Задачи обеспечения надежного электроснабжения

В соответствии с основами системного подхода выделяются две группы процессов, происходящих на объектах энергетики:

1) физические процессы: получение, преобразование, передача, распределение. потребление электроэнергии, характеризующие функции объекта, износ и старние оборудования, восстановление ресурса;

2) управленческие процессы: целеполагание и выработка решений, организационное регулирование физических процессов.

Это позволяет выделить подзадачи:

· изучение и описания физических процессов, происходящих на объектах электроэнергетики;

· выработки критериев выбора управленческих решений;

· реализации управленческих решений с максимальной эффективностью.

Эти вопросы решаются на четырех уровнях иерархии управления элек­троэнергетикой (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Упрощенная структура решения задач надежного электроснабжения

Задачи законодательных органов власти в области учета требований надежности систем энергетики заключаются в разработке и принятии законов и законодательных актов (Закон об энергетике. Гражданский кодекс, Указы Президента, постановления правительства и др.). Это предопределяет организацию энергетики, отношения между субъектами, права, ответственность, нормы и стандарты по надежности, ограничения на использование энергоресурсов, энер­гетическую безопасность страны, регионов. Эти задачи решаются на основе политических, экономических, социальных и экологических критериев. В результате определяются параметры среды, в которой функционирует и развивается энергетика, формируются требования к надежности ее систем.

Задачи исполнительных органов власти включают разработку и реализа­цию энергетических стратегий (политик) страны, регионов, установления льгот и ограничений на использование энергоресурсов, их квотирование, установле­ние норм, контроль и регулирование уровня надежности и энергетической безопасности. Эти задачи решаются на основе экономических и экологических критериев, в результате чего уточняются и конкретизируются требования к энергетике, надежности ее систем и агрегатов, выявляются параметры для мониторинга и определяются законы регулирования.

На уровне независимого оператора электроэнергетического рынка воз­никают задачи надежности, решаемые администратором торговой системы (АТС) и системным оператором (СО). В задачи АТС входит определение состава и объемов необходимых резервов мощности и организация рынка резер­вов. Решение их осуществляется на основе ценовых критериев (закона спроса – предложения). В результате определяются ценовые сигналы по резервам мощности, уточняются их структура, объемы, размещение в энергосистеме. В зада­чи СС входит определение рациональных правил, алгоритмов использования резерва мощности, пропускной способности электрических сетей, в том числе рациональной величины включенного резерва мощности; ими решаются задачи оценки региональных масштабов отключения потребителей при дефицитах мощности разработки систем противоаварийной автоматики (АЧР, САОН и др.), законов регулирования частоты и мощности. Решение этих задач осущест­вляется на основе экономических критериев и нормативов надежности. В ре­зультате определяется уровень надежности, который СО может обеспечить по­требителям электроэнергии.

В соответствии с существующей структурой электроэнергетического рынка субъектами решаются 5 групп основных задач.

3) Объединенными генерирующими компаниями (ОГК) определяются и планируются основные показатели функционирования электрических станций:

· структура генерирующих мощностей и единичные мощности агрегатов с учетом их надежности;

· структура резервов генерирующих мощностей (по виду, размерам, размещению, по энергоузлам и т.п.);

· схема коммутации электростанций с учетом надежности;

· система организации ремонтов оборудования электростанций;

· требования по надежности к поставляемому оборудованию;

· требования по ремонтному обслуживанию;

· режим использования оборудования с учетом надежности;

· величина рационально включенного резерва;

· сроки и объемы проведения ремонтов оборудования;

· объемы топлива на складах электростанций.

4) Компаниями системообразующей электрической сети (магистральными сетевыми компаниями (МСК)) определяются и планируются:

· параметры ЛЗП (пропускная способность, материалы, конструкции т.п.), подстанций (схемы коммутаций, резервирования);

· системы ремотно-эксплуатационного обслуживания электрических сетей (количество и размещение ремонтно-производственных баз, подстанций с обсуживающим персоналом, оперативно-выездных бригад (ОВБ) и т.п.);

· требования по надежности к поставляемому оборудованию;

· режим использования сети с учетом ее надежности, ограничений по пропу­скной способности;

· ремонтные воздействия (объемы, сроки и т.д.).

5) Компаниями по распределению электрической энергии – сетевыми компаниями регионального уровня (РСК), в большинстве случаев формируе­мых на базе существующих ОАО-энерго определяются и планируются задачи, аналогичные МСК. Отличие их в функциональном значении этих сетей. Кроме того, учитывается тот факт, что за надежность на выходе ОГК и МСК отвечал СО, а за надежность на выходе РСК отвечает она сама.

6) Задачи сбытовых компаний (СК) пока определены недостаточно четко. Одна из главных задач их – распределение энергии, закупаемой СК на оптовом рынке (спотовом, балансирующем, рынке резервов, на бирже) или непосредст­венно у производителей. В итоге должно быть получено «меню», в котором розничному потребителю предлагается электроэнергия с разными параметрами (тарифные системы и ставки в зависимости от уровня надежности).

7) Суть задач, решаемых на уровне потребления электроэнергии конкретными потребителями, заключается в выработке решений по установлению договорных отношений с СК, в том числе и по надежности электроснабжения. На основе оговоренных условий происходит выработка решений о степени технологического резервирования, размеров запасов и других мероприятий по снижению ущербов от ненадежности на предприятии потребителя электроэнергии.

Целевое назначение органов Ростехнадзора сводится к контролю состоя­ния, управлению развитием и эксплуатацией энергетических установок. Это по­зволяет обеспечить максимально возможные в данных условиях их надежность, экономичность и безопасность. Надзор относится к числу функций управления и является составляющей процесса обеспечения заданных целей. Процесс над­зора состоит из установления стандартов и норм, измерения фактически дос­тигнутых результатов и проведения корректировок в том случае, если достиг­нутые результаты существенно отличаются от установленных стандартов и норм (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Модель процесса надзора

Таким образом, с помощью надзора осуществляется гибкая обратная связь в объекте управления по множеству каналов и параметров. Основные за­дачи Государственного энергетического надзора заключаются в контроле за:

· проведением мероприятий по сбережению топливно-энергетических ресур­сов и снижению их расхода на единицу продукции на стадиях добычи (про­изводства) переработки, хранения, транспортировки, реализации, проектиро­вания, изготовления, наладки и эксплуатации энергетического оборудования;

· обеспечением безопасности основных сооружений электрических станций;

· соблюдением ПУЭ, ПТЭ, правил пользования электроэнергией;

· проведением балансовых энергетических испытаний действующих, реконст­руируемых и модернизируемых энергоемких установок и оборудования;

· эффективностью использования средств, выделяемых на энергосбережение.

Решение перечисленных задач осуществляется на основе экономических и нормативных критериев, функций полезности объектов систем электроэнер­гетики. Эти критерии определяются особо, на основании специальных исследо­ваний и расчетов. Теория надежности служит научной основой деятельности лабораторий, отделов, бюро и групп надежности на предприятиях, в проектных, научно-исследовательских и эксплуатационных организациях. С проблемой на­дежности в электроэнергетике связаны следующие практические задачи [2]:

· статистическая оценка и анализ надежности действующего оборудования;

· нормирование (задание) уровня надежности;

· прогнозирование надежности проектируемого, изготовленного и действую­щего оборудования и установок;

· техническая диагностика оборудования и установок;

· испытания оборудования и его элементов на надежность;

· расчет и анализ надежности установок и систем;

· обеспечение (синтез) надежности оборудования и установок;

· оптимизация технических решений по обеспечению надежности при проектировании, создании и эксплуатации оборудования, установок, систем;

· экономическая оценка надежности.

Теория надежности вводит в практику инженерного исследования количественные оценки, которые позволяют:

устанавливать требования и нормативы надежности;

сравнивать разное оборудование, установки и системы по их надежности;

рассчитывать надежность установок по надежности их элементов;

оптимизировать величину резерва и структуру технических объектов;

выявлять наименее надежные элементы оборудования, объектов и систем;

оценивать сроки службы оборудования и установок.

Проблема анализа и расчета надежности СЭС и ЭЭС связана с решением ряда теоретических и практических задач. Для этого необходимо:

· выбрать меру надежности;

· дать математическое описание явлений, связанных с ненадежной работой оборудования и всей установки или системы в целом;

· разработать математическую модель взаимосвязи отдельных явлений, определяющих возникновение повреждений и нарушений работы установки и ее восстановление, как случайный процесс;

· дать предложения по учету надежности в моделях принятия технических решений в проектных и эксплуатационных задачах.

Разнообразие практических задач надежности в ЭЭС и СЭС приводит к необходимости использовать различные качественные и количественные характеристики надежности. Так в процессе их проектирования наиболее часто представляет интерес вероятность безотказной работы (ВБР) в течение определенного интервала времени; при изготовлении и испытаниях оборудования – статистический контроль надежности; в период эксплуатации – готовность к использованию, ВБР в течение заданного интервала времени, минимальное время обслуживания, объем необходимого резерва. Общее представление о ти­повых задачах эксплуатации и проектирования, решаемых при исследовании надежности, дано в табл. 1.1.

Таблица 1.1.

