Файл: Быховский Я.Л. Высокочастотная связь в энергосистемах.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.07.2024
Просмотров: 148
Скачиваний: 1
заны между собой |
зависимостью |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
Q(/) = 1 - P(0 - |
|
|
|
(9-1) |
||||
|
Основной |
параметр, |
от которого |
|
зависит |
P{t), это |
||||||||
частота |
или интенсивность отказов |
в |
единицу времени |
|||||||||||
(обычно 1 ч) — %. |
|
|
|
X, называется наработкой на |
||||||||||
|
Величина |
Г0 , обратная |
||||||||||||
отказ и выражается в часах |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
П = - г : |
|
|
|
|
0-2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t_ |
|
|
|
|
|
|
|
|
P(t)=e"xt=e |
|
т°. |
|
|
(9-3) |
||||
|
При |
t—T0 |
Р(Г0) |
=е?-] = 0,368. Это означает, |
что веро |
|||||||||
ятность |
безотказной |
работы за период, равный времени |
||||||||||||
наработки |
на отказ, составляет всего 36,8%. |
|
||||||||||||
|
Величины P(t), |
близкие к единице, получаются лишь |
||||||||||||
при времени /, существенно меньшем |
Г0 . Так, например, |
|||||||||||||
при |
Г 0 = 1 0 4 вероятность |
безотказной |
работы |
в течение |
||||||||||
1 ц я(1) = е _ 7 ° 4 = , 0 , 9 9 9 9 . |
|
P(t) |
и Q(t) для некото |
|||||||||||
|
Ниже |
приведены |
величины |
|||||||||||
рых значений |
tjT0: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
t/T„ |
. . . |
1 |
|
0,1 |
|
0,01 |
0,001 |
0,0001 |
10-5 |
ю - « |
||||
P{t) |
. . . . 0,368 |
0,905 |
0,99 |
0,999 |
0,9999 |
0,99999 |
0,999999 |
|||||||
Q(t) . . . .0,632 |
0,095 |
0,01 |
0,001 |
0,0001 |
0,00001 |
0,000001 |
||||||||
Для */7-0 <0,l Q(t)~t/T0, |
|
P(t)**\—tlTo. |
|
|||||||||||
Необходимо иметь в виду, что ^-коэффициенты и вре |
||||||||||||||
мя |
наработки |
|
Г 0 = 1 Д характеризуют |
надежность эле |
||||||||||
ментов |
или устройств только |
в |
отношении |
случайных |
||||||||||
повреждений |
в течение |
периода |
нормальной их работы. |
|||||||||||
В большинстве |
случаев |
долговечность |
устройств Г д зна |
|||||||||||
чительно |
меньше времени наработки на отказ Го. |
|||||||||||||
|
Так, |
например, для в. ч. транзисторов Х= \0 • Ю~в \/ч |
||||||||||||
или Г0 = 105 ч, тогда как срок их службы Г д = 104 ч. |
||||||||||||||
|
Это означает, что при проверке |
на надежность пар |
||||||||||||
тии |
транзисторов, |
например 500 шт., |
каждые |
200 ч бу |
||||||||||
дет выходить из строя один транзистор и, следовательно,
Л = Е 5 о Ь о б = 1 0 " ' ^ Г ° = Т Ж = 1 0 5
Однако по истечении 10'» ч повреждаемость будет быстро увеличиваться и почти вся партия придет в не годность.
Ю1
Поэтому для обеспечения расчетных величин P(t) необходимо заменять элементы до истечения срока их долговечности Гд .
При определении интенсивности отказов аппаратуры Яа , состоящей пз многих элементов, находящихся в «по следовательном соединении» (в данном случае термин «последовательное соединение» означает, что отказ лю
бого элемента приводит к отказу |
аппаратуры в целом), |
пользуются формулой |
|
X^YNili, |
(9-4) |
1
где jV,-— число элементов с интенсивностью отказов ?>.;•
Рассмотрим следующий пример.
Аппаратура содержит |
12 транзисторов |
с Л = 10 - 10—е; 30 сопро |
|
тивлении с Х = 2-10~6 ; |
10 |
конденсаторов с |
Х = 2 - 1 0 - " ; |
? . „ = ( 1 2 - 1 0 |
+ 2 0 |
- 2 + 1 0 - 2 ) • 1 0 - е = 2 0 0 - 1 0 - ° 1/ч; |
|
Т„ — -г— = 5 ООО ч.
а
Если известны также величины Г л для входящих в аппаратуру элементов и будет производиться их замена до истечения 7*д, то
указанная величина Т0, соответствующая |
Р(1) =0,9995, |
может быть |
||||||||||
обеспечена. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При большой протяженности каналов связи трудно |
||||||||||||
получить высокую |
надежность, так как частота повреж |
|||||||||||
дений линий и аппаратуры |
(промежуточных |
усилителей) |
||||||||||
пропорциональна длине каналов. |
|
|
|
|
|
|
||||||
Из опыта эксплуатации кабелей дальней связи уста |
||||||||||||
новлено, что они повреждаются в среднем 2 раза |
в год |
|||||||||||
при длине |
100 |
км. |
Следовательно, |
при |
такой |
длине |
||||||
7"о = 4 380 ч. В случае организации |
связи по междугород |
|||||||||||
ному |
кабелю длиной 2 000 км наработка |
на отказ |
будет |
|||||||||
равна |
4 380/20 = 219 |
ч. Примерно |
такую |
же степень на |
||||||||
дежности |
можно |
получить |
при |
организации |
связи по |
|||||||
тросам ВЛ длиной |
|
2 000 км. В этом |
случае |
основным |
||||||||
фактором, |
определяющим |
надежность |
каналов, |
будут |
||||||||
промежуточные |
усилители. |
|
|
|
|
|
|
|
||||
Ввиду того что промежуточные усилители содержат большое число элементов, трудно обеспечить для одного усилителя величину То больше 4 000 ч.
