Файл: Уманский А.И. Обнаружение неисправностей в сложных электротехнических системах учебное пособие.pdf

43

2. Общее количество используемых обобщенных параметров,как правило, ограничено, поэтому не всегда удается полностью решить задачу локализации неисправностей рассматриваемым способом.

3. Отсутствие относительно простых, не. требующих большого объема вычислительных работ методов определения коэффициентов

влияния к-; .

а1

4. Инженерные методы расчета систем обычно позволяют опре­ делить номинальные значения обобщенных параметров только для одного - двух характерных для данной системы входных воздейст­ вий. Для остальных входных воздействий требуются особые расчет­ ные формулы, которые получитьне всегда удается.

Невзирая на существование вышеуказанных трудностей, связан­ ных с практической реализацией этого способа, последний (осо­ бенно в сочетании с комбинационным способом, который будет рас­ смотрен ниже) является более перспективным, чем способ промежу­ точных контрольных точек. Этот вывод вытекает из'следующих со­ ображений:

-измерение обобщенных параметров не требует наличия в си­ стеме многочисленных технологических разъемов и контрольных гнезд, а также демонтажа резервированных элементов, что обес­ печивает хорошую цредпосылку для автоматической реализации'это­ го способа;

-анализируя вариации обобщенных параметров можно выявлять не только отказавшие, но и дефектные элементы, что является эф­ фективным средством физического прогнозирования надежности си­ стемы;

-аппаратура локализации неисправностей, реализующая рас­ сматриваемый способ, должна выгодно отличаться своей универ­ сальностью, быстродействием и надежностью, что вытекает их ха­

рактера контрольных и логических операций, выполняемых в ходе применения этого способа.

2.4. Способ промежуточных к о н т ро л ьн ы х точек

Сущность способа промежуточных контрольных точек заключает­ ся в том, что отказавшие элементы обнаруживаются путем разде­ ления (расчленения) неисправной системы на отдельные функцио­ нальные части с последующей проверкой их технического состояния. Практическая реализация этого способа требует наличия в контроль­ ных точках доступа к проверяемым частям диагностируемой системы.

44

Для электротехнических систем характерным является электриче­ ский доступ, который, как правило, обеспечивается за счет тех­ нологических разъемов, контрольных гнезд, переходных колодок и т.д .

Теоретически систему, состоящую из /V элементов, можно раз­

группы, то справедливо утверждать, что максимальное количест­ во проверок, которое можно выполнить в расчлененной системе также равно 2 N~1- J . В большинстве практических случаев на число возможных проверок структурой системы накладывается ог­ раничение. Другами словами, не все определенные по формуле (4.1) части системы являются функциональными.

На основании структурной (принципиальной электрической) схемы конкретной системы может быть построена булевая матрица (матрица влияния), которая показывает возможности данной си­ стемы в отношении ее расчленения. Строки этой матрицы пред­ ставляют собой элементы системы (их параметры), а столбцы - проверки (обобщенные параметры функциональных групп элементов). Элементы, которые в каком-либо столбце обозначены индексом I, входят в функциональную ipynny, состояние которой может быть определено посредством соответствующей проверки, т .е . эти эле­ менты оказывают влияние на величину обобщенного параметра, ко­ торый соответствует данному столбцу матрицы.

Пример матрицы влияния приведен на таблице 4.1. функциональные группы элементов, на которые может расчле­

няться диагностируемая система, в общем случае являются пере­ секающимися. Это означает, что одни и те же элементы могут входить в различные группы.

Проверка состояния любой части диагностируемой системы связана, как известно, с необходимостью подачи на ее вход оп­ ределенного воздействия. В тех случаях, когда структурная схе­ ма позволяет проводить так называемые "черезкаскадные" провер­ ки, технологая контроля состояния отдельных частей системы мо­ жет быть упрощена, в этом случае достаточно подать возмущающее воздействие только на вход одного элемента, который является

45

входом всей системы. Диагностируемая система при этом может быть разделена на пересекающиеся части, каждая из которых об­ разуется путем "наращивания" какой-либо более простой исходной 1рушш элементов.

