книги / Микропроцессорная система релейной защиты энергоблоков

на одноразовое размещение алгоритмов:

на размещение всех алгоритмов в системе:

При организации системы на одном типе микроЭВМ критерий

Соответственно упрощаются выражения ограничений (2.6— 2.13). При организации МПРЗ практическое значение имеет задача выбора однородного комплекта микроЭВМ. Автором разработан

для выполнения функции у=. Соединить ребрами вершины аппарат­ но-совместимых функций. Каждому ребру поставить в соответствие вес, равный весу инцидентных ему вершин.

Шаг 3. На графе выделить подмножество ребер, вес каждого из которых больше 1. Это означает, что вершины, .связанные каж­ дым из этих ребер, требуют для алгоритмов, идентифицируемых ими, процессорного ресурса, который больше допустимого. Выде­ ленные ребра удалить. В результате граф может распасться на новую совокупность компонент. Она представляет граф бинарной совместимости функций по ресурсу GB.

19 кт 1 1 1 1 1 I 1 1 1 1 I 1 1 1 1 1 1 1 1

Были получены оценки необходимого ресурса процессорного времени для алгоритмов функций РЗ (табл. 2.4). При указанном количестве распределяемых функций вполне допустимо использова* ние более простого алгоритма с большим объемом перебора вариан­ тов (программная реализация выполнена Л. И. Ровицкой).

грузить в одну из уже используемых микроЭВМ, начиная с 1-й, с учетом матрицы аппаратной совместимости и ограничения по ресурсу (2.9). Если элемент не может быть загружен ни в одну из этих микроЭВМ, следует использовать новую.

Шаг 6. Если после этого остались в (р,) нераспределенные эле­ менты, перейти к шагу 5.

Шаг 7. Формирование сообщений, печать таблицы распределе­ ния функций РЗ по микроЭВМ. Конец.

Для выполнения функций РЗ энергоблока необходимо семь

2.7. Оптимизация надежности

Основой надежности системы любой сложности является исполь­

безотказной работы То^ 1 0 5 ч интенсивность отказов составляет ХэЛ< 10“ 10 1/ч. Применяемые в настоящее время компоненты имеют показатель на один-два порядка ниже. Поэтому, чтобы обеспечить требуемую надежность функционирования МПРЗ, используют структурные методы ее повышения и совершенствуют контроль. Ниже дано краткое описание основных мероприятий, цель которых— повышение надежности РЗ.

Повысить надежность функционирования можно путем исполь­ зования структурной или временной избыточности, снижения интен­ сивности отказов аппаратуры. Структурная избыточность при по­ вреждениях отдельных элементов обеспечивает правильное функ­ ционирование системы в целом. Повышение надежности функцио­ нирования за счет избыточности зависит от способов введения в

систему резервных элементов. Различают резервирование постоян­ ное и замещением. Основная форма резервирования, используемая в РЗ,— постоянное структурное резервирование. При этом приме­ няют как общее, так и раздельное резервирование, при котором резервируют только наиболее ответственные узлы РЗ [4, 63]. Так как резервирование связано с ростом аппаратной избыточности, и, следовательно, с удорожанием этих узлов, на практике, как пра­ вило, применяется простейший вид резервирования: дублирование, которое существенно уменьшает частоту отказов требования на срабатывания РЗ и приводит к возрастанию интенсивности из­ лишних и ложных срабатываний РЗ не более чем в два раза. Резер­ вирование более высокого порядка, позволяющее уменьшить интен­ сивность всех видов отказов, используется в настоящее время только в РЗ особо ответственных энергообъектов [64].

Резервирование замещением требует введения в систему устрой­ ства контроля, которое непрерывно или периодически следит за ис­ правностью аппаратуры. Замещение отказавшего устройства про­ изводится автоматически или дежурным персоналом. Если система допускает перерывы в работе, отказавшее устройство может заме­ щаться им же самим после ремонта. Одна из особенностей РЗ — не­ совпадение в общем случае момента возникновения дефекта, при­ водящего к утрате защитной способности выполнять функцию, и момента отказа функционирования. В связи с этим надежность функционирования УРЗ может быть повышена не только посред­ ством различных методов резервирования, но и в результате совер­ шенствования эксплуатационного обслуживания. Последнее позво­ ляет обнаружить отказ и устранить его до того, как возникает тре-

стики, но не определена степёнь влияния на качество функциониро­ вания УРЗ. Из этого следует, что задача оптимизации надежности Защиты связана с выбором наиболее эффективных мероприятий по повышению надежности функционирования.

Состав и характеристики мероприятий по повышению надежно­ сти могут быть различными для тех или иных защит, входящих в СРЗ энергоблоков. Различной может быть и степень влияния меро­ приятия на эффективность функционирования системы при исполь­ зовании его для разных УРЗ.

