Таким образом, если состояние объекта характеризуется вектором состояния

,

то в процессе обучения получают векторы , формирующие классы .

Это означает, что, осуществляя вероятностную или статическую обработку векторов , , внутри каждого класса RП можно описать состояние с помощью функции плотности распределения , .

В зависимости от того, как описывается класс или как требует постановка задачи, классификацию векторов производят детерминированными или вероятностными методами.

При использовании детерминированных методов в качестве меры близости используются расстояния

где – эталонное значение параметра -го класса.

Минимальное расстояние свидетельствует о принадлежности объекта к классу .

Использование вероятностных методов предполагает вычисление величин вероятностей , ,... . Максимальное значение вероятности свидетельствует о принадлежности объекта к классу .

При этом необходимо:

обучение, т.е. получение набора статистики по значениям ;

построение разделяющей функции, т.е. уравнения поверхности, разделяющей классы в пространстве.

Для формирования классов при обучении необходимо иметь несколько сот измеренных значений диагностических параметров. Прогнозирование методами статической классификации, в основном, находит применение при серийном выпуске продукции, когда имеется большая "обучающая" выборка.

Контрольные вопросы

1. Раскройте содержание понятий интерполяция и экстраполяция.

Ответы:

а) интерполяция – определение промежуточных значений функции по некоторым ее известным значениям, экстраполяция – определение значений функции за пределами интервала, где известны ее значения:

б) интерполяция – определение значений функции за пределами интервала, где известны ее значения, экстраполяция – определение промежуточных значений функции по некоторым ее известным значениям;

в) интерполяция – определение значений функции по ее известным значениям за пределами рассматриваемого интервала, экстраполяция – определение значений функции за пределами интервала, где известны ее значения.

2. Что такое случайный процесс?

Ответы:

а) изменение случайной величины при изменении случайного параметра;

б) изменение случайной величины при изменении неслучайного параметра;

в) изменение неслучайной параметра при изменении случайной величины.

3. Какие процессы можно прогнозировать?

Ответы:

а) имеющие колебательный характер без тренда;

б) предполагающие внезапные отказы;

с) обладающие свойством монотонности и плавности.

4. Чем отличается локальный прогноз от глобального?

Ответы:

а) при локальном – прогнозируется работоспособность одного ОД, при глобальном – группы ОД;

б) при локальном – прогнозируется работоспособность одного ОД до отказа, при глобальном – группы ОД до отказа;

в) при локальном – прогнозируется работоспособность на незначительное время, при глобальном – до потери работоспособности.

5. Как выглядит степенной полином, используемый для прогнозирования?

Ответы:

a)

б)

в)

6. Определите последовательность действий при прогнозировании с помощью степенных полиномов.

Ответы:

а) интерполяция, экстраполяция, оценка точности прогноза;

б) оценка точности прогноза, экстраполяция, интерполяция;

в) экстраполяция, интерполяция, оценка точности прогноза.

7. Выберите запись уравнения регрессии, используемой для прогнозирования ( – диагностический параметр, – начальное значение диагностического параметра, t – время, а – коэффициент регрессии).

Ответы:

а) ;

б) ;

в) .

8. Метод регрессионного анализа находит применение при прогнозировании состояний каких ОД?

Ответы:

а) отдельного ОД по информации, полученной от группы однотипных ОД;

б) группы однотипных ОД по информации о состоянии одного ОД;

в) группы однотипных ОД по информации о их состоянии.

9. Какая из формул используется для определения вероятности невыхода диагностического параметра за допустимые пределы ( – плотность распределения значений )?

Ответы:

а) ;

б) ;

в)

10. Какой формулой описывается нормальный закон распределения случайной величины ( – математическое ожидание, – среднеквадратичное отклонение)?

Ответы:

a) ;

б) ;

в) .

11. Определите последовательность действий при использовании вероятностного прогнозирования.

