Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Расчёт показателей надежности системы↑ Стр 1 из 6Следующая ⇒ Содержание книги
Похожие статьи вашей тематики
Поиск на нашем сайте
Расчёт показателей надежности системы Электроснабжения потребителей по дисциплине «Надежность электроэнергетических систем»
Содержание
ВВЕДЕНИЕ
Энергокомпании и пользователи электрической энергии становятся все более и более заинтересованными в надежности электроснабжения. Хотя проблемы надежности не являются новыми, их актуальность за последние годы значительно увеличилась [1]. По [2] надежность – свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значение всех параметров, установленных нормативно-технической документацией, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.
Надёжность является сложным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения состоит из сочетаний свойств: безотказности, долговечности, ремонтопригодности, и сохраняемости. Энергетическая система представляет собой большую сложную систему кибернетического типа. Она состоит из множества элементов, каждый из которых, в свою очередь, является сложной системой (электростанции, линии электропередач и т.д.) В такой системе даже возникновение отказов большого числа элементов или существенное отклонение параметров режима (частота, уровень напряжения и т.д.) могут привести не к полному прекращению электроснабжения потребителей, а к ухудшению его качества, выраженному в пониженных запасах статистической и динамической устойчивости, несоответствие показателей качества электроэнергии (ПКЭ) нормативным значениям, повышению вероятности отключения части нагрузки при действии противоаварийной автоматики и т.д. Поэтому традиционные понятия, определяющие характеристики надежности в других отраслях производства, для описания поведения энергосистем необходимо использовать с осторожностью. Учитывая вышесказанное согласно [3,4] надежность работы энергосистемы – это способность энергосистемы обеспечивать бесперебойность энергоснабжения потребителей и поддержание в допускаемых пределах показателей качества электрической энергии и тепла. Живучесть энергосистемы – способность энергосистемы противостоять цепочечному развитию аварийных режимов. При этом согласно [4,5] система электроснабжения представляет собой совокупность взаимосвязанных электроустановок, осуществляющих электроснабжение района, города, предприятия, и является неотъемлемой частью энергосистемы. Электрические нормальные и аварийные режимы энергосистемы и систем электроснабжения предприятий тесно связанны между собой. Технологически система включает четыре иерархических уровня (технологические системы операций, процессов, производственных подразделений, предприятий) [5], а к регламентируемым условиям производства относят и «параметры энергоснабжения». Таким образом, система электроснабжения (СЭС) играет связующую роль между технологией промышленного производства продукции и технологией производства и поставки электроэнергии в рамках ЕЭС.
В различных действующих нормативно-технических документах ряд терминов логически связан с понятием «надежность». Например, «надежность электроснабжения», «устойчивость электроснабжения», «качество электроснабжения» [7], «бесперебойное функционирование электроэнергетики», «безопасность энергоснабжения» [8,9] и т.д. В Гражданском кодексе РФ (ГК РФ) и других нормативно-технических документах нет четких определений надежности, качества и устойчивости электроснабжения, что приводит к выводу, что эти понятия близки и часто означают одно и то же свойство процесса электроснабжения (функционирования электроэнергетической системы, системы электроснабжения). В [10] дано определение «надежности электроснабжения потребителя», что позволяет исключить такие неоднозначные понятия как «устойчивость», «безопасность», «качество». Надежность электроснабжения потребителя – это способность (свойство) электроэнергетической системы, в составе которой работает система электроснабжения потребителя, обеспечивать без ограничений поставку заявленной потребителем в соответствии с договором электрической энергии (мощности) при выполнении им всех договорных обязательств (в том числе и по оплате электроэнергии), а также при соблюдении уполномоченными субъектами электроэнергетики качественных и количественных показателей надежности функционирования электроэнергетической системы и показателей качества электрической энергии. В систему обеспечения надежности электроснабжения потребителя входят техническая и организационная подсистемы. К технической подсистеме относят технические средства по обеспечению параллельной работы электроустановок потребителя в составе ЕЭС, технические средства коммерческого учета и обмена информацией с СО и АТС, мероприятия по технической эксплуатации этих средств. К организационной подсистеме относят мероприятия по заключению договоров поставки товарной продукции, договоров на оказание услуг с инфраструктурными организациями рынка; мероприятия по организации технической эксплуатации электроустановок потребителя и т.д. К техническим мероприятиям по обеспечению надежности относят: 1) – на стадии проектирования (исходными данными, для которого являются условия технологического присоединения к электрической сети ЭЭС и условия информационного обмена на рынке данными коммерческого учета, технологическими данными): · выбор категории электроприемников по надежности электроснабжения; · выбор релейной защиты и автоматики (РЗА), в максимальной степени локализующих возмущения внутри системы электроснабжения предприятия; · размещение на предприятии исполнительных органов противоаварийной автоматики (САОН); · автоматики ликвидации аварийных режимов (АЧР) в обоснованных объемах; · оснащение установок средствами измерений и телеизмерений, позволяющими выполнять действующие требования наблюдаемости системы электроснабжения со стороны оперативно-диспетчерского персонала самого предприятия и системного оператора (согласно ПУЭ, ПТЭЭП, ПТЭ); · проектирование системы коммерческого учёта в соответствии с «Правилами учета электроэнергии», ПУЭ и техническими условиями энергоснабжающей организации и т.д.
2) - на стадии технической эксплуатации: · следование требованиям ПТЭЭП, ПТЭ (для субъектов розничного рынка, включенных в реестр энергоснабжающих организаций, в части оперативно-диспетчерского управления), местных инструкций, других эксплуатационных документов; выполнение диспетчерских команд территориального подразделения СО (РДУ); · выполнение технических условий заданных в договоре энергоснабжения. Зарубежный и отечественный опыт показывает, что технические и организационные мероприятия по обеспечению надежности необходимо проводить со стороны энергосистемы и со стороны потребителя, т.е. в его сетях. В [11] отмечено, что при выборе независимых взаимно резервируемых источников питания, являющихся объектами энергосистем, следует учитывать вероятность одновременного зависимого кратковременного снижения или полного исчезновения напряжения во время действия РЗА при повреждениях в электрической части энергосистемы, а также длительного исчезновения напряжения на этих источниках при тяжелых авариях. Таким образом, если потребитель не может допустить даже кратковременного исчезновения питания, то возможны следующие меры: 1. Использование собственных резервных источников электроснабжения. 2. Осуществлять непрерывность технологического процесса путем установки взаимно резервирующих технологических агрегатов. 3. Использование специальных устройств безаварийного останова технологического процесса и т.д. Надежность электроснабжения также является одним из свойств технологической системы предприятия (группы предприятий). ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ 2.1. Основные организационные требования Курсовой проект выполняется в соответствии с индивидуальным заданием, выдаваемым каждому студенту, в соответствии с календарным графиком, составленным руководителем проекта. Перед началом выполнения проекта необходимо тщательно ознакомиться с настоящими методическими указаниями и уяснить содержание индивидуального задания. Прежде, чем начать расчеты, следует повторить соответствующий теоретический материал и просмотреть решенные задачи, связанные с тематикой проекта. Работа над проектом осуществляется ритмично. График работы учитывается при оценке курсового проекта. Оценка выполнения в процентах учитывается отдельно. Дата последнего дня подписания курсовых проектов устанавливаетcя кафедрой ЭМ. Студенты, не подписавшие проект по истечении указанной даты, считаются не выполнившими учебный план. Защита курсовых проектов проводится в установленные кафедрой дни. Защита проводится публично в присутствии сотрудников кафедры и студентов. Студент, дважды не защитивший проект, к последующей защите не допускается и считается не выполнившим учебный план.
Проект сдается на бумагоносителе и в электронном варианте.
2.2. Требования к оформлению курсового проекта Пояснительная записка должна быть не менее 15 страниц машинописного текста. Титульный лист и все оформление должно вестись с учетом соответствующих требований ЕСКД. Пояснительная записка должна содержать следующие структурные элементы: - обложку; - титульный лист и график работы над проектом; - содержание; - введение; - теоретическую часть; - техническое задание на проектирование; - расчёт надежности ЭЭС аналитическим методом; - расчёт надежности ЭЭС логико-вероятностным методом с построением дерева отказов и анализом сечений; - заключение (выводы по результатам проектирования и рекомендации по повышению надежности ЭЭС); - библиографический список. Текст пояснительной записки печатается через полуторный интервал в MS WORD 7.0 и выше, шрифтом Times New Roman. - размер шрифта – 14, форматирование по ширине; - нижнее поле 2,5см, левое верхнее, правое поля – 2 см. Абзац набирается с соблюдение следующих правил: - все слова внутри абзаца разделяются только одним пробелом; - перед знаком препинания пробелы не ставятся, после знака препинания – один пробел; - выделения курсивом, полужирным, прописным обеспечиваются средствами Word. Формулы набираются в редакторе Microsoft Equation 3.0 без использования нестандартных символов, гарнитуры Times New Roman Symbol. Нумеровать следует формулы, на которые приводятся ссылки в тексте. Номер формулы заключается в круглые скобки и выравнивается по правому краю печатного листа. Расшифровка буквенных обозначений (экспликация) формул обязательна. Последовательность экспликации должна соответствовать последовательности расположения этих обозначений в формуле. Оформление графической части должно соответствовать требованиям стандартов, входящих в Единую систему конструкторской документации (ЕСКД). При выполнении графической части рекомендуется использовать средства компьютерного проектирования.
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ Исходные данные 1. Упрощенные схемы электроснабжения потребителей (приложение Б). 2. Исходные данные для проведения расчётов надежности ЭЭС (приложение А).
Расчётная часть В приложении Б приведены варианты схем питания упрощенных подстанций 110 кВ, предназначенных для глубокого ввода на территорию промышленных предприятий. Варианты отличаются способами секционирования питающей сети при возникновении коротких замыканий на линиях и оборудовании. Рассчитать показатели надежности схемы электроснабжения потребителей аналитическим методом для всех трех подстанций при кратковременном и длительном отключениях; 1. Составить схемы замещения для каждой подстанции отдельно:
- для кратковременного отключения; - для длительного отключения. Данные для расчёта приведены в приложении А, пример расчёта в п. 4.1 данных методических указаний и в [12, 13]. Результаты расчётов должны быть сведены в таблицу. Задание составлено так, что студенты в пределах группы могут коррелированно оценить надежность при применении различных видов ВЛ, а также оценить надежность системы при её переводе на более современную аппаратную базу (например использование элегазовых выключателей и т.д.). Приведение двухцепной линии к одноцепной и пример расчёта надежности двухцепной линии дано в [14] стр. 37-39 и п.4.4. данных методических указаний. - оценить надежность схемы электроснабжения логико-вероятностным методом с помощью дерева отказов; - рассчитать количество электроэнергии, недоотпущенной потребителям за время отключения оборудования и определить ущерб, получаемый при аварийном отключении оборудования. Пример расчёта приведен в п.4.2. и в [18] стр. 156. Графическая часть Графическая часть проекта содержит два чертежа на листах формата А1. - на первом чертеже в соответствии с заданием приводиться схема электроснабжения потребителей, доработанная (согласно варианту) схема, и расчётные схемы надежности для всех трех подстанций при кратковременном и длительном аварийном отключениях, а также результаты расчёта, сведенные в таблицу; - на втором чертеже должны быть приведены: дерево отказов системы и анализ надежности системы с помощью минимальных сечений. Рис. 9. Упрощенная схема надежности
Двухцепные линии в схеме надежности представляются тремя блоками, как показано на рис. 10. Блоки 1 и 2отражают отказы и плановые ремонты каждой из цепей отдельно, а блок 1-2 – одновременные отказы обеих цепей. Для схем сети без замкнутых контуров схема надежности содержит лишь последовательно и параллельно соединенные блоки (рис. 8 а и б). При наличии в сети замкнутых контуров в схеме надежности появляются пёремычки между параллельными ветвями (рис. 11). Расчет по схеме надежности проводится путем ряда преобразований последовательно или параллельно включенных блоков в эквивалентные до тех пор, пока шины источника питания и потребителя не окажутся связанными одним эквивалентным блоком (рис. 9 б и в ). Показатели надежности этого блока (рис. 9,г) и являются искомыми показателями надежности электроснабжения потребителя.
Рис. 10. К расчёту показателей надежности двухцепной линии Рис. 11. Для п последовательно включенных блоков показатели надежности эквивалентного блока приближенно (без учета возможности их одновременных простоев) определяются по формулам (1-6) Для двух параллельно включенных элементов i и j эквивалентный блок характеризуется только показателями надежности, так как одновременные плановые простои элементов предполагаются недопустимыми. Показатели надежности эквивалентного блока (2-22) (2-23)
где ТВ;В - средняя длительность одновременного вынужденного простоя, равная согласно выражениям (2-6) —(2.8):
(2-24)
ТВi;Пj и ТВj;Пi - средние длительности одновременного, простоя при наложении отказа на плановый ремонт, определяемые по (2-13) или (2-14). Если пропускная способность отдельных связей между потребителем и источниками питания или мощность
Рисунок 12
отдельных источников не может обеспечить полного снабжения потребителя электроэнергией, то кроме перерывов электроснабжения, определяемых показателями надежности результирующего блока (например, блок IV рис. 2-б,г), необходимо учитывать режимы, в которых происходит ограничение электроснабжения. Так, если в схеме на рис. 2-5,а пропускная способность линий Л4 и JI5 или мощность источника питания ИПЗ меньше нагрузки потребителя, то возможны ограничения потребителя, математические ожидания и длительности которых определяются показателями надежности и плановых простоев блока III (рис. 2-6, в). Для блок-схем с перемычками (рис. 2-8) рассчитываются характеристики эквивалентных блоков для двух схем, получаемых из исходной, а именно: первой (рис. 2-9,а), в которой в перемычке нет блока, т. е. без учета вынужденных и плановых простоев блока; второй (рис. 2-10, а), в которой пермычка вообще отсутствует. По полученным показателям надежности этих схем шм; ТВМ (рис. 2-9,6) ωL; T bL(рис. 2-10,6) и известным коэффициентам вынужденного и планового простоев блока перемычки КВi и KПi вычисляются результирующие показатели надежности электроснабжения:
(2-25) (2-26)
В качестве примера произведем расчет математического ожидания перерывов электроснабжения и их средней длительности для схемы, приведенной на рис. 2-5,а. Параметры линий электропередачи и их показатели надежности даны в табл. 2-1. Возможность проведения плановых ремонтов линий в периоды с благоприятными климатическими условиями учтена коэффициентом kω = 0,5.
Таблица 2-1
1. Расчет показателей надежности блока /, эквивалентного параллельно включенным блокам 1 и 2 (рис. 2-6,а, б). Коэффициенты вынужденного и планового простоев блоков 1 и 2в соответствии с (1-6)' и (1-9):
Параметр потока отказов блока I в соответствии с (2-22) Длительность одновременного вынужденного простоя при наложении отказа на плановый ремонт в соответствии с формулой (2-13) Среднее время восстановления блока I в соответствии с (2-23)
2. Расчёт показателей надёжности плановых простоев блока II, эквивалентного последовательно соединённым блокам 4 и 5. Параметр потока отказов и среднее время восстановления блока II, в соответствии с (2-18) и (2-19) Частота и средняя продолжительность плановых простоев блока II в соответствии с (2-20) и (2-21) Показатели надёжности блоков III и IV рассчитываются аналогично. Результаты расчёта сведены в таблицу 2-2
Таблица 2-2
Из таблицы 2-2 можно видеть, что полные перерывы электроснабжения характеризуются математическим ожиданием числа перерывов, равным 0.006 1/год, или равно примерно 1 раз за 170 лет при средней длительности вынужденных простоев 4.6 ч. Плановые перерывы электроснабжения отсутствуют. При недостаточных пропускной способности линий Л4 и Л5 или мощности источника питания ИП3 ограничения потребителя будут при вынужденных и плановых простоях блока III: математическое ожидание вынужденных ограничений равно 0.506 или 1 раз за 2 года при средней длительности 14 часов; плановые ограничения 5 раз в год при длительности 8 часов. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
|