Рис.2.4.1

мента е 2 . Функциональные части системы, состояние которых устанавливается посредством проверок ос-гЯ образованы "нара­ щиванием" соответствующих более простых групп элементов. Так, части соответствующие проверкам S и ^ , образуются наращи-

46

ванием первоначальной исходной группы, а части соответствующие

е з

Рис.2 .4 .2

Нетрудно заметить, что в системах, имеющих последовательно параллельную структуру, аналогичную приведенной на рис.2 .4 .I, количество вышеуказанных групп (количество возможных проверок) равно числу элементов в системе. А система, состоящая из N последовательно соединенных элементов, может быть разделена

на N- I таких групп.

Электротехнические системы, которые имеют структуру в ви­ де последовательного соединения однородных элементов, легко могут быть разделены на непересекающиеся функциональные части. Это определяется тем, что в указанном случае обобщенные пара­ метры отдельных групп аналогичны параметрам составляющих эти группы элементов.

Не представляет большого труда расчленить на непересекаю­ щиеся группы элементов также системы, которые в функциональном отношении имеют блочную конструкцию (рис.2 .4 .S). Б качестве та­ ких групп могут быть блоки, узлы, модули, каскады и т.д .

48

Система состоящая из N элементов при коэффициенте расчлене­ ния H=const , будет иметь максимальное число уровней, опреде­ ляемое по формуле

В заключение отметим ряд трудностей, с которыми сопряжена практическая реализация способа промежуточных контрольных то­ чек.

1.Для контроля технического состояния резервированных электрических цепей, а также каналов обратной связи последние должны размыкаться. С этой целью в структурную схему диагности­ руемых систем должны быть введены дополнительные коммутирующие устройства, что не может не сказаться на их надежности.

2.Потребность в дополнительных технологических выводах,

контрольных гнездах и разъемах значительно усложняют диагно­ стируемые системы, что, в свою очередь, приводит к ухудшению

ееэксплуатационно-технических характеристик.

3.Для контроля технического состояния различных по физи­ ческой природе и принципу действия функциональных частей диаг­ ностируемой системы требуется многочисленная и сложная аппара­ тура. Благодаря этому установки в целом, обеспечивающие локали­ зацию неисправностей, в современных сложных электрических си­ стемах. не отличаются, как правило, простотой, высокой надеж­ ностью и дешевизной.

2.5. Поэлементный способ локализации неисправностей

Как следует изсамого названия, поэлементный способ преду­ сматривает последовательную проверку технического состояния элементов, из которых состоит диагностируемая система В каче­ стве таких элементов могут быть как типовые элементы, так и самостоятельно выполненные в конструктивном отношении функцио­ нальные блоки, узлы, модули.

Нетрудно заметить, что практически поэлементный способ может быть реализован только совместно с рассмотренным выше способом промежуточных контрольных точек.

При наличии в системе нескольких неисправных элементов процесс локализации неисправностей повторяется, пока не будут обнаружены все отказавшие элементы. При этом после замены об­ наруженного очередного неисправного элемента проводится провер-

49

ка системы в целом, Если эта проверка вновь будет иметь отри­ цательный результат, то поиск неисправных элементов продолжа­ ется путем контроля состояния тех элементов, которые остались еще непроверенными.

Процессы локализации неисправностей, реализующие рассмат­ риваемый способ, являются процессами с нефиксированным момен­ том времени их окончания, т .е . такие критерии их эффективно­ сти, как общая продолжительность процесса или общее количест­ во проверок, содержащихся в нем, носят случайный характер.

Рассмотрим в качестве критерия эффективности процесса ло­ кализации неисправностей общую его продолжительность Т .Наи­ более полно характеризовать эту случайную величину можно по­ средством закона ее распределения. Однако получить его на прак­ тике для конкретных систем не всегда представляется возможным. Поэтому часто пользуются ее средним значением, которое можно определить по формуле

определенной последовательности поэлементных проверок продол­

безотказной работы элементов системы можно интерпретировать как вероятность отказа системы по причине выхода из строя L-го элемента. Определить эту величину можно по следующей формуле