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:     | 1 || 3 |

Оценка надежности и управление рисками технологических нарушений на воздушных линиях электропередачи

-- [ Страница 2 ] --

После выявления и фиксации отклонения от нормальной работы ВЛ и изменения ее технического состояния устанавливается конструктивный элемент, на котором произошло технологическое нарушение. Формальное накопление этой информации на длительных промежутках времени позволяет сделать соответствующие обобщения в виде статистических диаграмм и распределений (рис. 2). На основе статистических данных можно констатировать, что наиболее подверженным технологическим нарушениям конструктивным элементом является провод.

Технологическое нарушение как физическое явление развивается в соответствии со следующими этапами:

1 этап: возникновение воздействия и сопутствующих обстоятельств воздействию оказываемых на объект (ВЛ) – факторы воздействия;

2 этап: проявление факторов воздействия – возникновение причины технологического нарушения;

3 этап: развитие причины технологического нарушения (неопределенный период);

4 этап: окончательное формирование характера технологического нарушения.

В работе рассмотрены причины, характер и сопутствующие обстоятельства отдельно для всех конструктивных элементов ВЛ указанных на рисунке 1. Проведенный анализ показал, что атмосферные воздействия (ветер, грозы, дожди снегопады, высокая температура, повышенная влажность воздуха, гололедообразования и др.) приводят к половине технологических нарушений в работе ВЛ, характер которых стабилен из года в год. Пятая часть причин вызвана неудовлетворительным техническим состоянием ВЛ (недостатками ТОиР и износом конструктивных элементов ВЛ), 5% составляют различного рода дефекты (проектирования, конструкции и изготовления, монтажа и строительства), остальное приходится на посторонние воздействия лиц и организаций.

Анализ состояния и условий эксплуатации ВЛ позволит: 1) определить комплекс организационно-технических мероприятий по устранению последствий технологического нарушения и рекомендаций по повышению надежности ВЛ в целом и их элементов – опор, проводов и грозозащитных тросов, линейной изоляции и арматуры;

2) создает исходную базу для проведения стохастического анализа технологических нарушений на ВЛ.

Вторая глава посвящена стохастическому анализу технологических нарушений ВЛ 500 кВ, построению вероятностно-статистической модели и разработке модели эксплуатационной готовности ВЛ 500 кВ на основе Марковских случайных процессов, учитывающей техническое состояние и различные режимы работы ВЛ 500 кВ.

Изучение статистических данных наработки до возникновения технологического нарушения на ВЛ являются основополагающими для принятия решений о готовности линий к дальнейшей эксплуатации (эксплуатационной готовности) и/или о проведению капитальных ремонтов либо другого вида ТОиР.

Для анализа использованы статистические данные за 15-летний срок наблюдения по всем ВЛ 500 кВ ОЭС СВ (29 линий). Проводился анализ однородности исходного статистического материала с целью объединения объема информации в одну общую выборку для проведения дальнейших исследований, определение резко выделяющихся наблюдений, доверительных интервалов значение показателя надежности с доверительной вероятностью 0,95. Для выявления существенных черт распределения данных по технологическим нарушениям на ВЛ были определены основные характеристики данных с их графическим представлением. При обработке статистическими методами вычислялись математическое ожидание, дисперсия, среднее квадратичное отклонение, коэффициенты вариации, асимметрии, эксцесса. Для обработки статистического материала применялись статистические пакеты Microsoft Excel, MathCAD.

Для определения закона распределения вероятностей использовались следующие: двухпараметрическое распределение Вейбулла, распределения Рэлея, логнормальное, нормальное и экспоненциальное. Проверка гипотезы о соответствии эмпирических и теоретических распределений производится по критерию 2 – Пирсона и – критерию Колмогорова.

Рис. 3. Гистограмма и плотность вероятности распределения технологических нарушений на ВЛ 500 кВ ОЭС СВ.


 Вероятностные функции-3
Рис. 4. Вероятностные функции распределения технологических нарушений на ВЛ 500 кВ ОЭС СВ.

На рис. 3 и 4 представлены плотность вероятности и функции распределений технологических нарушений на ВЛ 500 кВ. Результаты расчетов показали, что наработка до возникновения технологического нарушения на ВЛ 500 кВ ОЭС СВ (рис.3) подчиняется экспоненциальному закону распределения (уровень значимости 0,615) на этапах приработки и нормальной эксплуатации; а на этапе деградации закону Вейбулла (уровень значимости 0,662) с функциями плотности:

(1)

При этом уровни значимости других используемых законов составили от 0,21 до 0,37 и были исключены из рассмотрения.

Эксплуатационная готовность оценивается как вероятность того, что ВЛ при определенных условиях будет в полном объеме выполнять свои задачи, в т.ч. работать в полнофазном режиме. Эксплуатационную готовность характеризуют несколько свойств, составляющих надежность ВЛ: безотказность, долговечность, ремонтопригодность. Эксплуатационную готовность предлагается выражать количественно на основании следующих комплексных показателей оценки надежности.

Коэффициент технического использования KТИ, характеризует долю времени нахождения ВЛ в работоспособном состоянии относительно рассматриваемой продолжительности эксплуатации и учитывает затраты времени на все виды простоя ВЛ в процессе эксплуатации после технологических нарушений и в результате плановых отключений:

, (2)

где T0 – среднее время нахождения ВЛ в работе (время эксплуатационной готовности); TВ – среднее время восстановления ВЛ; TР – средняя продолжительность преднамеренного отключения ВЛ; – параметр потока отказов ВЛ; – средняя периодичность преднамеренных отключений ВЛ.

Коэффициент технической готовности KТГ – это вероятность того, что ВЛ окажется работоспособной в произвольный момент времени, исключая время простоя при преднамеренных отключениях.

, (3)

Аналогично определяется коэффициент простоя ВЛ вследствие технологических нарушений:

, (4)

и коэффициент простоя ВЛ при плановых отключениях:

. (5)

Для моделирования комплексных показателей оценки надежности ВЛ использован аппарат Марковских дискретных случайных процессов с непрерывным временем. ВЛ представлена как некоторая система S с дискретными состояниями S0, S1, ..., Si, …, Sn, которая переходит из одного состояния в другое состояние под действием внешних эксплуатационных физических воздействий. Под состоянием понимается электрический режим работы ВЛ, а под переходом – переходный процесс, воздействующий на ВЛ, в т.ч. и при производстве оперативных переключений.

На стадии составления планов технического обслуживания и ремонтов ВЛ 500 кВ целесообразно рассматривать следующие состояния, в которых ВЛ может находиться в процессе эксплуатации: S0 – ВЛ исправна, в работе, транзит замкнут; S1 – ВЛ в преднамеренном ремонте (плановое и неотложное ТОиР); S2 – автоматическое отключение ВЛ с успешным ОАПВ или ТАПВ (67% от всех технологических нарушений); S3 – ВЛ в аварийном ремонте после автоматического отключения с неуспешным ОАПВ или ТАПВ и/или РПВ (33% от всех технологических нарушений); S4 – ВЛ в резерве, к примеру при отключении по режиму одной из двух ВЛ транзита; S5 – ВЛ в ремонте и находится под наведенным напряжением более 25 В, в сторону ВЛ на энергообъектах не заземлена (на 12-ти ВЛ 500 кВ в ОЭС СВ имеют место такие режимы); S6 – ВЛ переведена в консервацию.

Также в расчетах возможно учитывать следующие режимы ВЛ: несимметричный режим (при пофазном ремонте) и разомкнутый транзит (под напряжением с энергообъекта №1 или энергообъекта №2); но для ОЭС СВ такие режимы либо очень редко встречаются, либо вовсе не характерны, поэтому ими пренебрегаем. Также для ВЛ, работающих в сетях с изолированной нейтралью, можно учитывать режимы с однофазными замыканиями на землю.

Для наглядного анализа процесса эксплуатации ВЛ как случайного процесса построен граф состояний и переходов ВЛ (рис. 5). Рассматриваемые состояния ВЛ Si характеризуются средним числом дней Di пребывания ВЛ за год в каждом из состояний и, следовательно, определенной вероятностью. Тогда вероятность нахождения ВЛ Pi в i-том состоянии можно определить как отношение Di/D, где D – число дней в году (365 дней). Для определения вероятностей P0, P1, ..., Pi, …, Pn как функции времени t в случае непрерывных Марковских цепей составлена система уравнений (дифференциальных уравнений А.Н. Колмогорова):
Рис. 5. Граф состояний и переходов ВЛ.

(6)

где Рi(t) – вероятность нахождения ВЛ в i-том состоянии; 0i – интенсивность перехода ВЛ из нулевого в i-тое состояние; i0 – интенсивность перехода ВЛ из i-того в нулевое состояние, n = 6.

Вероятность нахождения ВЛ в состоянии «исправна, в работе, транзит замкнут» P0(t) представляет собой коэффициент технического использования KТИ, а сумма вероятностей P0(t) + P4(t) – коэффициент технической готовности KТГ.

Согласно расчётам, проведённым на основе статистических данных эксплуатации ВЛ, все потоки, переводящие ВЛ из состояния в состояние, являются пуассоновскими и независимыми или сводятся к ним путём рассмотрения процесса эксплуатации на малых интервалах времени и корректировки исходного потока отказов для исключения последействия. Таким образом, процесс, протекающий в системе, является Марковским (процесс без последействия).

По результатам анализа данных эксплуатации ВЛ 500 кВ в ОЭС СВ определены средние интенсивности перехода (с исчислением времени в сутках): 01 = 0,00548, 02 = 0,0001383, 03 = 0,0001326, 04 = 0,010959, 05 = 0,00548, 06 = 0,0000457.

Решение полученной системы дифференциальных уравнений осуществлено в системе MathCad c помощью функции, реализующей метод Рунге-Кутта четвертого порядка с фиксированным шагом интегрирования равным одному году. Таким образом, определены значения коэффициентов KТИ и KТГ на каждый год. График временной зависимости KТИ представлен на рис. 6.

 График временной зависимости -11
Рис. 6. График временной зависимости коэффициента технического использования KТИ.

На конец рассматриваемого периода (37 год) получены следующие результаты: KТИ = 0,862 и KТГ = 0,9767. Подставив полученные значения коэффициентов KТИ и KТГ в выражения (2) и (3) и учитывая, что рассматривался временной промежуток в один год, то есть T0 + TВ + TР = 365 дней, определим для ВЛ 500 кВ T0 315 дней, TВ  7 дней, TР 43 дня (при условии вывода ВЛ в ремонт 2 раза в год). Аналогично вычисляются коэффициенты простоя ВЛ вследствие технологических нарушений и при плановых отключениях.

Результаты данной главы позволяют спрогнозировать объем транспорта электроэнергии по ВЛ за год, произвести расчёт годовых потерь электроэнергии на ВЛ, а также задавать эксплуатационную готовность ВЛ при долгосрочном планировании электрических режимов электроэнергетических систем, как в целом, так и в отдельности по сечениям энергосистем.

Третья глава посвящена разработке и исследованию структурно-функциональных математических моделей ВЛ на основе свойств их конструкции.

Известно, что существующие методы оценки и расчета надежности ВЛ основаны на использовании вероятностно-статистических характеристик элементов ВЛ. Практика показала, что эти методы дают большие погрешности, вызванные низкой репрезентативностью статистических данных. Поэтому необходима разработка методов оценки и расчета надежности ВЛ, основанных на структурном анализе.





Их методической основой является то, что они рассматривают ВЛ как двухполюсную структуру, функционально имеющую вход и выход. Поэтому они широко применяются при анализе и исследовании надежности электроустановок, электрических и электронных схем. В таких схемах доля элементов в системе, функционально связанных с выполнением целевой функции, является высокой.

Однако, использование физико-статистических и структурно-функциональных методов для расчета надежности ВЛ дает методические погрешности, так как двухполюсные структурные модели учитывают в расчете лишь те элементы, которые функционально обеспечивают выполнение электрических, магнитных параметров. Из расчета выпадают элементы, выполняющие конструктивные функции. Традиционные методы расчета надежности ВЛ используют ограниченное число элементов. Межэлементные связи и геометрические параметры при этом не учитываются. Однако они являются существенными и влияют на эксплуатационные характеристики ВЛ. Указанные недостатки в расчетах могут быть устранены, если воспользоваться методами структурной надежности.

Показано, что элементы ВЛ, выполняющие конструктивные функции, составляют значительную часть, поэтому необходимо произвести уточнение терминов, теории и методов расчета ВЛ, учитывающих, кроме электрических, магнитных свойств, их конструктивно-функциональные связи, путем введения в алгоритм расчета элементов, имеющих неориентированные функциональные параметры.

