Мониторинг и диагностика
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
"МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»
|
СОГЛАСОВАНО: |
УТВЕРЖДАЮ: |
|
Выпускающей кафедрой «Электрификация и электроснабжение» Зав. кафедрой__________В.А. Бугреев (подпись, Ф.И.О.) « » 20 г. |
Проректор - директор Российской - |
Кафедра: «Электрификация и электроснабжение»
(название кафедры)
Авторы:
(ф.и.о., ученая степень, ученое звание)
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«Мониторинг и техническая диагностика в системах электроснабжения»
(название дисциплины)
Направление/специальность: 23.05.05 (190901.65) Системы обеспечения
движения поездов
(код, наименование специальности /направления)
Профиль/специализация: «Электроснабжение железных дорог» (СЭ)
Квалификация (степень) выпускника: специалист
Форма обучения: заочная
Одобрена на заседании Учебно-методической комиссии РОАТ Протокол №_______ «____»_________________20___г Председатель УМК_______С.Н.Климов (подпись, Ф.И.О.) | Одобрена на заседании кафедры Протокол №______ «___»________________20__г. Зав. кафедрой________В.А. Бугреев (подпись, Ф.И.О.) |
Москва 2015 г.
ЗАДАЧА № 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ В
КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ СЕТЕВОГО РАЙОНА
Для определения расстояния до места повреждения кабельной линии 6
кВ был использован импульсный рефлектометр фирмы FLUKE. С его
помощью получено n результатов однократных измерений (результатов
наблюдений) расстояния £ до места повреждения.
Считая, что случайная составляющая погрешности рефлектометра
распределена по нормальному закону, определить:
-
1. Результат измерения с многократными наблюдениями расстояния до
места повреждения кабеля £ . -
2. Оценку среднего квадратического отклонения (СКО) погрешности
результата наблюдений (стандартную неопределенность единичного
измерения) S; - 3. Границы максимальной неопределенность случайной составляющей
погрешности результата наблюдений Δ макс;
-
4. Оценку среднего квадратического отклонения
случайной составляющей результата измерения
неопределенность результата измерения) S( £); - 5. Границы доверительного интервала
погрешности
(стандартную
(расширенную
неопределенность) для результата измерения расстояния до места
повреждения ε при заданной доверительной вероятности α;
-
6. Записать результат измерения расстояния до места повреждения в
соответствии с нормативными документами. - 7. Систематическую составляющую погрешности измерения
рефлектометра θ, если после обнаружения места повреждения было
установлено. что действительное расстояние до него составляло £д метров.
Сравните ее с доверительным интервалом случайной составляющей
погрешности результата измерения, и сделать вывод;
-
8. Предложить способ уменьшения оценки СКО случайной
составляющей погрешности результата измерения в D раз.
Рис. 1. Внешний вид рефлектометра.
Методические указания к решению задачи
Исходные данные задачи определяют в соответствии с табл. 1.1, 1.2 и
1.3 по номеру варианта. Во второй строке табл. 1.1 и 1.2, обозначенной
буквой i , указаны номера результатов однократных измерений (наблюдений)
£., которые входят в качестве исходных данных в соответствующий вариант
контрольного задания. Таким образом, число единичных измерений £ и их
числовые значения определяются обеими цифрами шифра
Таблица 1.1
Выбор варианта
|
Предпосле |
0 |
I |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
i |
1-5 |
5-10 |
10-15 |
15-20 |
20-25 |
25-30 |
30-35 |
35-40 |
40-45 |
45-50 |
|
£ д,м |
275.4 |
272,3 |
278.1 |
272,8 |
278,4 |
272,7 |
279,0 |
271,5 |
279,0 |
274,4 |
|
D |
2,0 |
2,1 |
2,2 |
2,3 |
2,4 |
2,5 |
2,6 |
2,7 |
2,8 |
2,9 |
Таблица 1.2
Выбор варианта
Последняя | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
i | 51-57 | 55-62 | 60-68 | 65-73 | 70-77 | 75-84 | 80-89 | 85-94 | 90-96 | 92-99 |
α | 0,90 | 0,95 | 0,98 | 0,95 | 0,99 | 0,90 | 0,98 | 0,90 | 0,99 | 0,95 |
Таблица 1.3
Данные по вариантам
i | £ i ,м | i | £ i ,м | i | £ i ,м | i | £ i ,м | i | £ i ,м |
1 | 274.35 | 21 | 273.95 | 41 | 273.92 | 61 | 275.30 | 81 | 277.78 |
2 | 274.57 | 22 | 274.23 | 42 | 274.95 | 62 | 275.23 | 82 | 273.91 |
3 | 276.68 | 23 | 274.32 | 43 | 276.10 | 63 | 275.52 | 83 | 275.75 |
4 | 276.17 | 24 | 273.38 | 44 | 272.67 | 64 | 276.03 | 84 | 276.48 |
5 | 275.81 | 25 | 278.03 | 45 | 274.07 | 65 | 276.56 | 85 | 273.43 |
6 | 273.50 | 26 | 274.72 | 46 | 273.02 | 66 | 273.75 | 86 | 274.60 |
7 | 276.65 | 27 | 276.87 | 47 | 274.65 | 67 | 274.76 | 87 | 273.03 |
8 | 275.81 | 28 | 277.00 | 48 | 275.52 | 68 | 274.24 | 88 | 272.71 |
9 | 273.28 | 29 | 275.34 | 49 | 275.47 | 69 | 277.07 | 89 | 274.94 |
10 | 275.30 | 30 | 275.98 | 50 | 276.72 | 70 | 274.56 | 90 | 275.28 |
11 | 276.86 | 31 | 275.61 | 51 | 275.15 | 71 | 277.37 | 91 | 274.31 |
12 | 274.95 | 32 | 276.41 | 52 | 275.40 | 72 | 275.25 | 92 | 271.99 |
13 | 275.73 | 33 | 274.50 | 53 | 275.09 | 73 | 276.89 | 93 | 274.09 |
14 | 274.91 | 34 | 273.64 | 54 | 273.35 | 74 | 274.90 | 94 | 273.24 |
15 | 277.92 | 35 | 274.85 | 55 | 273.86 | 75 | 275.89 | 95 | 276.75 |
16 | 274.53 | 36 | 276.56 | 56 | 275.66 | 76 | 276.40 | 96 | 274.73 |
17 | 272.91 | 37 | 275.18 | 57 | 273.83 | 77 | 276.08 | 97 | 274.69 |
18 | 276.70 | 38 | 274.37 | 58 | 277.08 | 78 | 274.00 | 98 | 274.92 |
19 | 275.35 | 39 | 277.17 | 59 | 276.20 | 79 | 274.92 | 99 | 275.08 |
20 | 275.30 | 40 | 274.74 | 60 | 274.63 | 80 | 274.33 | 100 | 274.49 |
Числовые значения £ д и а приведены соответственно в третьей
строке табл. 1.1 и 1.2, коэффициент D приведен в четвертой строке табл. 1.1,
а числовые значения результатов однократных измерений (результатов
наблюдений) - в табл. 1.3.
Решать задачу нужно в такой же последовательности, в какой
приведены пункты контрольного задания.
Для удобства выполнения расчетов по п.п. 1, 2 и 3 задания, а также для
сокращения времени на оформление работы необходимо составить таблицу
промежуточных вычислений по форме, соответствующей табл. 1.4.
Во второй и третий столбцы табл. 1.4 вписываются номера и числовые
значения результатов наблюдений (единичных измерений) расстояния £{ ,
соответствующего варианта контрольного задания.
Таблица 1.4
№ | № изме- | Значения £., | £i~ £ , м | (£,-£ )2 м |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
1 2 3 . . n | ||||
n 2 £i =... i=1 | n 2 (£t-£ ) =. i=1 | n 2 (£.-£ )2=. i=1 |
В таблице 1.4 приведены следующие обозначения: £. - результат i-го
наблюдения расстояния до места повреждения;
£
результат измерения
расстояния до места повреждения кабеля.
В процессе решения в соответствующие расчетные формулы
необходимо подставлять исходные данные и результаты промежуточных
вычислений, записанные в конце третьего и пятого столбцов табл. 1.4.
Чтобы избежать накопления погрешностей вычислений в процессе
расчета, промежуточные вычисления необходимо выполнять с
использованием большего числа значащих цифр, чем число значащих цифр,
которое приводят в конечном результате. Поэтому при заполнении
четвертого столбца табл. 1.4 следует приводить минимум четыре значащие
цифры, при заполнении пятого столбца - до пяти значащих цифр.
Соответственно
£
при использовании его в качестве промежуточного
значения следует округлить, если это потребуется, до шести значащих цифр.
Промежуточные значения S и S( £ ) могут быть представлены четырьмя
значащими цифрами.
Конечный результат для искомых величин S, S( £ ) должен быть
записан отдельно и округлен до трех значащих цифр
В связи с тем, что число однократных измерений n в данном
контрольном задании относительно невелико, доверительный интервал
результата измерения расстояния до места повреждения должен быть
рассчитан в соответствии с интегральным законом распределения
Стьюдента.
Систематическую погрешность измерения 0 можно найти как
отклонение результата измерения £ от действительного значения
измеряемой физической величины £ д . Если последняя известна с
достаточной точностью, то систематическую погрешность можно оценить
как их разность 0 = £ - £ д . Сравните полученное значение с границами
доверительного интервала случайной составляющей погрешности результата
измерения и определите - имеет ли место систематическая неопределенность
или расхождение £ и £ д можно объяснить случайными факторами.
При выполнении задания считать, что результаты наблюдений
распределены по нормальному закону. Точечная оценка дисперсии для
результата наблюдений (квадрат СКО результата наблюдений) S2 при
большом числе наблюдений (в пределе при n^ к бесконечности) стремится к
постоянной величине - дисперсии результата наблюдений а2. Известно, что
оценка СКО результата измерения зависит от СКО результата наблюдений и
числа наблюдений S( £) = S / Vn . Из этого выражения видно, что для
изменения S( £ ) необходимо изменить n. Отсюда можно получить новое
число наблюдений, которое позволит уменьшить S( £) в заданное число D .
ЗАДАЧА №2 РАСЧЕТ СРОКА СЛУЖБЫ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО ТЕРМИНАЛА ИНТЕР 27,5
Рассчитать вероятность безотказной работы и срок службы
интеллектуального терминала ИНТЕР 27,5. с учетом реальной загрузки
элементов, если известны параметры надежности его элементов с учетом
температуры окружающей среды.
Количество элементов, их типы и технические данные по вариантам
приведены в таблицах 2.1 - 2.3. И интеллектуальных терминалах ИНТЕР
27,5 количество элементов зависит от количества подключенных фидеров, и
количество выполняемых функций. Зависимости увеличения частоты отказов
от загрузки элементов показаны на рис. 2 –5.
Таблица 2.1
Элементы интеллектуального терминала
|
Наименование |
Тип |
Кол-во |
Коэф. кн |
Поправо- α |
Интенсивность отказов 1/ч | |
|
при нагрузке ном |
при реальной λр | |||||
|
Транзистор |
КТ |
0,5∙10-6 | ||||
|
Резистор |
МЛТ |
0,005∙10-6 | ||||
|
Диод |
ИД |
0,056∙10-6 | ||||
|
Конденсатор |
МБМ |
0,025∙10-6 | ||||
|
Трансформатор |
1 |
0,009∙10-6 | ||||
Поправочный коэффициент α определяется из диаграмм рис. 2 – 5 в
зависимости от температуры окружающей среды tоС и коэффициента
нагрузки кн, для трансформаторов принимается α = 1.
Интенсивность отказов при реальной загрузке λр определяется по
формуле
λр = λном ⋅α.
