авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Оценка надежности и управление рисками технологических нарушений на воздушных линиях электропередачи

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

СКЛАДЧИКОВ Александр Александрович

ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ И УПРАВЛЕНИЕ РИСКАМИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ НАРУШЕНИЙ НА ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЯХ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Специальность 05.14.02 – Электрические станции и

электроэнергетические системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Чебоксары – 2012

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Самарском государственном техническом университете на кафедре “Автоматизированные электроэнергетические системы”.

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент Хренников Александр Юрьевич
Официальные оппоненты: доктор технических наук Куликов Александр Леонидович
кандидат технических наук, доцент Ведерников Александр Сергеевич
Ведущая организация: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования «Петербургский энергетический институт повышения квалификации» (ФГАОУ ДПО «ПЭИПК»), г. Санкт-Петербург

Защита состоится «30» марта 2012 г. в 16 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.301.02 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Чувашском государственном университете имени И.Н. Ульянова» (ФГБОУ ВПО «ЧГУ им. И.Н. Ульянова») в зале Ученого совета по адресу 428034, г. Чебоксары, ул. Университетская, д. 38, библиотечный корпус, третий этаж.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Чувашского государственного университета имени И.Н. Ульянова.

Отзывы по данной работе в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: Россия, 428015, Чувашская Республика, г. Чебоксары, пр-т Московский, д. 15, ФГБОУ ВПО «ЧГУ им. И.Н. Ульянова», ученому секретарю диссертационного совета Д 212.301.02

Автореферат разослан « » 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д212.301.02

доктор технических наук, профессор Г.П. Охоткин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Актуальность темы. Повышение надежности и качества электроснабжения узлов нагрузки (отдельных потребителей или их групп) и устойчивость передачи мощностей из частей энергосистем с избытком электрических мощностей в части с дефицитом в значительной мере связано с техническим состоянием и условиями эксплуатации воздушных линий электропередачи (ВЛ).





Связь между эксплуатацией ВЛ и внешней средой носит стохастический характер и можно говорить лишь о вероятности полного достижения назначения ВЛ - передачи электроэнергии потребителю. Поэтому надежность работы энергосистемы всегда включает также понятие отказа (технологического нарушения). Снижение надежности ВЛ дает потери выходного эффекта их работы, на практике - недоотпуск электроэнергии потребителям или нарушение устойчивости функционирования энергосистемы, приводящее к делению энергосистем на части и/или возникновению асинхронного хода или перегрузке по току шунтирующих ВЛ.

В условиях недостаточного притока инвестиционных средств в поддержание основных фондов обеспечение надежности действующих ВЛ стало ключевой проблемой современной электроэнергетики.

По данным на 2010 г. общая протяженность ВЛ 35 – 500 кВ в ОЭС СВ составляет 71217км., физический износ которых 40%. Удельная повреждаемость ВЛ с большим сроком эксплуатации существенно возрастает.

Задача повышения надежности работы ВЛ является средством достижения стратегической цели инновационной и научно-технической политики в энергетике - поддержание энергетической безопасности страны, обозначенной в «Энергетической стратегии России на период до 2030 года». Сказанное выше определяет актуальность диссертационной работы.

Объектом исследования являются действующие воздушные линии электропередачи (ВЛ), работающие на номинальных классах напряжения 35 - 500 кВ, как основной элемент электроэнергетических систем и систем электроснабжения, обеспечивающий выдачу мощности, транспорт и распределение электроэнергии от узлов генерации (источников питания) к узлам нагрузки.

Предметом исследования является теоретические и практические аспекты системы оценки надежности и предотвращения технологических нарушений на ВЛ, начиная от факта возникновения технологического нарушения в работе действующих ВЛ до выработки научно обоснованных мероприятий по снижению рисков технологических нарушений.

Цель и задачи исследования. Целью диссертации является повышение надежности и эксплуатационной готовности воздушных линий электропередачи на основе оценки надежности и разработанных рекомендаций по срокам организации капитальных ремонтов и снижению рисков технологических нарушений.

