автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Модели оценки и регулирования состояния высоковольтных распределительных электрических сетей

На правах рукописи

Фишов Владимир Александрович * Ш 211 {)

Модели оценки н регулирования состояния высоковольтных распределительных электрических ссгей

Специальность 05.14.02 Электрические станции (электрическая часть), сети, электроэнергетические системы и управлении ими

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новосибирск - 2000

Работа выполнена в Новосибирском государственном техническом университете.

Научный руководитель: Доктор технических наук, профессор В.М. Чебан

Научный консультант: кандидат технических наук, В.Г. Горевой Официальные оппоненты: Доктор технических наук, профессор

[ведущее предприятие: ОЛО «Сибэнергосетьпроект», г. Новосибирск

Защита диссертации состоится «26» декабря 2000 года в « 17» часов на заседании Диссертационного Совета К 063.34.05 в Новосибирском государственном техническом университете по адресу: Новосибирск, пр. К.Макрса, 20

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского государственного технического университета.

В.Г. Китушин

Кандидат технических наук

В.В.Зуйков

Автореферат разослан «.

.2000 года.

Ученый секретарь Диссертационного Совета, кандидат технических наук, доцент

В.Е. Глазырин

у

^ШЛ-ояй.-Чг.ш п

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Технические устройства (ТУ) электроэнергетики являются сложными объектами проектирования и эксплуатации. Эта сложность обусловлена их многомерностью, опасностью для персонала и населения, высоким элементным разнообразием, скоротечностью аварийных процессов, огромной капиталоемкостью, значительностью продолжительности жизни и пр. В настоящее время к этому следует добавить значительный износ основного оборудования в условиях России, недостаточность процессов реновации и реконструкции, заданной общей экономической ситуацией. Заложенный при первоначальном проектировании объектов электроэнергетики подход к их эксплуатации на основе проектного предельного срока эксплуатации, регламентных ремонтно-посстановительных работ (РВР) по мере их старения становиться несостоятельным без перехода к учету реального состояния оборудования и оптимизации РВР. Развитие методов, технических средств выявления дефектов оборудования создает предпосылки получения объективных оценок его состояния, необходимых для мониторинга ситуации, разработки стратегических планов восстановления и замены оборудования, оптимизации принципиальных характеристик ремоитно-восстановительных процессов (межремонтные сроки, структура работ, степень восстановления состояния). Без таких оценок состояния и характеристик ремонтных процессов эксплуатация теряет стратегическую направленность и сопровождается неоправданным уровнем затрат.

Следует также отметить, что состояние основных фондов энергетики является одним из важнейших факторов энергетической безопасности, нуждающимся в мониторинге.

В связи с этим актуальной представляется тема данной работы, направленная на создание моделей оценки состояния высоковольтных распределительных сетей (ВВРЭС) и разработку автоматизированной системы планирования ремонтно-восстановительных процессов (РВП) на их основе.

Цель работы заключалась в создании новых моделей оценки функционального состояния (ФС) п ресурса ВВРЭС, для автоматизированной системы мониторинга состояния технических устройств и планирования РВП. Для достижения этой цели ставились и решались следующие задачи:

1. Разработка и апробация моделей оценки состояния воздушных линий напряжением 0.4-220 кВ;

2. Разработка и апробация моделей оценки состояния подстанций напряжением 10,35,110,220 кВ;

3. Разработка моделей и методов оптимизации ремонтно-восстановительных процессов для технических устройств высоковольтных электрических сетей;

4. Разработка системы автоматизированного мониторинга за состоянием технических устройств и планирования ремонтов.

Методы исследования: Выполненное исследование базируется на системном подходе к проблеме эксплуатации сложных технических устройств в России в современных условиях. При этом использованы методы системного анализа, линейной алгебры, нелинейного и динамического программирования, факторного анализа и экспертных оценок.

Научная новизна работы: Разработаны и опробованы модели интшралыюй оценки функционального состояния ВЛ 0.4,10 кВ, ВЛ 35 кВ и выше, ТП 10/0.4 и ТП 35 кВ и выше. Модели работоспособности базируются на многофункциональном представлении технических устройств, их функциональной и конструкционной декомпозициях, выявлении и учете функционально-конструкционных связей при агрегировании дефектности в процессе получения интегральных оценок состояния. Модели ресурса учитывают среду эксплуатации через ограничения по объему и структуре ремонтно-восстановительных работ, моральный износ технических устройств (ТУ). Обоснованы структура и технология системы автоматизированного мониторинга состояния технических устройств и планирования РВГ1. Она базируется на использовании двухкоординатной идентификации состояния технических устройств (функциональное состояние - ресурс), наборе моделей оценки состояния, оптимизации ремонтно-восстановительных процессов на их основе.

Достоверность результатов подтверждена согласованностью качественных и количественных результатов с оценками экспертов, а также обеспечивается использованием системного подхода и строгих математических методов. Апробация работы. Результаты исследования докладывались на 2-х заседаниях Уральского совета по диагностике электрооборудования, на научных семинарах кафедры автоматизированных электроэнергетических систем НГТУ. Публикации: Основные результаты работы опубликованы в 4 статьях и докладах, учебном пособии по оценке состояния высоковольтных распределительных электрических сетей.

Использование результатов: Модели оценки состояния технических устройств опробованы и применяются в Приобских и Восточных электрических сетях ОАО «Новосибирскэнерго», учебном процессе на факультете энергетики НГТУ. Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (85 наименований) и приложения (акты внедрения).

Основной текст изложен па 149 страницах, содержит 62 рисунка, 29 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, дана краткая характеристика работы, ее апробации.

В первой главе проанализировано состояние и направления развития эксплуатации технических устройств энергетики, сформулированы современные требования к моделям оценки состояния и планирования ремонтно-восстановительных процессов.

Модели и организация эксплуатации

В настоящее время существует две принципиально отличных модели эксплуатации технических устройств энергетики:

1. Система нормативного технического обслуживания (ТО) и ремонтов ТУ с заданным сроком эксплуатации (нормативная модель) - представляющая собой комплекс организационных и технических мероприятий, в которую входят наблюдение, подготовка и реализация технического обслуживания и ремонта технических устройств (ТУ) с заданной периодичностью и объемами. Для этих целей в системе технического обслуживания и ремонтов приведены нормативы продолжительности межремонтных периодов, ремонтных циклов, простоев в ремонте для различных видов технических устройств;

2. Система эксплуатации на основе фактического состояния технических устройств. Она поддерживается комплексом методик оценки состояния технических устройств, предполагает наличие стратегий развития ТУ и его эксплуатации.

С общесистемных позиций принципиальное отличие между ними может быть выражено следующим образом: в первой модели - минимум информации, простое планирование, но высокий уровень эксплуатационных затрат. Во второй -максимум информации, сложность планирования, но минимальные эксплуатационные затраты.

Организационно реализация данных моделей выполнена следующим образом:

1. Организации эксплуатирующих предприятий на основе нормативных документов («Правила технической эксплуатации»), где регламентируются структура предприятия, его подразделений и отделов.

2. Организация на основе бизнес-процессов, бизнес-инжиниринга, бизнес-реинжиниринга.

Существенным отличием в данном случае является то, что первая модель организации является статичной и не дает возможности адаптировать предприя гие к изменяющимся внешним условиям. Вторая модель лишена этого, но требует постоянного мониторинга бизнес-процессов, четкой стратегии развития управления эксплуатационного предприятия и принятия на ее основе решений в плане изменения его организационной структуры, что возлагает большую ответственность на топ-менеджеров данного предприятия.

Задаются две группы понятий, являющихся «каркасом» понятийного ноля эксплуатации технических устройств (ТУ). Одна из них характеризует ТУ как таковое и содержит: техническое устройство, его жизненный цикл, состояние. Вторая группа характеризует использование ТУ как совокупность процессов: поддержание ТУ в работоспособном состоянии, выработка и пополнении ресурса, утилизация, модернизация, реконструкция. Эти процессы объединяются в единое целое стратегией эксплуатации ТУ.

Представлен обзор моделей и методов оценки состояния на основе интегральных оценок состояния ВЛ: по вероятности отказа из-за наличия дефектов (СПО «Союзгехэнерго»); по объему дефектного материала (ОРГРЭС). Во второй главе представлен общий подход к оценке состояния ТУ энергетики, который базируется на двухкоординатной системе оценки эксплуатационного состояния (функциональное состояние - ресурс ТУ). Оценка функционального состояния ТУ:

По своему внешнему проявлению ТУ характеризуется назначением и набором функций, выполняемых этим устройством. Показатели качества выполнения техническим устройством его функций являются одними из основных его количественных характеристик.

