Электроэнергетический факультет Кафедра электроснабжения и эксплуатации электрооборудования Учебная дисциплина ДИАГНОСТИКАЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГООБОРУДОВАНИЯ

ЛЕКЦИЯ 8 СПОСОБЫ ПОСТРОЕНИЯ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ (ДМ)

Учебные цели 1. Знать классификацию непрерывных диагностических моделей (НДМ). 2. Знать схемы замещения ЭО. 3. Знать способы построения ДМ.

Учебные вопросы Введение 1. Классификация непрерывных диагностических моделей (НДМ). 2. Схемы замещения ЭО. 3. Способы построения ДМ.Заключение

Список рекомендуемой литературы 1. Хорольский В.Я. Эксплуатация электрооборудования: Учебное пособие/В.Я. Хорольский, М.А. Таранов, В.Н. Таранов; СтГАУ.- Ставрополь: АГРУС, с. 2. Калявин В.П., Рыбаков Л.М. Надежность и диагностика элементов электроустановок: Учебное пособие. – СПб: Элмор, – 336 с. 3. Гуменюк В.М. Надежность и диагностика электротехнических систем: Учебное пособие.- Владивосток: ДГТУ, – 218 с.

ВВЕДЕНИЕ. Уровень ЭО к диагностированию - если с 1-ого этапа проектирования учитывать требования технической диагностики. Анализ ОД предполагает построение математической модели. Реальная ЭУ заменяется ДМ. Оценку состояния ЭУ осуществляют по диагностическим признакам (параметрам и характеристикам).

1. Классификация непрерывных диагностических моделей (НДМ). Документы определяют ДМ как формализованное описание ОД для решения задач диагностирования. Описание ЭУ представляют в аналитической, табличной, векторной, графической или другой форме. ДМ определяет зависимость выходных параметров ЭУ от структурных параметров, входных сигналов и времени.

ДМ могут иметь различный вид. Для описания ЭУ применяют: алгебраические уравнения (линейные и нелинейные); дифференциальные уравнения; передаточные функции; характеристические уравнения; графы; диаграммы прохождения сигналов; булевы функции.

Под ОД понимают динамическую систему, у(t) преобразующую совокупность входных воздействий X (t) = {х i (t)}, где i =1,…п в совокупность выходных реакций Y (t) = {y i, (t)}, где j = 1,…m. Рисунок 1 – Структурная схема ОД

Входные воздействия включают рабочие, тестовые сигналы и помехи. Совокупность внутренних переменных Z(t) = {z y (t)}, где у = 1,…k собственные параметры ЭУ, определяющие свойства как преобразователя Х(t) в Y(t), т.е. T(t) = Z(t) X(t). Выходная реакция ОД - в пределах области работоспособности в случае работоспособного состояния ЭУ.

Надо выбрать диагностические признаки ОД, когда ЭО еще физически отсутствует, поэтому создают модели ЭУ. Под моделью ЭУ - абстрактный или физический образ реального объекта (оригинала), подлежащего изучению. Модель - копия оригинала, отображающая его определенные свойства, важные с точки зрения диагностирования ЭУ.

Из-за разнообразия элементов ЭУ используют различные ДМ. Классификация ДМ на методах анализа ориентирует на использование конкретного математического аппарата. По методам представления связей между состояниями ЭУ, ее элементами и параметрами, ДМ разбивают на три группы: непрерывные (НДМ); дискретные (ДДМ); специальные (СДМ).

НДМ представляют, когда в ЭУ процессы протекают непрерывно или изменяются во времени, которое является аргументом соответствующих функций. НДМ объединяют уравнения - линейные и нелинейные, алгебраические и дифференциальные, передаточные функции и характеристические уравнения.

Алгебраические уравнения. Простые НДМ - линейные алгебраические уравнения, описывающие установившиеся (статические) процессы. Коэффициенты этих уравнений являются параметрами, характеризующими состояние ОД. Задача диагностирования - оценивание коэффициентов и сравнение их с допустимыми значениями.

В случае активного сопротивления (рисунок 2):(1) где 1/R = а - коэффициент уравнения. Задача анализа сводится к определению коэффициентов а ij -прямых диагностических параметров. Рисунок 2 – Схема цепи модели ОД 1

Дифференциальные уравнения (ДУ). Коэффициенты ДУ являются диагностическими параметрами, которые позволяют выявить дефекты ОД, появляющиеся в динамических режимах. Задача диагностирования - определение коэффициентов ДУ (передаточных коэффициентов и постоянных времени) и сравнении их с допустимыми значениями.

Сведения о процессах в ОД позволяют упростить нелинейные ДУ и применять методы анализа линейных ДУ. Модель уравнения, описывающая работу схемы (рисунок 3). Рисунок 3 - Схема цепи модели ОД 2

При подаче на вход сигнала включения u=U 0 I(t) (2)

2. Схемы замещения ЭО. Схемы замещения несут физический смысл и отражают состояние ЭО, где группа - электрические машины (ЭМ). ЭМ делят на три группы - переменного, постоянного тока и трансформаторы (Тр). Модели ЭМ представляют схемами замещения. Модель Тр в виде схемы замещения (рисунок 4).

Рисунок 4 – Схема замещения Тр Рисунок 5 – Приведенная схема замещения Тр

ДУ, описывающие переходный процесс в Тр, примут вид: (3) Диагностические параметры - R 1, R 1, L 1 s, L 2 s, L 10, L 20. Параметр М не прямой диагностический параметр, т.к. определяется через другие зависимости (4)

Рисунок 6 – Схема замещения МПТ

Переходный процесс в МПТ описывается ДУ вида (5) Диагностические параметры для МПТ Рассмотрим модель асинхронного двигателя (АД)

Рисунок 7 – Схема замещения АД

Рисунок 8 - Схема замещения обмотки АД

Диагностическая модель АД – матрица (6) Прямые диагностические параметры - L 1 s, L 2 s, L 10, L 20, R 1, R 2, а косвенным диагностическим параметром - взаимная индуктивность.

3. Способы построения ДМ. Способ построения ДМ определяется видом модели ОД. При построении НДМ применяют способы упрощения ДУ высокого порядка до порядка, позволяющего описывать процессы с допустимой погрешностью.

Упрощение передаточной функции. Если ЭО описывается передаточной функцией вида: (7) Преобразование структурной (функциональной) схемы.

В процессе проектирования ОД определяют совокупность блоков (Бл) ЭО, из которых будет состоять ЭУ, и связи между структурными единицами (СЕ) оборудования (рисунок 9, а). НДМ может быть представлена в виде схемы связей СЕ (рисунок 9, б).

Рисунок 10 – Схемы: а – структурная из пяти блоков ЭО; б – функциональная из шести СЕ

Стрелки в модели на рисунке 10, б - направление поступления входных (х) и выходных (у) сигналов в СЕ. Состояние каждой СЕ оценивается в двоичной системе по выходам. Если выходной сигнал удовлетворяет установленным требованиям ЭО, то состояние оценивается как - «1», в противном случае - «0».

В ходе анализа ДМ - СЕ в зависимости от глубины обнаружения дефекта могут дробиться на мелкие или объединяться в крупные. При этом необходимо соблюдать условие, чтобы у каждой СЕ был только один выход. Построенные тем или иным способом, ДМ проверяют на адекватность ЭУ с целью обеспечения требуемой достоверности диагностирования ЭО.

В

В