Проблема надежности систем электропотребления

Введение

 

Проблема надежности электрических станций, подстанций, линий электропередачи, электрических сетей и систем - одна из первоочередных задач энергетики. Общим показателем, характеризующим надежность энергосистем, считают суммарный недоотпуск электроэнергии за год, а следовательно, надежность электроснабжения потребителей. По данным, приведенным в [8], суммарный учтенный недоотпуск (от аварий и отказов в работе) электроэнергии находится в пределах 100...300 млн. кВт*ч в год. Преобладающая часть (80...90 %) всего недоотпуска электроэнергии приходится на аварии в электрических сетях. При анализе надежности энергосистем необходимо учитывать все неплановые автоматические отключения их элементов, вызванные отказами оборудования, а также неправильными действиями релейной защиты и автоматики.

Учитывая, что показатели надежности электрооборудования на современном этапе имеют недостаточно высокий уровень, например, трансформаторы мощностью 10...80 МВ*А на номинальное напряжение 110...150 кВ имеют интенсивность отказов 0.035 1/год (3.99*10^-6 1/ч), а ВЛ 110 кВ - 1.28 1/год (146.7*10^-6 1/ч) на 100 км, поиск путей повышения надежности ЭС как в ходе эксплуатации, так и при проектировании становится первоочередной задачей.

С другой стороны, оценив ущерб, нанесенный потребителям перерывом электроснабжения, убытки, связанные с аварийным ремонтом, а также расходы на повышение надежности, можно ставить вопрос об оптимальном уровне надежности электроэнергетического оборудования, установок и систем.

Проблема надежности систем электропотребления – одна из первоочередных задач энергетики. Создание новых, уникальных машин, аппаратов и комплексов требуют применения таких методов расчета надежности, которые позволили бы при проектировании и эксплуатации объективно учесть предыдущий опыт, рассчитать надежность, проанализировать варианты решений по обеспечению надежности СЭП, обосновать ее уровень, прогнозировать надежность, исключить возможность катастрофического исхода аварий для людей и окружающей среды.

На современном, третьем этапе развития теории надежности решается проблема планирования и управления надежностью при создании и эксплуатации технических систем, развивается количественный подход в отличие от качественной оценки надежности системы, существовавшей ранее. Общая проблема надежности ЭС охватывает весьма широкий круг вопросов, направленных на обеспечение и поддержание высокой надежности, как отдельных элементов, так и всей системы в целом.

Для объективного ответа на ряд вопросов, выдвигаемых практикой проектирования и эксплуатации, нужны новые знания, новые теории, новые математические модели. К таким вопросам относятся, например, научно обоснованный выбор структуры системы, установление необходимого числа связей между основными элементами системы, расположение коммутационных и защитных аппаратов, степень резервирования отдельных элементов, оценка восстанавливаемости ряда элементов, расчет ЗИПа, определение оптимальных сроков профилактики, прогнозирование надежности оборудования, установок и системы в целом.

Относясь к инженерным дисциплинам, теория надежности тесно связана с современной прикладной математикой. Математический аппарат теории надежности основан на таких разделах математики, как теория случайных процессов, теория массового обслуживания, математическая логика, теория графов, теория оптимизации, теория экспертных оценок, а также теория вероятностей и математическая статистика.

Анализ методов расчета надежности систем электропотребления без учета восстановления.

Проблема надежности систем электропотребления.

Системы электропотребления (СЭ) относятся к категории сложных систем и характеризуются не только обилием частей и элементов, но и высоким уровнем организации и сложными функциональными взаимосвязями их частей и элементов.

Характерными чертами таких систем являются:

1. Определенная целостность - наличие у всей системы общей цели, общего назначения.

2. Сложность поведения - наличие весьма глубоких внутренних связей, не позволяющих расчленять её на независимые составляющие.

Такая сложная система, рассматриваемая в целом, обладает новыми качествами, несвойственными отдельным её элементам.

3. Высокая степень автоматизации.

4. Недетерминированное, статистически распределенное во времени поступление внешних возмущений, невозможность точного предсказания режима работы, моментов появления отказов в системе, времени необходимого для отыскания и ликвидации этих отказов.

5. Широкое использование резервирования.

В практической деятельности при расчете надежности довольно часто возникают затруднения в формулировке понятия отказ для конкретной системы, так как одни и те же события одним специалистам представляются отказом, а другим - нет.

В связи с этим при формировании понятия отказ системы СЭ необходимо составить (сформулировать) совокупность конкретных требований, которым она должна удовлетворять. Если система удовлетворяет всем выдвинутым требованиям, то можно считать, что она находится в работоспособном состоянии.

Требования к объекту устанавливаются субъективно, а его состояние по отношению к этим требованиям - объективно. При этом возможны и ошибки в назначении определенных требований и пропуски некоторых из них, наконец, эти требования могут изменяться по воле и желанию заказчиков и разработчиков, то есть они динамичны. Но, несмотря, на всю относительность полноты требований к объекту и субъективный характер их установления, в любой момент времени должна быть выделена и зафиксирована вполне определенная совокупность этих требований, по отношению, к которой объективно можно судить об исправности или неисправности данного объекта. В этом состоит диалектика субъективного и объективного в оценке отказа объекта: субъективно устанавливаются требования к объекту и объективно - его состояние по отношению к этим требованиям. Всё это необходимо учитывать при формировании понятия отказ системы электропотребления.