Математическое моделирование сельских электрических сетей с целью повышения их безотказной работы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.16, кандидат технических наук Ефимов, Александр Юрьевич

• Ефимов, Александр Юрьевич
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Ефимов, Александр Юрьевич

Введение.

1. Глава I.

Состояние вопроса надёжности электроснабжения сельскохозяйственных потребителей.

1.1 Описание объекта исследования.

1.2 Методы анализа причин отказов. ^

1.3 Методы расчёта надёжности электроустановок. 1ь(

1.4 Человеческий фактор в обеспечении надёжности электрических сетей. ^

1.5 Цели и задачи исследования.

2. Глава II.

Теоретические предпосылки обеспечения надёжности электроснабжения сельскохозяйственных потребителей.

2.1 Основы анализа причин отказов электрических сетей. 3>У

2.2 Математическая модель функционирования сельскохозяйственных электрических сетей. Ч

2.3 Определение ущерба из-за отказов сельскохозяйственных электрических сетей.

2.4 Влияние человеческого фактора на надёжность функционирования электрических сетей. ¿'~2

3. Глава III.

Методика экспериментальных исследований.

3.1 Методика сбора информации об отказах электрических сетей.

3.2 Методика экспертной оценки причин отказов. ^

3.3 Методика обработки данных. "

4. Глава IV.

Результаты экспертных исследований. ;

4.1 Статистическая обработка результатов исследований причин отказов сельских электрических сетей.

4.2 Алгоритм расчёта надёжности и результаты расчёта. I

4.3 Определение надежности системы «оператор электрическая сеть». са£

4.4 Оценка ущерба от перерывов электроснабжения потребителей. Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Математическое моделирование сельских электрических сетей с целью повышения их безотказной работы»

Сельские электрические сети имеют более низкую надежность по сравнению с городскими, промышленными сетями. Это приводит к тому, что надежность электрического снабжения, потребителей не соответствует установленным требованиям. Проблема обостряется тем, что в связи с развитием электрификации и увеличения потребления электрической энергии, потери от низкой надежности существенно возрастают. Одним из важнейших направлений повышения надежности сельских электрических сетей являются совершенствование схемы сети и оснащение устройствами управления.

Для чего необходимо разрабатывать математические модели процесса восстановления работоспособности распределительных сетей, новые методы анализа причин отказов, алгоритмы расчета их надежности.

Решения этих задач основаны на методах теории надежности, которые необходимо применять к задачам энергетики, приводя к повышению достоверности и точности результата и учета специфических особенностей сельских электрических сетей.

В связи с этим работа, посвященная математическому моделированию сельских электрических сетей с целью повышения безотказной работы, являются актуальной.

Анализ литературных источников показал, что повышение надежности электрических сетей должен быть основан на проведении глубокого анализа причин отказов, позволяющего осмысленно и эффективно внедрять мероприятия обеспечивающие решения этой задачи. Наряду с разработкой математических моделей электрических сетей и проведением имитационного моделирования их работы с использованием метода Монте-Карло, важную роль поддержании постоянного питания электропотребителей играет человеческий фактор, слаженность работы обслуживающего персонала подстанции обеспеченность их средствами связи и автоматикой.

Заключение диссертации по теме «Применение вычислительной техники, математического моделирования и математических методов в научных исследованиях (по отраслям наук)», Ефимов, Александр Юрьевич

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана и усовершенствована методика анализа причин отказов электрических сетей, включающая в себя выделение характерных отказов, построение «дерева» причин отказов, установление последовательности и разработки мероприятий по предотвращению их возникновения.

2. Разработана математическая модель сельских электрических сетей, которая позволяет моделировать процесс их функционирования, при этом электрические сети рассматриваются как иерархическая система,

- 113 где реальные электрические сети заменяются преобразованной схемой.

