close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Применение информационных технологий для оценки уровня надёжности и риска энергетических объектов.

код для вставкиСкачать
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ
И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
УДК 621.311
В.Г.Гольдштейн, Ю.П.Кубарьков, К.В.Ревякина, А.Ю.Рыгалов
ПРИМЕНЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ОЦЕНКИ
УРОВНЯ НАДЁЖНОСТИ И РИСКА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ
Аннотация
В статье рассмотрена задача повышения надежности работы схемы
электроснабжения электротехнических комплексов и систем электроснабжения
при использовании ИТ-технологий, приведены составляющие для построения
математической модели типовой схемы.
Ключевые слова:
надежность, электроснабжение, оценка риска, аварийное отключение.
V.Goldshtein, Y.Koubarkov, K.Reviakina, A.Rygalov
APPLYING OF INFORMATION KNOW-HOWS FOR AN ESTIMATION
OF A LEVEL OF RELIABILITY AND RISK OF POWER OBJECTS
Abstract
In the article the problem of a reliability augmentation of activity of the scheme of
electrical power supply of electrotechnical complexes and electrical power systems is
reviewed at usage of IT-know-hows, the mathematical models, component for
construction, of a typical circuit are adduced.
Keywords:
reliability, electrical power supply, estimation of risk, emergency switching-off.
Основу современного электроэнергетического комплекса России составляют
примерно 600 электростанций с суммарной мощностью 210 ГВт, находящиеся в
собственности 7 оптовых генерирующих компаний, 14 территориальных
генерирующих компаний, ОАО "РусГидро" и ОАО «Концерн Росэнергоатом».
Выработанную
электроэнергию
распределяют
13
межрегиональных
распределительных сетевых компаний. И даже эти числа дают лишь отдаленное
представление о сложности крупнейшего энергообъединения в мире. Важнейшим для
сохранения работоспособности системы является вопрос надежности. Он возникает
как на стадии проектирования, так и при эксплуатации.
На стадии проектирования надежность является одним из определяющих
факторов при выборе вариантов, предложенных к рассмотрению. Возьмем
простейший пример: количество отказов линии электропередач в большой степени
зависит от маршрута прокладки. Так воздушная линия, проложенная в лесной зоне,
оказывается отключенной из-за аварий чаще, чем проходящая в степной зоне. Если
этот фактор учесть при оценке стоимости содержания проектируемой ЛЭП и
изменить маршрут прокладки или заменить ее кабельной линией, то
эксплуатирующая сетевая компания сэкономит значительные средства
в долгосрочной перспективе, хоть строительство и будет более капиталоемким.
150
При эксплуатации энергооборудования в любом случае возникают сбои
и отказы. Они приводят к остановке энергоснабжения или ухудшению качества
электроэнергии. Это определяет возможные финансовые потери как
у поставщика электроэнергии, так и у потребителя. Таким образом, обе стороны
заинтересованы в адекватной оценке рисков.
Одними из основных для российской энергетики были и остаются
производственные риски, а именно:
• риск перехода на работу с вынужденными (аварийно допустимыми)
нагрузками;
• риск единовременного резкого увеличения нагрузки потребителей
сверх допустимой;
• технические риски, связанные с эксплуатацией оборудования.
Для сведения этих рисков к минимуму необходим строгий контроль за
состоянием оборудования и его своевременные ремонты или замена (при
необходимости). А для этого необходимы полные и актуальные знания об основных
фондах.
Разработанная в Самарском государственном техническом университете
ИАС «Пегас» предоставляет широкие возможности хранения всего комплекса
документации по техническому обслуживанию и ремонтам с удобным поиском.
Все документы в унифицированной форме хранятся в базе данных. В любой
момент можно создать запрос и быстро найти интересующую информацию.
Это создает возможность оптимизировать процесс эксплуатации и
обслуживания электрооборудования, проводить оценку состояния в реальном
режиме времени и наиболее дешевым способом поддерживать работоспособность
оборудования. Наличие и простой доступ к паспортной информации оборудования
также облегчает планирование регламентного обслуживания.
Для решения вопросов надежности важна система управления режимами
электроэнергетической системы. Изначально она строилась на принципах
распределенного разума, дозировки воздействий, обратной связи и т.д. Однако
текущий момент развития технологий представляет совершенно другие возможности
как в отношении обмена информацией между узлами управления, так и методов ее
переработки. В последнее время достаточно часто для этого привлекаются не
численные модели управляемых процессов, а дедуктивные методы, с помощью
которых удается создать средства поддержки диспетчерского персонала ЭЭС при
формировании управляющих решений в реальном времени. При достаточно полной
наблюдаемости системы увеличивается точность прогнозов и упрощается их
составление. Возникает возможность автоматизации прогнозирования.
Еще одним важным фактором, влияющим на надежность
электроэнергетической
системы,
является
циклическая
прочность
электрооборудования. Выделены три главных проблемы в этом направлении:
 расчетно-экспериментальный анализ напряженно-деформированных
состояний (, e) с учетом механических Рэ, термических Qtэ ,
э
э
аэрогидродинамических Qah
, электромагнитных воздействий Qem
. При этом
э
э
локальные напряжения  max
и деформации еmax
зависят от эксплуатационного
э
э
числа циклов нагружения N , времени  и температуры tэ:
151

э
э
max , emax
 F P , Q , Q
э
э
э
t
э
э
э
э ээ э
τ ,t
ah , Qem , Pv , N ,
;
(1)
 анализ
закономерностей
циклического
упругого
и
упругопластического деформирования для варьируемых частот f  , амплитуд
напряжений  иa и деформаций еaи , температур tи и времени и


и
и
max , emax
 F f , 
1и
и и
a , ea
, t
и

,τии ;
(2)
анализ критериев и условий накопления повреждений dи, а также
и
циклической долговечности N c для стадий образования и развития трещин
d
и

 


, N cи  F2и f ,  aи , eaи , t и ,τии .
(3)
Результаты экспериментальных и расчетных исследований на образцах,
моделях и натурных конструкциях энергооборудования дают возможность
определить запасы по напряжениям n  , деформациям n e , числу циклов n N ,
времени n  и размеру трещин n l

n , ne , nN , n , nl    э c
 max
,
ec N c τсc lc 
, э , ээ , э 
э
emax
N τ l  ,
(4)
где индекс «с» относится к критической (предельной) величине
соответствующей
характеристики
прочности,
долговечности
и
трещиностойкости, а индекс «э» – к соответствующим величинам при
эксплуатации. Все это можно свести в блок-схему (рис.1).
Рис.1. Схема анализа прочности, живучести и безопасности энергооборудования
Как видно, анализ прочности – это очень сложный и трудоемкий процесс.
Применение информационных технологий позволит упростить и ускорить
его, а также сведет негативное влияние человеческого фактора к минимуму.
152
Сбор и обработка статистических данных о повреждаемости элементов
оборудования. Оценка технического состояния оборудования по
результатам его диагностики. Качественная оценка надёжности. Выявление
необходимости количественной оценки надёжности/риска объекта
Формализация поставленной задачи: построение математической модели,
адекватно описывающей надёжность/риск объекта
Определение количественных показателей надёжности/риска, как то:
временная зависимость вероятности отказа, среднее время наработки на
отказ, коэффициент готовности, среднего ущерба и др.
Установление оптимального (требуемого) уровня надёжности объекта
с учётом экономического фактора
Выявление критических элементов, их ресурса и «весовых» показателей,
W – положительных и отрицательных вкладов в надёжность/риск объекта
Исследование влияния изменения «весовых» показателей элементов, ∆W
на надёжность/риск электростанции. Нахождение величин ∆W (i)оптим
Определение соответствия между ∆W (i)оптим и требуемым объёмом работ
по повышению надёжности/уменьшению риска i-го элемента
Планирование оптимальных сроков и объёмов работ
Рис.2. Алгоритм действий, направленных на оптимизацию уровня надежности
и риска энергетических объектов
Модель может строиться как на основе математических методик, так и
на базе экспертной оценки. Экспертная оценка должна включать:
1) выявление и идентификацию предполагаемых рисков;
2) анализ и оценку рисков.
Результаты оценки обрабатываются системой и выводится, во-первых,
решение о согласованности и, во-вторых, оптимальное решение.
153
Наблюдаемость режимов работы энергосистемы обеспечивается потоками
информации, идущими синхронно с энергоснабжением. Это полностью
соответствует концепции создания интеллектуальных энергетических систем,
принятой правительством РФ.
Методика анализа прочности оборудования отбирается по критерию
наименьшей погрешности, который проверяется путем статистического
исследования достоверности результатов.
Надежность всей энергосистемы в целом будет являться суммарным
значением надежности отдельных объектов, таких как, электростанции,
магистральные и распределительные сети и т.д. Алгоритм действий,
направленных на оптимизацию уровня надёжности и риска каждого из
энергетических объектов, представлен на рис.2.
Таким образом, для автоматизации комплексной оценки надежности и
рисков необходимы:
1. Модель надежности энергосистемы.
2. Наблюдаемость режимов работы.
3. Единый отработанный принцип анализа прочности, живучести и
безопасности электрооборудования.
4. Система хранения, поиска и выдачи информации в унифицированной
форме.
Сведения об авторах
Кубарьков Юрий Петрович,
доцент Самарского государственного технического университета, к.т.н.
Россия, 443010, Самара, ул. Молодогвардейская, 244
Тел. 8-(846)-242-37-89;
Эл. почта: tsara.cuba@yandex.ru
Гольдштейн Валерий Геннадьевич,
профессор Самарского государственного технического университета, д.т.н.
Россия, 443010, Самара, ул. Молодогвардейская, 244
Тел. 8-(846)-242-37-89
Ревякина Катерина Викторовна,
студентка Самарского государственного технического университета
Россия, 443010, Самара, ул. Молодогвардейская, 244
Тел. 8-(846)-242-37-89
Рыгалов Алексей Юрьевич ,
аспирант Самарского государственного технического университета
Россия, 443010, Самара, ул. Молодогвардейская, 244
Тел. 8-(846)-242-37-89
154
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
4
Размер файла
600 Кб
Теги
риски, энергетическая, надежности, оценки, уровня, информационные, объектов, технология, применению
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа