Электроэнергетический факультет Кафедра электроснабжения и эксплуатации электрооборудования Учебная дисциплина ДИАГНОСТИКАЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГООБОРУДОВАНИЯ. - презентация

1 Электроэнергетический факультет Кафедра электроснабжения и эксплуатации электрооборудования Учебная дисциплина ДИАГНОСТИКАЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГООБОРУДОВАНИЯ

2 ЛЕКЦИЯ 8 СПОСОБЫ ПОСТРОЕНИЯ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ (ДМ)

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

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

5 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.

6 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).

7 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.

8 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.

9 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

10 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.

11 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.

12 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).

13 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.

14 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.

15 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

16 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.

17 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

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

19 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).

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

21 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)

22 Рисунок 6 – Схема замещения МПТ

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

24 Рисунок 7 – Схема замещения АД

25 Рисунок 8 - Схема замещения обмотки АД

26 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.

27 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.

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

29 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).

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

31 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».

32 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.

33 В

34 В