3. Показаны что обобщающей оценкой надежности электрических сетей является годовой недоотпуск электрической энергии, увеличение которого выше нормативных значений приводит к снижению продуктивности животных, увеличивает потери продукции при ее переработки и хранении.

4. Рассмотрена методика оценки индивидуальной и коллективной работы операторов, которые включают в себя следующие показатели: безошибочность, восстанавливаемость, готовность, своевременность.

5. Проведенные экспериментальные исследования позволили получить показатели надежности Ковылкинских сельских электрических сетей. Причины их отказов, сравнение фактических показателей и полученным результатом расчета математической модели показывает высокую точность результатов, ошибка составила 6%.

6. Рекомендации по совершенствованию схем электрических сетей путем дополнения ее 15АПВ с заменой секционных установленных в линиях МВ-10кВ на газовые В-10кВ, позволяет, как показали результаты моделирования снизит годовой недоотпуск электрической энергии на 7975 кВт«/,(экономический эффект составил 4641 руб.).

- 114

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Ефимов, Александр Юрьевич, 2000 год

1. Стасенко Р.Ф., Фещенко П.П. Автоматизация сельских электрических сетей.-К.:Техника, 1982. 128с.

2. Авраменко А.А., Афонин В.В., Тисленко В.В. Методология оценки ущерба от отказов систем электроснабжения // Электрические сети и системы: Респ. межвед. сб. Киев: Вища школа. - 1985. - Вып.21. - С. 92-96.

3. Инструкция по расследованию и учету аварий и других нарушений в работе электростанций, электрических и тепловых сетей, энергосистем и объединений .-М.: Минэнерго СССР, 1975. 24 с.

4. Файбисович Д.Л. Некоторые направления развития распределительных сетей в 80-х годах // Энергохозяйство за рубежом. 1985. - №3. - С. 30-32/

5. Kurt Borovski Der Baw von Gross Transformatoren mit vermindrot Ver-lusten/ Energianwenduntg, 1981, #5, p. 172-173.

6. Serrel G. Analysis of network transformers. Der Maschinenbauen, 1979, 52, №5, p.- 175-777.

7. Kaufman W. Influense of substation design on the service reliability of metropoliten consumer. IEEE Conference on Electricity Distribution. - publication 99. 1973, №1, p. 21-33.

8. Chang N. Evaluate Distribution System Design by Reliability Indiced. -IEEE Transaction on Rover Apparatus and Systems, 1977, v PAS 96, №5, p. 1480-1487.

9. Andersson J., Bubentko I.A., Livens L. Future aspects an distribution network planning the swedish experiences. CIRED 1983. - p. 467-488.

10. Wauman B.J., Bontins G.H., Prunlsene G. How changing condition affect design and reliability of distribution network. CIRED 1983. - p. 543-550.

11. Shalter F., Noble J. Networks planned for simplisity, reliability and economy. Electrical review, 1979, 11 May, Vol. 204, №16, p. 39-41.

12. Clinard Kay N. Distribution automation: research and the emergens of reality. IEEE Transaction Rower Apparats and Systems. - 1984. - W. 103. — August.-p. 2071-2075.

13. Kaufman W. Komdaktabspannwerke als Ergebnis integrierter Nets — und Anlagenlannung Electricitatswirfschaft, 1979, 178, №4, s. 91-93.

14. Frank G., Waste W. Möglichreiten sur Verbesserung der Versorgungs verl ässigkeit bei einen regionalen Elektrizitätsversorgungsunter nehmen. -Elektrizitätswirtschaft, 1983, №1/2, s. 17-24.

15. Messager P. Modélisation du development de la structure dun resern rural en mouenne tension. Revue generale l'electricite, 1983, №7-8, p. 472-486.

16. Bunbury J.G. Distribution the final link in the electricity - supply chain. - Electron, and Power, 1975, 2X, №X3, p. 773-779.

