Основные понятия надежности систем электроснабжения

2.2.2. Структурирование надежности

Структуризацию сложного свойства надежности можно провести на основе классификации отдельных более простых свойств по определенным основаниям. В качестве таких оснований целесообразно выбрать надежностные процессы в объектах и условия их функционирования. Рассмотрим сначала классификацию по процессам.

Из рис. 2.3 видно, что общий процесс функционирования объекта характеризуется двумя чередующимися периодами – работоспособным и неработоспособным (периодом восстановления работоспособности). Поэтому выделим два более простых свойства надежности первого уровня: безотказность и восстанавливаемость.
Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение заданного времени или заданной наработки.
Восстанавливаемость – свойство объекта быть приспособленным к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов и их устранению.
Отказы и восстановления могут иметь различные причины и разный характер. Так, отказ объекта может быть связан с потерей уровня его работоспособности, а может – с потерей устойчивости либо с развитием аварийного процесса. Соответственно и восстановление после таких отказов происходит по разному. Поэтому при потере устойчивости и восстановлении системы и режима после нее говорят о свойстве устойчивоспособности, а в случае развития аварийного процесса и восстановления после него – о свойстве живучести.
Готовность – свойство объекта удовлетворять требования потребителей в пределах заданных значений и ограничений на поставки электроэнергии с учетом запланированных и незапланированных перерывов в работе его элементов и эксплуатационных ограничений.
Устойчивоспособность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность (устойчивость к возмущениям) в течение заданного времени или заданной наработки до выхода значений параметров за допустимую область без повреждения объекта и восстанавливать доаварийный режим или близкий к нему.
Живучесть – свойство объекта (системы) противостоять возмущениям, не допуская их каскадного развития с массовыми нарушениями питания потребителей, и восстанавливать доаварийный режим или близкий к нему.
При отказах и восстановлениях, особенно связанных с устойчивоспособностью и живучестью объекта, важное значение имеет свойство управляемости.
Управляемость – свойство объекта, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению выхода значений параметров режима за допустимую область и возврату их в эту область средствами управления.
Таким образом, безотказность связана с отказами работоспособности, либо с отказами по устойчивоспособности (нарушениями устойчивости), либо с отказами по живучести (каскадным развитием аварии).
Восстанавливаемость можно представить, как минимум, двумя более простыми: ремонтопригодность и управляемость.
Ремонтопригодность – свойство объекта, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения повреждений и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонтов.
Управляемость уже определена.
Перейдем теперь к классификации свойств надежности по условиям функционирования объектов. Здесь весь спектр условий можно разделить, как минимум, на три части: обычные или ординарные, особые или неординарные, специальные условия хранения и транспортирования объекта.
Обычные или ординарные условия определяются ежедневно, еженедельно, ежемесячно, ежегодно повторяющимися климатическими, техногенными и другими воздействиями, возмущениями на объект, характерными режимами его загрузки.
Особые или неординарные условия появляются значительно реже первых и обусловливаются ураганами, землетрясениями, военными действиями и другими катаклизмами, при которых на объект действуют значительные возмущения и на которые он, как правило, не рассчитывался. Для систем электроснабжения к таким неординарным воздействиям относятся и системные аварии, происходящие, например, при резком снижении частоты и приводящие к массовому отключению потребителей действием АЧР, с возможностью возникновения лавины напряжения и т.п. Неординарные условия связаны с живучестью системы электроснабжения.
В определенном плане при таких неординарных возмущениях имеет смысл говорить о предельном состоянии для системы электроснабжения в целом, которое определяется возможностями удержать параметры режима в допустимой области и сохранить электроснабжение наиболее ответственных потребителей.
Специфические условия хранения и транспортирования создают специфику для проявления свойств объекта и связаны с сохраняемостью.
Сохраняемость – свойство объекта сохранять свои функции безотказности и восстанавливаемости в течение и после хранения и (или) транспортирования.
При рассмотрении времени "жизни" объекта (см. рис. 2.2) обычно говорят о его долговечности.
Долговечность – свойство объекта сохранять работоспособность в течение заданного времени или заданной наработки до наступления предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонтов.
Для систем электроснабжения как специфических объектов энергетики с учетом их специфики возможно выделение дополнительных свойств надежности. Один из аспектов – отражение выполняемых системами электроснабжения функций. Главная функция систем электроснабжения – снабжение потребителей электроэнергией. Обычно надежность выполнения этой функции обозначают как надежность электроснабжения.
Надежность электроснабжения – свойство надежности объекта электроэнергетики относительно его функции электроснабжения в заданном объеме.
У специалистов-электроэнергетиков иногда встречаются термины структурная надежность и режимная надежность. Первый термин обозначает надежность в условиях, когда объем выполняемых функций не важен. Здесь область допустимых значений переменных состояния содержит только структурные характеристики, а режимные параметры учитываются приближенно. Режимная надежность, наоборот, рассматривает надежность только в области режимных параметров, а значения структурных характеристик считаются заданными и неизменными.
Возможна также классификация свойств надежности по длительности интервала Т, на котором она рассматривается. В этом смысле можно говорить, например, о долгосрочной или стратегической (год и более), краткосрочной (месяц – сутки), коммутационной (на интервале выполнения коммутационных операций в схеме) надежности и т.п.
На рис. 2.5 приведена структура понятий, отражающих специфику свойства надежности систем электроснабжения. Каждый элемент в этой структуре, в свою очередь, может быть представлен при необходимости системой понятий, детализирующих данный.