Итак, задача оптимизации надежности релейной защиты форму­ лируется следующим образом: для каждого устройства, выполняю­ щего функцию защиты и входящего в СРЗ электроэнергетического объекта, следует выбрать мероприятие по повышению его надежно­ сти из совокупности имеющихся мероприятий таким образом, чтобы обеспечить максимально возможную эффективность функциониро­ вания всей УРЗ. При этом оптимизация надежности не влияет на другие основные свойства УРЗ. Решение этой задачи включает:

формирование структурной схемы функционирования СРЗ; выбор и обоснование критерия эффективности функционирова­

ния СРЗ; формирование совокупности (банка) мероприятий повышения

надежности Q;

количественную оценку влияния каждого мероприятия по повы­ шению надежности на качество функционирования отдельного УРЗ и всей СРЗ;

разработку эффективного алгоритма процедуры выбора меро­ приятий.

Исследования физической природы отказов электроэнергетиче­ ского оборудования показали, что в большинстве случаев повреж­ дения независимы и каждый их вид образует простейший поток [65, 66]. Функционирование СРЗ блока можно представить в виде иерар­ хической структурной схемы системы защит. При ее построении все УРЗ (или в частном случае микроЭВМ) распределяются по не­ скольким уровням. На первом находятся УРЗ, на которые поступают заявки на срабатывание только от блока. На втором находятся УРЗ, воспринимающие заявки, по которым они должны срабатывать первыми, и заявки, по которым произошел отказ в срабатывании УРЗ первого уровня. Поток заявок на срабатывание, по которым произошел отказ какого-либо i-ro УРЗ, называется «просеянным» потоком заявок этого УРЗ интенсивностью со00. Следовательно, на защиты второго уровня поступают заявки непосредственно от 03 и «просеянные» заявки от защит первого уровня. На защиты после­ дующего уровня поступают потоки заявок непосредственно от 0 3 и «просеянные» потоки заявок от защит предыдущих уровней. «Про­ сеянные» потоки заявок последнего уровня защит не поступают ни

на какое УРЗ и представляют собой потоки отказов, образующие результирующий поток отказов системы с интенсивностью ш<0) На основании распределения функций РЗ по микроЭВМ разработана реляционная модель резервирования СРЗ энергоблока (рис. 2.8). Эта модель, отражая отношение резервирования в системе, позво­ ляет оценить ее надежность и является базой оптимизации, син­ теза СРЗ по критерию надежности. Необходимо заметить следую­ щее: для УРЗ, отказ которых может проявиться либо как отказ в срабатывании, либо как излишнее или ложное срабатывание, реля­ ционная модель резервирования должна рассматриваться отдельно для каждого вида отказов в процессе оптимизации.

Рис. 2.8. Структура реляционной моде­ ли резервирования МПРЗ энергоблока

Критерий оценки эффективности мероприятий по повышению надежности СРЗ, включающий N УРЗ, имеет вид:

где fj — эффект использования мероприятий по повышению надеж­ ности на i-м УРЗ; Н0 и Ни it Нл j — соответственно математические

ожидания числа отказов'в срабатывании, излишних и ложных сра­ батываний исходного i-ro УРЗ за год; H0Mi, Нн н h Нл м; — те же величины для i-ro УРЗ, на котором использовано оцениваемое меро­ приятие; Y0 j, YHh Y„ j — математические ожидания удельных за­ трат энергосистемы на отказ в срабатывании, излишнее и ложное срабатывание; См }— приведенные затраты на проведение меро­ приятия на i-м УРЗ.

Как видно, критерий (2.16) является аддитивным, зависящим от интенсивности отказов в срабатывании, излишних и ложных срабатываний. На него можно влиять, выполняя те или иные меро­ приятия по повышению надежности из их банка. Влиять на удель­ ные затраты и ущербы в ЭЭС на этапе проектирования СРЗ не­ возможно.

Оптимизация надежности СРЗ заключается в выборе такого варианта обеспечения надежности для каждого УРЗ, чтобы их сово­ купность обращала в максимум критерий функционирования. Этот процесс следует рассматривать как управляемую операцию, эффек­ тивность которой зависит от принятых решений. Поэтому сформу­ лируем задачу оптимизации надежности СРЗ с помощью терминов теории исследования операций [671 • Систему из N устройств защиты будем рассматривать как некоторую систему, состояние которой характеризуется точкой m-мерного пространства Rm В качестве координат вектора состояния системы примем параметры потока требуемых срабатываний, поступающих на входы отдельных уст­ ройств РЗ:

Х = (х |,х 2,..., xm) , m > N + l ,

где X — вектор фазового состояния системы в m-мерном простран­ стве, компонентами которого являются параметры потока требова­ ний на срабатывание Wj и параметры «просеянных» потоков со('п) УРЗ.

Определим на системе дискретный, конечношаговый и детерми­ нированный процесс принятия решений, связанных с оптимизацией надежности системы защит. Общая теория процедур принятия реше­ ний разработана в [68]. Процесс принятия решений полностью определен, если для каждого i-ro состояния системы известно пре­ образование Ц, обладающее тем свойством, что преобразованная точка принадлежит тому же пространству фазовых состояний си­ стемы для всех решений из некоторого множества допустимых реше­ ний Qh т. е.

где Q|— банк мероприятий повышения надежности i-ro УРЗ. Будем оптимизировать надежность СРЗ пошагово, рассматривая

все устройства в порядке их нумерации и выбирая на каждом шаге