17. Miranda VI. Optimal Replacement of Switching Device in radial Distribution Network. CIRED 1983. 7-th Jnt. Gonf. Elect. Distr. - Lieg, 25-28. - Apr., 1983, PTJ, p. 13/1-13/5.

18. Jensen K.K., Naver J. The effect of investments on the level of costings in rural distribution systems. Internetional Gonf. on Electricity Distribution. -1977, part I; №4, 6. p. 146-149.

19. Burke J.J., Lawrence D.Y. Gharacterictics of fault current on distribution systems. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems. - 1984. - 103. -№1. - p. 1-6.

20. Tellier R., Gallet G. French distribution systems: basic feature and practices. IEEE Proceedings. - 1986. - C. 133. - №7. - p. 377-383.

21. Анализ оценки надежности сельских электрических сетей 10 кВ в сопоставлении с существующими.методами в США: Обзор / Б.В. Кондратьев, М.И.Крайнев, В.В.Медведев.-М.: Мнформанерго, 1979. -38 с.

22. Экономика надежности электроснабжения: Обзорная информ. / В.И. Эдельман.- М.: Информэнерго, 1980. -48 с. (Сер. Экономика энергетики. Вып. 1).

23. Совершенствование управления надежностью электроснабжения за рубежом. Обзорная информ. / B.JI. Прусс, Е. В. Прусс - М.: Информэнерго, 1989. - 68 с. (Сер. Экономика энергетики. Вып. 6).

24. Будзко И. А., Левин.М.С. Электроснабжение сельскохозяйственных предприятий и населенных пунктов.- М.: Агропромиздат, 1985. — 320 с.

25. ГОСТ 19431-74 Энергетика и электрификация народного хозяйства. Основные понятия. Термины и определения.-М. :Изд-во стандартов. -1974. -6 с.

26. Руденко Ю.Н., Ушаков И.Р. Надежность систем энергетики М.: Наука, 1986.-252 с.

27. Гук Ю.Б. Анализ. Надежностити электроэнергетических установок. Д.; Энергоатомиздат, 1988 203 с.- 11731. Александров Е.А. Основы теории эвристических решений. М. Советское радио, 1975. 256 с.

28. Антонов Ю.Г., Котова А.Б., Пустовой О.Г. Моделирование вестибулярного анализатора. В кн.: Энциклопедия кибернетики. Киев: Главная редакция УСЭ, 1975.- С. 27-28.

29. Алгоритмы преобразования русских ортографических текстов в фонетическую запись. М: МГУ, 1970. -132 с.

30. Адамович Н.В. Управляемость машин (эргономические основы оптимизации рабочего места человека-оператора), М.: Машиностроение, 1977. -280 с.

31. Богачев С.К. Аблационная эргономика: Вероятностные методы. М.: Машиностроение, 1978. -140 с.

32. Богдановская Е.Е., Забродин Ю.Н., Соловова JI.H. Эффективность работы оператора в кратковременных режимах приема информации В кн.: Проблемы общей и инженерной технологии. JL: ЛГУ, 1976, С 103-107.

33. Барг И.Г., Валк Х.Я., Комаров Д.Т. Совершенствование обслуживания электросетей 0,4-20 кВ в сельской-местности. -М.: Энергия, 1977.-320 с.

34. Арайс Р.Т., Сталтманис И.О. Эксплуатация электрических сетей в сельской местности. -М.: Энергоатомиздат, 1987. -112 с.

35. Лезин П.П. Основы найчных исследований использования сельскохозяйственной техники. Изд. Мордов. ун-та. имени Н.П. Огарева, 1983. -78 с.

36. ГОСТ 27.003-83. Надежлость в технике. Термины и определения. М.: Изд. стандартов, 1983. -28 с.

37. Зигень А., Вольф Дж. Модели грузового поведения в системе человек-машина. М.: Мир, 1973. -261 с.

38. Эндрени Дж. Моделирование при расчетах надежности в электроэнергетических системах: Пер. с англ. -М.: Энергоатомиздат, 1983. -336 с.

39. Фокин Ю.А. Вероятностные.методыв расчетах наде'л(но.сти систем электроснабжения / Учебн.пособие.-М.: МЭИ, 1977 84 с.

40. КалимовБ.В.,Чернова H.A. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. М.: Наука, 1965. - 338 с.

41. Модели оптимизации надежности распределительных электрических сетей / В.В. Зорин, В.А. Попов, П.Я. Экель, В.В. Тисленко, К. Заби-Заби В.В. Ткаченко // Энергетика и электрификация. -1988. №4 -С. 46-49.

42. Рекомендации по учету требований надежности электроснабжения потребителей при проектировании электрических сетей сельскохозяйст-внного назначения // РУМ. -М.: СЭП, 1974,. №12. -С. 62.

43. Правило устройств электроустановок. -Изд. 6-е. -М.: Энергоатомиздат, 1984.-647 с.

44. Китушин В.Г. Категория «Ущерб от перерывов работы .систем энергетики ииспользозание ее при решении экономических задач резервирования» МВИНБСЭ. -Иркутск: СЭИ. 1980. -Вып. 18. - С. 22-32.

45. Старостин В.И., Гольденберг М.И. Экономико-математическая модель для определения ущерба от нарушения электроснабжения на нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятиях // МВМНБСЭ. -Иркутск: СЭИ. -1980. -Вып. 18. -С. 80-87.

46. Ущерб от перерывов электроснабжения потребителей сельских районов / И.А. Будзко, Н.М. Зуль, М.С. Левин, В.В. Тисленко и др. // Механизация и электрификация сельского хозяйства 1984. —№12. -С. 39-41.

47. Афонин В.В., Бебко В.Г., Тисленко В.В. «Надежность сельских электрических сетей: модели отказов, нормирование, учет при проектировании» МВИНБСЭ. Вып. -Каунас: СЭИ. -1982. -Вып. 26. -С. 50-59.

48. Оруджев Ф.Д. Применение теории нечетких множеств для решения задач электроэнергетики: Автореф. дисс. . канд. техн. наук,- М. -1983. -20 с.

49. Зуль Н.М., Лыжко Б.М. Применение теории нечетких множеств для формализации принятия рационального решения // Автоматика ивычеслительная техника в сельскохозяйственном производстве: Сб. на-учн.тр.-М.: ММИСП. -1986. -С. 62-67.

50. Руденко Ю.Н., Ушаков И.А. 0 возможности использования моделей теории надежности технических систем для исследования надежности систем энергетики// Известия АН СССР. Энергетика и транспорт. 1984. -№2. - С.21-27.

51. Китушин В.Г. Надежность энергетических систем.- М.: Высшая школа, 1984. -256 с.

52. Справочник по проектированию электросетей в сельской местности / Э.Я. Гричевский, П.А. Катков, A.M. Карпенко, В.И. Франгулян и др.- М.: Энергия, 1980. -352 с.

53. Будзко И.А. Зуль Н.М. Электооснабжение .сельского хозяйства. М.: Агропромиздат, 1990. -496 с.

54. Коваленко И.Н., Филиппова A.A. Теория вероятностей и математическая статистика. -М.: Высшая школа, 1973. -322 с.

55. Прусс В.Л., Ничипорович Л.В., Смирнов В.И. Выбор управления поиском повреждения в воздушных электрических сетях 1 ОкВ // Изв. ВУЗов. Энергетика. -1976. -М. -С. 9-14.

56. Зуль Н.М. Повышение надежности электроснабжения сельскохозяйственных потребителей средствами автоматизации сетей // Дисс. . докт. техн. наук. -М.: ВИЭСХ, 1969 -409 с.

57. Тисленко В.В., Холмский.Д.В., Гурбич Р.Ф. Исследование зависимости показателей надежности электроснабжения потребителей от длины воздушных линий электропередачи распределительной сети // Энергетика и электрификация. -1975. -№2. -С. 15-17.

