Автор: Mark Ndubuka
Автор перевода: Куценко А.Д.
Источник: Department of Electrical/Computer Engineering, Federal University of Technology, Minna, Niger State
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.
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.
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.
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)
Рисунок 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:
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)
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:
Рисунок 2 – Типовое моделирование затрат сети
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.