Технические устройства ВВРЭС являются сложными и многофункциональными, что не позволяет сделать качественную оценку их состояния без использования специальных моделей и методов, но при этом, в рамках экспертного подхода, можно оценить функциональное состояния отдельных его элементов. Для выявления влияния состояния элементов на состояние узлов (агрегированных элементов) необходимо выполнить декомпозицию конструкции технического устройства. Для сложных технических устройств уровней декомпозиции может быть достаточно много, ввиду их большого элементного и функционального разнообразия (агрегированный элемент, функциональный узел, функциональная подсистема).

Оценку функционального состояния на каждом из верхних уровней можно получить в результате агрегирования его нижнего уровня. Для этого необходимо

ввести единую, для всех уровней, линейную шкалу оценок состояния ТУ. В качестве таковой предлагается шкала, из 5-ти уровней состояния, соответствующая экспертным возможностям человека с выделением идеального, функционально идеального, функционально среднего, функционально предельного и уровня функционального отказа (1.0, 0.75, 0.5, 0.25, 0 соответственно).

Агрегирование состояния базируется на матрице связей конструкции ТУ и его функций. Посредством экспертного структурного анализа определяются цепочки элементов, от которых зависит работоспособность каждой из функций.

Па основе приведенного в главе анализа свойств различных функций усреднения для получения агрегированных оценок состояния элементов была выбрана функция геометрического среднего, как наиболее адекватная желаемым свойствам.

Качественно иное агрегирование требуется при переходе от состояния отдельных функций к обобщенной оценке работоспособности всего ТУ. Здесь в общем случае необходимо учесть разную значимость функций. Для этого необходимо выделить все функции ТУ и классифицировать их следующим образом: главная функция - характеризующая назначение ТУ, основные функции - обеспечивающие выполнение главной функции, дополнительные функции - обладающие несущественной значимостью по отношению к основным. Отказ главной или основной функции должен соответствовать и отказу всего ТУ, а отказ дополнительных функций лишь понизить уровень его состояния, не приводя к отказу ТУ. Попадание функций в ту или иную группу в общем случае зависит от конкретных условий эксплуатации (по востребованности и значимости). На этой основе для всех функций могут быть заданы весовые коэффициенты значимости.

Агрегирование функционального состояния может быть сделано на основе среднеарифметического.

г - _

Чу- п

I*/

ы

где Сту - состояние ТУ; С^ - состояние /'-ой функции ТУ;

А',- - весовой коэффициент/-ой функции. Полностью модель оценки состояния технического устройства представлена на рис. I.

-] Техническое устройство

Конструкция технического устройства

Функции технического устройства

Функциональные узлы

Назначение ТУ

Основные функции

Дополнительные функции

Функуиина.1 ьнь'С

Функции ТУ

Функционально-конструкционная структура ТУ

Единая шкала оценки состояния элементов ТУ и экспертная г оценка элементов

ЮВ^Я.

Оценка сос тоя'тн

Цепочки рабогоелос-тн

Стратегия эксплуатации ТУ

Степень востребованности отдельных функций ТУ

Коэффициенты весовой значимости функций ТУ (к)

Модель агрегирования состояния фу нкий ТУ

Модель агрегирования

состояния ТУ ^ ^

с„=-

Рис. I. Структура модели и алгоритм оценки состояния ТУ Применение общей модели для конкретных объектов

Модель оценки ФС ВЛ 35,110 кВ

Гласная функция (назначение ВЛ 35,110-220 кВ) - передача электроэнергии на расстояние с помощью 3-х фазной системы переменного тока. Основные функции:

1. передача энергии в городские, сельские и промышленные районы ее потребления;

2. структурное резервирование (при многоцепном исполнении);

3. защита канала передачи энергии от попадания молнии;

4. защита оборудования подстанции от внешних (грозовых) волн перенапряжений, набег ающих с линий.

Вспомогательные функции:

5. обеспечение электрической безопасности персонала;

6. виброгашение;

7. обеспечение требуемых габаритов;

8. информирование и передача данных;

9. локализация прохождения ВЧ сигнала;

10.симметрирование; 11 .эстетическая.

Декомпозиция конструкции для отражения связи конструкции с функциями и влияния состояния элементов на состояние узлов (агрегированных элементов).

Таблица 1

_______Декомпозиция конструкции ВЛ

№ Агрегированный элемент Элементы

1 Опора Стойка; Траверса; Фундамент; Закрепление в грунте.

2 Изоляция Изолятор; Крепление гирлянды; Крепление провода.

3 Провод Однородный участок; Контактное соединение; Крепление.

4 Грозогрос Однородный участок; Контактное соединение; Крепление.

5 Заземление Спуск; Заземлитель; Соединение.

6 Просека Ширина; Высота

7 Пересечение Габарит

8 Надписи

9 Разъединитель Контактный узел; Изолятор; Провод; Блокировка; Крепление повода.

10 Виброгаситель Виброгаситель; Крепление.

11 Высокочастотная обработка ВЧ-заградителъ; Конденсатор связи; Элемент настройка; Соединение.

Участки ВЛ*

Таблица 2.

Функционально-конструкционные связи ВЛ

1

Агрегированные элементы

№ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

1 + + т - - + - - - -

2 -1 - - - - - - - + - -

3 + - - + + - - - - - -

3 4 - - - + + - - - - - -

5 + - - + - - + + - -

5 6 - - + - - - - - - + -

7 + - - - - + ■т - - - -

У В - - + - - - - - - - +

9 - - - - - - - - - - +

10 + - - - - - - - - -

11 + + + - - - - + - - -

* Основания для выделения участков: тип местности (населенный, ненаселенный); 11Ш конструкции (на деревянных опорах, на ж/б, и т.д.): элемент структуры (фидер, выделяемый участок и др.).

Для элементов всех уровней декомпозиции конструкции ВЛ и ее функций используем единую шкалу (классы) состояний.

На самом нижнем уровне для идентификации состояния элементов необходимо установить однозначное соответствие между первичными (выявляемыми в результате обследования) дефектами и классами состояний.

Оценка состояния агрегированных элементов ВЛ (конструкционных узлов (Таблица 1) и группы обобщенных элементов) производится в предположении их цепочечной (последовательной) структуры по отношению к функциональному отказу.

Состояние агрегированных элементов (конструкций узлов) соответственно определяется следующим образом.

где Су - состояние 1-го элементау-го конструкционного узла; п - число элементов конструкционного узла.

Состояние агрегированных элементов выделенных участков ВЛ определим аналогично, через состояние однородных конструкционных узлов.

где С; - состояние /-го агрегированного элемента участка ВЛ (изоляции, провода и т.д.);

Сц- состояние у-го конструкционного узла;

т - число конструкционных узлов в однородной группе агрегированных элементов участка ВЛ. Оценка состояния каждой функции (/-го функционального состояния) для выделенного участка может быть сделана с учетом функционально-конструкционных связей (Таблица 2) следующим образом.

где

С* - состояние /-ой функции К-го участка ВЛ;

С/ - состояние у-го агрегированного элемента (С/) участка ВЛ, имеющего ненулевое значение (+) в матрице функционально-конструкционных связей для /-ой функции; т - число ненулевых значений в матрице для /-ой функции.

Интегральное функциональное состояние каждого из выделяемых участков ВЛ определим с учетом весовых коэффициентов (значимости функций) для К-го участка.

Гк -

где а, - весовой коэффициент /-ой функции К-го участка ВЛ.

Интегральное функциональное состояние всей ВЛ определяется через функциональное состояние отдельных участков с учетом их весовых коэффициентов. В качестве таковых в данном случае можно использовать относительные длины участков.

гвл _

а,С/

где а, - весовой коэффициент (значимость) /-го участка ВЛ;

С^ - интегральное функциональное состояние ;-го участка ВЛ.

