close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Определение допуска на разбаланс объемов энергетического ресурса при схеме «Один поставщик несколько потребителей»..pdf

код для вставкиСкачать
Известия ТулГУ. Технические науки. 2014. Вып. 11. Ч. 2
УДК 531.73
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОПУСКА НА РАЗБАЛАНС ОБЪЕМОВ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО РЕСУРСА ПРИ СХЕМЕ
«ОДИН ПОСТАВЩИК – НЕСКОЛЬКО ПОТРЕБИТЕЛЕЙ»
Д.Б. Белов
Рассмотрена методика определения допуска на разбаланс объемов энергетического ресурса, когда имеются один поставщик и несколько потребителей.
Ключевые слова: энергетический ресурс, разбаланс объемов, допуск, поставщик, потребители.
Рассмотрим наиболее распространенную в настоящее время схему
распределения какого-либо энергетического ресурса (природного газа,
электрической энергии, тепла и др.), которая изображена на рис. 1.
Рис. 1. Схема распределения энергоресурса
При данной схеме, как правило, имеется поставщик ресурса и его
потребители. При этом в качестве потребителей могут выступать как промышленные предприятия, так и коммунально-бытовые потребители (население). Естественно, что количество потребителей на одной ветке подачи
ресурса может быть различным и достигает нескольких тысяч.
Теперь более подробно исследуем процесс учета объемов (количества) поставляемого и потребляемого ресурса. При этом будем рассматривать ситуацию, когда у каждого потребителя имеются приборы учета ресурса, по показаниям которых и происходит оплата за потребленный ресурс.
370
Управление качеством, стандартизация и метрология
Объем поставляемого ресурса Vпост регистрируется с помощью
прибора учета (измерительного комплекса, счетчика), у которого в паспортных данных регламентирована относительная погрешность (неопределенность) измерения и которую будем обозначать u′ приб .
Vпост
Объем потребленного ресурса Vпотр является суммой всех объемов, зарегистрированных приборами учета каждого потребителя:
n
Vпотр = ∑ Vпотр i ,
i =1
(1)
где Vпотр i — объем потребленного ресурса, зарегистрированный прибором учета i -го потребителя; n — количество потребителей в системе распределения ресурса.
На практике объемы поставленного Vпост и потребленного (оплаченного) Vпотр ресурса практически никогда не совпадают. Такое несовпадение при коммерческом учете ресурса принято называть разбалансом,
объем которого V разб определяется следующим образом [1, 2]:
V разб = Vпотр − Vпост ,
(2)
Из формулы (2) нетрудно заметить, что объем разбаланса может
иметь как отрицательные (при Vпост > Vпотр ), так и положительные (при
Vпост < Vпотр ) величины, что, как следствие, приводит либо к неполному
расчету потребителей с поставщиком (в случае отрицательного разбаланса), либо, наоборот, к переплате ими средств поставщику за поставленный
энергоресурс (в случае положительного разбаланса). Следовательно, разбаланс ресурса можно отнести к одному из важнейших показателей качества любого процесса энергоснабжения, т.к. от его возникновения и величины напрямую зависит экономическая эффективность работы компаний,
поставляющих и реализующих энергетические ресурсы потребителям.
В идеальном случае при равенстве Vпотр = Vпост величина разба-
ланса будет иметь нулевое значение (V разб = 0 ), и именно это значение
является целевым уровнем, к которому необходимо стремится при реализации процесса поставки-потребления любого энергетического ресурса.
Но, поскольку нулевого значения разбаланса достичь практически
невозможно, то чрезвычайно важной является задача по разработке методики определения допуска на величину разбаланса. Если фактическое значение разбаланса, определенное по формуле (2), будет лежать в пределах
допуска, то можно считать, что величина V разб является приемлемой при
зарегистрированных значениях объемов Vпотр и Vпост , и, как будет показано далее, при неопределенностях учета этих объемов.
371
Известия ТулГУ. Технические науки. 2014. Вып. 11. Ч. 2
Для решения поставленной задачи рассмотрим вопрос оценивания
неопределенности учета суммарного объема потребленного ресурса, т.к. от
нее и от неопределенности учета объема поставленного ресурса будет зависеть неопределенность объема разбаланса и допуск на него.
Для этого сначала необходимо определить дисперсию величины
Vпотр , которая будет являться суммой дисперсий результатов измерений
Vпотр i [3]:
SV2
n
потр
где SV2
потр
= ∑ SV2
,
потр i
(3)
i =1
— дисперсия величины объема Vпотр ; SV2
потр i
— дисперсия
результатов измерений объемов Vпотр i .
При одном и том же законе распределения вероятности параметров
Vпотр , Vпотр i и одном и том же уровне доверия (вероятности охвата) величина коэффициента охвата k p будет одинакова для распределений этих
величин. Если умножить обе части уравнения (3) на величину k 2p , то получим:
n
(k p SVпотр ) 2 = ∑ (k p SVпотр i ) 2 ,
i =1
(4)
где SVпотр — стандартное отклонение величины Vпотр ; SVпотр i — стандартные отклонения величин Vпотр i .
Величины k p SVпотр и k p SVпотр i в уравнении (4) являются не чем
иным, как расширенными неопределенностями (в соответствие с [4])
UVпотр и UVпотр i измерения объемов Vпотр и Vпотр i соответственно.
Поэтому, если известны погрешности (неопределенности) приборов
учета u ′ приб. каждого потребителя, суммарную неопределенность UVпотр
Vпотр i
объема потребленного ресурса по приборам учета из выражения (4) можно
определить следующим образом:
UVпотр = UV2
.
потр i
(5)
Расширенная неопределенность UVпотр i объема потребленного ресурса i -м потребителем определяется по следующей зависимости:
UVпотр i = Vпотр i ⋅ u ′ приб ,
(6)
Vпотр i
где u ′
приб
Vпотр
i
— относительная погрешность (неопределенность) измерения
372
Управление качеством, стандартизация и метрология
объема потребленного ресурса i -м потребителем, которая регламентирована паспортными данными прибора учета.
При нормально распределенной вероятности результатов измерений объемов Vпотр i потребленного ресурса распределение вероятности
суммарного объема Vпотр , зафиксированного приборами учета потребителей также будет нормальным в соответствии с центральной предельной
теоремой теории вероятности [3].
Аналогично нормальным будем считать распределение вероятности
объема Vпост , зафиксированного прибором учета поставщика, поскольку
известно, что при использовании исправного прибора учета обеспечивается получение результатов измерений именно по нормальному закону.
Неопределенность (расширенная) UV разб объема разбаланса при
условии того, что неопределенности измерения объема ресурса потребителями и поставщиком имеют нормальный закон распределения вероятности
и записаны с одним и тем же уровнем доверия, можно рассчитать следующим образом:
UV разб = UV2
потр
+ UV2
пост
,
(7)
где UVпост — расширенная неопределенность измерения объема поставленного ресурса, которая в свою очередь определяется как:
UVпост = Vпост ⋅ u′ приб ,
где u′
приб
Vпост
Vпост
(8)
— относительная погрешность (неопределенность) измерения
объема поставленного ресурса, определяемая из паспортных данных прибора учета поставщика.
Следует отметить, что неопределенность UVпотр объема потребленного ресурса в силу вероятностного суммирования отдельных ее составляющих будет меньше неопределенности UVпост объема поставленного ресурса, поскольку неопределенность прибора учета поставщика приходится сразу на весь объем поставки. Из этого можно сделать вывод о том,
что точность измерения объема потребленного ресурса будет выше точноUVпост
сти измерения объема поставленного ресурса в
раз.
UVпотр
В итоге, если учитывать погрешности (неопределенности) измерения объемов поставленного и потребленного ресурса, величина разбаланса
должна иметь любое значение в интервале [ − UV разб ; + UV разб ] (здесь
UV разб — неопределенность оценки величины разбаланса, рассчитываемая
по формуле (7)). В противном случае величина разбаланса является непри373
Известия ТулГУ. Технические науки. 2014. Вып. 11. Ч. 2
емлемой и следует выявлять причины, вследствие которых объем V разб
имеет значение, выходящее за указанный интервал.
Следует отметить, что величину 2UV разб = ТV разб можно иначе назвать аналогом допуска на разбаланс объемов энергоресурса. Это проиллюстрировано на рис. 2. В отличие от технологического допуска на какойлибо размер машиностроительной детали, допуск на разбаланс не будет
являться постоянной величиной вследствие непрерывно изменяющихся
объемов потребления и поставки ресурса. Например, объемы потребленного и поставленного любого энергоресурса очень зависят от температуры
окружающего воздуха, от потребностей в нем в рабочие и выходные дни,
от начала и окончания отопительного сезона и т.п. [5].
Рис. 2. Иллюстрация понятия допуска на величину разбаланса
В качестве примера рассмотрим ситуацию по распределению природного газа между поставщиком, которым является газораспределительная станция (ГРС), и пятью потребителями в одном из регионов РФ (таблица).
По формуле (1) определим суммарный объем потребленного газа:
Vпотр = 22796,000 + 500,027 + 423,679 + 46658,000 + 628,465 = 71006,171 м3.
Тогда объем разбаланса будет равен (формула (2)):
V разб = 71006,171 − 72038,885 = −1032,714 м3.
Данное значение свидетельствует о том, что потребители не полностью оплатят зафиксированный поставщиком объем газа, т.е. величина
разбаланса получилась не в «пользу» поставщика.
По формуле (5) определим суммарную неопределенность объема
потребленного газа:
374
Управление качеством, стандартизация и метрология
UVпотр = 569,9 2 + 10,0012 + 8,4742 + 1166,452 + 12,5692 = 1298,353 м3.
Расширенная неопределенность объема разбаланса составит:
UV разб = 1298,3532 + 1800,9722 = 2220,185 м3.
Зарегистрированные объемы поставленного и потребленного газа,
а также погрешности (неопределенности) их учета
Поставщик
Объем
газа
Vпост , м3
ГРС
72038,885
Потребители
Объем
газа
Vпотр i ,
м3
Потребитель
22796,000
1
Потребитель
500,027
2
Потребитель
423,679
3
Потребитель
46658,000
4
Потребитель
628,465
5
Поставленный газ
Относительная погрешность (неопределенность)
u′ приб , %
Vпост
Расширенная неопределенность
UVпост = Vпост ⋅ u′ приб ,
Vпост
3
м
1800,972
±2,5
Потребленный газ
Относительная по- Расширенная неопредегрешность (неопленность
ределенность)
UVпотр i = Vпотр i ⋅ u ′ приб
Vпотр i
u ′ приб , %
Vпотр i
, м3
±2,5
±2
±2
±2,5
±2
±569,900
±10,001
±8,474
±1166,450
±12,569
В данной ситуации величина разбаланса газа V разб = −1032,714 м3
входит в интервал, характеризуемый границами его неопределенности (от
–2220,185 м3 до +2220,185 м3), т.е. находится в пределах допуска. Таким
образом, применительно к рассматриваемому случаю можно сделать вывод, что величина получившегося разбаланса объемов газа обусловлена
прежде всего погрешностями (неопределенностями) учета объемов поставки и потребления.
В заключение следует отметить, что определение допускаемого интервала (или просто допуска) на величину разбаланса является чрезвычайно важным при оценке значимости разбаланса объемов поставки и потреб375
Известия ТулГУ. Технические науки. 2014. Вып. 11. Ч. 2
ления энергоресурсов, при выявлении причин, приведших к его возникновению, при анализе статистической управляемости процесса ресурсоснабжения по разбалансу и т.п.
Список литературы
1. Белов Д.Б., Игнатьев А.А., Соловьев С.И. Проблема погрешности
измерений при коммерческом учете ресурса (на примере поставки природного газа) // Методы оценки соответствия. 2012. № 9. С. 20-24.
2. Белов Д.Б., Соловьев С.И. Определение значимости различий в
результатах наблюдений объемов потребленного и поставленного ресурса
статистическими методами // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып.
11. Тула: Изд-во ТулГУ. 2013. С. 110-115.
3. Шишкин И.Ф. Метрология, стандартизация и управление качеством: Учеб. для вузов / Под ред. Н.С. Соломенко. M.: Изд-во стандартов,
1990. 342 с.
4. ГОСТ Р 54500.3-2011 / Руководство ИСО/МЭК 98-3:2008. Неопределенность измерения. Часть 3. Руководство по выражению неопределенности измерения. Введ. 2012-10-01. М.: ФГУП «Стандартинформ»,
2012. 107 с.
5. Белов Д.Б. Анализ влияния температуры природного газа в трубопроводе на его объем // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 6. Ч.
1. Тула: Изд-во ТулГУ. 2013. С. 25-31.
Белов Дмитрий Борисович, канд. техн. наук, доц, imsbelov@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
ADMISSION DEFINITION ON THE IMBALANCE OF VOLUMES OF THE ENERGY
RESOURCE AT THE SCHEME «ONE SUPPLIER – SOME CONSUMERS»
D.B. Belov
The technique of definition of the admission on an imbalance of volumes of an energy resource when there is one supplier and some consumers is considered.
Key words: energy resource, imbalance of volumes, admission, supplier, consumers.
Belov Dmitry Borisovich, candidate of tehnical science, docent, imsbelov@mail.ru,
Russia, Tula, Tula State University
376
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа