Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Курсовой проект - файл 1.doc


Курсовой проект
скачать (677 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc677kb.08.12.2011 18:07скачать

Загрузка...

1.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Министерство транспорта и связи РФ

Федеральное агентство железных дорог

Иркутский государственный университет путей сообщения

Забайкальский институт железнодорожного транспорта

Кафедра «Электроснабжение»

Курсовой проект


по дисциплине «Основы теории надежности»

на тему «Оптимальное резервирование схем электроснабжения»

КР 190401. 041. 175. ПЗ




Выполнил: Проверил

студент гр. ЭНС-41 преподаватель

Коновалов Ан. А. Грунин О.М. Емельянов А.Г.




Чита 2008 г

Реферат
Стр.- 18; рис.- 7; табл.- 6; библиогр.- 2.
Ключевые слова: вероятность, надёжность, пропускная способность, резервный элемент, математическое ожидание ущерба, коэффициент состояния нагрузки.
В данной курсовой работе поставлены две задачи. В первой задаче необходимо для заданной структурной схемы определить вероятность ее безотказной работы, произвести усиление исходной схемы резервными элементами и построить зависимость показателя надежности от нагрузки системы. Во второй задаче необходимо определить математическое ожидание недоотпуска электроэнергии в системе электроснабжения и оценить величину ущерба.

Содержание
Введение.……….……..………………………………………........……………4

  1. Задание №1

Исходные данные……………..……………………………........................5

    1. Определение вероятности безотказной работы структурной схемы.…………………………… ………........……….......................6

    2. Определение нормативного показателя надежности схемы.............7

    3. Усиление схемы за счет размещения в ней резервных элементов...7

1.4. Построение зависимости показателя надежности от нагрузки

системы…………………........………………………………………....9

2. Задание №2

Исходные данные……………………………………………....…………12

2.1. Построение графика убывания нагрузки………..........………….....13

2.2. Определение коэффициента состояния нагрузки и готовности

агрегатов……………………………………………......………….....13

2.3. Определение дефицита мощности и математического ожидания ущерба…………………………..................................……………....15

Заключение………………………………………..…...........………………….17

Список литераторы….….………...….....………............……………………...18

Введение
Безотказная работа потребителей электрической энергии существенно зависит от надёжности системы электроснабжения. Под системой понимается совокупность взаимосвязанных устройств, которая предназначена для самостоятельного выполнения заданных функций. В частности, система электроснабжения электрических железных дорог представляет собой совокупность линий электропередачи, тяговых подстанций, контактной сети, устройств автоматики и телеуправления для обеспечения электрической энергией электроподвижного состава.

Под надежностью системы понимается свойство объекта выполнять заданные функции в требуемом объеме при определенных условиях функционирования. При этом в числе заданных функций рассматриваются недопущения ситуаций, опасных для людей и окружающей среды, бесперебойное электроснабжение и другое.

В данной курсовой работе необходимо: определить вероятность безотказной работы заданной структурной схемы; определить значение нормативного показателя надёжности схемы; усилить схему за счёт размещения в ней резервных элементов так, чтобы требуемая надёжность обеспечивалась при минимальных затратах; построить зависимость показателя надёжности от нагрузки системы; определить математическое ожидание от недоотпуска электроэнергии в системе электроснабжения.




Задание № 1 (Вариант 315)
Исходные данные


Рис. 1. Структурная схема системы электроснабжения
Таблица 1. Данные по элементам структурной схемы

ni

1

2

3

4

5

Kгi, о.е.

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

Ni, МВт

10

20

30

40

50

Nн, МВт

10


Таблица 2. Данные по резервным элементам схемы

№ резервного элемента

1

2

Kгi, о.е.

0,9

0,8

Ci, тыс.рублей

10

8


Пропускная способность Ni резервных элементов равна пропускной способности первого элемента. А коэффициент готовности Kгi – есть вероятность безотказной работы элемента. Максимальная нагрузка Nн одна для всей структурной схемы.

    1. Определение вероятности безотказной работы схемы электроснабжения


Для того чтобы определить вероятность безотказной работы заданной структурной схемы, преобразуем ее в 1 блок, и определим вероятность безотказной работы этого блока.

Структурная схема первого блока и ее преобразования представлены на рисунке 2.