ИХШМещ Определения функционального состояние ВЛ - 110 кВ. Данные линии:

Ввод в эксплуатацию - 1957 г.; Протяженность- 14.3 км.;

Марка провода - АСУ -300, АС-300/39; Количество опор - 67 (66 пролетов); Транспозиция - нет; Количество изоляторов в гирлянде - 8;

Количество гирлянд - 216; Количество ВЧ заградителей - 4;

Количество цепей - 2; Допустимое сопротивление заземление опор - 15 Ом.

Выявленные дефекты:

1. Дефектные изоляторы:

Общее количество - 27 шт.

Расположение дефектных изоляторов в гирляндах: Количество гирлянд с 3-мя дефектными изоляторами - 1 шт. Количество гирлянд с 2-мя дефектными изоляторами - 5 шт. Количество гирлянд с 1-мя дефектными изоляторами - 14 шт.

2. Неудовлетворительное состояние просеки:

Количество пролетов, нуждающихся в чистке просеки от растущих деревьев и кустарников - 8.

3. Отсутствие или неудовлетворительное состояние маркировки опор - 16 шт.

4. Коррозия и обрыв жил провода - 7 пролетов.

5. Превышение допустимого значения сопротивления заземления - 2 опоры. 1'езультаты оценки, получаемые по модели.

Функциональное состояние агрегированных элементов ВЛ:

1. Опоры - С, = 0.75 ; 7. Пересечение С7 = 0.75.

2. Изоляция - С, = 0.707; 8. Надписи - С, = 0.577 ;

3. Провод- С, =0.718; 9. Разъединители- С, =0.75;

4. Грозотрос - С, = 0.75 ; 1 о. Виброгаситель - С|0 = 0.75 ;

5. Заземление-С, =0.726: ц ВЧ обработка - С,,= 0.75.

6. Просека - С, = 0.656;

Качественный уровень выполнения ВЛ своих функции оценивается с учетом таблицы 2.

С,, = 5/С,-С2"С,-С„-С7 = 3/0.75 • 0.707 ■ (Г7 пГ0656 • 0.75 = 0.715 ; Cj^yjq-C, = V07M)?75 = 0.75; С, j = ^/С, ■ С„• С5 = ^/0.75-0.75■ 0.726 = 0.742; см = V^VQ = V0.75Ô?726 = 0.738 ;

С,5 = ^/С,-С2-С5-С8-С, = </0.75■ 0.707• 0.726■ 0.577• 0.75 -0.699;

сгь = 4сУсю = Vb.718-0.75 = 0.734; С/7 = î/C, - С6 - С, = -У0.75■ 0.656• 0.75 = 0.717;

сп = Vc3'cu = V0.718-0.75 = 0.734 ; С„ = С„ = 0.75 ;

С/ш-отсутствует; СЛ1 = 'Jc^CyCT-Q = </0.75-0.707-0.718-0.577 = 0.685 .

Интегральную оценку функционального состояния BJI получим с учетом экспертных весовых коэффициентов значимости функций {0.3,0.1,0.05,0.1,0.1,0.05,0.1,0.05,0.05,0,0.1}.

iW

Cf =МТ1-= 0.721.

Iе-i=i

По уровню своей работоспособности данная линия близка к функционально идеальной.

Оптимизация рсмонтио-восстановительных работ (РВР) с использованием модели оценки се функционального состояния.

Содержательная формулировка задачи.

Для заданных исходного функционального состояния ВЛ (CjJ> ) и объема ре-монтно-восстановительных работ (3Р) определить структуру этих работ, обеспечивающую максимальное ее функциональное восстановление ВЛ. Осуществим формализацию данной задачи. Введем модель ремонтных затрат следующего вида:

j

i

где

3 = ^ Sj ■ - относительные затраты на РВР; j

ЛС • - прирост состояния j- ой группы элементов в ремонтном акте; S - - весовой коэффициент стоимости восстановления элементову'-ой группы

(определяется соотношением затрат при восстановлении различных элементов, причем ^5 - =1);

Sq - стоимость полного функционального восстановления ТУ от Сдо

Сf = 1.

Примечание:

В этой модели принято допущение о постоянстве удельных затрат (A3/AC' = const) па восстановление функционального состояния однородной труппы элементов (/'). В реальности зависимость 3j(ACj) нелинейная. Lie линейная аппроксимация может быть выполнена в результате расчета Д Cj при затратах на восстановление A3 j.

Сформулируем задачу оптимизации структуры ремонтных работ следующим образом:

тах С(Ш1)(ЛС), при 3р=3зад,

V(Cy+AC;)<l

Данная задача относится к задачам нелинейного программирования и решается соответствующим образом. Примеры решения методом Лагранжа приведены в работе.

Пример: Оптимизировать структуру рсмонтно-восстановительных работ для BJ1 - 10 кВ.

Представим ВЛ 4-мя агрегированным элементами: опора, изоляция, провод, просека. Исходное функциональное состояние элементов BJI С0 = {0,7;0,2;0,3;0,4}.

Исходное функциональное BJI Cj, = 0,36. Стоимость полного функционального восстановления ВЛ в некоторых относительных единицах 50 = 100; Фиксированный объем ремонтных работ 33a¿

= 20;

Весовые коэффициенты стоимостей восстановления элементов S={0,15;0,3;0,3;0,25}.

В данном примере используем 2-х уровневую декомпозицию функционального состояния ВЛ и представим

Сдл=^П(С0у.+ДС/).

При оптимизации корень может быть опущен, т.к. он не влияет на координаты экстремума функции. Ог раничение типа равенства учтем по методу Лагранжа, введя функцию Лагранжа:

C'BM=CM+433ad-S0(¿SjACj)) j-1

Условия ее экстремума представляют собой систему нелинейных алгебраических уравнении п+1 порядка.

В результате ее решения получаем:

АС = {0.225,0.263,0.163,0.155}

Полученный вектор АС соответствует оптимальному восстановлению ВЛ, а вектор затрат 3(АС) - относительной структуре затрат. Итоговое состояние элементов ВЛ с учетом оптимального по структуре восстановления {0.925;0,463;0,463;0,553}. Состояние ВЛ С ¡¡л =0,575.

Общий подход к оценке ресурса сложного технического устройства. Постановка и формализация задачи:

Предельное время эксплуатации ТУ определяется целым рядом факторов: •конструкцией ТУ и используемыми материалами; •условиями эксплуатации;

•допустимым уровнем cío функциональной деградации к концу срока эксплуатации;

• располагаемым ресурсом для выполнения ремонтпо-восстановительных работ;

• техническими возможностями восстановления его узлов и элементов;

• востребованностью ТУ;

• технико-экономической целесообразностью использования ТУ с учетом воз-

можностей применения альтернативных средств;

• характером ремонтно-восстановительных процессов.

Некоторые факторы задаются выбираемой стратегией эксплуатации ТУ, являющейся частью стратегического плана деятельности предприятия или нормируются обязательными требованиями к состоянию ТУ. Это допустимый уровень функциональной деградации к концу срока эксплуатации, востребованность, располагаемый ресурс для выполнения ремонтно-восстановительных работ.

Если в отношении этих факторов внесена определенность, то возникает возможность однозначной постановки задачи оценки эксплуатационного ресурса ТУ как предельного времени его использования в конкретных условиях.

Формализация задачи:

Представим задачу в формализованном виде следующим образом: Для некоторого восстанавливаемого ТУ заданы:

Множество восстребованных и выполняемых ТУ функций на момент оценки его ресурса (/"0);

Подмножество Г„ множества соответствующее предельно приемлемому

функциональному уровню ТУ к концу срока его эксплуатации; Характеристики деградации (износа) элементов ТУ в конкретных условиях его эксплуатации

С(0 = {С,(О,С2(0.....С„(0},

где п — число элементов конструкции ТУ;

С,■(/) - зависимость от времени уровня функционального состояния 1-го элемента.

Технико-экономические характеристики процессов восстановления работоспособности элементов ТУ

г^ЫА с),

где 2цо - матрица постоянных затрат в актах восстановления, определяемых лишь фактом вывода в ремонт того или иного набора элементов, 2Й(ДС) - вектор-функция соответствующих затрат, необходимых для повышения уровня функционального состояния 1-го элемента. Ограничение по суммарным затратам на восстановление состояния ТУ за весь период эксплуатации

Ограничения по достижимому и допустимому уровням состояния элементов ТУ

С <С(!)<С

^¡шт — ^Л' / — тах

Конструкция ТУ и состояние его элементов на момент оценки ресурса (С0) Требуется определить максимальное время эксплуатации ТУ (1„ред) при соблюдении всех указанных ограничений.

