Aperçu selon le sujet du travail final

Introduction

Dans l’ingénieur électricien par la vitalité de l’objet est compris : la propriété de l’objet de résister à l’agitations, sans admettre leur développement d’opérette avec la violation massive de l’alimentation des consommateurs [1]. Par la vitalité du nœud de la charge nous comprendrons la capacité des consommateurs et leurs moyens automatiques de la protection de résister à l’agitations, qui peuvent amener à son arrêt d’avarie.

Actualité du sujet

Un des moyens de la garantie de la vitalité du nœud de la charge sont les protections de courant, protections de la tention minimal, l’enclenchement automatique de la réserve (EAR). La consommation d’énergie électrique du nœud de la charge doit être assuré non seulement au défaillance de la source d’alimentation principale ou la disparition de la tention sur la partie d’alimentation, mais aussi dans les cas où il y a un arrêt de l’interrupteur (à l’arrêt de la source d’alimentation en conséquence du fonctionnement faux ou non sélectif de la protection de relais – РR, l’arrêt spontané de l’interrupteur). Une haute efficacité technologique et la simplicité des schémas EAR ont conditionné leur large application dans les systèmes d’énergie et les réseaux d’entreprises industrielles. L’action de l’installation EAR doit être unique (en vue de la prévention de l’insertion multiple de l’alimentation de réserve à CC non retiré) et se passer seulement après l’arrêt de l’interrupteur de l’élément ouvrier du côté de barres du consommateur (pour l’exception de la présentation de la tention sur l’élément défaillancé). Il faut compléter l’installation avec la protection de la tention minimal contrôlant la présence de la tention sur les barres du consommateur et en cas de sa disparition agissant sur arrêt de l’interrupteur de la source d’alimentation ouvrière [2], s’il resta inséré.

La vitalité du système électroénergétique dépend de sa structure, la configuration, la fiabilité d’appareillages électriques, les appareillages РR et les automatiques non d’avarie, ainsi que de la qualification du personnel, le stock de la stabilité, la réserve de la capacité active [3]. À CC dans les éléments du réseau et le défaut du fonctionnement de la série d’appareils protecteurs de commutation (APC), dans qui passait le courant d’avarie traversant, il y a des avaries en chaîne [4]. L’échelon de la perturbation du fonctionnement des installations aux avaries et les violations dans le travail appellent comme la profondeur [5-7]. On peut caractériser la profondeur de l’avarie en chaîne du nombre des consommateurs non défaillancés déconnectés intacts (la section des barres) ou leurs pertes, qui sont liées avec manque de l’énergie électrique, l’inactivité de l’équipement et les perturbation des cycles technologiques. C’est pourquoi les questions liées au simulation mathématique et évaluation de la vitalité des nœuds de charge de la sous-station réelle au compte de la fiabilité de tous les aspects de la protection, sont la tâche actuelle technologique.

But du travail

Recevoir une nouvelle dépendance de la vitalité du nœud de la charge de la fréquence et la durée de l’apparition CC dans l’élément protégé du réseau, la fiabilité des appareillages des protections de courant, dans qui passe le courant d’avarie traversant et les protections de la tention minimal, ainsi que les durées de leur diagnostics. Pour l’obtention du but posé il est nécessaire:
        1. À la base des procès accidentels avec le nombre discrèt des états et le temps continu, préciser le modèle mathématique pour l’évaluation de la vitalité du nœud de la charge.
       2. La réception des formules d’ingénieurs, avec l’aide de qui on peut évaluer de la vitalité du nœud de la charge, avec le compte de la fiabilité: des protections de courant, EAR, les protections de la tention minimal, ainsi que les durées de leur diagnostics.
        3. L’exemple des comptes de la fiabilité du nœud de la charge.

Nouveauté scientifique

On reçoit une nouvelle dépendance de la probabilité de la perte de la vitalité du nœud de la charge dans le temps t de la fréquence et la durée de l’apparition CC dans l’élément protégé du réseau, la fiabilité des appareillages de la protection (protection à maximum de courant (PMC), EAR, la tention minimal) et les durées de leur diagnostics.

Valeur pratique

On propose la méthode d’ingénieur pour l’évaluation de la vitalité du nœud de la charge de la sous-station 110/10 kV. Méthode permet de choisir les durées optimales du diagnostics des appareillages de la protection.