58. Захарин А.Г., Эбин Л.Е. Пути и средства повышения надежностиэлектроснабжения сельскохозяйственных потребителей // Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. -1959. -№4. -С. 27-36.

59. Прусс B.JL, Тисленко В.В. Повышение надежности сельских электрических сетей: -JI.: Энергоатомиздат, 1989. -208 с.

60. Рапапорт Ю.Л., Тисленко В.В. Метод оценки ущерба у бытовых потребителей при перерывах электроснабжения // МВИНБСЭ. -Иркутск: СЭИ.-1980.-Вып. 18.-С. 120-126.

61. Методика определения народнохозяйственного ущерба от перерывов электроснабжения сельскохозяйственных потребителей / А.Е. Мурадян, М.С. Левин, Н.М. Зуль, Ю.А. Козлов, В.В. Тисленко и др. -М: ВИЭСХ, 1987.-127 с.

62. Ринкус Э.К. Оценка ущерба от нарушения электроснабжения // МВИНБСЭ. -Иркутск: СЭИ. -1980. -Вып. 18. -С. 32-39.

63. Анализ надежности электроснабжения сельскохозяйственных потребителей / В.М. Синьков, A.C. Галюк, Р.Ф. Рурбич, В.В. Тисленко и др. // МВИНБСЭ: Сб. тр. семинара. Вып. 10. -М. -1986. -С. 137-143.

64. Лыжко В.М. Выбор средств повышения надежности сельских электрических сетей в условиях неопределенности: Дис. . канд. техн. наук. -М.: МИИСП, 1988.-341 с.

65. Федосенко Р.Я.,Мельников А.Я. Эксплуатационная надежность электросетей сельскохозяйственного назначения. -М.: Энергия, 1977. -320 с.

66. Руденко Ю.Н., УшаковИ.А. Надежность систем энергетики. -М.: Наука, 1986-252 с.

67. Кондратьев Б.В., Медведев В.Б., Крайнев М.И. Надежность схемсельских распределительных линий напряжением 6-10 кВ // Энергетическое строительство. -1980. -№11. -С. 27-29.

68. Надежность систем энергетики. Терминология // Сб. рекомендуемых терминов .Вып. 95. -М.: Наука. -1980. -43 с.

69. Тисленко В.В. Вопросы анализа и количественной оценки надежности систем электроснабжения / Дисс. . канд. техн.наук. -Киев: Киевский политехнический ин-т, 1972. -213 с.

70. Надежность, электроснабжения. / Под ред. М.Н. Розанова М. -Л.: Энергия, 1967.-192 с.

71. Зуль Н.М. К оценке надежности и эффективности работы распределительных сетей с автоматическим секционированием // Электричество. -1960.-№2.-С. 15-21.

72. Зорин В.В., Недин И.В., Тисленко В.В. Алгоритм расчета надежности сложных автоматизированных систем электроснабжения / /Вестник Киевского политехнического института. Сер. энергетика. -Киев: КПИ. -1973. №10.-С. 11-14.

73. Зорин В.В., Тисленко В.Б. Особенности расчета показателей надежности схем электрических сетей // Известия ВУЗов. Энергетики. -1973 — №6.-С. 15-21.

74. Руденко Ю.Н. Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. -1976. -№1. -С. 7-24.

75. Розанов М.Н. Программное обеспечение расчетной.оценки надежности основных и распределительных сетей ЭСС/МВИНБСЭ. -Иркутск: СЭИ. -СО АН СССР. -Вып. 22. -1981. -С. 56-67.

76. Тисленко В.В., Морозов А.Н., Холмский Д.В. Количественная оценка надежности электроснабжения сельскохозяйственныхка надежности электроснабжения сельскохозяйственных потребителей // МВИНБСЭ: Сб. тр. семинара. -Иркутск. -1976. -Вып. 9 . -С. 53-62.