Для достижения поставленной цели в работе формулируются и решаются следующие научно-технические задачи:

  • анализ технического состояния и условий эксплуатации ВЛ, построение вероятностно-статистической модели технологических нарушений на ВЛ по данным эксплуатации, позволяющая получить оценку текущего технологического ресурса ВЛ;
  • формулирование методических положений к определению эксплуатационной готовности ВЛ, базирующих на методе пространства состояний, теоретическую основу которого составляют Марковские случайные процессы;
  • построение структурно-функциональной модели ВЛ на основе анализа их параметров, конструкций, узлов с учетом межэлементных функциональных связей и происходящих электромагнитных процессов;
  • определение методологических основ системы управления рисками технологических нарушений ВЛ: идентификация, анализ, классификация, оценка и разработка мер по снижению и оптимизации рисков с учетом экономического эффекта.

Основные положения, выносимые на защиту.

  • Вероятностно-статистическая модель технологических нарушений на ВЛ по данным эксплуатации.
  • Математическая модель эксплуатационной готовности ВЛ на основе теории Марковских случайных процессов.
  • Математическая модель и методика оценки надежности ВЛ, основанные на построении структурно-функциональных схем и учитывающие функциональные связи между узлами и элементами.
  • Научное обоснование системы управления рисками технологических нарушений на ВЛ.

Основные методы научных исследований. При проведении работы использованы методы математического анализа, математической статистики, теории вероятностей, теории графов, теории надежности и математического моделирования, теории рисков. Экспериментальные исследования проводились в реальных условиях эксплуатации действующих ВЛ с обобщением многолетних наблюдений.

Научная новизна.

  • Получена вероятностно-статистическая модель технологических нарушений на ВЛ, позволяющая получить оценку технического состояния и текущего технологического ресурса ВЛ.
  • Усовершенствован метод пространства состояний на основе теории Марковских случайных процессов, определяющий эксплуатационную готовность ВЛ.
  • Разработан метод формирования структурно-функциональных моделей ВЛ на основе свойств конструкции, электромагнитных связей и установочных геометрических параметров.
  • Разработана система управления рисками технологических нарушений на ВЛ.

Практическая ценность.



  • Получены данные, необходимые для организации ремонтов, технического обслуживания, комплексной реализации технической политики электросетевых организаций и комплектования аварийного резерва, в части эксплуатации ВЛ, на основе анализа технологических нарушений.
  • Получены комплексные показатели оценки надежности ВЛ, учет которых позволяет прогнозировать объем транспорта электроэнергии и годовые потери электроэнергии на ВЛ, задавать эксплуатационную готовность ВЛ при долгосрочном планировании электрических режимов электроэнергетических систем.
  • Разработан метод расчета надежности ВЛ на основе определения вероятности отказа отдельных конструктивных элементов, нарушения связей и отклонения от установочных геометрических параметров.
  • Разработаны рекомендации по продлению срока эксплуатации ВЛ с учетом технологического ресурса.

Достоверность полученных результатов исследований определяется корректным использованием соответствующего математического аппарата, подробной оценкой и научным обоснованием принятых допущений и подтверждается совпадением результатов расчетов и экспериментальных данных.

Апробация работы. Основные положения диссертации и отдельные ее разделы докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры «АЭЭС» СамГТУ, на XI-ой, XVI-ой и XVII-ой Всероссийских научно – технических конференциях с международным участием «Энергетика: экология, надежность, безопасность» (Томск; 2005, 2010 и 2011 гг.), на IV Всероссийской научной конференции с международным участием «Математическое моделирование и краевые задачи» (Самара, 2007 г.), на Международной конференции «Современные средства защиты электрических сетей предприятий нефти и газа от перенапряжений» (Самара, 2007 г.), на XVI-ой Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, 2010г.), на V-ой международной научно-технической конференции «Электрическая изоляция» (Санкт – Петербург, 2010 г.).