Résultats principaux

La fréquence de l’apparition des avaries systémiques à chaîne avec une diverse profondeur de la perturbation de consommation d’énergie électrique [6] peut servir du paramètre de la vitalité. La fréquence de leur apparition à CC dans l’élément protégé du réseau et le refus du fonctionnement de la série APC, dans qui passait le courant de part en part d’avarie, est définie selon la formule [8]:

                        (1)

où λ_j – le paramètre du flux des indépendants CC à j-ème l’élément du réseau; ω_i – le paramètre du flux des refus du fonctionnement i-ème APC; Θ_i – l’intervalle du temps entre le diagnostic siste arrêts i-ème avec sa protection de relais ou le système EAR; m– le nombre APC, dans qui passait le courant de part en part d’avarie (de plus leur action principal ou de réserve PR est obligatoire), ou le nombre des appareils de section de commutation avec EAR, refusant à l’insertion; n – le nombre des unités de appareillage électrique, recevant l’énergie électrique de i-ème appareil de commutation et entrant dans sa zone d’opération des protections de courant.

Formule (1) est juste à l’exécution de deux conditions:
      – les intervalles du temps entre les apparitions CC dans l’élément du réseau et les intervalles du temps entre les refus du fonctionnement APC ne contredisent pas les fonctions exponentielles de la distribution des probabilités avec les paramètres en conséquence λj, ω_i;
      – on satisfait la condition

                                (2)

À conclusion de la formule (1) on acceptait les admissions suivantes :

– les installations de la protection peuvent tomber en panne seulement alors, quand ils se trouvent en régime de l’attente;

– si au moment de l’apparition de l’endommagement du réseau, à qui doit réagir PR, elle se trouvait dans l’état bon, est peu probable sa panne en régime de l’alarme [9, 10]. Les intervalles du temps entre les refus des moyens de la protection à 100 et plus fois plus un moyen temps de la présence des moyens de la protection dans l’état non découvert refusant.

Refus des schémas PR et le mandat d’amener de l’interrupteur se révèlent et se retirent seulement à la suite du diagnostic absolument sûr. Par le refus du fonctionnement APC nous comprendrons un tel refus, qui amène au refus de l’arrêt de l’élément endommagé du réseau à CC dans la zone d’opération de sa protection de relais [11].

Au cas où les durées du diagnostic des systèmes de l’arrêt APC seront identiques (c’est-à-dire, Θ_i = Θ, i = 1..m), la formule (1) acceptera l’aspect:

                        (3)

On peut définir la probabilité de l’apparition de l’avarie d’opérette (ou la perte de la vitalité du nœud de la charge) Q(t) pendant le temps t selon l’expression:

,  dans ce cas si:      alors                      (4)

Sous la perte de la vitalité, par exemple, les sous-stations 110/10 кВ (fig.1) nous comprendrons l’événement suivant complexe est une coincidence dans l’espace et le temps de trois événements indépendants:

– il y avait un court-circuit К1 dans la ligne s’écartant de la sous-station 10 kV;

– l’appareil de commutation plus proche de la place CC (sous le numéro 1), dans qui a passé le courant de part en part d’avarie a refusé le fonctionnement;

– l’appareil de commutation 10 kV sous numéro 12 a refusé le fonctionnement de réserve d’introduction. Cet événement a amené à l’arrêt de la section du barre I, c’est-à-dire au lieu de déconnecter la ligne endommagée sous numéro 5, il y avait un arrêt de la section entière des barrex et la partie des consommateurs intacts recevant l’énergie électrique cela de cette section des barrex, а cela signifie par la définition que la sous-station a perdu la vitalité.

Dans le cas où la condition (2) n’est pas accomplie un moyen intervalle du temps entre les refus des moyens de la protection et leur moyenne durée de la présence dans l’état non découvert refusant peuvent être d’une diverse durée, alors on peut définir la probabilité de la perte de la vitalité de la section de I sous-station 110/10 kV (fig.1) comme il suit

               (5)

Les valeurs Н₁ est trouvé, en utilisant le théorème de la restitution

                  (6)

On peut trouver un moyen temps avant la perte de la vitalité du nœud de la charge τ₁ de la décision du système des équations linéaires algébriques de l’aspect:

               (7)

où ; − moyen intervalle du temps entre les apparitions CC à la ligne d’écartant de la section des barrex 10 kV;
     ; − moyenne durée de l’existence du courant CC (un moyen temps du fonctionnement de la protection);
     ; − moyen intervalle du temps entre les refus du système de l’arrêt disjoncteur de feeder;
     ; − moyenne durée de la présence du système de l’arrêt disjoncteur de feeder dans l’état non découvert refusant;
     ; − moyen intervalle du temps entre les refus du système de l’arrêt de l’appareil d’introduction de commutation;
     ; − moyenne durée de la présence du système de l’arrêt de l’interrupteur d’introduction dans l’état non découvert refusant.

