Оценка коммутационной надежности энергообъектов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.02, кандидат технических наук Родина, Светлана Ивановна

• Родина, Светлана Ивановна
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Родина, Светлана Ивановна

Список сокращений.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ КОММУТАЦИОННОЙ НАДЁЖНОСТИ

ЭНЕРГООБЪЕКТОВ.

1.1. Особенности оценки коммутационной надёжности энергообъектов.

1.2. Методы оценки коммутационной надёжности энергообъектов.

1.3. Выводы к главе 1.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ И МОДЕЛИ РАСЧЁТА

КОММУТАЦИОННОЙ НАДЁЖНОСТИ ЭНЕРГООБЪЕКТОВ.

2.1. Методика расчёта коммутационной надёжности энергообъектов.

2.2. Модель расчёта коммутационной надёжности энергообъектов.

2.2.1. Содержательная постановка задачи.

2.2.2. Математическая формулировка задачи.

2.3. Программно-вычислительный комплекс ОКеаН для оценки коммутационной надёжности энергообъектов.

2.4. Выводы к главе 2.

ГЛАВА 3. СИСТЕМЫ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ СОСТОЯНИЯ

КОММУТАЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ.

3.1. Техническое обслуживание и ремонт выключателей.

3.2. Системы мониторинга коммутационной аппаратуры.

3.3. Оперативное диагностирование коммутационных аппаратов.

3.3.1. Общие принципы организации системы ЦОКН.

3.3.2. Оценка показателей надёжности коммутационного оборудования в системе диагностики.

3.4. Выводы к главе 3.

ГЛАВА 4. ПРАКТИКА ПРИМЕНЕНИЯ ПВК ОКеаН.

4.1. Расчёт показателей коммутационной надёжности на примере схемы Северных электрических сетей ОАО "Иркутскэнерго".

4.2. Способы повышения коммутационной надёжности энергообъектов.

4.3. Выводы к главе 4.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оценка коммутационной надежности энергообъектов»

Актуальность работы.

Изучению проблемы надёжности ЭЭС посвящено большое количество работ, как в нашей стране, так и за рубежом [2,3,9,16-19,32-35,47,64-67,7176,80,81,83-94,107-112,115,123-129 и др.]. За рубежом научная работа в области исследования надёжности отражается в обобщённых докладах Рабочей Группы 38.03 исследовательского комитета сессии СИГРЭ. При этом зарубежные специалисты в большинстве случаев рассматривают эту проблему в экономическом аспекте - Allan R.N., R. Billinton, С. Concordia, J.C. Dodu, V.I. Nitu, A.D. Patton, A.J. Wood и др. В России следует отметить неоценимый вклад в становление и развитие теории надёжности ЭЭС постоянно действующего семинара «Методические вопросы исследования надёжности больших систем энергетики». Существенный научно-теоретический и инженерно-практический вклад в решение проблемы надёжности ЭЭС внесли В.В. Болотов, Г.А. Волков, Н.И. Воропай, Ю.Б. Гук, В.Г. Китушин, JI.A. Мелентьев, И.М. Маркович, В.Р. Окороков, Ю.Н. Руденко, М.Н. Розанов, И.А. Сыромятников, Ю.А. Фокин, М.Б. Чельцов, В.И. Эдельман и др. Отдельные аспекты проблемы надёжности ЭЭС рассматриваются также в работах Александрова И.А., Гамма А.З., Голуб И.И., Кудряшова Г.Р., Ковалёва Г.Ф., Казанцева В.П., Клименко С.М., Крумма JI.A., Кучерова Ю.Н., Лебедевой J1.M., Могирёва В.В., Манусова В.З., Новицкого Н.Н., Обоскалова В.П., Сенновой Е.В., Семёнова В.А., Синьчугова Ф.И., Трубицына В.И., Черкесова Г.Н. и их коллег.

Несмотря на большое количество проведённых исследований в области надёжности, в современных условиях актуальность этой проблемы не снижается. Это определяется, прежде всего, как постоянным развитием ЭЭС, так и изменением условий их функционирования. Развитие ЭЭС в первую очередь связано с формированием сложных электрических схем и, как следствие, расширением множества состояний ЭЭС. При этом наличие в схемах автоматических и неавтоматических КА, а также практически непрерывное изменение конфигурации схемы в процессе эксплуатации, приводит к изменению как режимных, так и схемных характеристик.

В работах Кучерова Ю.Н., Манусова В.З., Синьчугова Ф.И., Фокина Ю.А. и др. отмечается, что в ЭЭС со значительным числом КА существенное влияние на уровень надёжности оказывают не только режимы работы основного оборудования и структура схемы электрической сети, но и надёжность функционирования самой коммутационной аппаратуры в период оперативных переключений и в аварийных состояниях системы.

На современном этапе развития теории надёжности (в работах Арзамасцева Д.А., Обоскалова В.П., Синьчугова Ф.И., Харченко A.M., Allan R.N., Billinton R. и др.) предлагаются такие методы оценки надёжности ЭЭС, которые позволяют оценить надёжность либо на основе анализа структуры схемы (методы структурной надёжности), либо (в работах Кучерова Ю.Н., Манусова В.З., Обоскалова В.П., Трубицына В.И., Труфанова В.А., С. Concordia, Patton А.О. и др.) на основе результатов расчёта электрического режима (методы оперативной, или режимной, надёжности). При расчётах структурной надёжности принимается допущение о бесконечной пропускной способности связей, и не учитываются ограничения режимных параметров. Методы оперативной надёжности (в международной терминологии [123,124] contingency analysis) дают более реальную оценку надёжности ЭЭС вследствие учёта при таких расчётах пропускной способности элементов схемы. Реализация этих методов нашла отражение в различных вычислительных комплексах, в частности, «Струна», НЭСИ [2,3], ОРИОН [94,100], АНАРЭС [115], ЯНТАРЬ [33], «Поток-3» [47,54], «Deep Search» [88,90], «MEXICO», «SICRET» [54,107] и др. С помощью таких вычислительных комплексов представляется возможным провести расчёт статистических (долговременных) показателей надёжности для заданной структуры схемы (без учёта режимных ограничений), либо с учётом режимных ограничений и анализом установившихся и предельных режимов. Ряд ПВК [47,88,90,115] позволяют моделировать коммутационные схемы станций и подстанций, контролировать состояние КА, моделировать отказы типа «короткое замыкание» и «обрыв» оборудования в нормальной и ремонтной схемах энергообъектов, при успешном срабатывании и при отказе в срабатывании выключателей.

Следует отметить значительное влияние надёжности работы КА на оценку надёжности отдельных энергообъектов, входящих в энергосистему, таких как электростанции, станции, подстанции, распределительные пункты. Как показывает практика эксплуатации, большинство отказов КА происходит в момент их срабатывания (включения или отключения). В этот же момент снижается технический ресурс* КА, определяемый ресурсной характеристикой, которая отражает количество выполненных операций КА на включение и отключение, а именно, число срабатываний КА. При возрастании с течением времени числа срабатываний КА его технический ресурс снижается (вырабатывается), и, как следствие, повышается вероятность отказа в срабатывании.

В основном, все переключения КА осуществляются при проведении оперативных переключений (от 0,1 до 0,6 часа), в аварийных (0,3 секунды) и послеаварийных (несколько часов) режимах работы энергообъектов. При этом изменяется конфигурация электрической схемы энергообъекта, что связано с изменением состояния значительного количества КА. Именно в эти короткие интервалы времени существенно снижается технический ресурс КА, изменяется его ресурсная характеристика и вследствие этого повышается вероятность отказа КА в срабатывании.

Вместе с тем, методическим вопросам оценки влияния надёжности КА на надёжность энергообъектов не уделено должного внимания, что в свою очередь препятствует принятию обоснованных, прежде всего, оптимальных «схемных» решений при оперативном управлении энергообъектами. Всё это обусловливает актуальность вопросов анализа надёжности энергообъектов на достаточно коротких интервалах времени, равных длительности оперативных переключений Под техническим ресурсом согласно [110] понимается наработка от начала эксплуатации объекта или ее возобновления после предупредительного ремонта до наступления предельного состояния этого объекта. и последующих послеаварийиых режимов, связанных с возможными отказами КА в момент переключений. Основными учитываемыми факторами при этом будут являться: конфигурация электрической схемы, состав и состояние её элементов, надёжность КА, а также фактор времени.

При такой постановке задачи надёжности существующие расчётные процедуры и созданные на их основе ПВК не могут быть применимы по условиям полноты учитываемых факторов, объёма требуемой исходной информации на коротких интервалах времени, а также по возможностям применения ПВК в реальном времени. Указанные обстоятельства требуют развития существующих методов решения указанной проблемы, разработки новых моделей, методик и алгоритмов, а также специализированных ПВК с целью учёта новых факторов и повышения качества принимаемых решений при оперативном управлении энергообъектами.

В диссертационной работе исследуется оперативная надёжность энергообъектов с учётом фактора времени и надёжности работы КА. В работах Фокина Ю.А. [88,89] в рамках оперативной надёжности ЭЭС при её классификации по интервалам времени предложено понятие «коммутационной надёжности», учитывающей также и работу коммутационных аппаратов. Это понятие используется и в данной работе.

В дальнейшем под «коммутационной надёжностью» будем понимать надёжность объекта на коротких интервалах времени с учётом изменения ресурсной характеристики КА при выполнении коммутаций.

Целью работы является определение зависимостей вероятностных характеристик надёжности энергообъекта от величины технического ресурса КА, который изменяется в момент проведения переключений, чтобы оценить, в какой степени это изменение повлияет на выполнение основной функции надёжности бесперебойного электроснабжения потребителей в короткие интервалы времени. Для этого необходимо разработать методику и модель расчёта коммутационной надёжности энергообъектов в соответствии с вышеуказанными требованиями теории и практики эксплуатации.

Для достижения указанной цели в работе были поставлены и решены следующие задачи:

1. Анализ и обоснование актуальности проблемы оценки коммутационной надёжности энергообъектов и особенностей её решения.

2. Анализ существующих методов оценки структурной надёжности, учитывающих надёжность работы КА, и методов расчёта оперативной надёжности, позволяющих учитывать режимные характеристики, а также специализированных методов оценки коммутационной надёжности энергообъектов, предлагаемых на современном этапе развития теории надёжности.

3. Получение расчётных выражений для получения вероятностных характеристик надёжности энергообъектов с учётом изменения ресурсной характеристики КА, определяемое количеством срабатываний КА, на достаточно коротких интервалах времени (от долей минуты до нескольких часов).

4. Разработка методики и специализированной модели расчёта коммутационной надёжности энергообъектов на коротком интервале времени или в любой заданный момент времени на этом интервале с учётом вышеуказанных требований к расчётам надёжности.

5. Анализ способов технического обслуживания КА и разработка основных принципов применения на практике перспективных диагностических систем для контроля состояния такого оборудования, прежде всего, систем мониторинга КА, а также получения исходной информации на коротких интервалах времени.

6. Разработка программно-вычислительного комплекса для оценки коммутационной надёжности энергообъектов с целью его применения, как в исследовательских целях, так и на практике в качестве советчика диспетчера электрических сетей ЭЭС в период оперативных переключений.

Методы исследования.

Для решения поставленных в работе задач применялись методы математического анализа, теории графов, теории вероятностей, случайных процессов и математической статистики, математического (линейного и нелинейного) программирования, а также общие методы теории надёжности. Проверка эффективности разработанных моделей, а также их обоснованность и достоверность. осуществлялась с помощью вычислительных экспериментов применительно к ряду тестовых, а также реальных электрических схем.

Научная новизна.

1. Представлена постановка задачи оценки коммутационной надёжности энергообъектов и отмечены особенности её решения.

2. На основе анализа методов оценки структурной и оперативной надёжности ЭЭС предложен набор показателей, которые могут быть использованы при оценке коммутационной надёжности энергообъектов.

3. Получены расчётные выражения для определения зависимости вероятностных характеристик надёжности энергообъекта от величины технического ресурса КА в момент переключений.

4. Разработан методический подход к анализу надёжности энергообъектов на коротких интервалах времени (время оперативных переключений, длительности аварийных и послеаварийных режимов) с целью получения количественной оценки влияния изменения технического ресурса КА на основную функцию надёжности бесперебойного электроснабжения потребителей.

5. Приведены содержательная постановка и математическая формулировка задачи оценки коммутационной надёжности энергообъектов, учитывающей изменение технического ресурса КА с течением времени, а также позволяющей получить показатели надёжности энергообъектов для короткого интервала времени или любого заданного момента времени на этом интервале.

6. Разработана модель, реализующая вышеуказанные особенности расчётов коммутационной надёжности энергообъектов, а также возможные стратеи гии оптимизации режимов в электрической сети с целью обеспечения требуемой надёжности электроснабжения потребителей, прежде всего, в период оперативных переключений при выполнении заявок на коммутации в электрической сети.

7. Разработанные методика и модель расчёта коммутационной надёжности энергообъектов реализованы в ПВК ОКеаН.

8. Исследованы и предложены перспективные системы технического обслуживания КА с элементами мониторинга и периодического контроля такого оборудования.

9. Разработаны основные принципы организации системы мониторинга КА на практике для получения исходной информации при расчётах коммутационной надежности энергообъектов.

Практическая ценность.

Разработанный программно-вычислительный комплекс оценки коммутационной надёжности энергообъектов позволяет рассчитать показатели надёжности для периода оперативных переключений, проанализировать заданное возмущение и тем самым помочь диспетчеру в выборе мероприятий по обеспечению коммутационной надёжности энергообъекта в конкретных условиях его функционирования.

Разработанные методика и модель оценки коммутационной надёжности энергообъектов при соответствующем программном обеспечении позволяют выполнять расчёты надёжности в реальном времени с учётом изменения состояния КА, рассматривать заявки на вывод оборудования в ремонт и по результатам оперативных расчётов сформировать диспетчеру конкретные рекомендации.

Результаты проведённых исследований также могут быть использованы в энергоснабжающих организациях и энергокомпаниях, занимающихся совершенствованием работы электрических сетей, техническим обслуживанием и модернизацией КА.

Эффективность и перспективы работы.

Предложенные современные системы диагностирования состояния КА и разработанные основные принципы их применения на практике позволят с минимальными затратами перейти от системы 111 IP к обслуживанию по техническому состоянию. Информация, получаемая с помощью предлагаемой системы диагностики КА, может быть использована в качестве исходной при расчётах коммутационной надёжности энергообъектов.

Разработанные модели и ПВК ОКеаН позволят диспетчеру оперативно принять соответствующие решения по устранению конкретного нарушения и снизить затраты на эксплуатацию энергообъекта.

Реализация результатов работы.

Результаты исследований были применены при выполнении работ по хоздоговорным тематикам и госбюджетных работ по планам Министерства образования РФ на 2001-2003 гг. По тематике исследований опубликованы статьи, выпущены отчёты по НИР.

Методические разработки использовались в учебном процессе по электроэнергетическим специальностям ГОУВПО «Братский государственный технический университет».

Апробация работы.

Основные положения работы и отдельные её разделы докладывались и обсуждались на международных, всероссийских, региональных конференциях, в том числе на:

1) научно-технической и методической конференции «Энергосбережение. Электроснабжение. Электрооборудование» (г. Санкт-Петербург, 1999г.);

2) международной научно-технической конференции «Вклад вузовской науки в развитие приоритетных направлений производственно-хозяйственной деятельности, разработку экономичных и экологически чистых технологий и прогрессивных методов обучения» (г. Минск, БГПА, 1999 г.);

3) федеральной научно-технической конференции «Электроснабжение, энергосбережение и электроремонт» (г. Новомосковск, МЭИ - Новомосковский институт РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2000 г.);

4) всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Энергетика: управление, качество и эффективность использования энергоресурсов» (г. Благовещенск, Амурский государственный университет, 2000 г.);

5) всероссийской конференции молодых специалистов электроэнергети-ки-2000 (г. Москва, РАО «ЕЭС России»);

6) региональной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Наука. Техника. Инновации», (г. Новосибирск, НГТУ, 2001-2003 гг.);

7) региональной научно-практической конференции «Интеллектуальные и материальные ресурсы Сибири» (г. Иркутск, Иркутское региональное отделение Академии наук высшей школы России, 2001-2003 гг.);

8) российском национальном симпозиуме инженеров-электриков и третьем интернациональном симпозиуме по исследованию энергосистем и проблемам экономики, а также научных семинарах «Методические вопросы исследования надёжности больших систем энергетики» (г. Казань, Казанский государственный энергетический университет, 2000 год, г. Туапсе, 2002 год);

9) всероссийской научно-технической конференции «Энергосистема: управление, качество, безопасность» (г. Екатеринбург, 2001 г.);

10) втором международном конгрессе студентов, молодых учёных и специалистов «Молодёжь и наука - третье тысячелетие» (г. Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002 г.);

И) всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири» (г. Иркутск, Иркутский гос. тех. университет, 2002г.);

12) ежегодной конференции научной молодежи (г. Иркутск, Институт систем энергетики им. JI.A. Мелентьева СО РАН, 2002 г.);

13) научно-технических и методических конференциях Братского государственного технического университета (г. Братск, БрГТУ, 1999-2004 г.г.).

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Методика расчёта коммутационной надёжности энергообъектов.

2. Модель оценки коммутационной надёжности энергообъектов.

3. Алгоритмы, реализованные в ПВК ОКеаН для исследований коммутационной надёжности энергообъектов.

4. Система технического диагностирования КА и вероятностные характеристики надёжности КА, определяемые с помощью информации, получаемой в системе диагностики.

5. Результаты проведённых исследований коммутационной надёжности энергообъектов на примере схемы Северных электрических сетей ОАО «Иркутскэнерго».

Публикации.

По результатам исследований соискателем лично и в соавторстве опубликовано свыше 40 работ, в том числе депонированная научная работа «Исследование структурно-функциональной надёжности электрических сетей энергосистем» (в соавторстве), зарегистрированная в ВИНИТИ, г. Москва. Основные результаты диссертационной работы отражены в центральной печати (журналы «Проблемы энергетики», «Электрика», «Вестник АмГУ», «Вестник ИРО АН ВШ», «Енергетика: економжа, технологи, еколопя»). Публикации отражают основные результаты диссертационной работы.

Объём и структура работы.

Работа содержит всего 232 страницы текста, в том числе 149 страниц основного текста, иллюстрированного 31 рисунком и 16 таблицами, и состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы на 13 страницах (129 наименований) и пять приложений (70 страниц).

Во введении обосновывается актуальность представленной работы, сформулированы цели и задачи исследований, приведены положения, выносимые на защиту, отмечена научная новизна получаемых результатов, освещено содержание диссертации.

В первой главе выполняется анализ коммутационной надёжности энергообъектов, отмечаются особенности её оценки, выделены условия, при которых функционирование КА является определяющим, а также сформулированы основные задачи предлагаемой работы. Особое внимание уделяется методам структурной надёжности ЭЭС, которые учитывают конфигурацию схемы и надёжность работы КА. Приведены упрощенная и полная модели отказов КА, которые используют данные методы. В этой же главе рассматриваются методы оперативной надёжности ЭЭС, с помощью которых расчёт показателей надёжности проводится с учётом ограничений на режимные параметры. Помимо указанных методов рассматриваются специализированные методы оценки коммутационной надёжности энергообъектов, которые требуют дальнейшего развития и модернизации. В этой же главе определяется область применения оптимизационных подходов и используемых в настоящее время критериев оптимизации надёжности. Приводятся соображения по применению рассмотренных методов и подходов в задаче оценки коммутационной надёжности энергообъектов.

Во второй главе разрабатывается методика расчёта коммутационной надёжности энергообъектов. Подробно рассматриваются основные этапы решения данной задачи. Исследуется применение принципа п-1 для выбора и анализа конкретного аварийного возмущения на энергообъекте. По результатам проведённых исследований разрабатывается модель расчёта коммутационной надёжности энергообъектов. Формулируются основные требования и учитываемые факторы при построении модели, а также принимаемые допущения. Излагается характер исходной информации, необходимой для проведения расчётов в рамках разработанной модели. В этой же главе приведена модель оптимизации расчётных режимов при оценке коммутационной надёжности энергообъектов и приводится алгоритм расчёта показателей коммутационной надёжности. Представлены структура и принципы организации ПВК ОКеаН, а также его технические характеристики.

Третья глава посвящена разработке основных принципов применения предлагаемых систем диагностики состояния КА на практике с целью получения исходной информации для оценки коммутационной надёжности энергообъектов на коротких интервалах времени. Рассматриваются существующие на настоящий момент в практике эксплуатации системы технической диагностики выключателей. Анализируются современные системы мониторинга коммутационной аппаратуры. Исследуется актуальная в настоящее время задача оперативного диагностирования КА с учётом фактора надёжности. Излагаются общие принципы организации системы ЦОКН. Разрабатываются основные принципы реализации на практике систем мониторинга КА, а также периодического контроля такого оборудования. Разработаны расчётные выражения для определения показателей надёжности КА с помощью информации, получаемой в системе диагностики.

В четвертой главе в качестве примера рассчитываются показатели коммутационной надёжности схемы Северных электрических сетей ОАО «Иркутскэнерго» с использованием ПВК ОКеаН. Проводится исследование коммутационной надёжности этой схемы при различных режимах её работы и схемах коммутаций для времени оперативных переключений, а также при рассмотрении заявок на вывод оборудования в ремонт. Для заданного конкретного нарушения нормального функционирования анализируемой схемы Северных электрических сетей выполняются оптимизационные расчёты. Приводятся конкретные рекомендации по эксплуатации электрической сети. В этой же главе предлагаются основные мероприятия по обеспечению и повышению коммутационной надёжности энергообъектов. Рассматривается вопрос установки перспективных элегазовых КА на энергообъектах.

В заключении сформулированы основные результаты проведённых научных исследований, и представлены рекомендации для эффективного управления энергообъектами в текущей эксплуатации. Определены основные направления дальнейших исследований.

В приложениях приведены основные термины и понятия, используемые при оценке коммутационной надёжности энергообъектов, модель расчёта текущего режима в задаче оценки коммутационной надёжности энергообъектов, основные вычислительные модули ПВК ОКеаН, примеры оптимизации режимов расчётных состояний для различных тестовых схем в модели оценки коммутационной надёжности энергообъектов, основные принципы организации системы технического диагностирования КА на практике, а также исходные данные и результаты исследований коммутационной надёжности схемы Северных электрических сетей ОАО «Иркутскэнерго».

Заключение диссертации по теме «Электростанции и электроэнергетические системы», Родина, Светлана Ивановна

Основные результаты работы состоят в следующем:

1. Выполнен анализ коммутационной надёжности энергообъектов и выделены особенности решения данной задачи, в том числе показана практическая необходимость оценки надёжности КА с учётом их технического ресурса, который изменяется с течением времени. Проведённый анализ также показал, что вследствие изменения технического ресурса КА существенно повышается их вероятность отказов в срабатывании, прежде всего, в момент переключений (включения или отключения). Отказ КА приводит к вынужденному отключению других элементов схемы с целью локализации аварийного КА и существенному увеличению недоотпуска электроэнергии потребителям.

2. На основе выполненного аналитического обзора дана характеристика проблемы оптимизации режимов, и, прежде всего, минимизации дефицитов мощности в сети. Показаны способы решения данной проблемы, отмечены достоинства и недостатки применительно к оценке коммутационной надёжности энергообъектов. Указаны характерные особенности данной задачи, требующие модернизации существующих моделей: быстродействие, использование данных точных расчётов электрических режимов, однозначного распределения суммарного дефицита по узлам в электрической сети.

3. Разработана методика для оценки влияния изменения характеристик надёжности КА с течением времени и конфигурации схемы энергообъекта на недоотпуск электроэнергии потребителям. Методика основана на аналитическом определении показателей надёжности энергообъектов и оптимизации по-слеаварийных режимов работы электрической сети.

4. Разработана модель оценки коммутационной надёжности энергообъектов. В рамках разработанной модели модифицирована двухэтапная модель минимизации дефицита мощности в электрической сети, которая теперь в качестве исходных приближений использует данные точных расчётов электрических режимов работы энергообъекта. Кроме того, в модернизированной модели используется итерационный характер взаимодействия точного расчёта электрического режима и процесса оптимизации с использованием упрощённых квадратичных зависимостей потерь активной мощности в связях (BJI и трансформаторах); учитывается категорийность потребителей. В качестве критерия принят минимум дополнительных затрат по сети.

5. Предложены системы диагностирования коммутационного оборудования на энергообъектах, а также разработана система диагностики для контроля состояния КА, позволяющая перейти от системы 111 IP к обслуживанию по техническому состоянию. Предлагаемая система позволяет получить исходную информацию для оценки коммутационной надёжности энергообъектов.

6. Разработан ПВК ОКеаН для оценки коммутационной надёжности энергообъектов, который позволяет рассчитать показатели надёжности для периода оперативных переключений. ПВК рекомендуется использовать в качестве советчика диспетчера в реальном времени, а также в исследовательских целях для анализа коммутационной надёжности энергообъектов.

7. Разработанные в диссертации ПВК и модель могут применяться в реальном времени, а также при планировании режимов работы энергообъекта для анализа последствий отказов оборудования и назначения необходимых мероприятий по обеспечению безотказного электроснабжения потребителей в период оперативных переключений.

8. Применение разработанной модели и ПВК проиллюстрировано на примере участка схемы ОАО «Иркутскэнерго» Северные электрические сети. Проведена вероятностная оценка и выполнены оптимизационные расчёты более чем для 40 состояний данного объекта и для 24 расчётных интервалов времени по суточному графику нагрузки. Определены основные показатели коммутационной надёжности энергообъектов, а именно, недоотпуск электроэнергии потребителям и коэффициент обеспеченности потребителей электроэнергией. Кроме того, проведены исследования зависимости вероятности отказов КА в срабатывании от технического ресурса КА на коротких интервалах времени.

Практическое значение состоит в том, что предложенная методика и вычислительные средства могут применяться в практике оперативного управления энергообъектами в качестве советчика диспетчера для анализа отдельных ситуаций при работе энергообъектов в нормальной оперативной схеме, а также при заявках на коммутации в ЭЭС, при работе в аварийных и послеаварийных режимах. Разработанная модель позволяет обосновать мероприятия по обеспечению и повышению коммутационной надёжности энергообъектов, работающих в различных технико-экономических условиях. Полученные результаты могут быть использованы для принятия решений по обеспечению нормального функционирования энергообъектов при текущей эксплуатации. Разработанная система диагностирования оборудования позволит на практике перейти от системы ППР к обслуживанию по техническому состоянию.

В заключение следует отметить пути дальнейших исследований в данной области:

1. Анализ надёжности КА с учётом работы УРОВ.

2. Учёт ложного срабатывания в модели отказов коммутационного оборудования. Учёт особенностей работы КА ниже 35 кВ.

3. Детальный анализ множественных или каскадных отказов в сети.

4. Модернизация модели оценки коммутационной надёжности энергообъектов применительно к анализу каскадных или множественных отказов в электрических сетях.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе проведены исследования коммутационной надёжности энергообъектов — надёжности объектов на коротких интервалах времени с учётом изменения ресурсной характеристики КА при выполнении ком-« мутаций.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Родина, Светлана Ивановна, 2004 год

1. Антипов К.М., Акимкин А.Ф., Апольцев Ю.А. и др. О новом электротехническом оборудовании для энергетики // Электричество. 1994. - №4. -С.2-9.

2. Арзамасцев Д.А., Казанцев В.Н. Надёжность энергосистем. Свердловск: Издательство УПИ, 1982. - 76 с.

3. Арзамасцев Д.А., Обоскалов В.П. Расчёт показателей структурной надёжности энергосистем. Свердловск: Издательство УПИ им. С.М. Кирова, 1986.-80 с.

4. Балаков Ю.Н., Неклепаев Б.И., Шунтов А.В. Электротехническое оборудование станций и подстанций // Электрические станции. 1996. - №10. -С.56-60.

5. Баркан Я.Д. Эксплуатация электрических систем: Учеб. пособие для электроэнергетических специальностей вузов. М.: Высшая школа, 1990. -304с.

6. Баркан Я.Д., Чувычин В.Н. Микропроцессорное устройство для определения использованного ресурса выключателей подстанции // Электрические станции. 1994. -№11.- С.45-48.

7. Белоусов B.C., Кетова Н.А., Клюев Ю.Б. Оценка затрат на ремонты оборудования на предприятиях энергосистемы // Электрические станции. -1996. №4. - С.2-7.

8. Беляевский О.А. Степенков В.В. Регистрация характеристик частичных разрядов в элегазовом оборудовании с использованием трансформатора ЗНОГ-110 // Энергетик. 1999. - №6. - С. 22-25.

9. Биллинтон Р., Аллан Р. Оценка надёжности электроэнергетических систем: Пер. с англ. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 288 с.

10. Биргер И.А. Техническая диагностика М.: Надёжность и качество. «Машиностроение», 1978. - 240 с.

11. Блюмберг В.А. Основные методические положения системы технического обслуживания и ремонта электрооборудования по техническому состоянию // Промышленная энергетика. 1979. -№10. - С.26-30.

12. Бобровский С.И. Delphi 5: Начальный курс. М.: Изд-во «ДЕСС», 1999.-270 с.

13. Васин В.П. Расчёты режимов электрических систем / Проблема существования решения: Учебное пособие для вузов. М.: Изд. МЭИ, 1981. - 146 с.

14. Веников В.А., Суханов О.А. Кибернетические модели электрических систем: Учеб. пособие для вузов. М.: Энергоиздат, 1982. - 328 с.

15. Вентцель Е.С., Овчаров JI.A. Теория случайных процессов и её инженерные приложения. М.: Наука, 1991. - 230 с.

16. Волков Г.А. Оптимизация надёжности электроэнергетических систем. -М.: Наука, 1986.-116 с.

17. Гамм А.З., Макаров А.А., Санеев Б.Г. Теоретические основы системных исследований в энергетике. Новосибирск: Наука, 1986. - 215 с.

18. Глебов И.А„ Розанов М.Н., Чельцов М.Б. Теоретико-методические проблемы надёжности систем энергетики. Новосибирск: Наука, 1985. -220с.

19. Гук Ю.Б., Казак Н.А., Мясников А.В. Теория и расчёт надёжности систем электроснабжения. М.: Энергия, 1970. - 60 с.

20. Джон Маркс. Действия зарубежных энергокомпаний // Мировая энергетика. 1997. - №4. - С.25-28.

21. Дикин И.И. Метод внутренних точек в математическом программировании. В кн.: прикладная математика. Новосибирск: «Наука», 1978. - С. 139158.

22. Дикин И.И., Попова О.М. Исследование и ускорение сходимости алгоритмов метода внутренних точек. Новосибирск: Наука. Сиб. предприятие РАН, 1997.-70 с.

23. Дикин И.И. Определение допустимых и оптимальных решений методом внутренних точек. Новосибирск: Наука. Сиб. предп. РАН, 1998. - 110 с.

24. Дикин И.И., Зоркальцев В.И. Итеративное решение задач математического программирования (алгоритмы метода внутренних точек). Новосибирск: Наука, 1980. - 144 с.

25. Димо П. Модели РЕИ и параметры режима. Объединённые энергосистемы: Пер. с рум. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 392 с.

26. Дорф Г.А. Исследование работы выключателей в электрических сетях высокого напряжения и в схемах блоков генератор трансформатор // Электрические станции. - 1994. - № 10 . - С.2-4.

27. Дорф Г.А., Плеханов В.М. Анализ эксплуатационных показателей воздушных выключателей напряжением 330 кВ и выше // Энергетик. 1992. -№12. - С.12-17.

28. Епанешников A.M., Епанешников В.А. Delphi 5. Язык Object Pascal. -М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2000. 368 с.

29. Зоркальцев В.И., Ковалёв Г.Ф., Лебедева Л.М. Модели оценки дефицита мощности электроэнергетических систем. / ИСЭМ СО РАН. Препринт, №9 Иркутск, 2000. - 26 с.

30. Карманов В.Г. Математическое программирование. М.: Наука. Главная ред. физико-мат. литературы, 1980. - 254 с.

31. Китушин В.Г. Надёжность энергетических систем. М.: Высшая школа, 1984 г.-320 с.

32. Ковалёв Г.Ф., Лебедева Л.М. Комплекс моделей оптимизации режимов расчётных состояний при оценке надёжности электроэнергетических систем / ИСЭМ СО РАН. Иркутск, 2000. - 73 с.

33. Ковалёв Г.Ф., Лебедева JI.M. Области использования и пределы применимости критерия п-1 при формировании структуры и выборе параметров элементов ЭЭС / ИСЭМ СО РАН. Иркутск, 1999. - 68 с.

34. Ковалёв А.П., Спиваковский А.В. Применение логико-вероятностных методов для оценки надёжности структурно-сложных систем // Электричество. -2000.-№9.-С. 66-70.

35. Коновалов В.А. Опыт эксплуатации воздушных выключателей // Энергетик. 1992. - №3. - С.6-7.

36. Курбацкий В.Г., Родина С.И. Анализ структурной надёжности в рамках системы интеллектуального селективного обслуживания / Электрификация металлургических предприятий Сибири. Томск: Изд. Томск, ун-та, 1999. -С.142-148.

37. Курбацкий В.Г., Родина С.И. Анализ работы коммутационной аппаратуры в электрических сетях энергосистем // Проблемы энергетики. 2000. -№11-12. - С.85-93.

38. Курбацкий В.Г., Родина С.И. Повышение структурной надёжности в сложных схемах электрической сети // Проблемы энергетики. 1999. - №11-12. - С.44-52.

39. Курбацкий В.Г., Родина С.И. Повышение структурной надёжности отечественных энергообъектов / Сборник научных трудов по материалам конференции «Интеллектуальные и материальные ресурсы Сибири». Иркутск. -2001. - С. 185-194.

40. Курбацкий В.Г., Родина С.И. Современное элегазовое коммутационное оборудование на мировом рынке электроэнергетики и диагностика его состояния. // Электрика. 2001. - №3. - С.31-43.

41. Курбацкий В.Г., Родина С.И. Определение коммутационной надёжности энергообъектов при оперативном управлении энергосистемами. // Электрика. 2002. - №1.-С. 18-25.

42. Курбацкий В.Г., Родина С.И. Анализ коммутационной надёжности электроэнергетических систем. // Вестник АмГУ. 2001. - №15. - С.34-40.

43. Кучеров Ю.Н., Кучерова О.М., Капойи Л., Руденко Ю.Н. Надёжность и эффективность функционирования больших транснациональных ЭЭС. Методы анализа: Европейское измерение. Новосибирск: Наука. Сиб. изд. фирма РАН, 1996.-380 с.

44. Кучеров Ю.Н., Манусов В.З. Анализ установившихся режимов электрической сети при случайном характере её параметров // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1980. - №2.

45. Кучеров Ю.Н., Манусов В.З., Шепилов О.Н. Расчёт интегральных показателей режимов работы электрических систем вероятностными методами // Изв. СО АН СССР. Сер. техн. наук. 1986. - №10. - С.111-117.

46. Лаврентьев В.М., Седунов В.Н. Шевченко А.Т. Анализ надёжности основного оборудования сверхвысокого и ультравысокого напряжения // Электрические станции. 1994. -№11. -С.9-13.

47. Ларионов A.M., Майоров С.А., Новиков Г.И. Вычислительные комплексы, системы и сети: Учебник для вузов. JL: Энергоатомиздат. Ленинградское отд-ние, 1987. - 288 с.

48. Манусов В.З., Лыкин А.В., Кучеров Ю.Н. Расчёт вероятностного по-токораспределения больших систем // Применение математических методов4при управлении режимами и развитием электрических сетей. Иркутск: ИЛИ. - 1978. - С. 197-203.

49. Михайлов В.В., Поляков М.А. Потребление электрической энергии -надёжность и режимы. М.: Высшая школа, 1989. - 143 с.

50. Обоскалов В.П. Резервы мощности в электроэнергетических системах. / Свердловск: УПИ, 1989,92 с.

51. Папков Б.В. Электроэнергетический рынок и тарифы. Нижнегород. гос. техн. ун-т. Н. Новгород, 2002. 252 с.

52. Патрисия Ирвин. Пути решения проблемы элегаза // Мировая энергетика. 1997. - №3. - С.30-35.

53. Рахимов Г.Г. Информационное обеспечение оперативных расчётов электрических систем / Режимы и модели управления энергосистемами. Сб. статей. Ташкент: «Фан» УзССР, 1988. С. 57-68.

54. Родина С.И. Проблемы и пути повышения структурно-функциональной надёжности в отечественных энергосистемах / Конференция молодых специалистов электроэнергетики 2000. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2000.-С. 177-179.

55. Розанов М.Н. Надёжность электроэнергетических систем. М.: Энерго-атомиздат, 1984. 82 с.

56. Руденко Ю.Н., Чельцов М.Б. Надёжность и резервирование в электроэнергетических системах. Новосибирск, 1974. - 328 с.

57. Руденко Ю.Н., Ушаков И.А. Надёжность систем энергетики. М.: Наука, 1986.-348 с.

58. Рябинин И.А., Смирнов А.С. Схемно-логический метод исследования структурной надёжности сложных невосстанавливаемых систем // Электричество. 1971. - №5. - С.9-14.

59. Саженков В.А. Коммутационная аппаратура фирмы «Мерлен Жерен» и системы управления электроснабжением / Энергосбережение, электропотребление, электрооборудование. -М.: Электрика. 1994. С.96.

60. Саитбаталова Р.С., Хатанова И.А., Шагиахметов К.В. Надёжность высоковольтных выключателей при отклонении напряжения сети промышленных предприятий // Проблемы энергетики.-1999.-№9-10.-С.37-42.

61. Сви П.М., Смекалов В.В. Техническая диагностика оборудования высокого напряжения // Энергетик. 1992. - №5. - С.10.

62. Семенов В.А. Новые критерии надёжности в ОЭС NORDEL // Электрические станции. 1995. -№4. - С.52-53.

63. Семенов В.А. О надёжности энергосистем // Энергетик. 1992. - №5. -С.21-22.

64. Семенов В.А. Повышение надёжности энергообъединений в аварийных ситуациях // Электричество. 1992. - №8. - С.23-24.

65. Синьчугов Ф.И. О нормировании надёжности электроснабжения промышленных предприятий // Промышленная энергетика. 1975. - №5. - С.29-31.

66. Синьчугов Ф.И., Макаров С.Ф. Формирование пространства состояний электроэнергетических систем при расчёте их надёжности // Электричество. 1981. - №7.-С.12-16.

67. Синьчугов Ф.И. Надёжность электрических сетей энергосистем. М.: Научно-учебный центр ЭНАС, 1998. - 382 с.

68. Совалов С.А., Семенов В.А. Противоаварийное управление в энергосистемах. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 416 с.

69. Таджибаев А.И. Оценка состояния энергетического оборудования / Методические вопросы исследования надёжности больших систем энергетики. Актуальные проблемы надёжности систем энергетики в новых условиях. -Мурманск: Кольский НЦ РАН, 1996.-С. 138-142.

70. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. -М.: Наука, 1979. 288 с.

71. Трошина Г.М. Об одном подходе к решению задачи минимизации дефицита мощности в электроэнергетических системах (ЭЭС). В сб. «Методические вопросы исследования надёжности больших систем энергетики». Иркутск: АН СССР, СЭИ, 1978. - С. 34-43.

72. Трубицын В.И. Надёжность электрической части электростанций. -М.: Изд-во МЭИ, 1993. 112 с.

73. Федотова Г.А., Труфанов В.В. Анализ современного состояния оборудования электростанций России / Методические вопросы исследования надёжности Больших систем энергетики. Киев: 1995. - С. 6-13.

74. Филатов А.А. Обслуживание электрических подстанций оперативным персоналом. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 304 с.

75. Фокин Ю.А. Вероятностно-статистические методы в расчётах систем электроснабжения. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 240 с.

76. Фокин Ю.А. Вероятностные методы в расчётах надёжности электрических систем. М.: Изд-во МЭИ, 1983. - 320 с.

77. Фокин Ю.А., Пономаренко И.С. Метод определения минимальных сечений относительно узлов нагрузки в расчётах надёжности сверхсложных схем систем электроснабжения // Изв. вузов. Энергетика. 1982. - №8. - С.11-17.

78. Фокин Ю.А., Труфанов В.А. Оценка надёжности систем электроснабжения. М.: Энергоиздат, 1981. - 160 с.

79. Фокин Ю.А., Файницкий О.В., Алиев Р.С., Туманин А.Е. Структуризация понятия «надёжность электроэнергетических систем» // Электричество. --1998. -№1. -С.15-23.

80. Фокин Ю.А., Файницкий О.В., Дементьев Ю.А. и др. Развитие принципов оценки структурно-функциональной надёжности различных объектов электроэнергетических систем // Вестник МЭИ. 1999. - №1. - С.55-59.

81. Фокин Ю.А., Хозяинов М.А. Ввод режима электроэнергетических систем в допустимую область путём коррекции их схемы // Электричество. -1990. -№12. С.12-17.

82. Фокин Ю.А., Харченко A.M. Определение минимальных сечений для оценки надёжности электрических систем. Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. - 1982. - №1. - С. 13-18.

83. Федосенко Р.Я. Надёжность электроснабжения и электрические нагрузки. М.: Энергия, 1967. - 230 с.

84. Харченко A.M. Разработка методов расчёта на ЭВМ структурной надёжности для проектирования и эксплуатации электрических сетей. Дисс. канд. техн. наук. М.: МЭИ, 1987.

85. Хелмс Г.Л. Языки программирования: Краткое руководство: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1985. - 176 с.

86. Цветков В.А. Диагностика состояния оборудования // Электрические станции. 1996. -№10. - С.21-24.

87. Цветков В.А. Диагностика состояния энергетического оборудования. Методы и средства / Надёжность электроэнергетических систем. I Российско-Германский семинар, Россия, г. Плес, 6-11 сент. 1993. Аахен, Германия: Авгу-стинус, 1993.-С. 18-24.