Ответы:

а) определить для каждого момента значения и – экстраполировать и на интервале Т₂ – рассчитать вероятность выхода (невыхода) диагностического параметра за допустимые пределы;

б) определить для каждого момента значения и – рассчитать вероятность;

в) определить для каждого момента значения и – интерполировать m – экстраполировать и – рассчитать вероятность.

12. Чем отличаются параметрические и временные классы?

Ответы:

а) параметрический класс характеризует долговечность, временной – степень работоспособности;

б) параметрический класс характеризует долговечность, временной – долговечность;

в) параметрический класс характеризует степень работоспособности, временной – долговечность.

ГЛАВА 10

СИСТЕМА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

Объект диагностирования

Характеристика электроустановок. Одним из основных элементов системы диагностирования является электроустановка – объект диагностирования (ОД). В зависимости от характера описания процессов, протекающих во времени в объекте, ОД подразделяются на непрерывные, дискретные и гибридные. Непрерывные – ОД, изменение состояния которых может быть описано непрерывно во времени. Дискретные –ОД, изменение состояния которых описывается дискретно во времени с использованием аппарата булевой алгебры. Гибридные – ОД, представляющие собой комбинацию непрерывных и дискретных устройств.

К непрерывным объектам относятся энергетические установки, электроэнергетические системы, электроприводы различного назначения и др.; к дискретным – системы управления различными системами, ЭВМ и др.; к гибридным – автоматические системы управления энергетическими объектами и др.

Объект диагностирования используется непрерывно или периодически. Кроме того, периодическое использование может иметь постоянный период (регулярно-периодическое использование) или случайное значение периода (случайно-периодическое использование).

Объекты непрерывного использования диагностируются в основном в рабочем режиме или для диагностирования должны включаться и переводиться на незначительное время в специальный режим. К этой категории относятся элементы ЭУ.

Объекты периодического использования применяются по целевому назначению периодически, а в перерывах между использованиями (рабочими режимами) выключаются или находятся в дежурном режиме ожидания прихода заявки на использование. В этот интервал времени обычно осуществляются диагностирование и восстановление. К подобным объектам могут быть отнесены электроприводы, общие энергетические системы и др.

Элемент ЭУ диагностируется непрерывно или периодически. В свою очередь, периодическое диагностирование выполняется с постоянным (регулярно-периодическое) или случайным (случайно-периодическое) периодом. Для диагностирования элементы ЭУ могут переводиться в специальный режим диагностирования (РД) или диагностироваться в рабочем (РР) и дежурном (ДР) режимах.

Система диагностирования должна учитывать возможные ситуации, возникающие в зависимости от соотношения между величинами периодов диагностирования и использования оборудования. Если элемент ЭУ используется периодически с постоянным периодом, а диагностируется случайно-периодически, то заявка на диагностирование, пришедшая во время рабочего режима, теряется. С другой стороны, заявка на использование ЭУ, поступившая в то время, когда он находится в специальном режиме диагностирования, прерывает его без последующего возобновления. Естественно, что подобных ситуаций не может возникнуть, если элемент ЭУ используется и диагностируется регулярно-периодически, поскольку период диагностирования, длительность использования и перерывы между последовательными использованиями постоянны.

В зависимости от назначения, конструктивных особенностей, условий использования и эксплуатации ЭУ может рассматриваться как единое целое или как совокупность взаимосвязанных элементов – структурных единиц (СЕ). Разделение ЭУ на структурные единицы определяется необходимостью использования различных методов диагностирования и конструктивного исполнения, неодинаковыми значениями показателей надежности, диагностированием отдельных частей оборудования в различные моменты времени.

