6.4. Количественная оценка надежности электроснабжения. Определение ущерба

При проектировании сетей выбирается уровень надежности электроснабжения потребителей, и производиться технико-экономическое сравнение различных вариантов схем сети. При сравнении вариантов определяется ожидаемое значение ущерба при возможных перерывах электроснабжения. Ущерб в этом случае носит вероятностный характер. Задача сводиться к определению математического ожидания (среднего значения) ущерба У за определенный период эксплуатации, обычно за 1 год. При этом определяются вероятностные характеристики, от которых зависит надежность схемы.

Из соотношения [14]

[МВт·ч] (6.8)

(6.9)

где – количество энергии, получаемой в течении года потребителями, присоединенными к данной линии.

Ущерб, получаемый при аварийном отключении

, (6.10)

где – удельная стоимость 1МВт·ч недоотпущенной энергии.

6.5. Расчет надежности сложных схем

В расчетах надежности систем электроснабжения возникает противоречивая ситуация: с одной стороны – желание иметь точную модель, наиболее адекватно описывающую процессы отказов и восстановлении, с другой – простота расчетов и обеспеченность расчетной модели исходными данными.

Распространение получили методы расчета надежности, которые исходят из предположения, что система состоит из самостоятельных в смысле надежности элементов. В этих методах отказом элемента считается выход его параметров за пределы допустимых технических норм. Предполагается, что при отказе элемент отключается коммутационными устройствами от остальной части системы. Эти методы расчета не учитывают функциональные зависимости между параметрами режимов отдельных элементов системы электроснабжения, что является их несомненным недостатком.

Однако принимая во внимание отсутствие необходимых исходных данных, простоту расчетов и возможность получения количественных оценок надежности для современных сложных систем, на данном этапе развития теории надежности применение таких методов вполне оправдано.

Деление системы на элементы зависит от характера рассмотрения (функциональные, конструктивные, схемные, оперативные элементы и т. д.), требуемой точности проводимого исследования, уровня представлений о функционировании устройств, наличия статистического материала, масштабности объекта в целом. Например, при оценке надежности сложной системы относительно узла нагрузки в целом группа конструктивных элементов присоединения (разъединитель, выключатель с комплектом релейной зашиты и соответствующим участком ошв) представляется как один элемент с единым показателем надежности, включающим отказы этих аппаратов в статическом состоянии и оперативных режимах. Однако при оценке вероятности развития аварии в системе такое укрупнение не позволяет решить задачу. В этом случае следует учитывать раздельно отказы выключателя в статическом и оперативных состояниях и включать в них отказы релейной защиты.

Относительность понятий «элемент» и «система» создает возможность широкого применения поэтапного метода расчета надежности. Суть его состоит в том, что на последующем этапе расчета элемент сложной системы (станция, подстанция, группа линий электропередач) может быть представлен как отдельная система, для которой последовательно уточняются показатели надежности. Тем самым создаются возможности расчета надежности достаточно сложных систем.

Обычно при расчете показателей надежности по средним знаниям вероятностей состояний элементов используются следующие статистические данные:

1. Параметр потока отказов , т. е. среднее количество отказов в единицу времени (обычно в год)» отнесенное к одному элементу (для простейшего потока отказов ). Для линий электропередачи параметр потока отказов обычно относится к 1 км линии.

2. Среднее время восстановления (замены, аварийного ремонта) , [ч/одно восст].

3. Параметр потока преднамеренных отключений элемента , 1/г.

4. Средняя продолжительность одного преднамеренного отключения элемента (в основном для профилактических и капитальных ремонтов оборудования) , [ч/откл].

При расчётё надежности сложных схем по методу «особого элемента» необходимо отметить, что одной из сложных и трудоемких задач, является многократное определение средних вероятностей отказов оставшихся частей схем после исключения поочередно каждого элемента. В общем случае после исключения одного элемента сложные схемы практически не упрощаются. При расчетах коэффициентов вынужденного простоя относительно разных узлов нагрузки расчеты также весьма трудоемки. Трудоемкость и число расчетов резко увеличивается при учете преднамеренных отключений элементов в сложных системах. Поэтому одной из основных задач анализа надежности электроэнергетических систем относительно узлов нагрузки (иди комплекса узлов) является разработка методов определения средних вероятностей отказа и безотказной работы их.

С усложнением взаимосвязей между элементами расчетную схему по надежности без применения особых приемов невозможно свести к схеме с последовательно-параллельным или параллельно-последовательным соединением элементов. Например, для схемы типа «мостик» или схемы с большим числом поперечных связей правила преобразования последовательно-параллельных или параллельно-последовательных схем надежности неприменимы.

Из аналитических вероятностных методов расчета сложных схем по средним вероятностям состояния элементов рассмотрим три основных:

1. метод анализа вероятностей состояний системы с анализом параметров режимов в каждом состоянии (этим методом определяются параметры при частичных отказах системы);

1. метод, использующий формулу полной вероятности, и основанный на ней метод разложения на множители;

3) метод, использующий структурные представления схемы т. е. замену сложной схемы эквивалентными относительно узловых пунктов последовательно-параллельными или параллельно-последовательными соединениями элементов.