88. Цирель А.Я. Нормирование надёжности электрических сетей энергосистем и систем электроснабжения потребителей. Дискуссия // Электрические станции. 1988. - №1. - С.88-89.

89. Чукреев Ю.Я. Модели обеспечения надёжности электроэнергетических систем. Сыктывкар, 1995. - 173 с.

90. Чукреев Ю.Я., Манов Н.А. Исследование надёжности основной структуры ЭЭС с помощью программы ОРИОН // Методические вопросы исследования надёжности больших систем энергетики. Иркутск: 1991. Вып. 41. С.29-40.

91. Шапот Д.В., Беленький В.З., Лукацкий A.M. Методы исследования взаимосвязей экономики и энергетики. // РАН. Энергетика. 1995. - №6. -С.16-19.

92. Шуп Т. Решение инженерных задач на ЭВМ: Практическое руководство. Пер. с англ. М.: Мир, 1982. - 238 с.

93. Анализ оперативной надёжности ЭЭС / Под ред. Балакова Ю.Н. М: Энергоатомиздат, 1991,285 с.

94. А.с. 1261040 (СССР). Устройство для контроля ресурса высоковольтного выключателя / Аронсон В.Н., Нейбергс С.В. Опубл. в Б.И. 1986. -№36.-С. 12.

95. ГОСТ 687-78. Выключатели переменного тока на напряжение свыше 1000 В. Общие технические требования. М.: Госэнергоиздат, 1978. - 50с.

96. Исследование структурно-функциональной надёжности в электрических сетях энергосистем / Курбацкий В.Г., Родина С.И. Братск: БрГТУ, 2000, - 182 с. - Деп. в ВИНИТИ. 12.09.2000, №2000-В00.

97. Методы управления физико-техническими системами энергетики в новых условиях / Н.И. Воропай, Н.Н. Новицкий, Е.В. Сеннова и др. Новосибирск: Наука, Сибирская издательская фирма РАН, 1995 - 335 с.

98. Методы решения задач реального времени в электроэнергетике / А.З. Гамм, Ю.Н. Кучеров, С.И. Паламарчук и др. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1990. - 294 с.

99. Надёжность систем энергетики: достижения, проблемы, перспективы / Г.Ф. Ковалёв, Е.В. Сеннова, М.Б. Чельцов и др.; Под ред. Н.И. Воропая. Новосибирск: Наука. Сиб. предприятие РАН, 1999. - 434 с.

100. Надёжность систем энергетики. Терминология. Вып. 95. М.: Наука, 1980.-43 с.

101. Надёжность систем энергетики и их оборудования. Справочник, в 4-х т./ Под общ. ред. Ю.Н. Руденко. Т.2. Надёжность электроэнергетических систем. Справочник/Под ред. М.Н. Розанова.- М.: Энергоатомиздат, 2000. 568 с.

102. Оценка режимной надёжности электрических систем с учётом пропускной способности / Ю.Н. Кучеров, О.М. Кучерова, Е.Д. Тарасов и др. // Экономичность и надёжность функционирования электроэнергетических систем. Новосибирск: Наука, 1986. С. 120-126.

103. Применение вычислительных методов в энергетике. / Под ред. В.А. Веникова, Ю.Ф. Архипцева. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 176 с.

104. Применение ЭВМ для автоматизации технологических процессов в энергетике / М.А. Беркович, Г.А. Дорошенко, У.К. Курбангалиев и др.; Под ред.

105. B.А. Семенова. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 312 с.

106. Программно-вычислительный комплекс АНАРЭС для анализа надёжности электрических сетей с учётом пропускной способности: Науч. отчет / СЭИ СО АН СССР. Отв. исп. Ю.Н. Кучеров. Иркутск: 1987. - 120 с.

107. Программа действий по повышению эффективности работы и дальнейшим преобразованиям в электроэнергетике РФ. Одобрена совместным заседанием коллегии представителей государства в РАО «ЕЭС России» и Совета директоров РАО «ЕЭС России» от 28.08.1998.

108. Руководящие указания и нормативы по проектированию развития энергосистем. М.: Энергосетьпроект, 1981. - 56 с.

109. Справочник по проектированию подстанций 35-500 кВ / Под ред.

110. C.С. Рокотяна и Я.С. Самойлова. М.: Энергоиздат, 1982. - 352 с.

111. Справочник по библиотеке визуальных компонентов Delphi 5. Компоненты для работы с базами данных: Учебное пособие. / А.Н. Моисеев, С.В. Дейкун Анжеро-Судженск: АСФ КемГУ, 2000. - 35 с.

112. Справочник по проектированию подстанций 35-1150 кВ / Под ред. Я.С. Самойлова, 1996 г.

113. Тестирование высоковольтных выключателей. Фирма ПЕРГАМ // Энергетик. 1999. - №5. - С.29.

114. Управление энергосистемами: Переводы докладов Международной конференции по большим системам энергетики (СИГРЭ-82) / Сост.: Ю.Н. Руденко, В.А. Семенов. -М.: Энергоатомиздат, 1984. 168 с.

115. Allan R.N., Anders G.F., Dialynas E.N. etc. Methods and Techniques for Reliability Assessment of Interconnected Systems. Report T.F.38.03.11 CIGRE, 1997.-98p.

116. Gaver D.P., Montmeat F.E., Patton A.O. Power system reliability. I -Measures of Reliability and Methods of Calculation / IEEE Trans. V. PAS 83, №7, p.727-737, p.744-761, №8, p.865-873.

117. Makhoul J., Schwartz R. What is hidden Markov model? // IEEE SPECTRUM. 1997. -№12. - C.44-45.

118. Neyman J. First course in probability and statistics. The University of California, Berkeley, Holt, rinehart and winston, inc. New York, 1968, 448c.

119. Proshan F., Pyke R., Tests for monotone failure rate. Math Statist and Probalie, vol. 3, 1965-66, Berkeley Los Angeles, 1967, 68p.

120. Power system reliability analysis / Prepared by CIGRE WG 38.03 Edited by Lesley Kelley-Regnier. Fourth Draft, Montreal, August 1987, 65p.

121. Review of adequacy standards for generation and transmission planning. Report №37-97 (AG) 02 (E) Final. CIGRE, Study Committee 37, November, 1992, - 75p.