Geum.ru

Методические аспекты и подходы к оценке надёжности электрической сети

Вид материалаРеферат
7. Заключение. Первоочередные задачи
Подобный материал:
1   2   3

7. Заключение. Первоочередные задачи


2 октября 2003 года за № 503 вышел приказ РАО “ЕЭС России” «О мерах по повышению системной надёжности ЕЭС России в условиях реформирования электроэнергетики». Выходу приказа предшествовали события, произошедшие 14 августа в США, 23 сентября в Дании и Швеции и 28 сентября 2003 в Италии, в результате которых из-за системной аварии оказались без электричества территории с населением соответственно в пятьдесят, два и пятьдесят семь миллионов человек.

В России таких масштабных по последствиям системных аварий в последних десятилетиях не наблюдалось, однако, крупные аварии на линиях электропередачи при воздействии интенсивных гололёдно-ветровых нагрузок многократно происходили. Только во время одной из последних аварий из-за гололёдно-ветровых воздействий в Сочинских электрических сетях ОАО «Кубаньэнерго» в период с 18 по 22 декабря 2001 г. общая протяженность поврежденных ВЛ напряжением 0,38-220 кВ составила 2.5 тыс. км, было полностью прекращена подача энергии в коммунально-бытовой сектор с населением 320 тыс. человек, на длительное время ограничивалось электроснабжение потребителей края.

Экстраординарные гололёдные и изморозовые отложения на проводах и грозозащитных тросах ВЛ наблюдаются на Сахалине, Камчатке и Чукотке в период шквальных ветров, дующих с Тихого океана, на Кавказе – в период столкновения тёплых и холодных воздушных потоков над горными хребтами, создающих условия для гололёдообразования. Во многих регионах России имеют место зоны, где систематически образуются опасные гололёдные отложения на тросах и проводах ВЛ.

Приведенные примеры свидетельствуют об актуальности проблемы обеспечения надёжности в работе систем электроэнергетики. В РАО «ЕЭС России» создан Совет по координации работ для обеспечения системной надёжности ЕЭС России, основными задачами которого являются определение стратегических направлений повышения системной надёжности, инициирование концептуальных разработок и проведение единой политики в вопросах развития и модернизации систем технологического управления, организации разработки нормативно-технической документации по обеспечению системной надёжности и др.

Образование ЕНЭС и создание ОАО «ФСК ЕЭС» определяет необходимость формирования четких требований и подходов к обеспечению надёжности функционирования и развития электрических сетей, регламентированию и коммерческой оценке надёжности инфраструктурных образований, четкого разделения ответственности за надёжность среди субъектов рынка в целом (Приложение к протоколу заседания Правления ОАО РАО «ЕЭС России» от 19.01.2004 г. №940).

В совместном приказе ОАО «ФСК ЕЭС» и ОАО «СО-ЦДУ ЕЭС» от 16.04.2004 г. №75/118 «О создании рабочей группы по разработке Концепции обеспечения надёжности в электроэнергетике» отмечается, что “ни одна из существующих классификаций задач надежности больших систем энергетики не охватывает всех сторон комплексного свойства надёжности, необходимо дополнительно описать свойства надёжности характеристиками, используемыми в практике управления электроэнергетическими системами в условиях либерализации рынка электроэнергии”.

В СССР, а затем и в России ведущую координационную роль по вопросам надёжности систем энергетики выполняет постоянно действующий научный семинар «Методические вопросы исследования надёжности больших систем энергетики», организуемый более 40 лет Институтом систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН. Несмотря на имеющиеся достижения в теоретических разработках, они не в полной мере удовлетворяют потребностям практики проектирования и эксплуатации электроэнергетических систем в современных условиях. Так, например, имеют место несогласованность в терминологии по вопросам надёжности. В подготовленном семинаром терминологическом сборнике приводится до двадцати определений надёжности (балансовая, режимная, статическая, динамическая, структурная, функциональная, параметрическая, структурно-функциональная, стратегическая, оперативная и т.д. надёжность).

