автореферат диссертации по энергетике, 05.14.01, диссертация на тему:Оценка надежности объектов энергетики с учетом особенностей их эксплуатации

На правах рукописи

/А '

Караганов Андрей Анатольевич

ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ ОБЪЕКТОВ ЭНЕРГЕТИКИ С УЧЕТОМ ОСОБЕННОСТЕЙ ИХ ЭКПЛУАТАЦИИ

Специальность 05 14.01 — Энергетические системы и комплексы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Нижний Новгород — 2007

003062389

Работа выполнена на кафедре "Электроэнергетика и электроснабжение" ГОУ ВПО Нижегородский государственный технический университет (НГТУ)

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Папков Борис Васильевич

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Назарычев Александр Николаевич

кандидат технических наук, доцент Смирнов Олег Валерьевич

Ведущая организация Межрегиональное территориальное управ-

ление технологического и экологического надзора Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору по Приволжскому Федеральному округу

Защита состоится 17 мая 2007 г. в 14 часов в ауд 1258 на заседании диссертационного совета Д 212 165 02 при Нижегородском государственном техническом университете по адресу г Нижний Новгород, ул Минина, 24

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского государственного технического университета

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу 603 950, ГСП-41 г Нижний Новгород, ул Минина, 24, НГТУ, ученому секретарю диссертационного совета Д 212 165 02

Автореферат разослан «16» апреля 2007 г

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212 165 02 кандидат технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Развитие конкурентных отношений в электроэнергетике и участившиеся в мире крупные системные аварии указывают на необходимость повышения внимания к обеспечению надежности энергосистем и энергообъединений Часть проблем в обеспечении надежности энергообъектов возникают из-за хозяйственного разделения участников единого технологического процесса генерации, передачи, распределения и потребления электроэнергии

Проявляется отставание в процессах адаптации нормативно-правовой базы и в развитии подходов к организации системы управления надежностью к существующим в экономике условиям

Предотвращение аварийных ситуаций в электроэнергетических системах (ЭЭС), с учетом имеющихся приоритетов и существующих недочетов в отрасли - важная научно-техническая проблема, состоящая из множества задач В качестве основных выделяют организацию систем сбора и обработки информации о функционировании ЭЭС с проведением качественного инженерного и статистического анализа информации, создание более совершенной системы эксплуатации оборудования и управления надежностью ЭЭС с учетом возможной ее коррекции и оценки эффективности, построение структурно надежных схем ЭЭС

Одним из наиболее слабоизученных методических вопросов исследования надежности систем энергетики остается подготовка исходной информации, получение и исследование свойств которой является основной задачей связанной с анализом надежности, оценкой численных значений показателей и использованием их при проектировании, перспективном развитии и эксплуатации в энергосистемах

Недостатки существующей системы сбора информации о технологических нарушениях и эксплуатационных характеристиках, оборудования систем энергетики приводят к частичной потере данных, снижению точности оценки надежности, невозможности выявления причин отключений и их последствий

Увеличение надежности оборудования в ЭЭС, совершенствование системы его эксплуатации приводят к сокращению объемов однородных данных об отключениях и технологических нарушениях Ошибки, допущенные при сборе информации, не могут быть исправлены никакими, даже самыми современными методами математической статистики Как следствие, для расчета показателей надежности поступают недостоверные оценки эксплуатационных характеристик оборудования ЭЭС Поэтому проблема разработки новых и совершенствования существующих методов исследования характеристик оборудования и систем управления эксплуатацией ЭЭС в условиях ограниченной статистической информации приобретает особую актуальность

Цель работы — разработка и совершенствование методических основ сбора и обработки статистической информации об эксплуатационных характеристиках оборудования ЭЭС, разработка структуры системы сбора и обработки

информации о нарушениях в работе оборудования ЭЭС, моделей системы эксплуатации для повышения ее эффективности и управления надежностью оборудования ЭЭС

Цель работы определяет следующие задачи исследования

• анализ существующей системы сбора и обработки информации о нарушениях в работе оборудования ЭЭС, системы управления эксплуатацией оборудования и выявление особенностей сбора и обработки статистической информации о надежности работы оборудования,

• совершенствование принципов классификации оборудования ЭЭС по отношению к показателям надежности, формирование массивов однородной информации,

