Эффективность генерации

Под эффективностью технологической системы будем понимать способность системы функционировать во всем диапазоне возможных условий и режимов и установленных предельных значений изменения ее выходных параметров. Эффективность функционирования ТС оценивают по четырем группам показателей эффективности: технологическим (описывающим, например, количество выпущенной продукции за единицу календарного времени); организационным (выражающим трудовые затраты персонала на производство продукции); экономическим (отражают экономические результаты функционирования системы); комплексным (одновременно оценивающим различные стороны функционирования, например технологическую и экономическую). Примеры определения указанных показателей эффективности приведены в § 2.4.

Однако на практике пользоваться такой характеристикой неудобно. Эффективность функционирования АСУ ТП удобнее оценить с помощью простых числовых величин, являющихся либо вероятностями (и их комбинациями) нахождения системы в различных состояниях, либо статистическими оценками некоторых сторон функционирования системы. К показателям эффективности АСУ ТП первой группы относится вероятность того, что АСУ ТП исправна и не занята приемом или обработкой информации. Показателями эффективности АСУ ТП (ТС) второй группы являются: пропускная способность элементов системы (интегральная, динамическая); временные показатели системы (время обслуживания требований, время ожидания требований на обслуживание и т. д.); качество использования элементов системы (коэффици-

приятия, позволяющий оценить эффективность функционирования его электрического хозяйства.

§ 2.1. Техническое совершенство, надежность и эффективность функционирования

Уровни технического совершенства и надежности тесно взаимосвязаны, и в ряде случаев повышение одного уровня может привести к снижению другого. Так, иногда для повышения чувствительности дистанционной защиты реле сопротивления ее третьей ступени выполняется с характеристикой, отличающейся от окружности. Схема реле при этом усложняется и содержит больше элементов. Следовательно, снижается надежность ее действия. Поэтому для полного определения свойств УРЗ в [1] предложено ввести критерий «эффективность функционирования», в котором учитываются одновременно техническое совершенство защиты и .ее надежность.

Свойства защиты находятся в сложной зависимости друг от друга. Поэтому полезно классифицировать их с разных позиций. При этом целесообразно использование введенного И. А. Ушаковым понятия эффективности функционирования, под которой можно понимать свойство выполнять предельное число функций каждую с предельным эффектом. О предельном числе функций говорилось выше. Эффект выполнения функции применительно к релейной защите снижается, например, из-за конечного времени ее срабатывания. Очевидно, что только идеализированной защите можно приписать 100 %-ную эффективность функционирования. Отказы в функционировании и допущенные срабатывания и несрабатывания приводят к тому, что реальный выходной эффект ниже предельного, свойственного идеализированной защите.

Эффективность функционирования обеспечивается всеми указанными в таблице свойствами совместно, причем определить свойство данного уровня принципиально можно только, зная полноту свойств более высокого уровня, в предположении идеальности свойств более низкого уровня. Так, техническое совершенство определяется при идеальной надежности. С другой стороны, надежность оценивается не при идеальном, а при заданном техническом совершенстве (по данному ниже ее определению).

Для характеристики надежности систем защит, а как частный случай и отдельных устройств, возможно исходить из условия, что как их надежность, так и эффективность функционирования в целом характеризуется потерями выходного эффекта защищаемой системы. Использование такого подхода впервые, по-видимому, четко сформулировано Н. В. Вавиным [16, 27]. Некоторые соображения по этому методу даны в гл. 15.

Оценка технического совершенства, надежности и эффективности функционирования защит. Как видно из приведенного выше рассмотрения характеристик технического совершенства и надежности, методы их оценок, а также, очевидно, и средства по обеспечению необходимого их уровня различны. Необходимо также иметь в виду сложность взаимоотношений между этими двумя свойствами — повышение уровня одного из них может приводить к понижению уровня другого: например повышение чувствительности защиты может привести к такому ее усложнению, при котором надежность снизится. Однако ее выходной технический эффект, как и эффективность функционирования, будет определяться в первом приближении числом правильных, излишних и ложных срабатываний. При этом иногда трудно даже четко классифицировать, какое из свойств приводит к излишним или ложным срабатываниям. Поэтому на практике иногда используются обобщенные статистические показатели только эффективности функционирования.

Этот показатель в какой-то мере отражает эффективность функционирования защиты, имеет в отечественных энергосистемах значения много лучшие, чем в ряде зарубежных систем, но по ряду причин в недостаточной мере правильно ее оценивает. Так, например, сумма «и,с+пл,с стоит в знаменателе (1.7), хотя эти срабатывания наносят потери, которые для получения выходного эффекта защиты следует вычитать из эффекта от требуемых срабатываний.