По своей постановке эта задача является оптимизационной, где / ^ определяется совместно с некоторым оптимальным процессом восстановления состояния элементов ТУ.

Проанализируем задачу и наметим пути ее решения.

1. В сделанной постановке предполагается возможность сокращения («усыха-иия») части функций ТУ к концу срока его эксплуатации. Поскольку функции и конструкция ТУ взаимосвязаны, то это означает, что в общем случае в ТУ не подлежат восстановлению те элементы, которые входят в цепочки работоспособности только этих функций. Это означает, что работоспособность «усыхающих» при оценке ресурса ТУ будет сохраняться лишь до тех пор, пока за счет деградации указанных элементов не произойдет их отказ (выход за границу Ср <С¡1^). Таким образом, на первом этапе необходимо решить задачу

отыскания подмножества элементов ТУ (А), работоспособность которых должна обеспечиваться в течение всего срока эксплуатации. На ее обеспечение и будут направлены ремонтно-восстановительные процессы. Эта задача решается за счет построения и структурного анализа матрицы функционально-конструкционных связей ТУ. На ее основе из общего множества элементов ТУ исключаются элементы, присутствующие в цепочках работоспособности лишь «усыхающих» функций.

2. После этого этапа формулировка задачи приобретает большую определенность, а именно:

Для множества элементов (Л), обладающих характеристиками деградации С(1),

требуется обеспечить максимальный срок удержания их состояния в заданных пределах (С,-тш < С; <С/тах) за счет выбора времени актов проведения ремонтов, сочетания ремонтируемых в каждом акте элементов, степени восстановления элементов (АС,), при ограничении на суммарные затраты < 2П1ах), известной зависимости затрат на восстановление от состава ремонтируемых элементов и степени их восстановления, заданной 2[1а и Z/¡(AС).

3. Эта задача может бьпь решена существующими методами, если ее представить как двухуровневую задачу скапярной оптимизации:

а) Требуется найти max / ^.при

у опт у

~ max»

б) где ^ mm Z'f" .

В этих выражениях обозначено:

- минимальные суммарные затраты па обеспечение работоспособности ТУ на интервале эксплуатации tnpcd; ZmlI - предельный уровень суммарных затрат;

Z'f - суммарные затраты любого эксплуатационного процесса, обеспечивающего работоспособность ТУ на интервале эксплуатации tnped.

Таким образом, задача (б) является внутренней оптимизационной задачей для (а). Она относится к классу задач динамического программирования. Решение задачи (а) (одномерного поиска экстремума) в силу нелинейности и не дифференцируемое™ функции tnped(Z-£) возможно только итерационно.

Полная последовательность решения общей сформулированной задачи может быть представлена следующим образом (рис. 2):

Модель оптимизации структуры рсмонтно-восстановителыюго процесса сложного ТУ как подзадача оценки его ресурса.

Примем допущение, что работоспособность сложного ТУ определяется работоспособностью каждого из его элементов, обеспечивающих выполнение требуемого объема функций на заданном предельном времени эксплуатации {Кзад), т.е.

структура работоспособности представляет собой последовательное соединение всех элементов ТУ.

Взаимное влияние РВП элементов заключается в возможности снижения постоянной составляющей затрат для группы элементов (например /¡/ ) при совмещении сроков проведения их ремонтов

где К¡^ - коэффициент снижения постоянной составляющей затрат /-го элемента

при одновременности его ремонта с_/ - ым элементом (о < К^ < 1).

Задача оптимизации РВП для ТУ при линейности характеристик деградации элементов будет иметь следующую формулировку

п т п т

ттЗ^ЕЕЗо^+ХЕЗ/^Ф»

Ы у=1 J=l

при

1Г.

спр^<с,(0<с01,

где п - число элементов ТУ, т - число ремонтов ТУ. Представим некоторые методы решения этой задачи:

а) Решение методом динамического программирования. Метод динамического программирования позволяет оптимизировать многошаговые процессы. В его основе лежит принцип оптимальности многошагового процесса, сформулированный Р.Белманом: Оптимальная стратегия многошагового процесса обладает тем свойством, что, каковы бы ни были начальное состояние и первоначальные шаги, последующие решения (шаги) составляют оптимальный процесс по отношению к первоначальным решениям.

Метод динамического программирования нуждается в жестко заданной сетке шагов, в связи с этим в работе рассматривается два способа составления такой сетки это: '

1. с использованием сетки ремонтов, заданной ритмозадающим элементом '

2. с использованием расширенной сетки (без ритмочадающего элемент^)'.1

Недостаток метода, при его использовании в данной задаче, заключаются в необходимости жестко заданной сетки совмещений, в следствии чего не учитываются изменения точек совмещения. В связи с этим в работе предложен оригинальный метод, представленный ниже.

б) Решение задачи методом пошагового продвизкения по вектору максимальных комбинаторных возмозкпостей. Этот метод можно отнести к классу методов ветвей и фаниц. Их общая идея заключается в разбиении всего множества допустимых решений на те или иные подмножества и образовании «непересекающихся» (т.е. заведомо не содержащих оптимума) подмножеств. Поскольку эффект оптимизации РВП обусловлен совмещением ремонтов элементов ТУ, в качестве показателя эффективности подмножеств в данной задаче принято количество возможных дальнейших совмещений ремонтов в подмножестве, возникающем при том или ином решении на шаге.

Введем вспомогательную целевую функцию для принятия решения о ремонте на шаге (/') в следующем виде Г = Ь + С, где Ь - количество ремонтируемых элементов на шаге (/');

й - число возможных в последствии совмещений ремонтов с учетом принятого на шаге (/) решения. Эти совмещения определяются с учетом возможностей преждевременного ремонта элемента (/) без увеличения количества его ремонтов на заданном интервале времени л/ет =д С*/К,,

где дС* - остаток запаса функционального состояния элемента; /у, - коэффициент крутизны характеристики деградации элемента. Критерий выбора варианта ремонта на шаге будет

шах F (*),

среди вариантов ремонтов, удовлетворяющих условию не возрастания числа ремонтов отдельного элемента.

Алгоритм решения задачи этим методом может быть представлен следующим образом:

1. Для заданного интервала эксплуатации ТУ (Тп/кд) из рассмотрения исключаются элементы с межремонтным сроком превышающим Тпред, т.к. они не ремонтируются.

2. Из рассмотрения исключаются элементы, не позволяющие сдвигать сроки ремонтов без увеличения их числа (дС, =0). При этом сроки их ремонта сохраняются как узлы привязки совмещаемых ремонтов.

3. Осуществляется пошаговое движение от начала срока эксплуатации к его концу. В качестве шага принимается минимальный межремонтный интервал (на-

пример: 1 год, 'Л года). Также рассматриваются все фиксированные временна ремонтов, заданных элементами (пункт 2).

3.1. С учетом возможностей сдвига характеристик определяются варианты совмещения ремонтов на шаге, число возможных последующих совмещений и значение вспомогательной целевой функции Р.

3.2. Выбирается вариант по критерию (*).

В главе так же приведены примеры использования данных моделей для ВЛ 10 и ПОкВ.

В третьей главе доказывается общность подхода к оценке функционального состояния ВЛ и трансформаторных подстанций (ТП), и приводятся модели и примеры оценки состояния ТП 10/0.4 кВ и ТП напряжением выше 35 кВ. Основными отличием является большее число функций и большее число уровней декомпозиции конструкции.

Модель оценки функционального состояния ТП 10 кВ

Типологическое описание ТП 10/0,4 кВ, как технического устройства

Назначение:

Трансформация энергетического потока для обеспечения связи электрических сетей разных номинальных напряжений. Основные функции:

• Регулирование напряжения у потребителя на ТП:

1. регулирование напряжения на трансформаторе;

2. регулирование за счет маршрутизации потоков энергии.

• Обеспечение надежности электроснабжения за счет поддержания работоспособного состояния всех элементов;

• Защита оборудования:

1. защита от перенапряжений;

2. защита от коротких замыканий на отходящих фидерах: а) токовая отсечка; б) тепловая отсечка.

3. защита трансформатора от перегрузки;

• Учет потребляемой электроэнергии;

• Измерение режимных параметров:

1. гока нагрузки;

2. напряжения на шинах 0,4 кВ.

• Обеспечение электробезопасности:

I. обслуживающего персонала: а) предотвращение попадания человека под шаговое напряжение;

б) предотвращение попадания человека под напряжение прикосновения. 2. населения:

предотвращение проникновения посторонних лиц в ТУ (установка замков, демонтаж лестниц, ведущих на площадки обслуживания).

• Обеспечение экологической безопасности;

• Предоставление информации. Материалы:

•Проводящие: алюминий, медь, нихром;

•Изолирующие: масло, фарфор, воздух, маслобензостойкая резина, Г1ВХ (поливинил хлорид), полимеры, карболит; •Конструкционные: металл, бетон. Конструктивные элементы ТП 10/0,4 кВ:

•Высоковольтный отсек: проходные изоляторы, высоковольтные вставки, контактная система;

•Низковольтный отсек: главный рубильник, счетчик, трансформаторы тока, автоматические выключатели, шины, амперметр, вольтметр, кабели отходящих фидеров;

•Грозозащита: контур заземления, разрядники (ограничители перенапряжений);

• Фундамент;

• Трансформатор: бак трансформатора, расширительный бочок, воздухоосуши-тельный фильтр, радиаторы охлаждения, устройство регулирования напряжения, блок обмоток, изоляторы вводов 10 кВ, проходные шпильки 0,4 кВ.

В связи с тем, что 'ГП 10/0,4 кВ по своей сложности значительно уступает подстанциям 35, 110 кВ, для выполнения декомпозиции ТП 10/0,4 кВ воспользуемся 4-мя уровнями: 'ГП 10/0,4 кВ; Подсистема; Функциональный узел; Конструктивный элемент.

Подсистемы для ТП 10/0,4 кВ: регулирование напряжения у потреби теля; защита от перенапряжений; защита от перегрузки; защита от коротких замыканий; учет электроэнергии; обеспечение безопасности персонала; обеспечение безопасности населения; измерение параметров.

Декомпозиция подсистем:

Подсистема Функциональные узлы или элементы

Зашита от перенапряжений Разрядники,контур заземления

Защита о г перегрузки Высоковольтные вставки (ВВ)

Защит от коротких замыканий Автоматический выключатель (АВ)

Регулирование напряжения Анцапфа

Учет электроэнергии Приборы учега. 1ранеформаторы тока

Обеспечение безопасное! и персонала Копт ур заземления

Обеспечение безопасности населения Запирающие )стройсгва

Трансформация энергопотоков трансформатор

Пример Оценка функционального состояния одной из *ГП электрической сети. Перечень замечаний и дефектов, выявленных при обследовании ТП 10/0,4 кВ:

1. Установленные в/в вставки не соотяетвуюг ¡„ом тр-р„;

2. Установленные автоматы не обеспечивают отключение возникающих на линиях коротких замыканий;

3. Требуется замена селикогеля в воздухоочистительном фильтре (ВОФ);

4. Не заперт на замок низковольтный отсек;

5. Нет связи основного контура заземления с контуром заземления концевой опоры;

6. Низкий уровень масла;

7. Коэффициенты трансформаторов тока не соответствуют нагрузке;

8. Имеются течи масла из трансформатора;

9. Нарушен лаковый покров разрядников.

Пронумеруем функции ТП 10/0,4 кВ и функциональные элементы. Функции: Функциональные элементы:

1.регулирование напряжения у потребителя; 1. Разрядники; 2.обеспечеиие надежности электроснабжения; 2. Высоковольтные вставки;

3. зашита оборудования;

4. учет электроэнергии;

5. измерения;

6. обеспечение электробезопасности;

7. обеспечение экологической безопасности;

8. информационная функция;

9. трансформация энергопотоков.

3. Автоматические выключатели;

4. Лнцапфа;

5. Трансформатор;

6. Учет электроэнергии;

7. Контур заземления;

8. Запирающие устройства;

9. Надписи.

Идентифицируем (эксиертно) функциональное состояние изношенных функциональных узлов (элементов):

1. разрядников - 0.5;

2. высоковольтных вставок - 0.25;

3. автомагических выключателей 0.25;0.75; 0.75;

4. анцаифм - 0.75;

5. трансформатора - 0.75;

6. учета-0.5;

7. контура заземления - 0.5;

8. запирающих устройств - 0.5;

9. надписей - 0.75;

Эквивалентное функциональное состояние автоматических выключателей будет:

С}п - 3/0.75-0.75-0.25 = 0.361.

Функциональное состояние каждого из разрядников и каждой из высоковольтных вставок одинаковое, поэтому эквивалентное состояние для группы будет равно функциональному состоя-

Функциональные элементы 1 2 4 5 6 7 8 9

Функции

1 - . 1 . 0,75 0,75 - - - -

2 - 0,25 0,361 - 0,75 - - - -

3 Г0.5 0,26 0,361 - - - - - -

4 - - - - - 0,5 - - -

5 - - - - - 0,5 - - -

6 - - - - - - 0,5 0,5 -

7 - - - - 0,75 - - - -

8 - - - - - - - - 0,75

9 - - - - 0,75 - - - -

Учтем весовые коэффициенты значимости функций (а,-) {0.1,0.2,0.1,0,0.05,0.15,0.04,0.01,0.25} Определим состояние Т11

7/7 У/'Г^И1) I Г~Г С! =------, через состояние функций СД/) = л/Су .

2—а:

где /,•— число ненулевых функциональных элементов в /-той строке функции таблицы. Су - состояние] -того функциональною элемента /' -той строки.

С) = 0.75; С) = 4/0.25-0.361-0.75 = 0.408; С) = V0.5-0.25-0.361 = 0.356; ^ =0.5; С'=0.5; С^=0.5; С) = 0.5; С'=0.5; С" =0.5.

По своему функциональному состоянию данная ТП имссг качественный уровень «функционально среднее».

В четвертой главе обосновывается место и структура подсистемы оценки состояния и планирования ремонтно-восстановительных процессов в едином комплексе автоматизации основной деятельности ПЭС (рис.3).

Ь31_

.........- ..........-..... ' "

Графический релактор Сазы данных

АРМ1 • Г

-> ГрфичсскиИ интерфейс

Р2 Редактор заданий н леЛстаий

Анпли? коммутационно« о

сосгиянк» сети

Критерии

Дерево Элем« парные

гГ"

Я 5и к.' См ысл ы'Фор ч ы

Алгори1чн)ацнл переключений

Критерии

ЛфСВО о™

Ялык'С ^-

Редактор Б 3!

J

___•

Итсуфсйс »у

Рабочие комм) та и ионные состояния; | Залаиня к алгоритмы переключений I

Устройства контроля

с элементы сеш

Сх :ма сой.опили ;

чмутзд плуат 'ЖСОШ

нонно пиюнн

со сто X сос

1ННС >иняе

Страте! им эктн.^нтапнн

Графический рс|ИКТОр базы данных

АРМ2 Г Грфичссх ий И1П1"рфсИ1-

П .....«Г»»"-»

(функциональное состой ннсуР<Ч'} [)р-Элсменти ТУ

1

1 \.|Т:1.'1П"1Ч1 VI* и крштрни

1 Дсрсю 1

| ЯилД. ™--

М.иП»[Ч)«.1К11С

»».СЧЯМПаШЮМЧЫЧ нрО||СС<.ОИ Кршсрии

Дсрчип

-- «ычм

Гсл.1К1сЧ11,32

Рис. 3. Объектно-ориентированная база данных и знаний

С, = 0.567.

Проводится анализ существующих методов доступа в БД, обосновывается их выбор, организация задач и АРМов (рис. 4).

Рис.4. Единая сетевая автоматизированная технология эксплуатации

Заключение

1.В работе предложен комплекс моделей оценки эксплуатационного состояния высоковольтных распределительных электрических сетей для его автоматизированного мониторинга и планирования ремонтно-восстановительных процессов. Он позволяет обеспечить переход к эксплуатации ТУ на основе стратегий их использования и развития с адекватными процессами поддержания работоспособности.

2. Комплекс моделей имеет общую основу, содержащую:

■ единую шкалу оценки состояния;

■ представление эксплуатационного состояния в двухкоординатной системе

функциональное состояние - ресурс;

■ матричное представление функционально-конструкционных связей на базе

многоуровневой декомпозиции конструкций ТУ и функциональной декомпозиции ТУ на основе функционального анализа. " формальные методы агрегирования.

3. Усложнение ТУ проявляется лишь в увеличении числа уровней при их декомпозиции и росте множества выполняемых функций. Так для ВЛ 0,4 - 35 кВ необходимо 2 уровня, а для ВВПС 110 кВ 5 уровней.

4. Разработаны модели оценки ресурса ВЛ и ВВПС, и предложены необходимые для их реализации вычислительные методы.

На основе интегральных оценок эксплуатационного состояния ВВРЭС построены модели оптимизации их ремонтно-восстановительных процессов. Такие как, оптимизация распределения ресурсов в ремонтном акте, оптимизация совмещений ремонтов.

5. Применение данных моделей в автоматизированных системах управления предприятий электрических сетей позволит:

■ изменить существующую систему эксплуатации ВВРЭС, сделать ее адаптируемой к меняющимся внешним условиям;

■ осуществить мониторинг состояния ТУ;

■ оптимально использовать имеющиеся ресурсы восстановления ТУ и контролировать качество проводимых ремонтов;

решить существующую на сегодняшний день проблему несоответствия «нормативной» модели эксплуатации ТУ и изменившейся внешней среды.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Горевой В.Г., Фишов В.А. Экологический аспект изменений эксплуатации технических устройств энергетики. «Экологически перспективные системы и технологии» сборник научных трудов. Вып.З./ Новосибирск, НГТУ, 1999, с. 49-61

2. Горевой В.Г., Фишов В.А. Модели оценки эксплуатационного состояния технических устройств и оптимизация ремонтно-восстановительных процессов на их основе. Информационный бюллетень регионального совета по диагностике электрооборудования при Уралэнерго./ г. Екатеринбург, 1999, с 40 - 46.

3. Уженцев А.Д., Филиппов Н.В., Фишов В.А. Интегральные оценки состояния воздушных линий. Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования. Выпуск 11, г. Санкт-Петербург, 2000 с. 165 - 169.

4. Уженцев А.Д., Филиппов Н.В., Фишов В.А. Изменение эксплуатации высоковольтных распределительных электрических сетей (от поддержания работоспособности к эффективному использованию). Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования. Выпуск 11, г. Санкт-Петербург, 2000 с. 170- 173.

Список сокращений.

Введение.

1. Состояние и направления развития эксплуатации технических устройств электроэнергетики, требования к моделям оценки состояния и планированию ре-монтно-восстановительных процессов.

1.1. Модели и организация эксплуатации.

1.2. Нормативная модель эксплуатации технических устройств электроэнергетики.

1.3. Модели технического обслуживания, принятые в зарубежной практике

1.4. Направления изменения моделей эксплуатации высоковольтных распределительных электрических сетей в связи с большой выработкой первоначального ресурса технических устройств.

1.5. Основные понятия и системы координат для оценки эксплуатационного состояния технических устройств.

1.6.Обзор моделей и методов оценки состояния.

1.6.1. Интегральная оценка состояния воздушных линий по вероятности отказа из-за наличия дефектов.

1.6.2. Оценка состояния по дефектности материала.

Выводы.

2. Оценка состояния воздушных линий.

2.1. Функциональное состояние воздушных линий общий подход к его оценке.

2.1.1. Оценка функционального состояния.

2.1.2. Оптимизация ремонтно-восстановительных работ (РВР) на В Л с использованием модели оценки ее функционального состояния.

2.2. Модель оценки функционального состояния воздушных линий 0.4, ЮкВ

2.3. Модель оценки функционального состояния воздушных линий 35,110 кВ.

2.4. Общий подход к оценке ресурса сложного технического устройства.

2.4.1. Постановка задачи.

2.4.2. Формализация задачи

2.4.3. Оптимизация ремонтно-восстановительного процесса на заданном интервале эксплуатации как внутренняя задача оценки его ресурса.

Выводы

3. Оценка состояния высоковольтных подстанций.

3.1. Функциональное состояние высоковольтных подстанций и общий подход к его оценке.

3.2. Модель оценки функционального состояния трансформаторной подстанции 35 кВ и выше.

3.3. Модель оценки функционального состояния трансформаторной подстанции 10 кВ.

3.4. Оценка ресурса высоковольтных подстанций.

Выводы

4. Автоматизированная подсистема оценки состояния технических устройств и планирования ремонтно-восстановительных процессов.

4.1. Место подсистемы в АСУ ТП ПЭС.

4.2. Технологическая основа реализации автоматизированной системы.

4.3. АРМы оценки состояния воздушных линий.

4.4. Технология мониторинга состояния технических устройств.

Выводы

Актуальность темы:

Технические устройства (ТУ) электроэнергетики являются сложными объектами проектирования и эксплуатации. Эта сложность обусловлена их многомерностью, опасностью для персонала и населения, высоким элементным разнообразием, скоротечностью аварийных процессов, огромной капиталоемкостью, значительностью продолжительности жизни и пр. В настоящее время к этому следует добавить значительный износ основного оборудования в условиях России, недостаточность процессов реновации и реконструкции, заданной общей экономической ситуацией. Заложенный при первоначальном проектировании объектов электроэнергетики подход к их эксплуатации на основе проектного предельного срока эксплуатации, регламентных ремонтно-восстановительных работ (РВР) по мере их старения становиться несостоятельным без перехода к учету реального состояния оборудования и оптимизации РВР. Развитие методов, технических средств выявления дефектов оборудования создает предпосылки получения объективных оценок его состояния, необходимых для мониторинга ситуации, разработки стратегических планов восстановления и замены оборудования, оптимизации принципиальных характеристик ремонтно-восстановительных процессов (межремонтные сроки, структура работ, степень восстановления состояния). Без таких оценок состояния и характеристик ремонтных процессов эксплуатация теряет стратегическую направленность и сопровождается неоправданным уровнем затрат.

Следует также отметить, что состояние основных фондов энергетики является одним из важнейших факторов энергетической безопасности, нуждающимся в мониторинге.

В связи с этим актуальной представляется тема данной работы, направленная на создание моделей оценки состояния высоковольтных распределительных сетей (ВВРЭС) и разработку автоматизированной системы планирования ремонтно-восстановительных процессов (РВП) на их основе.

Цель работы заключалась в создании новых моделей оценки функционального состояния (ФС) и ресурса ВВРЭС для автоматизированной системы мониторинга состояния технических устройств и планирования РВП. Для достижения этой цели ставились и решались следующие задачи:

1. Разработка и апробация моделей оценки состояния воздушных линий напряжением 0.4-220 кВ;

2. Разработка и апробация моделей оценки состояния подстанций напряжением 10,35,110,220 кВ;

3. Разработка моделей и методов оптимизации ремонтно-восстановительных процессов для технических устройств высоковольтных электрических сетей;

4. Разработка системы автоматизированного мониторинга за состоянием технических устройств и планирования ремонтов.

Методы исследования:

Выполненное исследование базируется на системном подходе к проблеме эксплуатации сложных технических устройств в России в современных условиях. При этом использованы методы системного анализа, линейной алгебры, нелинейного и динамического программирования, факторного анализа и экспертных оценок. Научная новизна работы:

Разработаны и опробованы модели интегральной оценки функционального состояния ВЛ 0.4,10 кВ, ВЛ 35 кВ и выше, ТП 10/0.4 и ТП 35 кВ и выше. Модели работоспособности базируются на многофункциональном представлении технических устройств, их функциональной и конструкционной декомпозициях, выявлении и учете функционально-конструкционных связей при агрегировании дефектности в процессе получения интегральных оценок состояния. Модели ресурса учитывают среду эксплуатации через ограничения по объему и структуре ремонтно-восстановительных работ, моральный износ технических устройств. Обоснованы структура и технология системы автоматизированного мониторинга состояния технических устройств и планирова8 ния РВП. Она базируется на использовании двухкоординатной идентификации состояния технических устройств (функциональное состояние - ресурс), наборе моделей оценки состояния, оптимизации ремонтно-восстановительных процессов на их основе.

Достоверность результатов подтверждена согласованностью качественных и количественных результатов с оценками экспертов, а также обеспечивается использованием системного подхода и строгих математических методов. Апробация работы. Результаты исследования докладывались на 2-х заседаниях Уральского совета по диагностике электрооборудования, на научных семинарах кафедры автоматизированных электроэнергетических систем НГТУ.

Публикации: Основные результаты работы опубликованы в 4 статьях и докладах, учебном пособии по оценке состояния высоковольтных распределительных электрических сетей.

Использование результатов: Модели оценки состояния технических устройств опробованы и применяются в Приобских и Восточных электрических сетях ОАО «Новосибирскэнерго», учебном процессе на факультете энергетики НГТУ.

Выводы

1. Автоматизированная система, поддерживающая основную деятельность ПЭС, должна базироваться на логически единой БД;

2. При разработке баз данных и интерфейса автоматизированной системы особое внимание следует уделять учету основной особенности электрических сетей - территориальной и организационной (графовой) топологиям. Любой объект сети должен быть идентифицирован на местности, в конструкции и схеме соединения. Соответствующий выход к данным должен быть обеспечен графическим интерфейсом;

3. Возможности реализации логически единой БД являются многовариантными в рамках существующих сегодня информационных сетевых серверных технологий;

4. В зависимости от задачи доступ к БД целесообразно осуществлять или по двухзвенной технологии (для АРМов с графическим интерфейсом), или многозвенной (для формирования отчетов, используемых при принятии решений).

Заключение

1. В работе предложен комплекс моделей оценки эксплуатационного состояния высоковольтных распределительных электрических сетей для его автоматизированного мониторинга и планирования ремонтно-восстановительных процессов. Он позволяет обеспечить переход к эксплуатации ТУ на основе стратегий их использования и развития с адекватными процессами поддержания работоспособности.

2. Комплекс моделей имеет общую основу, содержащую: единую шкалу оценки состояния; представление эксплуатационного состояния в двухкоординатной системе функциональное состояние - ресурс; матричное представление функционально-конструкционных связей на базе: многоуровневой декомпозиции конструкций ТУ, функциональной декомпозиции ТУ на основе функционального анализа. формальные методы агрегирования.

3. Усложнение ТУ проявляется лишь в увеличении числа уровней при их декомпозиции и росте множества выполняемых функций. Так для В Л 0,4 - 35 кВ необходимо 2 уровня, а для ВВПС 110 кВ 5 уровней.

4. Разработаны модели оценки ресурса ВЛ и ВВПС, уг предложены необходимые для их реализации вычислительные методы.

На основе интегральных оценок эксплуатационного состояния ВВРЭС построены модели оптимизации их ремонтно-восстановительных процессов. Такие как, оптимизация распределения ресурсов в ремонтном акте, оптимизация совмещений ремонтов.

5. Применение данных моделей в автоматизированных системах управления предприятий электрических сетей позволит: изменить существующую систему эксплуатации ВВРЭС, сделать ее адаптируемой к меняющимся внешним условиям; осуществить мониторинг состояния ТУ;

1. Горевой В.Г. Развитие функциональной адаптивности высоковольтных распределительных электрических сетей к изменяющимся условиям эксплуатации / автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, Новосибирск, 1998

2. Правила устройства электроустановок/Минэнерго СССР. 6-е изд., перераб. и доп. - Красноярск, 1998. - 656 с.

3. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации / М-во топлива и энергетики РФ, РАО «ЕЭС России»: РД 34.20.501-95. 15-е изд., перераб. и доп. - М.: СПО ОРГРЭС, 1996.-308 с.

4. Методические указания по комплексной качественной оценке технического состояния распределительных сетей напряжением 0,38-20 кВ с воздушными линиями электропередачи / М-во топлива и энергетики РФ: РД 34.20.583-91 -М.: СПО ОРГРЭС, 1993. -21 с.

5. Методические указания по оценке технического состояния воздушных линий электропередачи напряжением 35-750 кВ и их элементов / М.: СПО ОРГРЭС, 1996.-35 с.

6. Сибикин Ю.Д. Справочник молодого рабочего по эксплуатации электроустановок промышленных предприятий. М.: Высш. школа, 1978. -143 е., ил. - (Профтехобразование. Энергетика)

7. Новейший философский словарь /Сост. А.А. Грицанов. Мн.: Изд. В.М. Скакун, 1998.-896 с.

8. Исследование операций: В 2-х томах. Пер. с англ. / Под ред. Дж. Моудера, С. Элмаграби. М.: Мир, 1981. Т.1. 712 е., ил.

9. Исследование операций: В 2-х томах. Пер. с англ. / Под ред. Дж. Моудера, С. Элмаграби. М.: Мир, 1981. Т.2. 677 е., ил.

10. Dean B.V., Replacement Theory in Progress in Opération Research, 1, R.L. Ackoff (Ed.), Wiley, N.Y.,1961.

11. Jardine А. К. S., Maintenance, Replacement and Reliability, Pitman, London/Halsted Press (Wiley), N.Y., 1973.

12. Churchman C.W., Ackoff R.L., Arnoff E.L., Introduction to Operations Research, Wiley, N.Y., 1957.

13. Hastings N. A. J.,Peacock J. В., Statistical Distribution, Butterworth, London/Halsted Press, (Wiley), New York, 1974

14. Н.Барлоу P.E., Прошан Ф. Математическая теория надежности. М.: Советское радио, 1969

15. Woodman R.C., Replacement Policies for Single and Multicomponent Equipment, J. Roy Stat. Soc.,Series C, 18, No. 1, 34-40 (1969)

16. Glasser G.J., Planed Replacement; Some Theory and Its Application, J. Quality Tech., 1, 110-119(1969)

17. White D.J., Donaldson W.A., Lawrie N.L., Operational Research Techiques, 1, Business Books, London, 1969, pp. 189-192.

18. Hastings N.A.J., The Repair Limits Replacement Method, Operational Res. Quart., 20, No. 3, 337 349 (1969)

19. Указания по учету и анализу в энергосистемах технического состояния распределительных сетей напряжением 0,38 20 кВ с воздушными линиями электропередачи / Союзтехэнерго, М.1986, 58с.

20. Справочник по математике для научных работников и инженеров. Корн Г., Корн Т. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1984.

21. М.Я. Выгодский Справочник по высшей математике. М.: 1998. 864 с.

22. Математический энциклопедический словарь. / Гл. рнд. Ю.В. Прохов; Ред. Кол.: С.И. Адян, Н.С. Бахвалов, В.И. Битюцков, А.П. Ершов, Л.Д. Кудрявцев, А.Л. Онигцик, А.П. Юшкевич. М.: Сов. энциклопедия, 1988. 847 е., ил.

23. Н. Нильсон Искусственный интеллект. Методы поиска решений. Прев, с англ. / Под ред. B.JI. Стефанюка. :М. Мир, 1973. 269 с.

24. Электротехнический справочник. Т.2. Под общ. ред. П.Г. Грудинского и др. Изд. 5-е, испр. М., «Энергия», 1975. 752 с. с ил.

25. Справочник по строительству линий электропередачи. М. Л., Госэнергоиздат, 1963. 488 с. с черт.

26. Справочник электромонтера. Под. Ред. А.И. Зевакина. Вып. 3. Монтаж распределительных устройств и подстанций, М., «Энергия», 1970. 408. с. с ил.

27. Федоров A.A., Попов Ю.П. Эксплуатация электрооборудования промышленных предприятий: Учеб. пособие для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1986. 280 е.: ил.

28. Надежность систем энергетики: достижения, проблемы, перспективы / Г.Ф. Ковалев, Е.В. Сеннова, М.Б. Чельцов и др. / Под ред. Н.И. Воропая. -Новосибирск: Наука. Сибирское предприятие РАН, 1999. 434 с.

29. Руденко Ю.Н. Методические вопросы надежности больших систем энергетики // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1976. №1. С. 7 17

30. Руденко Ю.Н., Ушаков И.А. Надежность систем энергетики. Новосибирск: Наука . Сиб. От-ние, 1989. - 328 с.

31. Барлоу Р., Прошан Ф. Математическая теория надежности. М.: Сов. радио, 1969. 488 с.

32. Справочник по проектированию электроэнергетических систем / В.В. Ершевич, А.Н. Зейлигер, Г.А. Илларионов и др.; Под ред. С.С. Рокотяна и И.М. Шапиро. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1985. -352 с.

33. ГОСТ 21027-75. Системы энергетики. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1975. 23.

34. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. Изд-во стандартов, 1990. 37 с.

35. Автоматизация энергетических систем. Учеб. пособие для студентов электроэнергетических специальностей вузов. М., «Энергия», 1977. 440 с. с ил.

