Параметры, характеризующие состояние электроустановок.

Вид электроустановки	Диагностические параметры
Сопротивление изоляции	Сопротивление постоянному току	Ток несимметрии	Температура	Вибрация	Частичные разряды
Генераторы переменного тока	+	+	+	+	+	+
Трансформаторы, автотрансформаторы, реакторы	+	+	+	+	+	+
Выключатели	+	+	-	-	-	+
Воздушные линии	+	-	-	-	-	+
Аппаратура управления и защиты		-	-	-	-	-
Кабели	+	-	+	-	-	-

Условия работоспособности по одному параметру непрерывных объектов задаются неравенствами, которые ограничивают его значения с одной или двух сторон:

(R_и>300 МОм, сопротивление изоляции более 300 МОм, измеренное при температуре 18-20⁰С);

(tg <2,5%, тангенс угла диэлектрических потерь меньше 2,5%);

где – текущее значение, – наименьшее, – наибольшее допустимое значение диагностических параметров.

В большинстве случаев на диагностические параметры задаются двухсторонние ограничения вида:

(I_н<I<1,25I_н – ток нагрузки трансформатора);

Если состояние ЭУ определяется несколькими ДП, т.е. , то задачу контроля работоспособности сводят к проверке рассмотренных неравенств для каждого признака. Если хотя бы одно из неравенств не выполняется, то объект признается неработоспособным. Примером может служить синхронный двигатель серии СТД, типа 800–2, состояние которого определяется частотой вращения , частотой вибрации f, током утечки I_ут.

Условия работоспособности на характеристики.Если в качестве ДП используется характеристика, то оценить состояние элементов ЭУ можно или по нескольким показателям характеристики, или по отклонению текущей характеристики от номинальной. Если в качестве диагностических признаков, например, силовых трансформаторов или системы трансформатор – линия электропередачи используются показатели интенсивности высокочастотных излучений y=f(x), где x и y – соответственно входная и выходная переменные, то условия работоспособности определяются величиной отклонения текущей характеристики f(x) объекта от номинальной . При этом необходимо установить количественный критерий, который позволял бы оценивать сходство и различие этих характеристик. Существует несколько таких критериев:

а) критерий среднего отклонения

.

Интеграл в этом соотношении численно равен площади (рис.7.2), ограниченной функциями f(x) и . Недостатком этого критерия является одинаковая чувствительность как к величине абсолютного отклонения, так и к длительности интервала, по которому оценивается отклонение;

б) критерий среднеквадратичного отклонения

.

Этот критерий более чувствителен к величине отклонения, чем к длительности интервала, на котором оценивается отклонение. Он наиболее часто используется на практике;

в) критерий равномерного приближения

.

В этом случае критерием близости является их максимальное отклонение на интервале [a, b]. Если максимальное отклонение мало, то на всем интервале определения функции будут мало отличаться друг от друга.

Условие работоспособности будет выглядеть в виде неравенства

,

где – допустимое отклонение; р = 1,2,3 – вид критерия.

Допустимые отклонения на всю характеристику могут задаваться в виде маски рис.7.3).

В случае, если характеристика оценивается по точкам (рис.7.4), то задается область допустимых отклонений для ограниченной совокупности точек на рабочем участке характеристики .

Условия работоспособности задаются для каждой точки в виде неравенства , . Если неравенства справедливы для всей совокупности рассматриваемых точек характеристики, то объект признается работоспособным.

Для ОД, состоящего из нескольких СЕ, вектор состояния имеет вид S=(s₁,...,s_i,...,s_n). Условием работоспособности такого объекта является работоспособность каждой СЕ. Состояние СЕ имеет два исхода: работоспособна – 1, неработоспособна – 0. Тогда условие работоспособного состояния сложного объекта можно записать S_p = (1,...,1,...,1). Для каждой СЕ условия работоспособности могут

записываться в одном из приведенных выше виде.

Степень работоспособности

Поскольку заданные конструктором параметры не могут быть точно достигнуты при изготовлении, элемент ЭУ может оказаться в работоспособном состоянии, но с различным запасом работоспособности. Это объясняется, с одной стороны, неточностью изготовления элементов, а с другой – самой постановкой задач, поскольку на практике оказывается допустимой некоторая неточность в выполнении рабочих функций. Для проверяемых признаков (параметров и характеристик) вводятся эксплуатационные допуски, представляющие собой установленные опытным путем или расчетом допустимые границы изменения. Этим объясняется введение понятия области работоспособности и рассмотрение подмножества работоспособных состояний S_p. Однако не все состояния в подмножестве S_p равноценны.

Можно предположить, что чем дальше состояние s_i от границы области работоспособности нижней или верхней , тем меньше вероятность того, что объект потеряет работоспособность в ближайшее время. Удаление значений признака xi от границы области работоспособности увеличивает запас его работоспособности. Наоборот, приближение значения диагностического признака к границе области работоспособности уменьшает запас работоспособности (рис.7.5).

Запас работоспособности через текущее значение и граничное (нижнее или верхнее) может быть вычислен следующим образом:

.

Если область работоспособности разбита на ряд подобластей, то условие принадлежности значения ДП j-й подобласти записывается в виде

,

где и – нижняя и верхняя границы j-й подобласти.

При такой оценке можно ввести диагноз типа "отлично", "хорошо", "удовлетворительно".

В связи с тем, что размерности и допустимые отклонения ДП могут быть различны при технической реализации количественной оценки изменения работоспособного состояния, удобнее пользоваться понятием степень работоспособности, которая является безразмерной величиной. Ее можно определить по одному параметру следующим образом

,

где – допуск (область работоспособности) на i-й диагностический параметр в области изменения; t – время; R – режим работы.

В этом случае степень работоспособности изменяется в пределах [1,0]. Если умножить на 100, то степень работоспособности оценивается в процентах.

Характер изменения работоспособности виден из рис.7.6.

Несколько сложнее оценить степень работоспособности объекта, состояние которого определяется несколькими диагностическими параметрами . Для решения этой задачи введем число таким образом, чтобы:

1) ;

2) , если хотя бы один параметр достигнет граничного значения ,

3) более весомый параметр, входящий в , сильнее влияет на величину .

Определим как отношение двух чисел . Рассмотрим произвольное число такое, что

, р = 1,2,... – произвольное число, а_i – весовой коэффициент.

В частных случаях

при – взвешенная сумма;

при – среднеквадратичное отклонение.

Построим произведение

,где q_i - произвольное число, выбираемое с учетом удовлетворения третьего условия.

Тогда при стремлении значения параметра к граничному будет стремиться к бесконечности, так как значение числителя при малых величинах [ ] будет выше (они складываются), чем знаменателя (умножаются малые величины).

С учетом этого можно определить степень работоспособности , которая при изменении диагностических параметров будет изменяться в пределах [C_max,0].

В качестве весовых коэффициентов а_i при определении степени работоспособности объекта в зависимости от его особенностей могут использоваться различные показатели, получаемые расчетным или эмпирическим способами (корневой чувствительности, чувствительности к изменениям, происходящим в объекте, показатели надежности и др.)