Ложное срабатывание

20 июня 2013 в 10:00

Продолжаем цикл статей, посвященных надежности цифровых
устройств релейной защиты, автоматики, управления
и сигнализации, начатый работами [1, 2].

В разделе 3.6 нормативного документа [3] приведены два показателя надежности, в названии которых использованы слова «требование на срабатывание»:

• средняя вероятность отказа в срабатывании устройства за год (при появлении требования) [4];
• параметр потока ложных срабатываний устройства в год (при отсутствии требования).

Эти два показателя можно встретить практически во всех работах по надежности цифровых устройств релейной защиты, а также в работах посвященных надежности пожарных извещателей [5]. В предыдущей статье [6] была рассмотрена методика оценки первого показателя. В данной работе обратим внимание на второй показатель – параметр потока ложных срабатываний.

Рассматриваемый показатель характеризует совмещение двух независимых событий:

• ложное срабатывание устройства (событие С), которое зависит от надежности устройства;
• отсутствие требования на срабатывание (событие D).

Если использовать терминологию, установленную в [7] то название рассматриваемого в данной работе показателя надежности должно быть сформулировано так:

• параметр потока ложных срабатываний устройств w [1], где ложное срабатывание – срабатывание при отсутствии требований.

Данное определение термина лучше, чем используемое многими специалистами определение ложного срабатывания, как срабатывания при отсутствии короткого замыкания [8]. Если ограничиться последним определением, то из рассмотрения оказываются исключенными те алгоритмы защиты, автоматики и сигнализации, условия срабатывания которых не связаны с наличием или отсутствием короткого замыкания.

Подтверждением сказанного служит определение понятия «ложное срабатыване», приведенное в [9]:

«Ложное срабатывание - это срабатывание при отсутствии требования срабатывания для данного и для других устройств РЗА, а также передача в этих же условиях сигнала на другое устройства РЗА, происходящее, как правило, из-за различных помех, механических воздействий на устройства РЗА, неправильных действий персонала и др.»

В некоторых работах по релейной защите, например в [10], ложное срабатывание наряду с излишним срабатыванием и другими неправильными действиями защиты, отнесены к отказам функционирования релейной защиты, что нельзя считать корректным.

Тем не менее, похожее определение понятия «ложное срабатывание» дано и в стандарте [11]:

«Ложное срабатывание - отказ объекта, работающего в сложном режиме, приводящий к включению его в работу при отсутствии требования на включение. Ложные срабатывания характерны как для быстродействующих, так и длительнодействующих управляющих систем, а также оборудования, выполняющего функции управления».

Как следует из определения, приведенного в [10], ложные срабатывания устройств могут происходить по разным причинам, не имеющим отношения к надежности устройства релейной защиты.

Часть внешних причин обусловлена поступлением на различные порты [2] (рис. 1) устройства электромагнитных помех, на которые оно реагирует так, как если бы было сформировано требование на срабатывание.

Для исключения таких причин ложных срабатываний, устройства должны отвечать определенным требованиям по электромагнитной совместимости.

Например в [12], рассмотрены требования к портам электропитания цифровых устройств, обеспечивающие их правильную работу в условиях тяжелой помеховой обстановки.

Даже если цифровое устройство отвечает всем требованиям по помехозащищенности, при проектировании электроустановки необходимо руководствоваться рекомендациями, изложенными в отраслевых нормативных документах [13, 14].

Аналогичные по своей сути рекомендации, выполнение которых уменьшает негативные последствия от электромагнитных помех используют и в других отраслях техники [15].

Для устройств релейной защиты характерна ещё одна группа внешних воздействий, которые могут быть восприняты исправным цифровым устройством как требование на срабатывание, а срабатывание устройства будет оценено как ложное.

Для исключения таких ложных срабатываний в схемах релейной защиты предусматривают блокирующие устройства (см., например, [16], с. 243) , а в цифровых устройства – алгоритмы, блокирующие их работу.

Правильнее такие причины рассматривать как дефекты схемных решений [17], приводящие к некорректной работе устройств или алгоритмов защиты.

Суммируя все сказанное можно утверждать, что рассмотренные внешние причины нельзя отнести к характеристикам надежности устройства.

Непрерывное наблюдение за работой цифровых устройств производства НТЦ «Механотроника» подтверждает, что именно несоблюдение рекомендаций, приведенных в отраслевых документах [13, 14] наиболее часто является внешними причинами ложных срабатываний цифровых устройств при отсутствии требования на срабатывание [18, 19].

Для характеристики надежности устройства целесообразно рассматривать только те «ложные срабатывания», которые вызваны внутренними причинами, когда отказ того или иного элемента устройства приводит к срабатыванию устройства таким образом, как оно сработало бы при наличии требования на срабатывание.

Такой подход позволяет статистически определить показатель «поток ложных срабатываний», характеризующий надежность устройства, по формуле, аналогичной применяемой для оценки потока отказов μ(t) в стандарте [20]:

w(t) = [R(t2) – R(t1)] / t2 - t1,(1)

где w(t) – параметр потока ложных срабатываний
R(t2) – количество ложных срабатываний к моменту времени t2;
R(t1) – количество ложных срабатываний к моменту времени t1;
Причем t1 ≤ t ≤ t2.

Кроме этого, для оценки верхнего значения этой характеристики устройства можно рассматривая все отказы устройства за время наблюдения как его ложные срабатывания, а для оценки потока ложных срабатываний использовать формулу, приведенную в стандарте [20]:

w(t)max < 1/T0, (2)

где w(t)max – верхняя граница параметра потока ложных срабатываний
T0 - наработка на отказ.

Выводы.

1. Предложена методика грубой оценки показателя «параметр потока ложных срабатываний w» на основе показателя надежности «наработка на отказ».
2. В связи с тем, что основные причины ложных срабатываний являются внешними по отношению к устройству, не зависят от его надежности, а определяются принятыми схемными решениями и корректным соблюдением требований по электромагнитной совместимости, регламентированных нормативными документами, использование показателя «параметр потока ложных срабатываний w» в технических условиях на цифровые устройства требует дополнительного обоснования.

Литература

1. Гондуров С.А., Захаров О.Г. Определение наработки на отказ по результатам эксплуатации. //Электронный ресурс. Режим доступа: http://rza.org.ua/article/read/Opredelenie-narabotki-na-otkaz-po-rezul-tatam-ekspluatatsii--Gondurov-S-A---Zaharov-O-G-_77.html // Печатный вариант статьи опубликован в журнале СТА (Современные технологии автоматизации) №3 за 2010 год на с. 88 под названием «Способ оценки наработки на отказ по результатам эксплуатации для устройств релейной защиты и автоматики»
2. Захаров О.Г. Показатели надёжности блоков частотной автоматики БМАЧР в цифрах и фактах//Электронный ресурс. Режим доступа: http://rza.org.ua/article/read/Pokazateli-nad-zhnosti-blokov-chastotnoy-avtomatiki-BMACHR-v-tsifrah-i-faktah_80.html
3. РД 34.35.310-97 Общие технические требования к микропроцессорным устройствам защиты и автоматики энергосистем. // М.: ОРГРЭС, 1997, 36 с.
4. Захаров О.Г. Требование на срабатывание. // Электронный ресурс. Режим доступа:http://rza.org.ua/article/read/Trebovanie-na-srabatyvanie--Zaharov-O-G.html
5. Надежность систем пожарной сигнализации// Электронный ресурс. Режим доступа:http://www.secur.ru/article.php?id_catalog=9&id_position=141
6. Захаров О.Г. Требование на срабатывание. // Электронный ресурс. Режим доступа:http://www.energoboard.ru/articles/3019-trebovanie-na-srabativanie.html
7. ГОСТ 25804.2-83 Аппаратура, приборы, устройства и оборудование систем управления технологическими процессами атомных электростанций. Требования по надежности. М.: Издательство стандартов, 1984.
8. А. Шалин. Микропроцессорные реле защиты: необходим анализ эффективности и надежности// Электронный ресурс. Режим доступа:http://www.news.elteh.ru/arh/2006/38/13.php
9. РД 34.35.516-89 Инструкция по учету и оценке работы релейной защиты и автоматики электрической части энергосистем//М.: 1990
10. Функции релейной защиты и автоматики и основные требования, предъявляемые к этим устройствам// Электронный ресурс. Режим доступа:http://relay-protection.ru/content/view/285/58 /.
11. ГОСТ 26291-84 (СТ СЭВ 4334-83). Надежность атомных станций и их оборудования. Общие положения и номенклатура показателей. М.: Издательство стандартов, 1985
12. Захаров О.Г. Требования к портам оперативного питания в технических условиях цифровых устройств релейной защиты. // Электронный ресурс. Режим доступа: http://rza.org.ua/article/read/Trebovaniya-k-portam-operativnogo-pitaniya-v-tehnicheskih-usloviyah-tsifrovih-ustroystv-releynoy-zashchiti--Zaharov-O-G--_93.html
13. СТО 56947007-29.240.043-2010. Руководство по обеспечению электро-магнитной совместимости вторичного оборудования и систем связи электро-сетевых объектов. М.: НТФ «Энергопрогресс», «Энергетик», 2010, 170 с.
14. СТО 56947007-29.240.044-2010. Методические указания по обеспечению электромагнитной совместимости на объектах электросетевого хозяйства. М.: НТФ «Энергопрогресс», «Энергетик», 2010, 170 с.
15. Р 78.36.013-2002. Рекомендации. Ложные срабатывания технических средств охранной сигнализации и методы борьбы с ними. М.: МВД РФ, 2002
16. Чернобровов Н.В., Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем. М.:, Энергоатомиздат, 1998, 800 с.
17. Захаров О.Г. Определение дефектов в релейно-контакторных схемах. М.: Росагропромиздат, 1991, 184 с.
18. Захаров О.Г. Как не надо заземлять// Электронный ресурс. Режим доступа: http://maximarsenev.narod.ru/Zazeml2.pdf.
19. Захаров О.Г. Надежность релейной защиты: Создание и разоблачение мифов// Электронный ресурс. Режим доступа: http://relay-protection.ru/content/view/99/11
20. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. М.: Издательство стандартов, 1991

[1]В документе [3] рекомендовано выбирать одно из двух значений (1·10-6 или 1·10-7) этой характеристики без указания размерности, а в стандарте [5] установлено всего одно значение -0,0011/год.

[2]порт - граница между ТС и внешней электромагнитной средой (зажим, разъем, клемма, стык связи и т.п.). Порт корпуса - физическая граница ТС, через которую могут излучаться создаваемые ТС электромагнитные поля или проникать внешние электромагнитные поля.