Термин “безопасность” определяется как дополнительная характеристика комплексного свойства надёжность, хотя имеются весомые аргументы рассматривать безопасность как самостоятельное свойство объектов.

Термин “живучесть” также определяется как дополнительная характеристика надёжности – свойство объекта противостоять возмущениям, не допуская их каскадного развития с массовым нарушением питания потребителей на длительное время. Более общее определение живучести объекта состоит в характеристике функционирования объекта при воздействиях и ситуациях, не предусмотренных условиями для нормальной эксплуатации.

Эти и другие несоответствия осложняют понимание и внедрение в практику научных результатов. Поэтому одна из задач состоит в устранении имеющихся несогласованностей в терминологии и подходах.

Определенная трудность выявилась при выборе и обосновании необходимого числа контролируемых показателей для оценки надёжности работы электрической сети. Существующий в теории надёжности набор показателей не ориентирован на особенности работы электрической сети, как сложного технического комплекса. В настоящем трактате задача решается на основе использования принципов системотехники, теории иерархических многоуровневых систем и теории случайных процессов.

При эксплуатации электрических сетей необходимо иметь постоянный контроль изменений во времени показателей надёжности основного оборудования, электросетевых объектов и сети в целом. Для этих целей наиболее применимы статистические оценки надёжности по данным эксплуатации. Это потребует некоторых изменений в существующей практике расследования, учета и статистической отчетности о технологических нарушениях с тем, чтобы со временем сформировать и наращивать многолетнюю базу данных о технологических нарушениях в сети с возможностью выделения случаев отказа.

Действующая в настоящее время Инструкция по расследованию и учёту технологических нарушений [2] не вполне удовлетворяет требованиям получения и контроля показателей надёжности работы электрической сети. Поэтому в числе первоочередных задач следует отметить переработку указанной Инструкции с учётом особенностей работы электрической сети в условиях либерализации рынка электроэнергии. Это необходимо как с позиций оперативного принятия решений на меры по снижению аварийности в электрических сетях на основании выявленных недостатков в эксплуатации и зафиксированных в актах расследования технологических нарушений, так и с точки зрения создания многолетней информационной базы по аварийности в сети с выделением случаев отказа на иерархических уровнях рассмотрения. Последнее позволяет установить тенденции изменений показателей аварийности, включающих надёжностные показатели, во времени для определения стратегических направлений повышения системной надёжности. Такая информационная база сформирована и постоянно поддерживается во всех промышленно развитых странах, например, в Швеции статистическая база данных накоплена примерно за 80 лет.

К статистической базе технологических нарушений в электрической сети предъявляются определенные требования. Она должна быть достоверной (неискаженной) и полной для получения статистических оценок надёжности работы электрической сети по данным эксплуатации.

Учёту подлежат не только крупные аварии, которые по тяжести последствий относятся к катастрофам и чрезвычайным ситуациям, но и другие более мелкие технологические нарушения. Крупные аварии являются, как правило, результатом совпадения крайне маловероятных событий. Нет никакой гарантии тому, что, на первый взгляд, лёгкое по последствиям технологическое нарушение при других обстоятельствах и неблагоприятных условиях не перерастёт в тяжёлую аварию.

Следует особо остановиться на вопросе о целесообразности сосредоточения статистической информации в едином центре, что ни в коем случае не должно исключать учета нарушений и их анализа на каждом энергопредприятии. Основными доводами в пользу централизованного анализа технологических нарушений являются:
  • В ЕНЭС содержится много объектов, на которых установлено однотипное оборудование. При централизованном анализе можно получать более достоверные показатели надёжности оборудования за сравнительно небольшой период наблюдения.
  • Вследствие вероятностного характера возникновения, протекания и возможных последствий технологических нарушений практическая ценность анализа аварийности и надёжности возрастает, если в исходной статистической информации содержится большое число случаев.
  • Централизованный анализ позволяет предотвратить многократные повторения одних и тех же по своему характеру технологических нарушений на разных предприятиях за счет ускоренного выявления причин возникновения нарушений и разработки соответствующих рекомендаций по их устранению.
  • Разработка обоснованных нормативов по показателям надёжности, промышленной безопасности и живучести, мер и мероприятий по предотвращению технологических нарушений и снижению тяжести их последствий возможна только на основе обобщения опыта эксплуатации максимально возможного числа энергообъектов.