Для расчета надежности принимается последовательная схема
замещения (рис. 2.1), т.е. при отказе одного элемента вся система выходит из
строя. Отказом может быть – изменение параметров сопротивления, емкости
любого элемента за допустимые границы, ухудшение контактов в местах
паек и изменения в связи с этим общих сопротивлений и т.д.
R
р
R
т
Rд Rк Rтр
Рис. 4.1. Расчетная схема замещения
Интенсивность отказов системы λс
i=s
4 = Е(Ар, • n)j,
i=1
где ni – количество элементов каждого типа (резисторов, диодов,
конденсаторов и т.д.);
-
λрi – интенсивность отказов при реальной нагрузке каждого типа
элементов; - j – порядковый номер типа элементов;
s – количество типов элементов, входящих в систему.
Вероятность безотказной работы интеллектуального терминала
-λ ⋅t
Pc = e c
,
где t – время работы за сутки, ч.
Время безотказной работы системы
Т = —
с λс
.
Рис. 2 Зависимость a от t и кн для кремниевых транзисторов
Рис. 3. Зависимость a от t и кн для резисторов типа МЛТ и ОМЛТ
Рис. 4. Зависимость a от t и кн для плоскостных кремниевых диодов
Рис. 5. Зависимость a от t и кн для конденсаторов с металлобумажной
изоляцией типов МБМ, БМТ, БМ, КБГ
Таблица 2.2
Варианты заданий
Предпоследняя цифра | Транзистор Число элементов/загрузка | Резистор | Диод Число/загрузка |
1. | 20/0,4 | 50/0,6 | 22/0,6 |
2. | 23/0,3 | 52/0,7 | 21/0,6 |
3. | 23/0,4 | 54/0,4 | 20/0,5 |
4. | 25/0,3 | 56/0,3 | 19/0,4 |
5. | 23/0,4 | 58/0,6 | 18/0,6 |
6. | 20/0,3 | 60/0,7 | 17/0,6 |
7. | 20/0,3 | 62/0,7 | 16/0,6 |
8. | 26/0,4 | 64/0,4 | 15/0,5 |
9. | 24/0,3 | 66/0,3 | 14/0,4 |
0. | 23/0,4 | 65/0,6 | 15/0,6 |
Таблица 2.3
Варианты заданий
Последняя цифра | Конденсатор | Трансформатор | Температура окр. | Время работы за |
1 | 14/0,7 | 3/0,3 | 20 | 20 |
2 | 13/0,4 | 3/0,5 | 30 | 20 |
3 | 12/0,6 | 3/0,6 | 40 | 20 |
4 | 11/0,2 | 3/0,5 | 50 | 19 |
5 | 10/0,7 | 3/0,3 | 20 | 18 |
6 | 9/0,4 | 3/0,5 | 30 | 22 |
7 | 8/0,4 | 3/0,5 | 30 | 21 |
8 | 9/0,6 | 3/0,6 | 40 | 20 |
9 | 10/0,2 | 3/0,5 | 50 | 20 |
0 | 11/0,7 | 3/0,3 | 20 | 20 |
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
-
1. Марквардт К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных
дорог. М.: Транспорт, 1982. -
2. Справочник по электроснабжению железных дорог. Т. 1/Под ред. К. Г.
Марквардта. М.: Транспорт, 1980. — 256 с. -
3. Г ерман Л. А. Электроснабжение электрических железных дорог.
Методические указания к изучению темы. М.: ВЗИИТ, 198З. -
4. Бей Ю. М., Мамошин Р. Р, Пупынин В. Н. Тяговые подстанции /
Учебник для вузов ж. – д. транспорта. – М.: Транспорт, 1986. - 5. Рефлектометр РИ-407. Справочное руководство. Режим доступа:
http://www.ersted.ru/produktsiya/reflektometri/reflektometr-dlya-silovyih-liniy-ri-
407/
-
6. Интеллектуальный терминал ИНТЕР 27-5. Справочное руководство.
Режим доступа: http://www.nfenergo.ru/rus_product.html?itemid=90
Комментарии (0)