77. Прусс В.Л. Особенности формулировки задач исследования надежности рапределительных сетей и методические вопросы, их решения // МВИНБСЭ: Сб. тр. семинара. -Омск. -1979. -Вып. 19. -С. 21-33.

78. Козлов Ю.А. Учет ущерба от перерывов в подаче электроэнергии при выборе средств повышения надежности электроснабжения сельских потребителей: Дис. канд. техн. наук. -М.: МИИСП, 1986. -221с.

79. Переверзев П.С. Методы оценки технического состояния сельских электрических сетей и выбора мероприятий по его улучшению: Дисс. . канд.техн.наук. -М. -1986. -253 с.

80. Осипов Б.В. Управление развитием электрических сетей в условиях неопределенности: Автореф. дисс. канд. техн. наук. -Рига. -1983. -20 с.

81. Королев С.Г., Синьчугов Ф.И. Нормирование надежности электрических сетей энергосистем и систем электроснабжения потребителей // Электрические станции. -1987. -№5. -С. 44-49.

82. Афонин В.В., Тисленко В.В. Учет надежности при проектировании систем электроснабжения городов и сельских районов с использованиеминтервалов удельного ущерба // МВИНБСЭ. -Иркутск: СЭИ. -1975. -Вып. 8.-С. 176-178.

83. Китушнн В.Г., Христов И.В., Червонный Е.М. Анализ методов определения ущерба при нарушениях электроснабжения // МВИНБСЭ. -Иркутск: СЭИ. -1980. -Вып. 18. -С. 9-22.

84. Китушин В.Г. К нормированию надежности электроснабжения // МВИНБСЭ. -Иркутск: СЭИ. -1975. -Вып. 8. -С. 77-87.

85. Методические указания по учету надежности при проектировании распределительных электрических сетей сельскохозяйственого назначения: Руководящие материалы по проектированию (РУМ) / ВГПИиНИИ. «Сельэнергопроект». -М.: СЭП. -1971. -№12. -66 с.

86. Глей Л.Б., Ключко В.П. Определение нормативных требований к надежности средств управления сельскими электрическими сетями // МВИНБСЭ. -Киев: УЖ ВО. -1989. -Вып. 37. -С. 145-148.

87. Афонин В.В. О выборе конструкций сельских воздушных линий 10 кВ // Энергетическое строительство. -1988. —№9. -С. 6-8.

88. Рапапорт Ю.Л., Тисленко В.В. Определение среднего времени возможного ущерба у бытовых потребителей при нормировании надежности электроснабжения // Электрические сети и системы: Респ. межвед. сб. -Львов: Изд. Львов, ун-та. -1979. -Вып. 15. -С. 107-111.

89. Афонин В.Б., Еламова Л.С., Ключко В.П. Нормирование надёжности электроснабжения, сельскохозяйственных потребителей: методический подход, результаты // МВИНБСЭ. -Киев: УМК ВО. -1989. -Вып. 37. -С. 146-149.

90. Повышение надежности сельских электрических сетей (оценка эффективности мероприятий): Обзорная информация. / М.А. Броницкий, В.В. Тисленко. -М. :Информэнерго, 1987. -36 с. (Сер. 10, вып. 4).

91. Эдельман З.И. Экономическая эффективность повышения надежности электроснабжения // Электрические станции. -1985. —№11. -С. 9-12.

92. Резервирование в сетях электроснабжения сельскохозяйственных потребителей / В.В.Афонин, А.С.Выскирка, А.Н.Морозов, В.В. Тисленко и др. // Электрические станции. -1977. №7. -С. 61-64.

93. Лезин П.П. «Формирование надежности сельскохозяйственной техники при ее ремонте» Изд. Саратов, ун-та. -1987. -195 с.

94. Лезин П.П. «Основы надежности сельскохозяйственной техники» Саранск. -1997. -223 с.