Источник
Department of Electrical/Computer Engineering, Federal University of Technology, Minna, Niger State http://lejpt.academicdirect.org....
Аннотация
Стандарты надежности для электроснабжения в развивающейся стране, такой как Нигерия, должны определяться на основе прошлых инженерных принципов. Из-за высокой потребности в электроэнергии из-за быстрого развития, индустриализации и электрификации сельских районов; экономический, социальный и политический климат, в котором сейчас работает электроснабжающая промышленность, следует критически рассматривать, чтобы обеспечить увеличение производства электроэнергии и ее бесперебойное функционирование. В статье представлены экономические рамки, которые могут быть использованы для оптимизации надежности энергосистемы. В итоге, модели затрат изучаются с учетом экономического анализа надежности системы, который может периодически обновляться для повышения общей надежности системы электроснабжения.
Введение
Ожидается, что электрическая программа будет обеспечивать непрерывное и качественное электрическое обслуживание своих клиентов по разумной цене, экономно используя имеющиеся системы и устройства. Чтобы поддерживать надежное обслуживание клиентов, программа должна иметь достаточную избыточность в своей системе, чтобы предотвратить перебои в компонентах, которые стали прерыванием обслуживания клиентов, что привело к потере товаров и услуг.
Расходы на надежность используются для пересмотра тарифных ставок и запроса повышения ставок. Поэтому, чтобы рассчитать стоимость надежности, необходимо определить стоимость отключения. В своих работах, Nwohu, M.N. [1] обсуждался простой метод, который может быть принят для определения стоимости перебоев электроснабжения, в связи с потерей производства и поврежденными товарами. Экономический анализ надежности системы также может быть очень полезным инструментом планирования при определении капитальных затрат, необходимых для повышения надежности услуг за счет предоставления реальной стоимости дополнительных инвестиций в систему электроснабжения. В конечном итоге, ожидаемые индексы, которые чаще всего используются для определения адекватности надежной системы, характеризуют будущую производительность системы электроснабжения удовлетворительным образом.
Определение надежности
Термин надежность
имеет очень широкий диапазон значений и не может быть связан с одним конкретным определением. Поэтому необходимо признать свою чрезвычайную общность и использовать ее для обозначения в общем, а не в конкретном смысле, общей способности системы электроснабжения выполнять свою функцию. Но с технической точки зрения надежность можно просто определить как вероятность того, что элемент или совокупность элементов будут удовлетворительно работать при определенных условиях в течение определенного промежутка времени [2].
Надежность системы электроснабжения может быть дополнительно определена по двум основным аспектам энергосистемы, а именно: адекватность системы и безопасность системы. Безопасность системы электроснабжения связана с способностью системы реагировать на нарушения, возникающие в этой системе. Адекватность системы электроснабжения связана с наличием достаточных средств внутри системы для удовлетворения спроса на потребительскую нагрузку. Поэтому она связана со статическими условиями, которые исключают нарушения системы. В области оценки адекватности вероятностные методы обычно доступны для оценки надежности энергосистемы.
Оценка надежности
Надежность систем электроснабжения включает сбор данных об отключении сети, которые включают в себя частоту прерываний и их общую продолжительность и оценку конструкций системы. Оценки систем сравниваются с альтернативными конфигурациями схем, положениями секциий, защитными схемами и автоматизацией. Система может быть оценена с использованием метода условной вероятности [2], который определяет правильную составляющую данной энергосистемы, например Ci, который сначала коротко замыкается, а затем разомкнут. Поэтому вероятность успеха системы (то есть надежность системы) может быть выражена таким образом. Rsys = P(работает система управления Ci)P(Ci) + P(система не работает)Ci (1)
Вероятность отказа системы (т. е. Ненадежность системы) может быть выражена как P(Ci)Qsys = P(сбой системы Ci)P(Ci) + P(сбой системы Ci не работает)P(Ci) (2)
Риc.1 Система мостиковой структуры
Рассматривая систему мостиковой структуры, показанную на рис.1, по меньшей мере один из путей, содержащих следующие компоненты Ci-C3, C2-C4, C1-C5-C4 и C2-C3, хорош для успеха системы, и поэтому система работает. Поэтому наилучшим выбором для компонента Ci является компонент 5 (т. е. C5), который может быть короткозамкнутым или разомкнутым. Поэтому надежность системы может быть выражена как Rsys = P(работает система C5)P(C5) + P(система работает C5 не работает)P(C5)= Rsys(если C5 работает)R5 + Rsys(если C5 не работает)Q5 где:
- R5 = надежность компонента 5
- Q5 = ненадежность компонента 5
- Rsys (если C5 работает) = (1-Q1Q2)(1-Q3Q4)
- Rsys (если C5 не работает) = (1- R1R3(1-R2R4)
Следовательно, Rsys = [(1- Q1Q2)(1- Q3Q4)]R5 + [(1- R1R3)]Q5 (3)
Аналогично, ненадежность системы может быть вычислена из уравнения (2), таким образом Qsys = [(1-R2R2)(1-R3R4)]R5 + [(1-(1-Q1Q3)(1-Q2Q4)]Q5 (4)
Моделирование сетевых затрат
При планировании энергосистем часто бывает удобно стандартизировать сетевое напряжение и частоту. Эти стандартные сетевые конфигурации улучшают моделирование затрат сетей с использованием регрессионного анализа [3]. В основном рассматриваются затраты на подстанции и кабели или проводники в распределительных сетях, которые могут быть идеально идеализированы прямыми линиями (см. рисунок 2). Стоимость подстанции в основном состоит из двух составляющих, а именно: фиксированной стоимости (т. е. стоимости земли, строительных работ, строительства и т. д.) и переменной стоимости (т. е. стоимости, которая зависит от частоты и напряжения). Переменная стоимость представляет собой стоимость на качества меди или алюминия, необходимых для увеличения номинала и дополнительного качества изоляции, требуемой для более высоких напряжений. Поэтому математическое выражение общей стоимости подстанции получается таким образом:
Css = Cfs + CvsR
где:
- Css = Общая стоимость подстанции
- Cfs = фиксированная стоимость
- Crs = стоимость, которая зависит от напряжения (т. е. переменной стоимости)
- R = частота.
Рис.2 Типовое моделирование затрат сети
Выводы
В этом документе выделено моделирование затрат сети, чтобы дать представление о том, что может быть стандартными сетевыми конфигурациями. Обнаружено, что работа оптимальных сетей во многом зависит от степени проводимого оптимизационного исследования, начиная с первичной распределительной системы, состоящей из магистральных первичных цепей, боковых и распределительных трансформаторов с основной подстанцией, расположенной в подходящем месте. В развивающейся стране отмечается, что неустойчивое снабжение электроэнергией серьезно подрывает надежность электроснабжения для промышленного и бытового использования. Однако в этой статье обсуждается вероятностный метод, используемый при оценке экономического анализа надежности системы для оптимизации электроснабжения потребителей электроэнергии.
Список литературы
1. Nwohu M.N., Evaluation of Costs of Outages on National Electric Power Authority (NEPA) and Industrial Consumers in Nigeria, a paper presented on a seminar, Faculty of Engineering, Nigerian Defence Academy, August 1995.
2. Gouen T., Electric Power Transmission System Engineering, John Wiley & Sons Publishing Co. Ltd., pp. 438 – 439, 1998.
3. Pable A.S., Electric Power Distribution Systems Tata magraw – Hill publishing Co. Ltd, p. 109, 1984.
4. Boess M.R. et all, Optimized Distribution and Sub transmission Planning by digital Computer, IEEE Trans. PAS, October, 1986, p. 1083.