Реализация результатов работы. Результаты диссертации используются филиалом ОАО «ФСК ЕЭС» - МЭС Волги, филиалом «СО ЕЭС» ОДУ Средней Волги и ОАО «МРСК Волги» при составлении планов технического обслуживания и ремонтов ВЛ, а также для прогнозирования и управления рисками технологических нарушений, что в свою очередь позволяет реализовать техническую политику данных организаций в части эксплуатации и надежности ВЛ.

Разработанные методы оценки надежности используются в учебном процессе на кафедре “Автоматизированные электроэнергетические системы” Самарского государственного технического университета и Петербургского энергетического института повышения квалификации.

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 11 печатных работах, опубликованных автором лично и в соавторстве, 2 из которых в периодических изданиях рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 128 наименований и содержит 130 страниц основного текста и 3 приложений.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приводятся определения актуальности и цели настоящей работы. Сформулированы задачи исследования, даны краткая информация об объектах исследования и предмете исследования, использованных для этого методах, сведения о научной новизне, практической значимости, достоверности и внедрении результатов работы. Кроме того приведены сведения о ее апробации, а также публикациях, в которых освещено содержание диссертации.

Первая глава посвящена анализу состояния вопроса оценки надежности ВЛ, а также анализу технического состояния и условий эксплуатации действующих ВЛ.

Отмечено, что значительные резервы в решении задачи обеспечения надежности электроснабжения потребителей заложены в совершенствовании эксплуатации ВЛ, обеспечении требуемых эксплуатационно-технических характеристик, определяющих эффективность ВЛ, в поддержании их надежности на заданном уровне и в возможном повышении надежности путем использования различных методов и средств. Исходным этапом решения указанных задач является анализ технического состояния ВЛ и их элементов.

Значительные вклад в решение вопросов разработки и совершенствование методов и средств оценки и повышения надежности внесли следующие отечественные ученые: Барг И.Г., Воропай Н.И., Гольдштейн В.Г., Гук Ю.Б., Идиятуллин Р.Г., Папков Б.В., Халилов Ф.Х. и др.; а также зарубежные - Р.Аллан, Р. Биллинтон и Дж. Эндрени. Вопросам контроля, оценки технического состояния и продления срока службы основного электрооборудования энергосистем посвящены работы Назарычева А. Н., Таджибаева А.И., Хренникова А.Ю. Теоретическим и практическим вопросам определения мест повреждений на ВЛ посвящены работы Аржанникова Е.А., Арцишевского Я.Л., Висящева А.Н., Качесова В.Е., Куликова А.Л., Лямеца Ю.Я., Мисриханова М.Ш., Шалыта Г.М. Вопросам моделирования и оптимизации режимов, повышению энергоэффективности и снижению потерь на ВЛ посвящены работы Ведерникова А.С., Зильбермана С.М., Кроткова Е.А., Степанова В.П.

Проанализировав работы вышеуказанных авторов и предлагаемые ими методы оценки надежности ВЛ, а также существующую систему противоаварийной работы в предприятиях электрических сетей (ПЭС) РФ необходимо отметить, что на данный момент не существует чётко структурированной системы оценки надежности и предотвращения технологических нарушений на действующих ВЛ, начиная от факта возникновения технологического нарушения до выработки научно обоснованных мероприятий о способах определения технического состояния ВЛ, оценки влияющих на него факторов, вопросов рационального планирования технического обслуживания и ремонтов, общей тенденции по снижению рисков технологических нарушений и оценке экономической эффективности инвестиций в эти мероприятия.

Эксплуатация ВЛ представляет собой наиболее информативный вид испытаний на надежность, так как при этом они подвергаются такому широкому спектру внешних воздействий, режимов работы и обслуживания, которые не возможно смоделировать. Надежность ВЛ может быть охарактеризована комплексом показателей надежности, включающим показатели безотказности, долговечности, ремонтопригодности и экономические показатели. Их оценка базируется на статистическом методе, включающим сбор и обработку эксплуатационной статистики. Данный метод является единственно возможным методом для получения количественных значений показателей надежности действующих ВЛ.

