура й обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, п'ятьох розділів, основних висновків, списку використаних джерел і додатків.

Загальний обсяг роботи складає 241 сторінку, у тому числі 148 сторінок основного тексту, 28 рисунків (з них 10 - на окремих сторінках), 21 таблиця (з них 6 - на окремих сторінках, 1 – на двох окремих сторінках), список використаної літератури з 182 найменувань на 15 сторінках і 60 сторінок додатків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтована необхідність проведення теоретичних і експериментальних досліджень, пов'язаних із необхідністю підвищення ефективності функціонування пристроїв керування і захисту електротехнічних комплексів. Шляхом аналізу і порівняння з відомими методами розкрита актуальність проблеми і необхідність здійснення досліджень, викладений зв'язок роботи з бюджетною і госпдоговірною тематиками, сформульовані мета і задачі дослідження; приведені дані щодо наукової новизни отриманих результатів і їх практичного значення; визначений особистий внесок здобувача в наукових працях; зазначені місця апробації результатів досліджень і публікації.

Перший розділ присвячено аналізу стану питання і постановці задач дослідження. У розділі приведений аналіз відомих робіт із метою з'ясовування реального стану справи в галузі теоретичних і експериментальних досліджень, присвячених надійності й ефективності функціонування пристроїв захисту і керування ЕТК на прикладі ЕТК МЕТ. Розглянуто основні причини зниження ефективності роботи пристроїв керування і визначений критерій ефективності, величина якого залежить від комплексу експлуатаційних факторів. Аналіз зібраних статистичних даних свідчить про значний вплив надійності функціонування пристроїв керування і захисту на загальні показники надійності усього комплексу. У той же час особливості режимів роботи ЕТК МЕТ виявляють недостатню функціональну надійність пристроїв керування і захисту, яка пов'язана у першу чергу, із відхиленням параметрів спрацьовування від установлених значень. У розділі розглянуті характерні риси функціонування пристроїв керування і захисту і показано, що їх надійність істотно залежить від ефективності прийнятої технології профілактичних робіт. Якість контролю функціонування розглянутих пристроїв запропоновано характеризувати коефіцієнтом ефективності робіт, що статистично визначає середню долю можливих відмов, виявлених у процесі контролю, у тому числі і тих, що могли бути внесені в ході профілактичних робіт або при оперативному обслуговуванні. Проаналізовано існуючі методи підвищення ефективності функціонування пристроїв керування і захисту ЕТК, що дозволило зробити висновок про необхідність розробки програм і методик контролю на основі сучасних технічних засобів, включаючи автоматизацію основних контрольних операцій, що сприяють підвищенню достовірності контролю технічного стану пристроїв і зниженню витрат на проведення контрольних операцій на всіх етапах їх експлуатації.

В другому розділі розглянуто організаційний підхід до контролю вимірювальних елементів (ВЕ) пристроїв керування і захисту за допуском на контрольний параметр. При цьому формулюється основна задача контролю, що складається у вимірі ряду випадкових величин у деякий момент часу для ухвалення рішення про придатність пристрою до виконання необхідних функцій або необхідності деяких регулюючих дій. Показником якості функціонування пристрою (тобто властивості, що визначає успішність виконання заданих йому функцій) пропонується використовувати ступінь помилкових дій пристрою, під яким розуміється відхилення його вихідного сигналу від такого ж сигналу при “ідеальній” схемі

, (1)

де - значення сигналу на вході ВЕ, при якому спрацював ВЕ;

- задане значення (уставка) параметра спрацьовування;

- найбільше допустиме відхилення значення.

Розглянуто методологічні принципи організації контролю за допусками на контрольні параметри та джерела похибок при прийнятій системі контролю. Показано, що помилки контролю можуть виникати на всіх стадіях організації контролю, у тому числі: при переході від реального пристрою до його моделі, при переході від моделі до алгоритму контролю, на стадії безпосереднього виміру через обмежену точність контрольно-вимірювальної апаратури і т.ін. Питання про межі області несправності вирішується або на підставі критеріїв порівняльної оцінки ефективності контролю, тобто мінімум помилок I і II роду або по заданій достовірності контролю.

У розділі показано, що гарантуємі допуски Г(1,2) доцільно відраховувати від апріорного математичного очікування контрольного параметра з огляду на те, що в загальному випадку поле допуску асиметрично щодо . Після введення коефіцієнта асиметрії К допуск на параметр можна представити як величину відхилення Г від

,

,

а також величину відносного контрольного допуску, що враховує дисперсію параметра, що контролюють

. (2)

Отримано рівняння, що дозволяє аналітично визначити контрольні допуски

, (3)

де - відхилення апостеріорного математичного очікування від номінальної величини параметра.

Отже, контрольні допуски залежать тільки від відносного допуску і коефіцієнта асиметрії К. Для визначення відносних контрольних допусків надані криві у вигляді функцій відносних гарантуємих допусків для різних значень К. Криві показують, що зі збільшенням ширини допуску щодо апостеріорної дисперсії контрольного параметра збільшується величина допуску на нього. Наведені в роботі приклади підтверджують, що зі збільшенням точності приладу різниця між допусками, що гарантуються і контрольними допусками зменшується, і таким чином точність контрольно-вимірювальної апаратури визначає ширину відповідного поля контрольних допусків. Оскільки вимоги до точності контрольно-вимірювальної апаратури на практиці обмежені технічними можливостями і розумінням економії, то при розробці засобів контролю варто оптимізувати кількість параметрів з урахуванням можливості реалізації алгоритму контролю і технічних засобів.

У зв’язку із застосуванням допускного контролю в умовах експлуатації, у розділі одержала подальший розвиток методика вибору й оптимізації числа параметрів, що заснована на прийнятій в теорії інформації апріорної й апостеріорної ентропій. Вибір параметрів по їх інформативності дозволив описати процес одержання, перетворення й обробки інформації, використовуючи єдиний математичний апарат. Показано, що при організації контролю за допуском доцільно вибирати параметри з найменшою дисперсією. Проте деяка абстрактність такої оцінки поставила перед необхідністю проводити мінімізацію числа контрольованих параметрів за значенням ймовірності безвідмовної роботи по цьому параметру, що дозволило підвищити вірогідність контролю. За розробленою методикою здійснений вибір контрольних параметрів пристроїв керування і захисту, що входять до складу ЕТК МЕТ і мають релейну характеристику. У розділі наведені таблиці зі статистичними даними відмов по контрольованим параметрам різноманітних реле, а також їх інформативна оцінка, що характеризує стан окремих вузлів і схем. Аналіз даних дозволив виділити найбільш важливі параметри: струм та напругу спрацьовування (повернення), час спрацьовування, опір контактів, опір ізоляції. Оскільки для вимірювальних реле варто розглядати відмови I і II роду, у розділі приведені параметри потоків відмов для основних застосовуваних реле. Аналіз показує, що потоки відмов II роду для вимірювальних реле на порядок вище, ніж для інших реле, що вказує на необхідність удосконалювання методики їх контролю, оскільки ці елементи в значній мірі визначають якість функціонування використовуваних видів захисту. У розділі проведено аналіз статистичних даних по відмовах комутаційної апаратури, який показав, що найбільш частою відмовою є зміна часострумових характеристик і погіршення якості блокконтактів. Порівняння експериментальних характеристик із заводськими показав значно більший розкид часу спрацьовування, ніж той, який може забезпечити конструкція вимикача. Тому в умовах експлуатації при необхідності забезпечення селективності, запобігання виходу з ладу устаткування, що захищається, та попередження пожеж, що викликаються загорянням кабелів і проводів, необхідно ретельне калібрування або добір вимикачів із відповідними характеристиками. Для здійснення цих заходів необхідна спеціальна та досить проста апаратура, що не вимагає високої кваліфікації операторів.

У третьому розділі надано матеріал щодо апаратурної реалізації методики допускного контролю параметрів, відібраних за запропонованою в роботі методикою. Зокрема, надані матеріали, пов'язані з розробкою пристрою, що реалізував неруйнуючий метод контролю ізоляції по допуску, заснований на фіксації сталого значення діагностичної напруги, величина якої залежить від стану ізоляції. Суть методу полягає у використанні принципової можливості поєднання виміру опору й випробування ізоляції за рахунок застосування джерела підвищеної діагностичної напруги з різко падаючою навантажувальною характеристикою в області неприпустимих значень ізоляції (див. рис.1). При такій формі характеристики стала напруга цілком визначається станом ізоляції об'єкта. Застосування методу істотно спрощує технологію контролю за рахунок використання контролю по допуску, виключає можливість фізичної руйнації ізоляції, а також сприяє підвищенню безпеки проведення випробувань.

Рис. 1 – Залежність вихідної напруги від струму навантаження

У розділі розроблено пристрій контролю параметрів, структурна схема якого подана на рис.2; наведені структурні схеми розроблених пристроїв допускного контролю, що доповнюють основну схему: функціональна схема блоку стимулюючих впливів, принципова схема виміру контрольованих величин і її застосування для контролю малих значень струму, структурна схема контролю часострумових характеристик захисту тягових мереж.

Рис.2 – Структурна схема вимірювального пристрою:

БСВ - блок стимулюючих впливів, ОК - об'єкт контролю,

ДС - датчик струму, ВП - вимірювальний пристрій,

ДЧ - датчик часу, ПК - пристрій керування.

Для кожного з цих пристроїв проведена оцінка точності вимірів. Так, наприклад, відносна похибка виміру опору знаходилася в межах 2%, виміру постійного струму - у межах 2,9%, контролю часострумових характеристик не перевищувала 8% з урахуванням дисперсії самих часових характеристик. Застосування розроблених пристроїв в умовах експлуатації свідчить про те, що контроль параметрів пристроїв по допуску підтвердив перевагу запропонованого методу від методів, які широко застосовуються в чих умовах у даний час.

Четвертий розділ присвячено методиці визначення технічного стану електронних схем пристроїв керування і захисту ЕТК на основі допускного контролю. Показано, що вихідні параметри, що звичайно використовуються в якості контрольних для ряду функціональних вузлів, не завжди мають достатню чутливість. Наведено доказ того, що для схем із малим відхиленням вихідного параметра в межах робочої області можна знайти параметр або групу функціонально пов'язаних з ним внутрішніх параметрів, зміна яких при цьому відбувається в більш широких межах, і саме за ними визначати технічний стан контрольованої схеми. Проведено класифікацію схем із позиції організації контролю по допуску, розроблена модель об'єкта контролю, що стала основою для розробки алгоритму контролю технічного стану і для розробки рекомендацій по вибору параметрів контролю та конструюванню технічних засобів контролю. Аналітичні вирази, що описують роботу таких схем, спрощуються розкладанням їх по малому параметру, що дозволяє розглядати впливи різного порядку величин і одержати вирази для кожної з неї у найбільше простій формі. Спрощення аналізу досягається за рахунок послідовного упорядкованого визначення впливів різного порядку у відповідних наближеннях. При цьому відкидання малих членів проводиться вже у вихідних рівняннях, а не в складних остаточних виразах. Таким чином, вдається провести детальний аналіз розглянутих схем і одержати їх діагностичні моделі з урахуванням всіх суттєвих для визначення якісних показників складових. Це дало можливість здійснити єдиний підхід до схем подібного роду, що дозволило істотно спростити й впорядкувати процедуру пошуку відповідних наборів контрольних параметрів. Запропонований метод продемонстровано на прикладі аналізу конкретного вузла блоку живлення вимірювальних схем системи телемеханіки, для якого отримана діагностична модель, математичні вирази для ряду його якісних показників, алгоритми контролю та рекомендації щодо виміру параметрів контролю. Запропонований алгоритм контролю по допуску дозволяє досягти більш високої точності у визначенні якості функціонування, а також дозволяє обійтися меншою кількістю вимірів. Проведені дослідження дозволили розробити програму ідентифікації стану об'єкта контролю за результатами випробувань, придатну для широкого класу пристроїв керування і захисту.

У п'ятому розділі розглянуто питання метрологічної оцінки якості методик контролю пристроїв керування і захисту ЕТК. Зокрема, розробка критерію порівняння варіантів методик, що можуть відрізнятися засобом перевірки, типом апаратури, числом контрольованих параметрів, числом спостережень і т.ін. Статистичний підхід до результатів перевірок призводить до необхідності судження про якість методики по долі безпомилково перевірених по ній пристроїв. Для одержання прямого показника якості методики використано принцип порівняння деякої ідеальної характеристики, яка отримана при стандартних метрологічних умовах, з реальною, що отримана за методикою, яку оцінюють. Роль стандартних умов при цьому може грати закон рівної ймовірності. Якщо мати у своєму розпорядженні дані про щільність розподілу ймовірності Ро(х) відношення о граничної випадкової похибки уставки до норми на неї , то доля безпомилково перевірених пристроїв керування і захисту за розглянутою методикою буде

. (4)

Критерій можна легко визначити за графіком фактичної оперативної характеристики аналізованої методики, для цього графік повинен бути побудований у відповідному масштабі. Щоб уникнути цього достатньо віднести всі члени правої частини до fo - площі під ідеальною оперативною характеристикою. Ідеальна характеристика прямокутна. Це означає, що всі пристрої після контролю оцінюються правильно з ймовірністю, що дорівнює одиниці. Збільшення площ fI і fII веде до збільшення помилок першого і другого роду відповідно. Отриманий критерій залежить тільки від якості методики перевірки і зовсім не залежить від якості виготовлення самих пристроїв, тому що для всіх пристроїв прийнятий той самий закон розподілу. У розділі показано, що якщо розподіл якості контрольованих пристроїв за показником о є рівномірним від нуля до одиниці, то критерій N являє собою точні значення долі пристроїв, безпомилково випробуваних за аналізованою методикою, тобто . При щільностях ймовірностей Ро(х) відмінних від 1 варто користуватися отриманими в роботі кривими залежності від N0 (див. рис.3), що вказують зміну відносної розбіжності між критеріями N та N0 зі збільшенням N0 при різних значеннях відношень . Аналіз рис.3 показує, що при N0 = 0,8 критерій на 2 – 2,5% , а при N0 = 0,9 він менше усього на 0,5 – 1,0%.

Можливість оцінки методик, що впроваджуються, дає змогу досягти економічного і соціального ефекту внаслідок підвищення якості контролю, зниження долі помилок при випробуваннях, підвищення продуктивності праці, підвищення ефективності роботи пристроїв керування і захисту ЕТК.

Рис.3 - Графіки зміни відносної розбіжності між критеріями N0 та N

ВИСНОВКИ

У дисертації проведено теоретичне узагальнення і запропоновано нове рішення наукової задачі, що полягає в підвищенні ефективності функціонування пристроїв керування і захисту ЕТК за рахунок удосконалювання системи їх контролю, впровадження якої сприяє підвищенню надійності роботи комплексу в цілому.

При вирішенні цієї задачі, що має важливе народногосподарське значення, отримані наступні основні наукові і технічні результати:

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

Перелік опублікованих праць здобувача по темі дисертації

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

21.

АНОТАЦІЇ

Дейнеко Н.А. Підвищення ефективності функціонування пристроїв управління і захисту електротехнічних комплексів за рахунок