На районных и местных подстанциях для преобразования электрической энергии используются автотрансформаторы и трансформаторы с номинальным напряжением 220, 110, 35, 10 кВ и различной установленной мощностью. Они отличаются конструктивными особенностями, по условиям охлаждения ( естественное масляное охлаждение – М; охлаждение принудительное с обдувом масла – Д; охлаждение принудительное с циркуляцией и обдувом масла – ДЦ; охлаждение принудительное с циркуляцией масла через радиаторы – Ц, и др.), способом защиты от атмосферных перенапряжений (Г –грозоупорные), способом защиты от увлажнения (пленочная защита, азотная защита). По уровню изоляции электроустановки изготовляются с нормальной и ослабленной изоляцией.

Потребительские подстанции с вторичным напряжением 380/220 или 220/127 В подразделяются в зависимости от назначения на промышленные, городские (коммунальные), сельские и т.п., по конструктивному исполнению – на закрытые трансформаторные пункты (ЗТП), комплектные трансформаторные пункты (КТП) и мачтовые (МТП).

Все оборудование районных и местных подстанций размещается вне помещений. Оборудование таких подстанций комплектуется от разных заводов-изготовителей и отличается по уровню изоляции, конструктивному исполнению. Оборудование 10 кВ на подстанциях размещается обычно в комплектных шкафах наружной установки, в КРУН-ах. В энергосистемах страны эксплуатируются многие типы электрооборудования, некоторые типы, например, ячеек КРУН-10 кВ типа КРН-3, КРН-10, К-6, К-12, К-13, уже снятых с производства, много оборудования, прошедшего капитальный ремонт или реконструкцию.

Для передачи электрической энергии проектируются линии электропередач, которые отличаются конструктивными особенностями, материалами, используемыми для опор (метал, дерево, железобетон), типами и материалами изоляторов (подвесные, натяжные, штыревые, фарфоровые, стеклянные), наличием или отсутствием грозозащитных тросов на линии электропередач.

По приспособленности к замене отказавших узлов и блоков для восстановления работоспособности элементы ЭУ разделяются на восстанавливаемые и невосстанавливаемые (электрические машины – восстанавливаемые, изоляционные элементы – невосстанавливаемые).

Приспособленность объекта к диагностированию. Ее оценивают такими показателями, как:

коэффициент полноты проверок, рассчитываемого разными способами:

,

где – сумма интенсивностей отказов проверяемых частей; – интенсивность отказов объекта;

,

где n_к – число диагностических признаков; n_o – общее число признаков;

,

где – коэффициент важности; – показатель безотказности элементов, оцениваемых i-м диагностическим признаком; m и n – соответственно число оцениваемых и общее число диагностических признаков;

коэффициент глубины поиска дефектов

К_г.п = F/R,

где F – число однозначно различимых составных частей ОД на принятом уровне деления; R – общее число составных частей ОД на принятом уровне деления;

среднее время подготовки к диагностированию

Т_п.д = Т_ус + Т_мд,

где Т_ус – среднее время установки и снятия устройств сопряжения (измерителя, преобразователя и др.); Т_мд – среднее время монтажно - демонтажных работ для ОД (вскрытие лючков, разъемов, снятие блоков и др.).

Уровень приспособленности к диагностированию можно оценить:

дифференциально

g_i = К_i/К_бi,

где К_i – значение i-го показателя приспособленности к диагностированию ОД; К_бi – базовое значение показателя приспособленности к диагностированию ОД;

интегрально

,

где n – число показателей, по совокупности которых оценивается уровень приспособленности к диагностированию; – коэффициент весомости i-го показателя.

В зависимости от условий эксплуатации оборудование может иметь различный уровень приспособленности к диагностированию. Повысить приспособленность ОД к диагностированию можно:

взаимным согласованием устройств сопряжения (разъемов, колодок, переходников и др.);

безопасностью устройств сопряжения ОД и ТСД, исключающих их неправильное соединение (маркировка, направляющие и т.д.);

снижением трудоемкости подготовки к диагностированию (применение быстросъемных крышек, одновременно соединяемых разъемов и т.д.);

легкодоступностью и легкосъемностью устройств сопряжения, обеспечивающих рациональное ограничение их номенклатуры.

приспособленностью объекта к методам и средствам диагностирования.