Типовые задачи, решаемые при исследовании надежности

Задача	Цель расчета	Исходная информация	Применение результатов
Определение надежности существую­щих систем	Определение коли­чественных харак­теристик надежно­сти	1. Количественные характеристики на­дежности основных и резервных элементов 2. Функциональные связи между элементами 3. Количественные характеристики системы обслуживания	1. Для совершенствования схемного решения 2. Для повышения эффективности системы путем организации правильной эксплуатации 3. Для обоснования количественных требований к надежности аналогичных систем
Определение надежности разрабаты­ваемых систем	1. Определение количественных характеристик надежности элементов, способных обеспечить выполнение заданных требований 2. Определение оптимальной структуры системы	1. Количественные требования к надежности всей системы 2. Функциональные связи между элементами 3. Количественные ограничения, накладываемые на систему	1. Для установления количественных требований к надежности отдельных элементов, входящих в систему 2. Для выбора подходящих элементов и способов их соединения

При формировании состава оптимизационных и оценочных задач надеж­ности, решаемых при управлении развитием и эксплуатацией ЭЭС, на каждом уровне иерархии управления целесообразно принимать лишь такие решения, которые не могут быть приняты на более низких уровнях (в более поздние сро­ки или при изучении системы в более узких границах). Отсюда следует необхо­димость решения на различных уровнях иерархии управления иногда одних и тех же по смыслу задач. В этих случаях при переходе к более низким уровням уточняются, с учетом большей достоверности исходных условий и исходных данных, ранее принятые решения. Систематизированный примерный перечень укрупненных задач представлен в табл. 1.2 [11].

Таблица 1.2.

Оптимизационные и оценочные задачи надежности, решаемые при управлении развитием и эксплуатацией ЭЭС

Временной уровень иерархии управления
Развитие системы	Эксплуатация системы
Прогнозиро­вание: 10-20 лет	Прогнозиро­вание: 2-10 лет	В длительном цикле регулиро­вания: 1-2 года	В краткосрочном цикле регулирова­ния: до 1 мес.	В суточном цикле регулирования
ЕЭЭС
1. Оценка ве­личины, структуры и размещения резервов мощности	1. Определе­ние величи­ны, структу­ры и разме­щения резер­вов мощности	1. Распределение резервов мощности по районам системы 2. Разработка программы накопления и использования запасов воды в водохранили­щах ГЭС и топлива на ТЭС	1. Уточнение распределения резервов мощности по районам системы 2. Расчет необходимого объема, структуры и распределения вращающегося резерва мощности 3. Уточнение программы накопления и использования запасов воды в водохранилищах ГЭС и топлива на ТЭС	1. Уточнение необходимого объема, структуры и распределения вращающегося резерва мощности 2. Оценка допустимости вывода в ремонт оборудования по плановым и аварийным заявкам
2. Выбор про­пускной спо­собности основных ЭП	2. Уточнение пропускной способности основных ЭП	3. Определение пропускной способности основных ЭП по условиям устойчивости	4. Уточнение про­пускной способно­сти основных ЭП по условиям устойчивости	3. Определе­ние загрузки основных ЭП

Продолжение таблицы 1.2.

3. Разработка принципов управления системой в аварийных условиях	3. Разработка структуры и размещение средств управления в аварийных условиях 4. Определение показателей надежности питания потребителей	4. Определение алгоритмов и параметров настройки средств управления системой в аварийных условиях 5. Определение показателей надежности питания потребителей	5. Уточнение алгоритмов и параметров настройки средств управления системой в аварийных условиях 6. Определение показателей надежности питания потребителей
ОЭЭС
То же, но в границах ОЭЭС	То же, но в границах ОЭЭС	1. То же, что п.1, но в границах ОЭЭС 2. Планирование ремонтов основного оборудования 3. То же, что п. 3-6, но в границах ОЭЭС	1. То же, что п. 1. но в границах ОЭЭС 2. То же, что п. 2, но в границах ОЭЭС 3. Определение времени пуска и останова генерирующих агрегатов(в связи с ремонтами и формирование вращающегося резерва) 4. То же, что п. 3-6, но в границах ОЭЭС	1. То же. Что п. 1-3, но в границах ОЭЭС 2. Уточнение времени и реализации решений пуска и останова генерирующих агрегатов в связи с ремонтами и формированием вращающегося резерва

Продолжение таблицы 1.2.

РЭЭС
	То же, но в границах РЭЭС
Предприятие
	1. Формирование резервов в системе собственных нужд электростанций и подстанций 2. Определение пропускной способности распределительных электрических сетей 3.Выбор средств управления предприятием в аварийных условиях 4. Определение показателей надежности питания потребителей	1. Планирование ремонтов основного оборудования подстанций и сетевых районов 2. Выбор 3. Определение алгоритмов и параметров средств управления предприятием в аварийных условиях 4. Определение показателей надежности питания потребителей	1. Определение времени вывода в ремонт основного оборудования подстанций и сетевых районов 2. Уточнение коммутации схемы распределительной сети 3. Уточнение параметров средств управления предприятием в аварийных условиях 4. Определение показателей надежности питания потребителей	Оценка допустимости и уточнение времени вывода в ремонт основного оборудования подстанций и сетевых районов по плановым и аварийным заявкам

Дата добавления: 2015-04-30