Рис. 2. Структурная схема системы электроснабжения.
Из данной схемы видно, что 2 и 3 элементы соединены последовательно, тогда вероятность безотказной работы 2 и 3 блока можно определить по формуле:

, (1.1)
где р2 и р3 – вероятность безотказной работы второго и третьего элемента структурной схемы соответственно, о.е.
Тогда:
;
Исходя из того, что 1 и 23 элементы соединены параллельно, вероятность безотказной работы можно определить по формуле:
, (1.2)
где q1 и q23 – вероятность того, что элемент находится в нерабочем состоянии, которая определяется по формуле:
, (1.3)
Тогда:
;
Основываясь на то, что элементы 123 и 4 соединены последовательно, вычислим вероятность безотказной работы 123 и 4 блока по раннее используемой формуле(1.1):
, (1.4)
;
Вероятность безотказной работы схемы и блока 1 найдем, используя формулу параллельного сложения 1234 и 5 блоков (1.2):
, (1.5)

.
1.2 Определение нормативного показателя надежности схемы
Для определения нормативного показателя надежности схемы воспользуемся формулой:
, (1.6)
Так как вероятность безотказной работы схемы была определена в пункте 1 данного курсового проекта, то:
.
1.3 Усиление схемы за счет размещения в ней резервных элементов
Усилить исходную структурную схему путем размещения в ней резервных элементов можно двумя способами:

1) Добавлением резервных элементов первого типа, с большим коэффициентом готовности и более дорогими;

2) Добавлением резервных элементов второго типа, с меньшим коэффициентом готовности и более дешевыми.


  • Рассмотрим первый вариант усиления заданной схемы электроснабжения.


Усилим исходную схему электроснабжения путём размещения в ней резервного блока первого типа R1.

Полученная схема представлена на рисунке 3.

Рис. 3. Усиление схемы добавлением резервного элемента первого типа
Резервный элемент подключен параллельно к схеме системы электроснабжения. Некоторые значения, рассчитанные раннее, будем использовать без отдельных пояснений.

Найдем вероятность безотказной работы 5 и R1 элементов, соединенных параллельно, используя формулу (1.2):
;
Учитывая предыдущие расчеты, найдем вероятность безотказной работы всей схемы с одним резервным элементом первого типа по формуле:
;
При использовании одного резервного элемента первого типа будет обеспечена безопасная работа системы.

Для такого усиления схемы потребовалось 1 резервный блок первого типа, стоимость блока составляет 10 тыс. рублей.


  • Рассмотрим второй вариант усиления заданной структурной схемы.


Теперь усилим исходную схему электроснабжения путём размещения в ней резервного блока второго типа R2.

Тогда полученная схема примет вид, который представлен на рисунке 4.


Рис. 4. Усиление схемы добавлением резервного элемента второго типа
Резервный элемент, так же как и в первом варианте, подключен параллельно к блокам схемы. Аналогично найдем вероятность безотказной работы всей схемы с одним резервным элементом второго типа:
;

.
Для обеспечения безопасной работы системы потребовался один резервный элемент второго типа, стоимость блока составляет 8 тыс. рублей.

Вывод: так как затраты при обеспечении нормативного показателя надежности во втором варианте меньше, чем в первом, усиление схемы проведем путем добавления резервного элемента второго типа.
1.4 Построение зависимости показателя надежности от нагрузки системы
Для построения зависимости показателя надежности от нагрузки системы необходимо найти производящие функции φ каждого блока и схемы в целом. Функция φ каждого блока находится с учетом всех составляющих его элементов. Полная структурная схема представлена на рисунке 5.



Рис. 5. Полная структурная схема с учетом резервных элементов
Любая функция φ определяется по формуле:
, (1.7)
Воспользовавшись формулой (1.7) найдем производящие функции φ каждого блока:
,
,
,
,
,
.
Производящая функция для двух параллельно включенных элементов вычисляется как:
, (1.8)
Производящая функция для двух последовательно включенных элементов, вычисляется по правилу:
= = (p1ZN+q1Z0) (pZN+q2Z0) = p1(p2Zmin(N,N)1q2Z0+q1р2Z0+q1q2Z0. (1.9)
В связи с тем, что элементы 2 и 3 соединены последовательно функция φ23 по формуле(1.9) будет равна:
;
Производящие функции 1 и 23 блоков φ123, включенных параллельно вычисляется по формуле(1.8):
;
Аналогично считаем φ1234, φ5R2, φ12345R2:


;

;
Производящую функцию всей схемы найдем при вычислении производящей функции параллельно включённых блоков 1234 и 5R2 по формуле (1.8):





Итоговая зависимость показателя надежности от нагрузки системы по полученным результатам представлена на рисунке 6.
Построение зависимости показателя надежности от нагрузки системы.


Рис. 6. Зависимость показателя надежности от нагрузки системы

Задание № 2 (вариант 19)
«Определение математического ожидания недоотпуска электроэнергии в системе электроснабжения»
Цель: Определить математическое ожидание недоотпуска электроэнергии в системе электроснабжения методом «перебора коэффициентов», подсчитать математическое ожидание ущерба от недоотпуска.




