3.7. Таблично-логический метод расчёта

Анализ надежности схем электрических соединений с использованием таблично-логического метода является индуктивным методом исследования и применяется в тех случаях, когда разнообразие отказов рассматриваемой схемы велико и до начала исследования нет возможности определить, какие виды отказов и аварий могут возникнуть при тех или иных внутренних и внешних возмущениях.

Таблично-логический метод позволяет выявить все возможные виды аварий, возникающих при наложениях событий отказов и повреждений главной схемы на ремонтные и эксплуатационные режимы, отличающиеся составом оставшихся в работе элементов и их повреждаемостью, а также все виды возможных аварий при развитии отказов в указанных режимах, из-за отказов срабатывания коммутационной аппаратуры и устройств противоаварийной автоматики. Для всех видов аварий вычисляются частоты их возникновения и определяются средние длительности их ликвидации, в результате может быть определен условный недоотпуск энергии потребителям и снижение выработки энергии станцией, что позволяет перейти к оценкам ущерба.

При использовании таблично-логического метода последствия отказов элементов электроустановки в различных режимах записываются с помощью кодов как аварии с определённой степенью нарушения работоспособности установки:

• потеря генераторов;

• потеря трансформаторов;

• погашение секций;

• погашение линий;

• снижение располагаемой или выдаваемой мощности;

• возникновение дефицита мощности;

• различные сочетания перечисленных аварий с нарушениями работоспособности.

Аварии по продолжительности ликвидации их последствий подразделяются на кратковременные (оперативные переключения OП) и длительные (восстановительный ремонт ВР). Последствия отказов релейной защиты и автоматики (РЗА) при повреждениях элементов распредустройства в различных режимах записываются как аварии особого вида (отказы срабатывания ОС).

Рассмотрим некоторые особенности использования таблично-логического метода.

1. Все возможные аварии получают свой код , где индексозначает длительность оперативных переключений ОП, восстановительного ремонта ВР или отказ срабатывания РЗА ОС.

2. Все элементы распределительного устройства; генераторы, трансформаторы, ЛЭП, секции шин, выключатели, отделители и короткозамыкатели – получают номера . Разъединители имеет смысл включать в анализ только в случае, если в схеме нет выключателей.

3. Однотипные элементы удобно нумеровать подряд. Для каждой группы однотипных элементов заполняется таблица исходных данных:

.

4. Для устройств РЗА составляется таблица исходных данных, включающая номер комплекта , номер элемента в комплектеи условную вероятность отказа.

5. Для каждого режима работы главной схемы электрических соединений заполняется таблица данных, включающая код режима и относительную длительность простоя, где

.

6. Вычисляется относительная длительность нормального режима

.

7. Отдельно указываются плановые и аварийные ремонты, если они отличаются составом элементов. Режимы нормальной работы обозначаются .

8. Для каждой расчетной аварии составляется таблица данных , в которой приводится описание аварии со значениями снижения выдаваемой мощности, дефицита или снижения отпуска энергии, а также средние длительности восстановления –,.

9. Составляется таблица расчётных логических связей отказов, режимов и аварий, в которой записывается, какие отказы к какой аварии приводят в каждом из режимов. Она представляет собой матрицу, где на пересечении столбца (– код режима) и строки (– код элемента) записан код аварии. Возможна запись двух кодов через дробь, что означает переход от кратковременного нарушения работоспособности установки к длительному –.

10. Для каждого из режимов составляется таблица развития аварий при отказах срабатывания устройств РЗА. Таблица развития аварий представляет собой матрицу, где на пересечении столбца(номер комплекта) и строки(код элемента) записывается код аварии, к которой приводит отказ срабатывания комплекта (элемента) РЗА с номеромпри отказе элементав-м режиме.

11. Для упрощения анализа при грубой оценке вероятности отказа срабатывания удобно все таблицы развития аварий совместить с таблицей расчётных связей. При этом столбцы таблицы делят на две части. В левой записывают коды аварий, возникающих в результате совпадения отказов элементов с расчётными режимами при условии безотказной работы РЗА. В правой части – коды аварий, возникающих по тем же причинам, но при условии отказа срабатывания соответствующего устройства РЗА. Если коды справа и слева одинаковы, то правый код может не записываться.

12. Расчёт частоты аварий осуществляется по следующим формулам:

=1,

если в таблице расчётных связей на пересечении -й строки и-го столбца находится коди равен 0 в остальных случаях.

Аналогично , если в режиме при отказе элементаи отказе срабатывания-го устройства РЗА происходит авария с кодом.

13. Среднее время восстановления нормального режима работы (электроснабжения потребителей или выдачи мощности) после аварии с кодом определяется по выражению

,

где значения и достаточно точно рассчитываются экспертным путём.

14. Среднее значение аварийного снижения годовой выработки энергии станцией (или отпуска энергии при аварии на подстанции) вычисляется по формуле

где , , – аварийные снижения мощности, которые определяются по мощности отключаемых при -й аварии агрегатов за вычетом возможного увеличения мощности оставшихся в работе, т.е. с учётом вращающегося или скрытого резерва.

15. Среднее значение аварийного недоотпуска энергии в системе определяется аналогично:

где , – средние значения аварийного дефицита мощности в системе при авариях соответствующего вида с длительностью существования дефицита, , значения и находятся путём балансных расчётов послеаварийных режимов.

Пример 9. Схема выдачи мощности от ГЭС и расчётные значения показателей надёжности элементов заданы на рис.3.19 и в табл.3.2.

Следует отметить, что реальное количество аварий и расчетных режимов работы может быть очень большим. Поэтому на первом этапе расчета проводится инженерный анализ реальных ситуаций, при котором выбирается несколько расчетных аварий и расчетных режимов.

Расчётные аварии , ранжированные по тяжести нарушений нормального режима, и их коды:

–полное погашение РУ 110 кВ или потеря двух генераторов – 2Г2Л;

–потеря одной ЛЭП при ремонте другой – ;

–потеря ЛЭП и генератора–1Г1Л;

–потеря генератора–1Г;

–потеря линии–1Л.

Расчётные режимы работы ;

–ремонт блока П, ТЗ (аварийный или плановый);

–ремонт блока Г2, Т4;

–ремонт ЛЭП5 и В7;

–ремонт ЛЭП6 и В8;

–аварийный ремонт В9;

–плановый ремонт В9 совмещен с плановым ремонтом Г1.

Таблица 3.2

Элемент схемы	N	, год-1	, год	, год
ГТ	1,2	0,10	0,020	0,020
Т	3,4	0,01	0,010	0,002
ВЛ	5,6	1,0	0,001	0,010
В	7,8,9	0,02	0,002	0,004

Примечание: генераторы работают в блоке с трансформаторами

Рис.3.19. Схема выдачи мощности от ГЭС

Относительная длительность расчетных режимов:

(Принято , поскольку >. Длительность планового ремонта элемента 9 следует вычесть из , так как он совмещен с плановым ремонтом генератора Г1).

(Ввели поскольку >);

Относительная длительность нормального режима

.

	Код аварии в режиме
	0		1		2		3		4		5		6
1	3/4	1	-	-	3/4	1	-/4	1	1/4	-	-/3	-	-	-
2	3/4	1	3/4	1	-	-	1/4	-	-/4	1	-/3	-	1/4	-
3	3/4	1	-	-	3/4	1	-/4	1	1/4	-	-/3	-	-	-
4	3/4	1	3/4	1	-	-	1/4	1	-/4	1	-/3	-	1/4	-
5	-/5	3	-/5	-	-/5	3	-	-	-/2	1	-/3	-	-	-
6	-/5	3	-/5	3	-/5	-	-/2	1	-	-	-/3	-	1/2	-
7	3/5	1	-/5	1	3/5	1	-	-	1/2	-	-/3	-	-	-
8	3/5	1	3/5	1	-/5	1	1/2	-	-	-	-/3	-	1/2	-
9	1/-	-	1/-	-	1/-	-	1/4	-	1/4	-	-	-	-	-

Таблица 3.3

Составляем таблицу расчетных связей и (табл.3.3). Запись кода 3/4 означает кратковременный характер для аварии с кодом 3 (числитель) и длительный для аварии с кодом 4 (знаменатель).

Пользуясь таблицей, записываем формулы для вычисления частоты расчетных аварий:

С помощью табл.3.3 записываем формулы, по которым рассчитывается среднее время восстановления нормального режима выдачи мощности после длительных нарушений:

Величину не вычисляем, так как длительный режим отсутствует.

Заполним правую сторону столбцов табл.3.3. кодами аварий, к которым приводят отказы защит поврежденных элементов и отказы резервных защит. Условную вероятность отказа основных защит примем .

Заметим, что при отказе защиты аварии более тяжелые, чем при безотказной работе защиты (см. левую сторону табл.3.3). Если отказ защиты не усугубляет тяжесть аварии, то в правой части столбца ставятся прочерки, чтобы не учитывать аварию дважды. По правым частям столбцов вычислим частоту аварий с отказами срабатывания защит:

Результаты расчетов сводим в табл.3.4.

Суммарное снижение выработки электроэнергии составляет при этом 344,411 МВтч/год.

Таблица 3.4

, год-1	, год	год	, год	год	МВт	МВт	МВт	, МВтч /год
1/-	0,0197	0,0001	-	-	50	-	-	0,864
1(ос)	0,0132	-	-	10-4	-	-	20	0,578
1/2	0,0042	0,0001	0,0010	-	50	50	-	1,840
1/4	0,0017	0,0001	0,1700	-	50	25	-	63,366
-/2	0,0100	-	0,0010	-	-	50	-	4,380
-/3	0,0001	-	0,0028	-	-	25	-	0,055
3(ос)	0,0096	-	-	10-4	-	-	25	0,210
3/4	0,2125	10-5	0,0191	-	25	25	-	88,887
3/5	0,0386	10-5	0,0020	-	25	10	-	6,813
-/4	0,0011	-	0,0191	-	-	25	-	4,601
-/5	1,9728	-	0,0010	-	-	10	-	172,81