Этот сигнал достаточно просто реализуется подачей питания.

В качестве тестового воздействия может использоваться воздействие, изменяющееся по линейному закону

Вид теста и реакции на него приведен на рис.6.12.

В ряде случаев тестовым воздействием может являться синусоидальный сигнал

.

Если объект линейный, то на выходе будет также синусоидальный сигнал

.

При таком сигнале состояние ЭУ оценивается не на одной частоте, а на определенной совокупности частот. В этом случае снимаются амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики ЭУ. Частотный спектр выходного сигнала имеет вид

,

где .

В соответствии с обратным преобразованием Фурье с наблюдаемым частотным спектром может быть сопоставлена временная функция

.

При выборе тестового сигнала важно определить необходимый его уровень, исходя из требований достаточного возбуждения элементов ЭУ. При этом сигнал не должен превышать некоторый предельный уровень, при котором ЭУ может оказаться в зоне нелинейности или быть поврежденной.

При работе в реальных условиях эксплуатации электрооборудования и средств автоматизации наиболее распространенными тестовыми сигналами являются сигналы включения и синусоидальные сигналы, которые реализуются технически достаточно просто.

Рассмотренные основные положения технической диагностики позволяют перейти к знакомству с содержанием и методами решения основных задач диагностирования.

Контрольные вопросы

1. Как соотносятся понятия диагностика, диагностирование, диагноз?

Ответы:

а) диагностика – результат определения состояния объекта; диагностирование – область знаний, охватывающая теорию, методы, алгоритмы и средства определения состояния объекта; диагноз – процесс определения состояния объекта;

б) диагностика – процесс определения состояния объекта; диагностирование – результат определения состояния объекта; диагноз – область знаний, охватывающая теорию, методы и средства определения состояния объекта;

в) диагностика – область знаний, охватывающая теорию, методы, алгоритмы и средства определения состояния объекта; диагностирование – процесс определения состояния объекта; диагноз – результат определения состояния объекта.

2. Что представляет собой диагностический параметр и диагностическая характеристика?

Ответы:

а) параметр – одна физическая величина, характеристика – много физических величин;

б) параметр – физическая величина, характеристика - зависимость одной физической величины от другой;

в) параметр – зависимость одной физической величины от другой, характеристика – физическая величина.

3. Дайте определение понятия работоспособность.

Ответы:

а) состояние, при котором значения всех признаков, характеризующих способность ОД выполнять заданные функции, соответствуют установленным требованиям;

б) свойство ОД, при котором значения всех признаков, характеризующих его способность выполнять заданные функции, соответствуют заданным требованиям;

в) состояние ОД, при котором значения всех параметров соответствуют установленным требованиям.

4. Какие основные задачи решаются при диагностировании?

Ответы:

а) контроль работоспособности, диагностика;

б) контроль работоспособности, поиск дефекта, прогнозирование технического состояния;

в) контроль работоспособности, диагностика, прогнозирование технического состояния.

5. Выберите полную схему формирования диагноза.

Ответы:

а, б или в на рисунке 6.13.

6. Определите основные положения технической диагностики.

Ответы:

а) ОД может находиться в конечном множестве состояний: анализ при диагностировании сводится к анализу множествасостояний, в которых может находиться ОД, или подмножеств работоспособных и неработоспособных состояний;

в работоспособном ОД может быть дефект, а в неработоспособном он может быть всегда; СД в общем случае включает в себя ОД и ТСД;

б) ОД может находиться в бесконечном множестве состояний: анализ при диагностировании сводится к анализу множества состояний, в которых может находиться ОД, или подмножеств работоспособных и неработоспособных состояний; в работоспособном ОД может быть дефект, а в неработоспособном он имеется всегда; СД в общем случае включает в себя ОД, ТСД, ЧО;

в) ОД может находиться в конечном множестве состояний: анализ при диагностировании сводится к анализу множества состояний, в которых может находиться ОД, или подмножеств работоспособных и неработоспособных состояний; в работоспособном ОД может быть дефект, а в неработоспособном он естьвсегда; СД в общем случае включает в себя ОД, ТСД, ЧО;

7. Что необходимо учитывать при создании систем диагностирования ЭУ? 1) стоимость; 2) физические принципы построения; 3) внешний вид; 4) конструктивное исполнение; 5) наличие непрерывных и дискретных объектов; 6) структуру; 7) уровень надежности; 8) цвет окраски; 9) режимы использования; 10) уровень автоматизации; 11) возможности восстановления; 12) условия диагностирования.