Dans le cas où on donne les intervalles du temps entre diagnostics des systèmes de l’arrêt des appareils de commutation Θi alors μ_i est trouvé avec l’aide de la formule [10]

               (8)

EXEMPLE. Il est nécessaire de définir la probabilité de l’arrêt d’avarie élimination des barrex I et II au cours d’une année à CC dans un des éléments du réseau recevant l’énergie électrique de la section I (fig.1), c’est-à-dire définir la probabilité de l’apparition de l’avarie en chaîne au cours d’une année.

Est donné:
      − paramètre du flux CC dans la ligne de câble sous numéro 5;
      − paramètre du flux CC dans le bobinage du stator du moteur sous numéro 6;
      − paramètre du flux CC dans la ligne de câble sous numéro 7;
      − paramètre du flux CC dans les bobinages du transformateur sous numéro 8;
      − paramètre du flux CC dans la ligne de câble sous numéro 9;
      − paramètre du flux CC dans la ligne de câble sous numéro 10;
      − paramètre du flux CC dans la ligne de c?âble sous numéro 11;
      − le paramètre du flux des refus du fonctionnement du système de l’arrêt des appareils de commutation sous les numéros en conséquence;
      − le paramètre du flux des refus du fonctionnement du système de l’arrêt des appareils de commutation sous les numéros et .
      . Cela signifie que pour notre exemple le système de l’arrêt de l’appareil de commutation sous numéro 14 est accepté comme absolument sûr.
      − intervalle du temps entre diagnostics sis arrêts des appareils de commutation.

Figure 1 − Le schéma principal de la sous-station

Nous désignerons par les symboles les événements suivants:

− est apparu CC dans j-éme élément du schéma ;

− il y avait un refus du fonctionnement i-éme appareils de commutation et .

Résolution.

En utilisant le schéma important de la sous-station (fig.1) et les désignations acceptées des événements d’avarie, nous construisons "l’arbre", qui explique les raisons de l’arrêt d’avarie des sections I et II et le schéma "des sections minimales".

Figure 2 − "L’arbre" expliquant les raisons de l’arrêt d’avarie des sections I et II (a)
et le schéma "des sections minimales" (b)

En utilisant la formule (3) (pour m = 3 и r = 1), les données initiales de l’exemple et le schéma "des sections minimales» (fig 2, b) nous recevrons:

Probabilité de l’apparition de l’avarie en chaîne dans le courant de l’année est trouvé en se servant de la formule (4):

Сonclusions

1. On propose une des méthodes possibles de l’estimation de la vitalité des nœuds de la charge.

2. Pour l’estimation de la vitalité du nœud de la charge on propose "l’arbre" expliquant les raisons de l’arrêt d’avarie de la section des barrex de I sous-station et le schéma "des sections minimales".

3. On propose la formule de génie permettant d’estimer la vitalité du nœud de la charge. La formule proposée est juste à l’exécution de la condition suivante     .

4. Pour le cas quand cette condition n’est pas accomplie un moyen temps avant le premier arrêt de la section des barrex I on peut trouver de la décision du système des équations linéaires algébriques, ainsi que la probabilité de l’arrêt de la section des barrex I au cours d’une année de toutes les raisons énumérées.

Liste de la littérature

1. Надежность систем энергетики. Терминология. – М.: Наука, 1980.

2. Ермилов А.А. Основы электроснабжения промышленных предприятий. – М.: Энергия, 1976, 366 с.

3. Руденко Ю.Н., Ушаков И. А. Надежность систем энергетики. – М.: Наука, 1986, 251 с.

4. Китушин В. Г. Определение характеристик отказов системы при цепочечном развитии аварий. – Энергетика и транспорт, 1977, №3.

5. Гук Ю. Б. Теория надежности в электроэнергетике. – Л.: Энергоатомиздат, 1990, 208 с.

6. Гук Ю. Б. Анализ надежности электроэнергетических установок. – Л.: Энергоатомиздат, 1988, 222 с.

7. Розанов М.Н. Надежность электроэнергетических систем. – М.: Энергоатомиздат, 1984, 198 с.

8. Ковалев А.П., Чурсинов В. И., Якимишина В. В. Оценка вероятности появления цепочечных аварий в энергосистемах. – Вестник Кременчугского гос.политехн. ун-та, 2004, вып. 3/2004(26).

9. Фабрикант В.П. О применении теории надежности к оценке устройств релейной защиты.− Электричество, 1965, №9.

10. О расчете надежности систем электроснабжения газовых промыслов/ И. В. Белоусенко, М. С.Ершов,А. П. Ковалев и др. – Электричество, 2004, №3.

11. Эндрени Дж. Моделирование при расчетах надежности в электроэнергетических системах/ Под ред. Ю. И. Руденко. – М.: Энергоатомиздат, 1983, 334 с.