Введение. АВР – автоматический ввод резерва

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИИ

АВР – автоматический ввод резерва

АЛАР – автоматика ликвидации асинхронного режима

АПВ – автоматическое повторное включение

АРЧМ – автоматическое регулирование частоты и мощности

АИИСКУЭ – автоматизированная информационно-измерительная система коммерческого учета электроэнергии

АСКУЭ – автоматизированная система контроля и управления электроснабжением

АЧР – автоматическая частотная разгрузка

ВБР – вероятность безотказной работы

ВЛ – воздушная линия

ВОБ – выездная оперативная бригада

BP – восстановительный ремонт

ЕЭЭС – единая электроэнергетическая система

КЛ – кабельная линия

ЛПР – лицо, принимающее решение

ЛЭП – линия электропередачи

МСК – межрегиональная сетевая компания

НПЗ – нефтеперерабатывающий завод

ОВБ – оперативная выездная бригада

ОГК – объединенная генерирующая компания

ОП – оперативные переключения

ОС – отказ срабатывания

ОЭЭС – объединенная электроэнергетическая система

ПА – противоаварийная автоматика

ПН – показатель надежности

ПП – промышленный потребитель

ППР – планово-предупредительный ремонт

ПТЭ – правила технической эксплуатации электроустановок

ПУЭ – правила устройства электроустановок

РЗ – релейная защита

РЗА – релейная защита и автоматика

РП – распределительный пункт

РСК – региональная сетевая компания

РУ – распределительное устройство

РЭЭС – районная электроэнергетическая система

САОН – система автоматического ограничения нагрузки

СВ – случайная величина

СО – системный оператор

СЭ – система энергетики

СЭС – система электроснабжения

ТОиР – техническое обслуживание и ремонт

ФАЛ – функция алгебры логики

ЭБ – энергетическая безопасность

ЭП – электропередача

ЭСО – энегоснабжающай организация

ЭЭС – электроэнергетическая система

Интерес к теории надежности, который сейчас проявляют инженеры, экономисты, математики, менеджеры и другие специалисты, привел к значительному расширению исследований и росту числа публикаций, посвященных ее общим и специальным вопросам. Проблемы надежности многогранны. В них затрагиваются конструктивные, технологические, физико-химические, экономические, экологические, организационные и социальные аспекты и выявляется необходимость разработки фундаментального математического аппарата, приспособленного к специфике рассматриваемых вопросов.

Основная задача обеспечения надежности электроэнергетических систем (ЭЭС) – снабжение потребителей электроэнергией в нужном количестве и при надлежащем ее качестве. Увеличение объема потребления электроэнергии, тесно связанное с качественными изменениями в характере потребителей, значительно увеличивает зависимость нормального функционирования отдельных потребителей и районов от надежности электроснабжения. Нарушения электроснабжения могут привести к значительному технико-экономическому и социальному ущербу. Он может быть соизмерим с национальными (аварии 2003 года в США и Канаде; 2003 года в Италии; 2005 года в Москве, Калужской и Тульской областях) бедствиями и даже бедствием мирового масштаба (Чернобыльская авария 1986 г.). В отдельных энергетических системах число аварий в течение года достигает десятков, а годовой недоотпуск электроэнергии в результате их – нескольких миллиардов киловатт-часов.

Возможные последствия от ненадежности становятся такими существенными, что требуется постоянное совершенствование методов прогнозирования развития, проектирования, строительства, монтажа, эксплуатации и диагностики электроэнергетических систем, позволяющих полнее учитывать надежность и наиболее экономно расходовать выделяемые на её обеспечение средства.

Известны различные средства релейной защиты (РЗ) и противоаварийной автоматики (ПА), с помощью которых повышается надежность, ликвидируется или предотвращается развитие аварийных ситуаций. К ним относятся: все виды РЗ от коротких замыканий; автоматическое повторное включение (АПВ); автоматический ввод резерва (АВР); автоматическое регулирование возбуждения (АРВ); автоматическая частотная разгрузка (АЧР); автоматическое регулирование частоты и мощности (АРЧМ); автоматика ликвидации асинхронного режима (АЛАР); автоматическая синхронизация генераторов; система автоматического отключения нагрузки (САОН) и т.д.

Наряду с перечисленными средствами РЗ и ПА повышения надежности большое значение приобретают такие мероприятия, как внедрение автоматизированных систем контроля и управления электроснабжением (АСКУЭ) и автоматизированных информационно-измерительных систем коммерческого учета электроэнергии (АИИСКУЭ); резервирование генерирующей мощности, резервирование систем передачи и распределения электроэнергии, увеличение пропускной способности ЛЭП, трансформаторов, подстанций. Принятие решения о резервировании энергоснабжения большого количества потребителей связано со значительными материальными затратами, что должно быть надлежащим образом обосновано. 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.

Общая структура средств обеспечения надежности систем электроэнергетики представлена на рис. В.1 [1].

Рис. В.1. Общая структура средств обеспечения надежности ЭЭС и СЭС

Концентрация и централизация промышленности, производства и рас­пределения электроэнергии привели к созданию структурно сложных технических систем, под которыми понимаются производственно-технологические комплексы крупных промышленных предприятий и системы их электроснабжения. K методам оценки показателей надежности электроснабжения таких потребителей предъявляются повышенные требования, и уделяется большое внимание исследователей, проектировщиков, эксплуатационного персонала. Особенно остро эта проблема встает в связи с переходом к рыночным условиям, когда резко усложняются задачи обеспечения надежности функционирования и развития. В этих условиях проявляются коммерческие требования к режиму и ограничен на его изменение, что снижает надежность и управляемость системы электроснабжения; разделяются интересы по поддержанию надежности и получения прибыли; возникает проблема экономичного и надежного электроснабжения субабонентов; образуются субъекты, существенно влияющие на надежность не отвечающие за ее обеспечение (торговые операторы); происходит постепенное давление рынка, с целью экономии издержек, стремления к снижению всех видов резервов и запасов, полноте использования энергетического оборудования и пропускной способности сети; увеличивается количество «узких мест» в системе передачи электроэнергии, вследствие изменения распределения и направления потоков мощности, что стимулируется свободной торговлей электроэнергией.

Закон «Об электроэнергетике» устанавливает основные положения защиты потребителей от не предусмотренных законодательством нарушений электроснабжения со стороны рынка при проявлении различных видов его неустойчивости. В соответствии с концепцией обеспечения надежности в электроэнергетике она может быть абсолютной и должна рассматриваться как некоторый конкретный комплексный ресурс. Требования или запросы потребителей по обеспечению того или иного уровня надежности формируют спрос на этот ресурс. При этом потребители сами выбирают необходимый уровень надежности из представляемого «меню» с соответствующей ценой. Это позволит избежать перекрестного субсидирования за счет перераспределения оплаты в соответствии с выбранными уровнями надежности.

Следует отметить, что качество принимаемых решений в значительной степени зависит от полноты, точности и своевременности берущейся за основу информации. Она никогда не бывает абсолютно точной и достаточной даже только по той причине, что для принятия решения, ориентированного на будущее, возможно использование лишь ограниченного объема ретроспективных данных учет только настоящего состояния контролируемого объекта. Даже при полном отсутствии ретроспективной информации об условиях функционирования высоконадежных структурно сложных систем в экстремальных ситуациях очевидна ценность сравнительных расчетов, так как они дают возможное получить данные для дальнейшего взаимодействия с энергоснабжающими организациями.

Первые работы по теории надежности относятся к 1929 – 1931 гг., и посвящены применению теоретико-вероятностных методов к расчетам прочности объектов. Первые формальные расчеты надежности были сделаны в ходе Второй мировой войны для объяснения плохого качества немецких реактивных снарядов ФАУ. Они собирались из большого количества деталей, каждая из которых считалась надежной. В результате этого «эксперимента» был получен следующий фундаментальный вывод: надежность системы, в которой выход из строя любого элемента приводит к отказу всей системы, определяется показателями надежности всех (независимых) элементов и поэтому может оказаться много ниже самого низкого из этих показателей. Сегодня этот простой результат хорошо известен, а в то время это было открытием.

После Второй мировой войны первые систематические попытки изучения надежности были сделаны в электронной, ядерной и космической промышлен­ности, где от систем, сложность которых постоянно увеличивалась, требовалась и высокая надежность. Чтобы обобщить полученные частные результаты, была разработана общая теория надежности. В первых работах анализировалось время работы объекта до первого отказа, поэтому теория надежности неремонтируемых объектов развивалась особенно быстро, а теория восстановления – не­сколько медленнее.

В 1959 г. Академия коммунального хозяйства опубликовала брошюру Р.Я. Федосенко «Методы расчета надежности электроснабжения потребителей городских электросетей», которая явилась практически первым пособием по надежности в электроэнергетике. Вопросы оценки последствий, наносимых по­требителю нарушениями электроснабжения, отражены в книге И.С. Афонина «Надежность электроснабжения промышленных предприятий», изданной также в 1959 г. Последующие работы Н.С. Афонина и Ш.Ч. Чокина показали, что надежность – категория экономическая. Поэтому для принятия решений необходимо анализировать экономические потери потребителей. Такой подход дает решение многих проблем рыночной электроэнергетики (в частности, проблем управления режимами электропотребления).

Одним из примеров постановки задачи обоснования уровня надежности может быть выдвижение требований по уровню надежности электроснабжения R, который зависит от тарифа С за пользование электроэнергией. Тогда при по­вышении требуемого уровня надежности электроснабжения потребителя R ₂ > R ₁ тариф за пользование электроэнергией также возрастет С ₂ > С ₁, зато снизит­ся отключаемая мощность Δ N ₂ > Δ N ₁ и (или) уменьшится длительность ненор­мального режима t ₂ < t ₁ При этом эффект, получаемый потребителем из-за из­менения уровня надежности его электроснабжения Э_п, определится как:

где У₁,У₂ – потери потребителя от изменения нормального режима электропотребления при разных уровнях R ₁ и R ₂ надежности.

В современной теории надежности, относящейся к системам электроэнергетики, хорошо разработаны общие математические методы и построены «универсальные» математические модели. Но конкретные области приложений, конкретные энергетические объекты при исследовании их надежности требуют не только владения теоретическими методами и моделями, но и творческой их переработки, приспособления к особенностям этих объектов и, как следствие, создания новых, более совершенных методов и моделей. При существующих тенденциях укрупнения всех элементов систем, увеличения их единичной мощности относительного роста доли системных аварий с одной стороны и расширения области использования автономных и маломощных источников энергоснабжения с другой, проблемы надежной работы электроэнергетических систем требуют дальнейшего развития в направлении обратного перехода от универсальности к конкретизации.

Для электроэнергетических систем важен вопрос обеспечения устойчиво­сти функционирования при различных (внутренних и внешних) возмущениях, поскольку они могут способствовать каскадному развитию аварии. В связи с этим возникает вопрос обеспечения живучести, то есть сохранения работоспособности после появления возмущений, приводящих к крупномасштабным последствия соизмеримым со стихийными или преднамеренными (террористическими) возмущениями. Наконец, должна обеспечиваться и безопасность функционирования, как в нормальных, так и в аварийных режимах.

Одним из последних обобщений результатов исследований в области надежности электроэнергетики было обсуждение их на школе-семинаре «Научные и практические проблемы надежности систем энергетики», организованной Российской академией наук [9]. Издание справочника [33, 34] обеспечивает широкому кругу специалистов возможности практического использования методов, алгоритмов и математических моделей задач обеспечения надежности электроснабжения.

Организационное реформирование энергетики заостряет и конкретизирует многие проблемы надежности, которые становятся предметом особого внимания во всех договорах и все чаще – предметом обращения в судебные инстанции, то, несомненно, повышает требования к образованности современ­ного специалиста в области надежности, ее количественного измерения и экономической оценки. Таким образом, надежность – одно из главных целевых свойств функционирования и развития электроэнергетических систем и систем электроснабжения, на обеспечение которых направлены все усилия инженерно-управленского интеллекта практически в любой сфере деятельности, что и делает знания в области надежности базовыми в образовании специалиста.

Дата добавления: 2015-04-30