Приложение к проблеме оценки надёжности

Среди существующих в настоящее время объектов электроэнергетики есть немало таких, эксплуатационный ресурс которых близок к предельному или даже превысил его. За время эксплуатации эти объекты, как правило, не раз подвергались различного рода экстремальным воздействиям (короткие замыкания, обрывы, токовые и механические перегрузки, экстремальные температурные режимы, некачественный ремонт и т. п.). В результате возникли проблемы, связанные с возможностью их эксплуатации с пониженными показателями надёжности. Естественно, что с технико-экономической точки зрения не представляется возможным одновременно вывести из эксплуатации все эти объекты и заменить их новыми. Поэтому необходима обоснованная оценка: какие объекты подлежат очередной реконструкции, а какие следует вывести из эксплуатации, полностью заменив новыми [63).

Такую оценку относительно легко дать в случае, когда предельное состояние объекта электроэнергетики видно «невооружённым» глазом (длительная эксплуатация в экстремальных условиях; повреждения механической части основного оборудования; коррозия токопроводящих элементов; явный моральный износ и т. п.). В целом ряде других случаев однозначная оценка затруднительна. Чтобы сделать объективное заключение о состоянии исследуемого объекта необходимо связать воедино данные о состоянии отдельных элементов этого объекта, полученные при «внешнем» осмотре, а также имеющую место ретроспективную техническую, экологическую, социальную и другую информацию (состояние на данный момент; количество, причины и степень повреждений; важность сооружения; данные проектирования; состояние окружающей среды).

Например. среди существующих электростанций (подстанций) немало таких, которые создают серьёзные проблемы, связанные не только с их эксплуатацией, но и с надёжностью их оборудования (надёжностью электроснабжения потребителей) и безопасностью. Однако данные, которые можно использовать для объективной оценки их технического состояния, не только имеют недостаточный объём, но и в большинстве случаев включают разного рода нечёткости.

Если объёма данных, которые можно использовать для оценки надёжности, недостаточно, необходимо изучить и принять во внимание нечёткие данные, полученные на основе интуиции и опыта компетентных экспертов. При этом качественные неопределённости, выраженные экспертами, необходимо представить в количественной форме. Однако неопределённые факторы, которые следует принять к рассмотрению, как правило, имеют самую разнообразную природу как с точки зрения причин их возникновения, так и особенностей протекания неблагоприятных процессов, но учёт их даёт следующие преимущества для ЛПР:

• — становятся возможными выводы из нечётких данных и знаний;
• — возможно использование естественного языка для записи правил принятия решений;
• — знания, полученные в процессе диалога со специалистом, можно обрабатывать.

Предположим, что существует ЛПР, работающее по чёткому правилу: «если X есть A_t то У есть В». Но с помощью этого правила невозможно получить тот же вывод для данных: «X есть А», в которых А' немного отличается от А. Однако человек из данных: «Xесть А» способен сделать вывод: «Уесть В». Следовательно, можно создать экспертную систему, в которой А ‘ представляется в виде нечёткого множества [А), а В' — {В). В результате делается вывод: «если X есть {Л}, то Уесть {В».

Для достоверной оценки срока службы объекта энергетики данная экспертная система выполняет следующие действия:

• 1) неоднократно, в течение длительного времени ведёт диалог со специалистом в области управления и технического обслуживания, приобретая у него специальные знания (причины повреждений, последствия отказов, длительность восстановления, качество ремонтных работ и т. п.);
• 2) применяя аппарат теории нечётких множеств обрабатываются нечёткости, содержащиеся в данных, полученных после обследования объекта, и нечёткости в знаниях, приобретённых у специалиста;
• 3) при оценке остаточного ресурса анализируются причины повреждений, их особенности и последствия.

Возможная последовательность этапов оценки надёжности (остаточного ресурса) представлена на рис. 6.15.

Рис. 6.15. Процедура оценки надёжности объекта

По данным обследования уточняются виды повреждений (механический износ, коррозия, нарушение стационарной изоляции, старение строительных конструкций). Исходя из данных проектирования и состояния окружающей среды, высказываются предположения о причинах повреждений (длительная эксплуатация; частые перегрузки; нарушение графика проведения профилактических работ и (или) контрольных испытаний; нарушение режима работы системы РЗиА).

Обычно предлагается несколько причин и для каждой причины рассматриваются наиболее вероятные повреждения, или мода (центр площади) повреждений. После идентификации моды повреждений по их причинам определяется степень повреждения отдельных элементов (узлов) анализируемого обтлкта. На основе обобщения мод повреждений можно получить оценки степени повреждений для каждой моды. Кроме того, для каждой причины определяют последствия повреждений. С помощью комплексной оценки полученных таким образом степени повреждений, последствий повреждений и времени, прошедшего с момента ввода объекта в эксплуатацию (последней капитальной реконструкции), делается предположение о ресурсе для каждой моды повреждений.

Допустим, что оборудование анализируемой электроустановки не подвергалось разного рода отказам (вредным воздействиям), которые не принимались в расчет при традиционном проектировании. Тогда зависимость степени его износа от времени может быть задана кривой 5о (рис. 6.16). Аналогичные зависимости для «большой 5i*, «довольно большой 52», «средней 5з», «довольно малой 54» и «малой 55» степеней износа соответственно можно представить соответствующими кривыми.

Рис. б. 16. Зависимость степени повреждений от срока службы и оценка остаточного ресурса

Например, оценим срок службы подстанции, основное оборудование которой за 15 лет эксплуатации имело «довольно малую» и «малую» степень повреждения. Состояние этого оборудования показано точкой Р на рис. 6.16. Можно ожидать, что дальнейший рост степени повреждений из состояния Р будет происходить параллельно кривой 54. После 25-летней эксплуатации процесс увеличения степени повреждений переходит на траекторию, параллельную кривой 5з, и достигает максимума в точке Q. Таким образом, срок службы можно определить как разность координат точек Р и Q по оси абсцисс.