Эксплуатационная информация обрабатывается для различных целей:

  • исключение повторения повторных технологических нарушений;
  • определение причин технологических нарушений и связанного с ними ущерба, устранения этих причин;
  • совершенствование технического обслуживания и ремонта;
  • выявление элементов ВЛ, лимитирующих надежность;
  • определение научно обоснованных требований к надежности ВЛ на основе изучения причин технологических нарушений и степени технического риска для действующих ВЛ.

Технологическое нарушение (авария, инцидент) – это отказ или повреждение (разрушение, дефект) технических устройств, применяемых на объектах электроэнергетики, отклонение от нормального режима, условий эксплуатации либо другое нарушение технологического процесса производства, передачи и распределения электрической энергии, установленных соответствующими нормативно-техническими документами отрасли, Федеральными законами РФ и иными нормативными правовыми актами.

В диссертационной работе выборочная совокупность (выборка) технологических нарушений в элементах электрических сетей взята по классам напряжения 6 – 500 кВ в Объединенной энергетической системе Средней Волги (ОЭС СВ), в которую входят энергообъекты ОАО «ФСК ЕЭС», ОАО «Холдинг МРСК», ОАО «Сетевая компания республики Татарстан», за период с 2001 г. по 2010г. За данный период зафиксировано 40614 случаев технологических нарушений (аварий), из которых 71% приходится на объект исследования – ВЛ; 15% – ПС; 11% – КЛ; 2% – УРЗА; 1% – СДТУ. Распределение технологических нарушений по классам напряжения электросети: 6 кВ – 10,84%, 10 кВ – 67,38%, 35 кВ – 3,37%, 110 кВ – 12,11%, 220 кВ – 5,1%, 500 кВ – 1,2%.

Для оценки аварийности объектов электросетей по энергосистемам предложен следующий показатель – удельная аварийность объектов электросетей в энергосистеме (), определяется как отношение среднегодового количества технологических нарушений на объектах электросетей в данной энергосистеме (NТН) к объему условных единиц по объектам электросетей 6 – 500 кВ данной энергосистемы (VУЕ), выраженное в процентах. Применение данного показателя позволит составить карту аварийности энергорайонов и энергосистем в целом по РФ. Выявлено, что из 9 энергосистем ОЭС СВ Марийская энергосистема имеет, при сравнительно не высоком количестве у.е., доминирующе высокий показатель удельной аварийности ( = 0,41). Также было выявлено, что в северных энергосистемах Среднего Поволжья аварийность выше, чем в южных. В большей степени это связано с климатическими особенностями. Во-первых, циклоническая деятельность в северной части Среднего Поволжья и активизация атмосферных фронтов (для Среднего Поволжья характерен полярный атмосферный фронт) создает условия для возникновения стихийных явлений (грозы, ураганы, бураны) негативно воздействующих на эксплуатацию ВЛ. Во-вторых, на эксплуатацию ВЛ влияет ландшафт местности, который характеризуется наличием лесного покрова в районе прохождения трассы ВЛ. А именно, северная часть находится в зоне смешанных и широколиственных лесов с большей плотностью лесов на кв.км., а южная часть Среднего Поволжья в лесостепной и степной природных зонах с меньшей плотностью лесов на кв.км.; и как следствие увеличение количества технологических нарушений на ВЛ с перекрытием на дерево-кустарную растительность (ДКР) с юга на север Среднего Поволжья.

 Среднегодовая сезонная-0
Рис. 1. Среднегодовая сезонная зависимость технологических нарушений на ВЛ 35 – 500 кВ в ОЭС СВ за 2001 – 2009 гг.

Неотъемлемым фактом является то, что интенсивность потока нарушений в электрических сетях имеет сезонный характер (рис. 1), количество технологических нарушений на ВЛ резко возрастает в летний период, что говорит о наложении грозового периода и периода высоких температур на ослабленные схемы энергосистем при проведении ремонтных кампаний ПЭС.

В диссертационной работе рассматриваются только те технологические нарушения, которые произошли непосредственно на самой трассе ВЛ (прямые).

Рис. 2. Диаграмма количества технологических нарушений с распределением по конструктивным элементам ВЛ 35 – 500 кВ.


Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.