36. Васильев А.П. Применение математических моделей в задачах управления надежностью электрических систем / автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук, Санкт-Петербург, 1999

37. Васильев А.П., Вилков Н.Б. Математическая модель оценивания структуры оперативного обслуживания и ремонта электрических сетей. // В сб. Электротехника и энергетика. Вопросы надежности. Труды СПбГТУ №460. СПб: Изд. СПбГТУ, 1996. С. 179-182.

38. Пелисье Рене Энергетические системы /Пер. с франц. Предисл. и комент. В.А. Веникова. М.: Высш. Школа, 1982. - 586 с. ил.

39. Баркан Я.Д. Эксплуатация электрических систем : Учеб. пособие для электроэнергетич. спец. вузов. М.: Высш. шк., 1990. - 304 е.: ил.

40. Коварский Л.Г. Расчетные способы сокращения объемов ремонтов энергооборудования. -JL: Энергия, Ленингр. отделение, 1979. 168с.

41. Дикой В.П., Лаврентьев В.М., Сибирцев В.А., Федосенко Р.Я. Техническое состояние и надежность ВЛ 500 кВ, построенных в 1954-1960 гг./ Энергетик №2, 1999. с. 17-19.

42. Кокс Д.Р., Смит В.Л. Теория восстановления. М.: Советское радио, 1967. -299с.

43. П.И.Романов. Доклад на Всероссийском научном семинаре "Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики "Сыктывкар,5-9 июля 1999 года

44. Гумбель Э. Статистика экстремальных значений. М.: Мир, 1965. - 450.

45. Капур К. Ламберсон Л. Надежность и проектирование систем. М.: Мир, 1980.- 605.

46. Китушин В.Г. Надежность энергетических систем: Учеб. пособие для электоэнергет. спец. Вузов. М. : Высш. Шк., 1984. - 256с., ил.

47. Надежность систем энергетики : достижения, проблемы, перспективы / Г.Ф. Ковалев, Е.В. Семенова, М.Б. Чельцова и др./ Под ред. Н.И. Воропая. -Новосибирск: Наука. Сибирское предприятие РАН, 1999. 434 с.

48. Райншке К., Ушаков И.А. Оценка надежности систем с использованием графов/ Под ред. И.А. Ушакова. М.: Радио и связь, 1988. -208 е.: ил.

49. Гамм А.З. Статистические методы оценивания состояния электроэнергетических систем. М.: Наука, 1976, - 220 с.

50. Тук Ю.Б. Теория надежности в электроэнергетике. -Л.: Энергоиздат, 1990, -208 с.

51. Кокс Д.Р., Смит В.Л. Теория восстановления. М.: Советское радио, 1967. -299с.

52. Герцбах И.Б. Модели профилактики. -М.: Советское радио, 1969.- 216с.

53. Кесельман Л.М. Проблемы надежности и механики воздушных линий электропередачи. Электричество №10, 1991.

54. Барлоу Р., Прошан Ф. Статистическая теория надежности и испытание на безотказность. -М: Наука, 1984.

55. Фокин Ю.А., Туфанов В.А. Оценка надежности систем электроснабжения. М: Энергоатомиздат, 1981.

56. Девид Марка, Клемент МакГоуэн. Методология структурного анализа и проектирования: Пер. с анг. М.: 1993, 240 с. ил.

57. В.В. Кондратьев, В.Б. Краснова Реструктуризация управления компанией. М.: Изд. Дом «Инфра-М», 1999. 243 с. с ил.

58. Гуков И.Б. Адаптация промышленной фирмы: теория и практика. М.: ВШЭ, 1997.-234 с.

59. Август-Вильгельм Шеер «Моделирование бизнес-процессов». Издание 2-е, переработанное и дополненое. Пер. с англ. М.: Изд-во «Серебряные нити», 2000. 205 с. с ил.

60. Беркович М.А., Комаров А.Н., Семенов В.А. Основы автоматизации энергосистем. М.: Энергоиздат, 1981. - 440 с.

61. Маклаков C.B. BPWin и ERWin. CASE средства разработки информационных систем. - М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1999 - 256 с.

62. Сергей Дунаев INTRANET-технологии. WebDBC. CGI. CORBA 2.0. Netscape. Suite. Borland. IntraBuilder. Java. JavaScript. LiveWare. M. Диалог-МИФИ, 1997-288 с.

63. Фаулер M., Скотт К. UML в кратком изложении. Применение стандартного языка объектного моделирования: Пер. с англ. М.: Мир, 1999. - 191 е., ил.

64. Маклаков C.B. Bpwin и ERwin. CASE-средства разработки информационных систем. М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1999 256 с.

65. Брукс Ф. Мифический человеко-месяц или как создаются программные системы. Пер. с англ. - СПб.: Сивмол-Плюс, 1999. - 304 е.: ил.

66. Эндрю Возневич. Delphi. Освой самостоятельно: Пер. с англ. М.: Восточная Книжная Компания, 1996. - 736 е.: ил.

67. Хендерсон, Кен. Delphi 3 и системы клиент/сервер. Руководство разработчика.: Пер. с англ. К.: Диалектика, 1997. - 736 е.: ил. - Парал. тит. англ.

68. Шумаков П.В. Delphi 3 и разработка приложений баз данных. М.: «Нолидж», 1999. 704с., ил.

69. Фарафонов В.В. Delphi 3. Учебный курс. -М.: «Нолидж», 1998.- 400с., ил.

70. Архангельский А.Я. Язык SQL в Delphi 5 М.: ЗАО «Издательство БИНОМ», 2000. - 208 е.: ил.

71. Архангельский А.Я. Программирование в Delphi 5 М.: ЗАО «Издательство БИНОМ», 2000. - 1072с.: ил.

72. Мамаев Е., Вишневский A. Microsoft SQL Server 7 для профессионалов -СПб: Издательство «Питер», 2000. 896 е.: ил.

73. Мамаев Е.В. Администрирование MS SQL Server 7.0. СПб.: БХВ Санкт-Петербург, 2000. - 496 е.: ил.

74. Эви Немет, Гарт Снайдер, Скотт Сибас, Трент Р. Хейн UNIX: руководство системного администратора: Пер. с англ. К.: BHV, 1997 — 832 с.

75. Ричард К., Фостер-Джонсон Э. UNIX: справочник СПб: Питер Ком, 1998. -384 е.: ил.

76. Валдай Хилей Секреты Windows NT Server 4.0. -К.: Диалектика 1997. 528 е., ил.

77. Горевой В.Г., Фишов В.А. Экологический аспект изменений эксплуатации технических устройств энергетики. «Экологически перспективные системы и технологии» сборник научных трудов. Вып.З./ Новосибирск, НГТУ, 1999, с. 49-61

78. Уженцев А.Д., Филиппов Н.В., Фишов В.А. Интегральные оценки состояния воздушных линий. Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования. Выпуск 11, г. Санкт-Петербург, 2000 с. 165 — 169.

79. Форма передачи результатов отчет по НИР.

80. Использование результатов тестовая выборочная оценка состояния оборудования Восточных электрических сетей с поэтапным переходом к его мониторингу на основе предложенных моделей и технологий.

81. I 630059, г.Новосибирск, 59, нос.Матвеевна. Ж64-39-78, факс 64-24-73

82. Г"? Наш р. с. 40702810200000000188 в АО Банк Алемар , г. Новосибирск, ИНН 5409103357, БИК 045004874, ОКОНХ11170, ОКНО 04622081, к.р. 30101810500000000874 в РКЦ при ГУ ЦБ РФ г. Новосибирска.

83. АКТ ВНЕДРЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

84. Форма внедрения переда-ш 5-ти отчетов по НИР, выборочные оценки состояния объектов электи' юскогй сета

85. Ьро/каичые резузтынты диссертационной работы используются для ор! ашиа/ши \-нжиторингаза шстояиием оборудования электрической сети, изменений в ,^¡аш реванш I ремоншо- восспи¡орлцельных работ.31. Акт внедрения

86. Настоящим актом удостоверяется внедрение научных результатов диссертационной работы Фишова В.А. в учебный процесс на факультете энергетики НГТУ.

87. Учебное пособие предназначено для подготовки специалистов по эксплуатации оборудования на 5-6 курсах факультета энергетики и используется в учебном процессе.а энергетики НГТУ, проф.1. Сидоркин Ю.М.