• выявление степени влияния статистической информации о надежности оборудования на способы ее обработки,

• оценка надежности энергооборудования на основе статистических выводов и байесовского подхода к получению объективных оценок показателей надежности,

• разработка моделей и алгоритмов управления надежностью в энергосистемах для повышения эффективности системы эксплуатации

Объект н предмет исследования Объектом исследования является электроэнергетическая система как совокупность административно независимых субъектов, объединенных единым технологическим процессом, управляющих оборудованием и обслуживающих его в энергосистемах

Предметом исследования являются принципы сбора и обработки статистической информации, методы управления надежностью и системой эксплуатации оборудования ЭЭС

Методы исследования Для решения поставленных задач использовались методы теории множеств, теории вероятностей и математической статистики, функционального анализа, распознавания образов, теории надежности, экономико-математического анализа, экспертного оценивания

Достоверность полученных результатов. Достоверность предложенных моделей и обоснованность результатов исследований обеспечивается корректным применением теории, результатами проведенных исследований и вычислительных экспериментов, а также данными, полученными в реальных условиях эксплуатации электрооборудования на энергообъектах Подтверждается положительным опытом использования моделей управления эксплуатацией объектов энергосистем

Научная новизна и значимость полученных результатов заключается в следующем

1 В работе получила дальнейшее развитие теория обработки ограниченной статистической информации о надежности оборудования ЭЭС, что в условиях несовершенной системы сбора и обработки информации, позволяет получать уточненные значения показателей надежности

2 На основе системного подхода разработаны предложения по совершенствованию математических моделей системы эксплуатации энергообъек-

4

тов, системы сбора и обработки информации о нарушениях в работе оборудования, которые дают возможность более точно и корректно оценить эффективность системы эксплуатации оборудования ЭЭС

3 Показано, что для повышения эффективности системы эксплуатации необходима оценка возможного объема, требуемого технического обслуживания и ремонта, что позволяет в условиях имеющихся ограничений материальных ресурсов выбрать и рекомендовать к проведению только те мероприятия, которые максимально снижают ущерб от технологических нарушений

4 Предложены обобщенные математические модели, позволившие решить задачу выбора профилактических мероприятий и оценить эффективность системы эксплуатации оборудования ЭЭС по различным критериям

Практическая ценность работы

1 Результаты исследований необходимы для конкретной реализации ряда статей федеральных законов «Об электроэнергетике», «О техническом регулировании», «О естественных монополиях»

2 Разработанная система сбора и обработки информации позволяет получить оценки надежности работы оборудования ЭЭС в условиях малых объемов однородных статистических данных Значения эксплуатационных характеристик и показателей надежности, являются информационным обеспечением математических моделей, позволяющих адаптировать систему эксплуатации к изменяющимся условиям при ограниченных ресурсах

3 Рекомендуемая система сбора и обработки информации обеспечит большую достоверность, достаточность и качественное соответствие информации требованиям субъектов электроэнергетики и действующей нормативной документации, позволит снабдить достоверной информацией структурные подразделения и головные предприятия отрасли

4 Предложенная классификация информации и оборудования по показателям надежности может быть использована для подготовки стандартов обработки статистической информации в отрасли Предлагаемые модели управления системой эксплуатации позволяют в рамках действующей нормативно-технической документации, ограниченных финансовых, трудовых и временных ресурсах, повысить надежность ЭЭС и эффективность системы эксплуатации

Реализация результатов работы

1 Положения диссертационной работы использованы при оценке надежности работы оборудования и системы эксплуатации сетевых предприятий Нижегородской и Ленинградской энергосистемы

2 Результаты проведенных расчетов переданы в ФГУ ПФО «Ростехнад-зор», Нижегородское представительство ПЦ «Энерго», филиал ОАО «ФСК ЕЭС» Ленинградское предприятие магистральных электрических сетей

3 Результаты работы используются в учебном процессе Нижегородского государственного технического университета при чтении курсов «Надежность ЭЭС», «Оптимизация в ЭЭС», «АСУ ЭЭС» и в дипломном проектировании

Связь работы с научными программами, планами, темами Исследование связано с работами кафедры «Электроэнергетика и электроснабжение»

НГТУ, проводимыми в соответствии с Федеральной целевой программой «Реформирование и развитие оборонно-промышленного комплекса (2002 -2006 г )», Федеральной целевой научно-технической программой «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» на 2002 - 2006 г, блока «Поисково-прикладные исследования и разработки», раздела «Топливо и энергетика» Работа соответствует основным направлениям программы научных исследований и экспериментальных работ по повышению надежности, определенных «Положением о технической политике в распределительном электросетевом комплексе»

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1 Усовершенствованная система сбора и обработки статистической информации об эксплуатационных характеристиках оборудования ЭЭС

2 Принципы классификации технологических нарушений в ЭЭС

3 Новый подход к практическому решению вопроса оценки надежности оборудования в ЭЭС в условиях ограниченности однородной статистической информации о показателях надежности энергооборудования энергосистем

4 Модели и алгоритмы повышения эффективности системы эксплуатации и управления надежностью оборудования ЭЭС

Апробация результатов диссертации. Основные положения диссертационной работы и ее отдельные результаты представлены на двух всероссийских научных семинарах РАН с международным участием им Ю Н Руденко «Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики», Псков, 2005 г Харьков, 2006 г, на международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития энерготехнологии» Бенар-досовские чтения Иваново, 2005 г, девятой международной конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника н энергетика», Москва, 2003 г, на второй и четвертой Всесоюзной молодежной научно-технической конференции «Будущее технической науки», Нижний Новгород, 2003 и 2005 г г, на научно-технических конференциях «Актуальные проблемы электроэнергетики», Нижний Новгород, 2002 и 2003 г г

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 106 наименований и двух приложений Объем диссертации составляет 129 страниц основного текста, включая 19 рисунков и 28 таблиц

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении определена актуальность работы, сформулированы цели и основные задачи исследования, показана научная новизна, практическая ценность и теоретическая значимость работы, связанная с необходимостью учета показателей надежности оборудования в задачах управления эксплуатацией, указаны методы исследования, приведена структура диссертации

В первой главе представлены выводы проведенного аналитического обзора и критического анализа основных исследований в области надежности, по организации систем сбора и обработки информации в ЭЭС, проведенного ана-

лиза состояния вопросов управления системой эксплуатации и надежностью оборудования энергосистем

Существенный вклад в решение этих проблем был внесен участниками Всероссийского научного семинара РАН «Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики» Развитию теории и методов обеспечения надежности систем энергетики посвящены работы Ю К Беляева, В А Веникова, Н И Воропая, Ю Б Гука, В Г Китушина, Н А Манова, Л А Мелен-тьева, Б В Папкова, Ю Н Руденко, И А Рябинина, М Г Сухарева и др

Научной основой для организации систем сбора и обработки ограниченной статистической информации в системах энергетики являются исследования И А Ушакова, Ф И , Фишбейна, Е М Червонного и др

В создание теоретических основ и методов организации планирования и управления ремонтом энергооборудования, моделирования сложных энергетических систем большой вклад внесли отечественные и зарубежные ученые ЕЮ Барзилович, Р Барлоу, ФБайхельт, В Ф Воскобоев, А А Филатов, М А Коропсевич, В А Савельев, А Н Назарычев, В А Каштанов, Г В Рубальский, В В Калашников и др

Однако вопросы обеспечения надежности с позиций организации эффективного функционирования системы технического обслуживания и "ремонта оборудования энергетических систем с учетом ограниченной статистической информации о технологических нарушениях в работе энергообъектов в этих работах отражены недостаточно полно или претерпели изменения в связи с изменением экономических основ государства и отношений между предприятиями отрасли и нуждаются в существенной доработке

Поскольку проблема обеспечения эффективности функционирования системы эксплуатации не может быть решена без определения фактической надежности оборудования в ЭЭС, показано, что данные о ее показателях могут быть получены только путем модернизации существующих систем сбора и обработки информации о технологических нарушениях в работе энергосистем

Критический анализ существующей системы сбора и обработки информации используемой предприятиями отрасли показал ее несоответствие многим дополнительным требованиям к энергетике в условиях рыночных отношений

В заключительной части главы сформулированы цели, определены источники информации, методы ее сбора и обработки, инструменты контроля и повышения надежности оборудования энергосистем, определены основные направления использования информации о надежности действующего оборудования, приведены обоснования необходимости совершенствования системы технического обслуживания и ремонта, а также обзор современных методов диагностики оборудования ЭЭС