В связи с изложенным стоит задача разработки инженерных методик анализа аварийности в электрической сети и алгоритмов расчёта показателей надёжности по статистическим данным. Некоторые алгоритмы расчётов предлагаются в настоящем трактате.

Одновременно с решением указанной задачи потребуется разработка автоматизированной системы анализа аварийности в электрической сети с получением контролируемых надёжностных показателей и оценок тенденций их изменения во времени.

Использование статистических оценок надёжности по данным эксплуатации не исключает совершенствование и применение в практике диагностических методов и экспертных оценок, особенно на нижнем иерархическом уровне рассмотрения – для оборудования, аппаратов, конструкций и т.д. Все отмеченные методы (статистические, диагностические и экспертные) дополняют друг друга и при комплексном подходе к оценке состояния наиболее ответственных видов оборудования должны быть применены вместе. В то же время, для оценки надёжности работы электрической сети на среднем и особенно на верхнем иерархических уровнях рассмотрения статистические методы могут оказаться основными.

При наличии вычислительной системы получения оценок надёжности работы электрической сети, особенно оценок надёжности электроснабжения узлов нагрузок, будет возможным решение актуальных вопросов компенсации потребителями затрат сети на обеспечение повышенного уровня надёжности. Установленные в ПУЭ положения о категориях электроприёмников и обеспечении надёжности электроснабжения требуют пересмотра с учётом складывающихся реалий.

К первоочередным задачам следует также отнести принятие обоснованных расчетных нагрузок на воздушные линии электропередачи при проектировании новых и реконструкции действующих линий для обеспечения необходимого уровня надёжности. Принятое в 7-ой редакции ПУЭ дальнейшее увеличение расчетных нагрузок может привести к неоправданному удорожанию линий. С этим также связана задача выявления зон повышенной опасности для эксплуатации электросетевых объектов с целью принятия обоснованных мер по нейтрализации негативных внешних воздействий.

В существующей практике рассмотрения вопросов развития электрической сети на перспективу обычно не требуется выполнения самостоятельного раздела по оценке вариантов принимаемых решений на надёжность работы сети и, в частности, влияния принимаемых решений на надёжность электроснабжения узлов нагрузок. При наличии статистической базы данных по аварийности за предыдущие годы эксплуатации, нормативных требований и инженерной методики оценки надёжности такая задача может быть осуществима.

Решение перечисленных задач будет способствовать выполнению требований по обеспечению надёжности ЕНЭС в условиях развивающихся конкурентных отношений в электроэнергетике.

Литература.

  1. Месарович М., Мако Д., Тахакара. Теория иерархичесих многоуровневых систем. – М.: «Мир», 1973.
  2. Инстукция по расследованию и учету технологических нарушений в работе энергосистем, электростанций, котельных, электрических и тепловых сетей. РД 153-34.0-2.801-2000. – РАО «ЕЭС России».
  3. Руденко Ю.Н., Ушаков И.А. Надёжность систем энергетики. –М.: Наука, 1986.
  4. Эндрени Дж. Моделирование при расчётах в электроэнергетических системах: Пер. с англ. / Под ред. Ю.Н. Руденко. – М.: Энергоатомиздат, 1983, -336 с.
  5. Биллинтон Р., Аллан Р. Оценка надёжности электроэнергетических систем: Пер. с англ. – М.: Энергоатомиздат, 1988, -288 с.
  6. ГОСТ 27.002-89 Надёжность в технике. Основные понятия, термины, и определения. Издательство стандартов, 1990.
  7. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория случайных процессов и её инженерные приложения. – М.: Наука, 1991, -384 с.
  8. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория вероятностей и её инженерные приложения. – М.: ВШ, 2000, -480 с.