Токовые защиты, реагирующие на установившиеся значения высших гармоник. По разработкам ВНИИЭ (В. М. Кискачи др.) промышленностью выпускается или готовится к выпуску значительное число исполнений таких защит, получивших широкое применение [48]. В настоящее время они строятся на современной микроэлектронной элементной базе и предназначены для включения на ТА нулевой последовательности. В [48] отмечается ряд мероприятий, направленных на повышение технического совершенства в разных вариантах таких защит. К ним, в частности, относятся следующие: фильтрация воздействующих величин с целью отстройки от слагающих рабочей частоты, могущих неблагоприятно влиять на эффективность функционирования; обеспечение работы при перемежающихся замыканиях; подпитка цепей тока от устройства, моделирующего с запасом мгновенное значение тока защищаемого присоединения согласно выражению iocn=3Coaduo/dt и компенсирующего бросок емкостного тока присоединения; устройства для защиты от больших токов /к при /Сдв'1* и некоторые другие.

где R — коэффициент отражения фотонов от полупроводника; а — показатель поглощения; г — квантовая эффективность генерации, т. е. число возникающих пар носителей при собственном поглощении (или число носителей при примесном поглощении), отнесенное к числу поглощенных фотонов; Л/ф — число фотонов, падающих на единичную поверхность полупроводника в единицу времени (оно может быть определено как мощность падающего на единичную поверхность излучения, отнесенное к энергии фотона /iv); т„ — время жизни неравновесных носителей заряда.

где а — толщина полупроводникового фоточувствительного слоя; b — его ширина; / — расстояние между электродами; R — коэффициент отражения; а — показатель поглощения; т) — квантовая эффективность генерации; #ф — число фотонов, падающих на единичную поверхность фоточувствительного слоя в единицу времени.

Квантовая эффективность генерации носителей 34

14, 30 Эффективность генерации квантовая 34

пературные зависимости сечений захвата электронов состояниями в запрещенной зоне а-& : Н. Изучение фотопроводимости методом види-кона позволяет оценить основные параметры, влияющие на фотопроводимость: эффективность генерации носителей, пробег носителей, дрейфовую скорость. С помощью этого метода можно также эффективно определять и изучать распределение состояний в запрещенной зоне a-Si: Н.Наконец, метод пикосекундной нестационарной дифракционной спектроскопии внес определенную ясность в динамику возбужденных носителей в аморфных полупроводниках, в частности для процесса фото потемнения халькогенидного стекла As2S3, а также оптически освещенного a-Si: Н, полученного в тлеющем разряде.

Описаны результаты измерения первичного фототока с помощью метода види-коиа, причем особое внимание уделялось таким аспектам, как возможности метода и его ограничения, требования к образцам и существо получаемой в результате такого анализа информации. В качестве примера представлены данные, полученные на a-Si:H. Из этих измерений можно отдельно оценивать основные параметры (эффективность генерации носителей, пробег носителей, дрейфовую скорость), влияющие на фотопроводимость. Метод является эффективным средством определения и изучения состояний в запрещенной зоне a-Si:H. Обсуждаются также некоторые способы анализа переноса электронов с использованием метода ви-дикона.

1. Высокое напряжение (область насыщения, /~F°). В области высокого напряжения, когда дрейф цтЕ носителей намного превышает толщину пленки d, фототок определяется числом электронно-дырочных пар, генерируемых в фотоприемнике, и не зависит от приложенного напряжения. Следовательно, если известно число поглощенных в фотопроводнике фотонов, то можно оценить эффективность генерации носителей т?.

При использовании a-Si:H в фотоэлектрических приборах эффективность генерации носителей и ее полевая зависимость играют существенную роль, поскольку они сильно влияют на эффективность преобразования энергии и остаточное напряжение электрофотографического приемника [121 — 124]. Измерения первичного фототока в области насыщения проливают свет на эту проблему.

Фототок в области насыщения остается постоянным при различных толщинах мишени и определяется интенсивностью света. Эффективность генерации носителей т? не зависит от поля. Она очень близка к единице при рассмотрении отражения света от поверхности стеклянной подложки и поглощения в прозрачном контакте. В области насыщения фототок линейно возрастает с интенсивностью света, как показано на 3.5.4.

мишени составляло 10 В. Коэффициент усиления фотопроводимости определяется как отношение плотности фототока к падающему потоку фотонов при каждой длине волны. На этом рисунке приведен также график коэффициента оптического поглощения a-Si: Н той же толщины. Следует отметить, что коэффициент усиления фотопроводимости (или эффективность генерации носителей) близок к единице и не зависит от длины волны при рассмотрении отражения падающего света от поверхности.

пературные зависимости сечений захвата электронов состояниями в запрещенной зоне а-& : Н. Изучение фотопроводамости методом види-кона позволяет оценить основные параметры, влияющие на фотопроводимость: эффективность генерации носителей, пробег носителей, дрейфовую скорость. С помощью этого метода можно также эффективно определять и изучать распределение состояний в запрещенной зоне a-Si: Н.Наконец, метод пикосекундной нестационарной дифракционной спектроскопии внес определенную ясность в динамику возбужденных носителей в аморфных полупроводниках, в частности для процесса фото потемнения халькогенидного стекла As2S3, а также оптически освещенного a-Si: Н, полученного в тлеющем разряде.