В канале связи по тросам длина усилительного уча стка составляет 150—160 км. При длине 2 000 км потре буется 12 усилителей, а всего с учетом оконечной аппа-
102
ратуры—14 пунктов. Наработка на отказ канала в це лом равна 4 000/14 = 280 ч.
Вместе с тем как раз для ответственных электропере дач большой протяженности требуется весьма высокая надежность передачи информации, измеряемая време нами наработки на отказ 10 000—20 000 ч, т. е. на два порядка больше, чем получилось в рассмотренных при мерах.
Повышение надежности может быть обеспечено пу тем резервирования [Л. 52].
Различают два основных способа резервирования — без восстановления и с восстановлением. Первый способ применяется для резервирования отдельных наименее надежных деталей аппаратуры; второй — для резерви рования всей аппаратуры или даже систем связи в це лом.
При резервировании без восстановления часто при
меняют так |
называемый «горячий резерв», |
когда два |
или большее |
число элементов (электронных |
ламп, тран |
зисторов) находятся в работе все время, но для нор мальной работы устройства необходимо, чтобы оставал
ся в исправном |
состоянии |
хотя бы один элемент. Время |
|||
наработки на отказ при |
этом |
увеличивается |
незначи |
||
тельно |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(9-5) |
где Го — время |
наработки |
на |
отказ |
одного |
элемента; |
Тщ2) — время |
наработки |
на |
отказ |
двух параллельно |
|
включенных элементов; Г0 (Ю) — время |
наработки на отказ |
||||
10 элементов. |
|
|
|
|
|
Лучший результат в смысле увеличения времени на |
|||||
работки дает |
применение |
«холодного резерва», когда |
|||
включен только один элемент, а следующий включается только после выхода из строя первого.
В этом случае
^ о ( 2 ) = 2 Г 0 ; | |
6 |
|
Т0{п) = |
пТ0.\ |
|
Как видно из выражений (9-5) и (9-6), резервирова ние без восстановления, приводя к значительному ус ложнению аппаратуры (особенно при «холодном резер ве»), не дает существенного увеличения надежности.
103
Время наработки на отказ при однократном резервиро вании возрастает всего в 1,5 или 2 раза.
Совершенно другие возможности открывает резерви рование с восстановлением. Как будет показано ниже, при этом практически возможно увеличение Го на не сколько порядков величин.
В качестве примера резервирования с восстановле нием можно рассмотреть систему связи между двумя пунктами по линиям, идущим по разным трассам или по
В Л |
и по кабелю связи |
или радиорелейной линии |
и т. п. |
|||||||
При |
этом для осуществления |
связи |
достаточно, |
чтобы |
||||||
в исправном состоянии |
находилась хотя |
бы одна |
линия. |
|||||||
В случае |
повреждения |
линия восстанавливается |
(ремон |
|||||||
тируется) |
достаточно быстро. |
|
|
|
|
|
||||
Если |
линии |
не могут |
повреждаться |
от одних |
и тех |
|||||
же |
причин, то |
случаи |
|
совпадения |
повреждений |
будут |
||||
весьма редко и связь |
будет характеризоваться |
высокой |
||||||||
степенью |
надежности. |
|
|
|
|
|
|
|
||
Если |
обозначить Т0 |
— время |
наработки на отказ од |
|||||||
ной линии и т—среднее |
время |
восстановления, то мож |
||||||||
но показать, что наработка на отказ системы связи из
двух или трех |
таких |
линий выражается |
формулами |
|
|
ТоМ |
= Т0^+\,БТ0; |
(9-7) |
|
|
|
ГоМ |
= Т 0 1 ± . |
(9-8) |
Выше указывалось, |
что |
для кабеля связи |
протяженностью |
|
2 000 км Г0 =219 |
ч. Если |
будет |
проложен второй такой же кабель и |
|
эксплуатация будет организована таким образом, чтобы время вос
становления повреждений т составляло |
в среднем 1,5 ч, то по фор- |
|
219 |
|
|
муле ( 9 - 7 ) ^ 2 ) = 2 1 9 2 Т Г 5 |
+1,5-2-19= 18 000+328= 18 328 ч=2,1 года. |
|
В данном примере |
Го увеличилось |
почти в 100 раз и это увели |
чение может быть сколь угодно большим, стремясь к бесконечности при т-»-0.
При достаточно большом отношении Го к т вторым членом фор мулы (9-7) можно пренебречь и пользоваться приближенной фор мулой
|
Т»^Т,^-. |
(9-9) |
При |
двойном резервировании для Г 0 =219 ч и т=1,5 по форму- |
|
|
2192 |
|
ле (9-8) |
Го=219 ~^уЩГ =1 560 000 ч=177 лет. |
|
Аналогичные расчеты могут использоваться |
также |
|
при расчете надежности энергоснабжения. |
|
|
104