Специальные вопросы электроснабжения промышленных предприятий

Контрольная работа - Физика

Другие контрольные работы по предмету Физика

Основные понятия теории вероятностей

энергетика теория вероятность энергосбережение

Вопрос № 3

Какие задачи энергетики решаются с помощью методов теории вероятностей?

Ответ:

Развитие электроэнергетической отрасли в настоящее время немыслимо без решения вопросов и расчётов надёжности элементов и систем, входящих в комплексные функциональные устройства. Внезапные перерывы электроснабжения влекут за собой значительные народно-хозяйственные ущербы, а также при стечении ряда обстоятельств не исключают появление пожаров и взрывоопасных ситуаций, связанных с угрозой здоровью и жизни людей. Поэтому вопрос повышения надёжности систем электроснабжения приобретает важное государственное значение. Расчёт надёжности систем электроснабжения проводится с использованием математического аппарата теории вероятностей.

С помощью методов теории вероятностей можно:

анализировать рабочие и аварийные режимы систем электроснабжения;

производить расчёты надёжности систем электроснабжения;

оценивать ущерб предприятию из-за отсутствия электропитания;

построить рациональную по надёжности схему электроснабжения;

оценивать качество электрической энергии и проводить мероприятия по его улучшению;

анализировать процессы смены состояний системы, на которые влияют случайные отказы отдельных элементов.

Конечной целью расчёта надёжности систем электроснабжения является количественная оценка комплексных показателей надёжности:

вероятность безотказной работы (вероятность того, что в пределах заданной

продолжительности работы объекта отказ не возникает);

интенсивность отказов;

параметр потока отказов;

частота отказов;

наработка на отказ;

вероятность восстановления в заданное время;

среднее время восстановления;

продолжительность восстановления;

коэффициент готовности (вероятность нахождения элемента в работоспособном состоянии);

коэффициент технического использования;

коэффициент оперативной готовности;

средний недоотпуск электроэнергии;

коэффициент необеспеченности электроэнергией;

экономический ущерб от надежности;

удельный ущерб

относительно конкретных узлов нагрузки и разработать на основе полученных результатов мероприятий целенаправленного их изменения.

 

Основные теоремы теории вероятностей

 

Вопрос № 7.

Объясните физический смысл формулы полной вероятности.

Ответ:

Формула полной вероятности является следствием обеих основных теорем - теоремы сложения вероятностей и теоремы умножения вероятностей.

Пусть требуется определить вероятность некоторого события А, которое может произойти вместе с одним из событий:

Н1, Н2, …, Нп,

образующих полную группу (несколько событий в данном опыте образуют полную группу событий, если в результате опыта непременно должно появиться хотя бы одно из них) несовместных событий (несколько событий называются несовместными в данном опыте, если никакие два из них не могут появиться вместе). Будем эти события называть гипотезами.

Так как гипотезы Н1, Н2, …, Нп образуют полную группу, то событие А может появиться только в комбинации с какой-либо из этих гипотез:

А=Н1•А+Н2•А+…+Нп•А.

Так как гипотезы Н1, Н2, …, Нп несовместны, то и комбинации Н1•А+Н2•А+…+Нп•А также несовместны. Применяя к ним теорему сложения вероятностей (Вероятность суммы двух несовместных событий равна сумме вероятностей этих событий: Р(А+В)=Р(А)+Р(В) ), получаем:

 

Р(А)= Р(Н1•А)+Р(Н2•А)+…+Р(Нп•А)=.

 

Применяя к событию Рi•А теорему умножения (Вероятность произведения двух событий равна произведению вероятности одного из них на условную вероятность другого, вычисленную при условии, что первое имело место: Р(А•В)=Р(А)•Р(В/А) ), получим:

Р(А)= Р(Н1)•Р(А/Н1)+Р(Н2)•Р(А/Н2)+…+Р(Нп)•Р(А/Нп)

 

или .

 

Полученная формула и есть формула полной вероятности.

Пример. Вдоль линии электропередач (ЛЭП) происходит три грозовых разряда. Вероятность попадания в ЛЭП первого грозового разряда равна 0.4; второго - 0.5; третьего - 0.7. ЛЭП выходит из строя при одном попадании молнии с вероятностью 0.2; при двух попаданиях с вероятностью 0.6 и при трёх попаданиях с вероятностью 1.0.

Найти вероятность того, что в результате грозовых разрядов ЛЭП вышла из строя.

Решение. Рассмотрим четыре гипотезы:

1.Н0 - в ЛЭП не попало ни одного грозового разряда;

2.Н1 - в ЛЭП попал один разряд молнии;

.Н2 - в ЛЭП попало два разряда молнии;

.Н3 - в ЛЭП попало три разряда молнии.

Очевидно, что эти гипотезы имеют место при следующих сочетаниях событий, образующих несколько несовместных вариантов:

;

;

;

,

где В1, В2, В3 - попадание молнии в ЛЭП при первом, втором и третьем грозовом разряде, соответственно. - события противоположные событиям В1, В2, В3 соответственно, вычисленные как .

Пользуясь теоремами сложения, умножения и свойством противоположных событий, находим вероятности этих гипотез.

;

;

;

.

Условные вероятности события А (выход из строя ЛЭП) при этих гипотезах равны:

; ; ; .

Применяя формулу полной вероятности, получаем:

Р(А)= Р(Н0)•Р(А/Н0)+Р(Н1)•Р(А/Н1)+Р(Н2)•Р(А/Н2) +Р(Н3)•Р(А/Н3)=

.09•0+0.36•0.2+0.41•0.6+0.14•1.0=0.458.

Из результатов расчёта видно, что первую гипотезу Н0 можно было бы не рассматривать, так как соответствующий член в формуле полной вероятности обращается в н