Глава 1. КЛАССИФИКАЦИЯ НАДЕЖНОСТИ
Задачи надежности
С методической точки зрения задачи надежности могут быть подразделены на пять классов: концептуальные, информационные, нормативные, исследовательские и оптимизационные, включающие оценочные [3].
В концептуальных задачах рассматриваются проблема надежности в связи с общей теорией ЭЭС, постановка смысловой и математической формулировок различных задач надежности.
В информационных задачах рассматривается проблема формирования информационной базы, необходимой для решения конкретных задач надежности, разрабатываются принципы и средства получения, хранения и использования исходных данных, повышения их достоверности и информативности. Для исследования и обеспечения надежности необходима самая разнообразная информация. Это данные о массовых случайных событиях и процессах, надежности основного оборудования, оборудования и аппаратуры систем управления, удельных ущербах от снижения надежности электроснабжения и др.
Нормативные задачи выделяются в отдельный класс из-за их важности в задачах анализа надежности ЭЭС. Для принятия решения мало получить оценку какого-либо показателя надежности, ее нужно сравнить с некоторым нормативом, после чего дать заключение об уровне надежности системы или устройства. К этому классу задач относятся разработка нормативных требований, методических и руководящих указаний по обеспечению надежности при планировании и эксплуатации ЭЭС, выбор показателей надежности, определение нормативных значений этих показателей.
В исследовательских задачах определяются основные направления развития теории надежности ЭЭС. Они связаны с разработкой новых математических моделей, методов, алгоритмов, а также программного обеспечения для решения задач надежности.
Оптимизационные задачи непосредственно направлены на выработку решений по обеспечению надежности, принимаемых на различных уровнях иерархии управления ЭЭС. Все предыдущие классы задач имеют обслуживающее значение — их решение должно обеспечить эффективность оптимизационных и оценочных задач.
Свойства надежности. Состояния объектов. События
Как было отмечено ранее, надежность является комплексным свойством объекта и включает в себя ряд единичных свойств:
безотказность — непрерывное сохранение работоспособности в течение заданного интервала времени;
долговечность — сохранение работоспособности с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонта до предельного состояния (это понятие более характерно для элементов ЭЭС);
ремонтопригодность — приспособленность к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем проведения технического обслуживания и ремонтов;сохраняемость — свойство объекта (элемента ЭЭС) непрерывно сохранять исправное или работоспособное состояние при хранении и транспортировке;
устойчиво способность — непрерывное сохранение устойчивой работы системы в течение заданного интервала времени;
режимную управляемость — приспособленность к управлению с целью поддержания нормального или допустимого аварийного режима;
живучесть — способность противостоять крупным возмущениям, не допуская их каскадного развития с массовым нарушением питания потребителей;
безопасность — способность не создавать ситуаций, опасных для людей и окружающей среды.
Рис. 1. Классификация единичных свойств надежности.
Взаимосвязь единичных свойств надежности приведена на рис. 1 [3].
Рис. 2. Классификация состояний объектов энергетики
Состояние любых объектов и, в частности, систем энергетики с позиции надежности можно классифицировать по способности объекта выполнять заданные функции и по выполнению им этих функций (потенциальное и реальное выполнение функций).
Классификация состояний объектов ЭЭС с точки зрения надежности приведена на рис. 2 [3]. Функциональная надежность изучает, в основном, состояния, приводящие к аварийному и утяжеленному режиму работы ЭЭС.
Рис. 3. Классификация событий
Переход ЭЭС из одного состояния в другое может происходить в результате отказов (аварий), восстановительных операций и изменения режима ее работы (события). Наиболее значимыми событиями являются те, которые приводят к снижению уровня работоспособности (отказы работоспособности) или уровня функционирования (отказы функционирования). Кроме того, важным для оценки надежности является анализ управляющих воздействий, приводящих к ограничению последствий отказов и повышению уровня работоспособности или уровня функционирования (локализация отказов, восстановление). Классификация событий приведена на рис. 3 [3], а их взаимосвязь — на рис. 4.
Разницу понятий отказов работоспособности и отказов функционирования можно проиллюстрировать на следующем примере. Пусть отказ блока (отказ работоспособности) происходит в период ночного спада нагрузки. Вращающийся (оперативный) резерв мощности здесь достаточен для обеспечения бесперебойного электроснабжения потребителей. В этом случае отказа функционирования не будет. При утреннем нарастании нагрузки может оказаться, что спрос превышает предложение. Это вызовет ограничение мощности потребителя (отказ функционирования). Таким образом, не всегда отказ работоспособности приводит к отказу функционирования.
Рис. 4. Взаимосвязь категорий надежности и состояний системы:
Б — безотказность; С — сохраняемость; РУ — режимная управляемость; у — устойчиво способность; Ж — живучесть; О — безопасность;
РЕМ — ремонтопригодность
Отказ функционирования может явиться следствием не отказа какого-либо элемента, а непредвиденного увеличения спроса потребления, т. е. может быть независимым от отказа ра ботоспособности.