Исходные данные


  1. Единичная мощность агрегатов в системе 100 МВт

  2. Расчетная ступень мощности Р0=50 МВт

  3. Количество агрегатов в системе n=7

  4. Суточный график нагрузки представлен в таблице 2.1

  5. Величина удельного ущерба по системе Уо=2,12 руб/кВтч

  6. Коэффициент вынужденного простоя Кв=0,03


Таблица 2.1


Нагрузка, МВт

200

250

350

450

500

550

600

650

Продолжительность t(jP0),час

6

2

5

2

3

1

2

3


    1. Построение графика убывания нагрузки


Перестроим заданный суточный график по мере убывания нагрузки так, чтобы все его ступени были кратны величине Ро.

Рис. 7. Суточный график нагрузки
2.2 Определение коэффициента состояния нагрузки и готовности

агрегатов
Значения коэффициентов состояния нагрузки, характеризующие её относительную длительность определяется как:
, (2.1)
где t(jPo), – продолжительность нагрузки, равной величине jPo, в часах
;
Полученные результаты представим в таблице 2.2.

Таблица 2.2

Нагрузка jPo, МВт

650

600

550

500

450

350

250

200

j

13

12

11

10

9

7

5

4

t(jPo), ч

3

2

1

3

2

5

2

6



0,125

0,0833

0,0417

0,125

0,0833

0,0833

0,0833

0,25


Коэффициент готовности m агрегатов из n вычисляется как:
, (2.2)
где Кг=1– Кв ,

iPo – мощность, генерируемая m агрегатами;
; (2.3)
Рассмотрим пример определения коэффициента готовности 6 агрегатов из 7.
;

;

;
По формуле (2.3) найдём .
;
Теперь найдем коэффициент готовности шести агрегатов из семи по формуле (2.2) и результат округлим до 5 знаков после запятой:
;
Коэффициенты готовности, имеющие значение меньше не учитываем(из-за их малой значимости) и в соответствующих таблицах не указываем.
Результаты вычислений представим в таблице 2.3.

Таблица 2.3

Число работающих генераторов, m

6

5

4

3

Мощность m генераторов iPo, МВт

500

400

300

200

i

10

8

6

4

Коэффициент готовности для m генераторов,

174,924

16,23

0,837

0,026


2.3 Определение дефицита мощности и математического ожидания ущерба
Дефицит мощности в системе может возникнуть только в случае, если мощность нагрузки превысит генерирующую мощность, то есть:
, (2.4)
где к=ji – коэффициент дефицита мощности (к>0)

Вероятность появления в системе дефицита мощности, равного kРо, определяется как произведение коэффициентов готовности генерирующих источников и коэффициентов состояния нагрузок
, (2.5)
где е – число вариантов генерации и потребления и потребления энергии, в которых выполняется условие ji=k.
В виде примера рассчитаем вероятность дефицита в 50 МВт(k=1):

Она будет в случаях:
j=13, i=12;

j=11, i=10;

j=9, i=8;

j=7, i=6;
Вычислим вероятность дефицита по формуле (2.5) и результат округлим до 5 знаков после запятой.


Расчеты вероятностей Рк представим в таблице 2.4.
Таблица 2.4

Дефицит мощности D, МВт

50

100

150

200

250

300

350

К=ji

1

2

3

4

5

6

7

Вероятность дефицита, Рк

22,62

1,46

2,07

0,074

0,11






Математическое ожидание величины недоотпуска электроэнергии за год вследствие дефицита мощности выразим как:
(2.6)

Математическое ожидание ущерба от недоотпуска электроэнергии определяется как:
(2.7)



Заключение
В курсовой работе для заданной структурной схемы были определены: вероятность безотказной работы и нормативный показатель надежности . Были рассмотрены некоторые варианты усиление исходной схемы резервными элементами двух типов и из всех вариантов был выбран наиболее оптимальный способ резервирования, исходя из того, что вероятность безотказной работы схемы с учетом резервных элементов первого типа больше вероятности безотказной работы схемы с учетом резервных элементов второго типа. По выбранному способу резервирования были определены производящие функции схемы и построена зависимость показателя надежности от нагрузки системы.

Также при заданном суточном графике нагрузки было определено математическое ожидание недоотпуска электроэнергии в системе электроснабжения методом «перебора коэффициентов», а также было подсчитано математическое ожидание ущерба от него.




Список литературы


  1. Надежность систем электроснабжения. Методическая разработка./Ред. Дубицкий М.А.–Иркутск; 1990г.

  2. Китушин В.Г. Надежность энергетических систем – М.: Высшая школа, 1984г.





Скачать файл (677 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru