Статья - Оценка надежности работы электрической сети

       С образованием самостоятельно хозяйствующих электросетевых структур возникла потребность в оценке надёжности электрической сети, как отдельно выделенного объекта рассмотрения. Решение данной задачи осуществляется на основе принципов и положений системотехники, теории иерархических многоуровневых систем, теории случайных процессов с использованием публикаций отечественных и зарубежных авторов по теории надёжности электроэнергетических систем.

       В многочисленных публикациях по надёжности систем энергетики вопросы надёжности функционирования электрических сетей рассматриваются совместно с генерирующей частью ЭЭС.

       Основной задачей электрической сети является обеспечение устойчивого снабжения электрической энергией потребителей, подсоединённых к этой сети. Поэтому качество работы электрической сети, прежде всего, следует оценивать надежностью электроснабжения потребителей, например, вероятностью того, что будет обеспечено непрерывное снабжение потребителей энергией требуемого качества.

       Общей характеристикой показателей надёжности является то, что они имеют вероятностную природу и характеризуют вероятность наступления определённого события или выполнения заданных требований. Возможны оценки надёжности средним значением контролируемой случайной величины, дополненным доверительными границами.

       В практике получило применение задание пороговых значений показателей надёжности, выполняющих роль нормативных требований. Нормативные требования принимаются соглашением с соответствующими обоснованиями и зависят от достигнутого в данный момент времени технического прогресса в области используемых технологий и оборудования, уровня организации эксплуатации и других факторов, и с течением времени должны пересматриваться.

       Второе направление связано с технологическими нарушениями и получило название промышленная безопасность. Под промышленной безопасностью технического объекта (системы) понимается его способность обеспечить защиту человека, природной среды и собственности от опасных воздействий, возникающих при авариях и инцидентах на этом объекте.

       Понятие живучести технического объекта (системы) в "широком" смысле – способности объекта полностью или в ограниченном объёме выполнять свои функции при воздействиях, не предусмотренных условиями нормальной эксплуатации, а при полной или частичной утрате работоспособности – восстанавливать её за допустимое время. Показатели живучести имеют вероятностный характер и отражают риск возникновения чрезвычайной ситуации, оценки времени восстановления и другие.

       В электроэнергетике имеет место понятие живучести объекта в "узком" смысле – свойство объекта противостоять возмущениям, не допуская их каскадного развития с массовым нарушением питания потребителей на длительное время.

       Все перечисленные свойства сложных технических комплексов, определяющие качество их функционирования, должны учитываться при принятии решения на управляющие воздействия в задачах управления.

       Электрическая сеть, как сложный технический комплекс, относится к многоуровневым иерархическим системам. При оценке надёжности функционирования электрической сети важно различать следующие иерархические уровни рассмотрения.

       - нижний уровень – оборудование, аппаратура и конструкции – включает в себя электросетевое силовое оборудование, коммутационную аппаратуру, элементы и конструкции линий электропередачи и электроподстанций, аппаратуру систем автоматики, релейной защиты и управления. Всё перечисленное относится к заводским изделиям, как правило, серийного выпуска;

       - средний уровень – электросетевые объекты, фрагменты и узлы электрической сети – к данному уровню относятся большинство типовых технических решений, которые могут повторяться при проектировании линий электропередачи, узлов электроподстанций (сборных шин, систем собственных нужд, трансформаторного блока и другого), внешнего электроснабжения выделенного узла нагрузки, комплекса релейной защиты и автоматики и другого;

       - верхний уровень – электрическая сеть в целом – представляет собой уникальный объект рассмотрения.

       Согласно теории иерархических многоуровневых систем [1] для каждого уровня существует ряд своих особенностей, закономерностей и принципов, критериев и показателей, характеризующих поведение системы. В общем случае критерии и показатели, используемые для характеристики системы на одном уровне, не всегда применимы для других уровней рассмотрения. Поэтому оценки надёжного функционирования электрической сети, подходы и способы их получения могут различаться в зависимости от иерархического уровня.

       Другим важным методическим аспектом при исследовании свойства надёжности электрической сети является понятие «отказа». В последующем изложении под отказом понимается непредусмотренное прекращение или утрата объектом способности выполнять в необходимом объёме (размере) свои функции свыше допустимого времени.

       Причинами отказов в электрической сети в большинстве случаев могут быть повреждения в оборудовании, аппаратуре и конструкциях электросетевых объектов или появление недопустимых режимных параметров в элементах сети, требующее принятия неотложных действий по их устранению.

       Под надёжностью понимается свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования.

       Для вычисления показателей наиболее приемлемы статистические методы оценки надёжности по данным эксплуатации. Поэтому важно в электрической сети организовать учёт случаев о граничения в электроснабжении узлов нагрузок и формирования информационной базы, содержащей данные о месте, времени и причине случаев нарушения электроснабжения в узлах, величине ограничения нагрузки и длительности ограничения.

       С развитием и совершенствованием договорных рыночных отношений с потребителями электрической энергии такой учёт случаев нарушения электроснабжения потребуется не только для получения оценок надёжности работы электрической сети, но и для разрешения спорных вопросов по претензиям потребителей к имевшему место уровню надёжности энергоснабжения за год, который согласован и утверждён в договорных обязательствах.

       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.