Ответы:

а) 1..9;

б) 1..4, 8..12;

в) 2, 4..7, 9..12.

8. Какие этапы определяют жизненный цикл ЭУ?

Ответы:

а) проектирование, изготовление, хранение;

б) проектирование, изготовление, эксплуатация;

в) хранение, ремонт, использование по назначению.

9. Как математически записать тестовый сигнал включения?

Ответы:

а)

б)

в)

ГЛАВА 7

КОНТРОЛЬ РАБОТОСПОСОБНОСТИ

Условия работоспособности

Область работоспособности. Электроэнергетическое оборудование состоит из конечного числа элементов, и соответственно в нем может возникнуть конечное число дефектов. Разделение множества состояний на подмножества работоспособных и неработоспособных определяет условие работоспособности, т.е. условие, при выполнении которого электроэнергетическое оборудование может выполнять возложенные на него функции.

Следует отметить, что понятие работоспособность содержит некоторую неопределенность, связанную с тем, что между абсолютной работоспособностью элемента ЭУ, когда все диагностические признаки имеют номинальное значение, и абсолютной неработоспособностью, когда ЭО совершенно не способно работать (пробой изоляции, обрыв проводов, их замыкание на землю), лежит конечное число промежуточных состояний, при которых ЭУ способна выполнять некоторую работу, но с пониженной производительностью или с ухудшением качества.

Не всегда очевидна граница между работоспособным и неработоспособным состояниями. Не ясно также, при каких значениях диагностических признаков элементов ЭУ должна считаться неработоспособной и подвергаться восстановлению. Превышение допустимых значений напряжения приводит к снижению надежности работы электроустановок. Повышение тока нагрузки приводит к чрезмерному перегреву всех аппаратов, кабелей, обмоток силовых трансформаторов и электрических машин, включенных в эту электрическую цепь. В результате перегрева электрооборудования возможен пробой изоляции с последующим замыканием токоведущих частей между собой или на землю.

В общем случае объект может находиться в конечном множестве состояний

S=(s₁,...,s_j,...,s_p).

Каждому состоянию соответствует определенное значение какого-либо диагностического признака (рис.7.1).

.

Причем p=r, если существует однозначное соответствие, а в общем случае .

Область работоспособности определяется как область изменения диагностических параметров, ограниченная их допустимыми значениями, в которой объект работоспособен.

Допустимые нижние или верхние значения можно определить из анализа диагностической модели или воспользоваться приближенным расчетом:

; ,

где – запас относительно предельного значения параметра ; – номинальное значение диагностического параметра; к – коэффициент запаса.

При этом не учитывается влияние множества случайных факторов, воздействующих на объект. На практике нормальная работа критических схем обеспечивается при отклонении напряжений не более чем на 10 % от номинального значения. Однако в аварийном режиме допускается работа элементов ЭУ при разбросе напряжений до 20...30 %. Состояние элементов ЭУ характеризуется совокупностью диагностических признаков. При этом условие работоспособности можно задавать в пространстве диагностических признаков, исходя из следующих предположений:

1. Определено множество состояний электроэнергетического оборудования S, т.е. совокупность диагностических признаков ;

2. Существуют номинальные лучшие состояния, т.е. определены ;

3. Отклонение работоспособных состояний от номинальных допускается в определенных пределах , соответствующих диапазону (н – нижнее, в – верхнее значение).

Таким образом, для всех точек в области работоспособности элементы ЭУ считаются функционирующими нормально; номинальное состояние включено в область работоспособности.

В связи с тем, что в качестве ДП могут использоваться параметры и характеристики, рассмотрим способы задания условий работоспособности для них.

Условия работоспособности на параметры. Наиболее часто используемые для контроля работоспособности электрооборудования параметры приведены в табл. 7.1.

Кроме того, в качестве параметров могут использоваться: индуктивность и резонансная частота обмоток силовых трансформаторов и электрических машин, потенциалы, сопротивление изоляции элементов ЭУ, уровень напряженности электромагнитного поля, интенсивность частичных разрядов.

Таблица 7.1