Решены четыре основные методологические задачи: 1) дано обоснование и разработаны новые принципы формирования структурно-функциональных моделей ВЛ, в основу которых положены конструктивные связи между элементами; 2) построены обобщенные математические модели подсистемы в целом; 3) обоснованы постулируемые законы элементов, уровни параметров распределений; 4) дана классификация элементов и сформирован банк данных их вероятностно-статистических характеристик. Решение этих задач дает возможность создать единую структурно-функциональную модель, являющуюся основой построения рациональной схемы и прогнозировать надежность ВЛ и их элементов на стадии проектирования. Для этого приняты следующие допущения: схема возникновения технологических нарушений последовательная; система имеет конечное число элементов; любой из элементов системы с пренебрежимо малой ошибкой может быть адекватно описан стандартной функцией распределения.

Дано обоснование необходимости построения структурных схем на базе конструктивных параметров. Схемы будут представлять собой неориентированные замкнутые и разомкнутые контуры. В этом заключается принципиальное отличие разрабатываемого метода от используемых в практике расчета двухполюсных структурных схем, не учитывающих характеристик соединений деталей между собой и геометрических параметров, регламентирующих их взаимное расположение в системе.

 Структурно-функциональная схема-12  Структурно-функциональная схема-13 Рис. 7. Структурно-функциональная схема двухцепной ж/б опоры 110 кВ и элементов пролета

Из изложенного следует необходимость глубокого анализа элементной базы системы их функциональных назначений. Тогда при определенных допущениях можно сформировать адекватные схемы, учитывающие конструктивные и функциональные свойства ВЛ.

Проведенный анализ позволяет выделить в структуре три основные группы элементов ВЛ с однородными свойствами: детали (Дi), соединения (Сj), установочные геометрические параметры (Гk). Таким образом, имеется множество соединенных между собой определенным образом элементов Дi, Сj, Гk, характеризующее конструктивные и электромагнитные связи.

Разработана структурно-функциональная схема ж/б двухцепной опоры типа ПБ110-6 и элементов пролета ВЛ (рис. 7), в которой представлены узлы: тело опоры, тросостойка; нижняя, средняя и верхняя траверсы; элементы пролёта ВЛ. Надежность работы любого узла определяется качеством и состоянием соединения элементов. Поэтому в подсистеме учтены параметры соединений, как важного фактора надежности.

Выведены формулы вероятности отказа для названных узлов ВЛ.

Модели подсистем после соответствующих преобразований дают возможность получить уравнение вероятности отказа ВЛ в компактной форме:

, (7)

где – вероятность отказа j-ой подсистемы; –j-ая подсистема (узел); – система (вся ВЛ).

На основании дефектных ведомостей, составленных при проведении диагностики ВЛ получим вероятности отказа для ВЛ № 1 и 2: QВЛ 110 кВ №1 = 0,1247, QВЛ 110 кВ №2 = 0,1528.

Введение в методы расчета уточненных понятий, характеризующих функциональные свойства ВЛ по конструктивному, электрическому и магнитному признакам, способствует более глубокому анализу технического состояния и режимов работы ВЛ. Таким образом, игнорирование многофункциональных свойств ВЛ путем сведения методики расчета к двухполюсным структурам приводит к большим погрешностям в оценках характеристик надежности ВЛ. В этом заключается принципиальное отличие структурно-функционального метода оценки надежности ВЛ от вероятностно-статистических, что является одним из важных результатов анализа надежности ВЛ.

Данная методика, в отличие от существующих, позволяет анализировать надежность не только узлов ВЛ, но и любых звеньев структуры ВЛ. Это важное свойство дает возможность исследовать и выявлять на этапе проектирования, либо после проведения диагностики технического состояния ВЛ, наименее надежные элементы и вводить своевременно необходимые конструктивно-технологические коррективы, к примеру добавлением раскосов или диафрагм в металлические конструкции опор ВЛ.

Четвертая глава посвящена разработке системы управления рисками технологических нарушений на ВЛ и выработки мероприятий по их оптимизации и снижению.

Система управления рисками технологических нарушений на ВЛ (рис. 8) является базисом для реализации технической политики электросетевых организаций. Риск технологических нарушений на ВЛ (R) – это мера ожидаемого ущерба при вероятном возникновении технологических нарушений в нормальной работе действующих ВЛ, спровоцированных негативными факторами:

, (8) Пирамида системы-18, (8)

 Пирамида системы управления-19
Рис. 8. Пирамида системы управления рисками технологических нарушений на ВЛ.


Pages:     | 1 || 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.