Во второй главе представлены результаты анализа надежности энергообъектов региональных сетевых компаний (РСК) ОАО «Ленэнерго» и ОАО "Нижновэнерго" Для определения основных показателей надежности оборудования ЭЭС, их законов распределения проведен ретроспективный анализ статистики внезапных отключений оборудования за 1998 - 2004 годы Объем стати-

охичеокого материала для ЛЭП 220 кВ составил 857 км лет, а ЛЭП 110 кВ -3809 км лет

Важнейшая роль в проведенных исследованиях отведена определению фактической надежности электрооборудования, работающего в широко изменяющемся диапазоне внешних воздействий на него и, следовательно, обладающего разными количественными характеристиками показателей надежности Представлен результат расчета характеристик параметра потока отказов В Л 110 кВ ¿по каждому из предприятий электрических сетей (ПЭС) и нижегородской ЭЭС в целом Для иллюстрации возможностей увеличения объемов исходной информации приведен пример объединения выборок по ПЭС в РСК

Представлены результаты исследования надежности энергосистем на основе системы показателей, характеризующих эксплуатацию оборудования энергопредприятий (энергообъектов) Формулы, используемые для расчета показателей оценки уровня эксплуатации и ремонта приведены в табл 1, численные значения показателей, оценка которых произведена на основании исходной информации о технологических нарушениях в ЭЭС представлены табл 2, 3

Таблица 1

Показатели уровня эксплуатации оборудования РСК

Показатель надежности Формула Обозначения

Передачи электроэнергии ГС -1 ш шэ и^-иь А1¥ - недоотпуск электроэнергии, - отпуск электроэнергии в сеть и 1УП - потери в сетях (тыс кВг-ч )

ЛЭП тлэп НЛЭП"^лэп/100 ттп - количество нарушений на ЛЭП, 2/лэп- протяженность ЛЭП в км/100

Трансформаторов ПС 35-110 кВ ТПу £"НТ их/100 - количество нарушений в работе трансформаторов, ГЦ • количество единиц оборудования

Выключателей ПС 35-110 кВ /Яд ^"„д/ЮО гПц - количество нарушений на ПС 35-110 кВ, Иц - количество единиц оборудования

ТП ттп «тп /100 тт - количество нарушений в работе ТП, Пт - количество ТП

Удельный показатель надежности работы РСК ш _ тРСК "РСК /10000 Шрри - количество нарушений в работе РСК за отчетный период, п^ - количество условных единиц оборудования РСК

Таблица 2

Показатель Иц РСК для РСК ОАО «Ленэнерго»

Период п РСК '"РСК ®Н РСК

2002 320950 1328 41

2003 316809 2117 67

2004 318634 2225 70

В диссертации поставлена и решена задача определения характерных особенностей статистики повреждений, ошибок и их причин, возникающих при сборе и обработке информации о надежности работы оборудования, эксплуатируемого в ЭЭС

Таблица 3

Данные о технологических нарушениях в РСК

Показатели РСК ОАО «Ленэнерго» РСК ОАО «Нижновэнерго»

2002 г 2003 г 2004 г 2002 г 2003 г 2004 г

Общее число инцидентов 1330 2118 2225 962 789 808

- из-за ошибочных действий 4 • 12 11 6 4 0

- в сетях 35 -330 кВ 236 279 244 179 152 171

- в сетях 6-10 кВ 1094 1839 1981 783 637 637

Недоотпуск электроэнергии (тыс кВгч) 3375 5738 3168 1039 609 1007

- из-за ошибочных действий 26 44 28 0 0 0

- в сетях 35 -330 кВ 1663 1656 833 270 79 352

- в сетях 6-10 кВ 1712 4082 2335 769 530 655

Ущерб всего (тыс руб ) 24108 49660 27940 4793 7165 7769

- из-за ошибочных действий 9 257 5488 0 0 0

- в сетях 35 -330 кВ 12588 29702 9530 1799 4069 4195

- в сетях 6-10 кВ 11520 19958 18410 2993 3096 3574

Сравнение характеристик показателей надежности в РСК ОАО "Ленэнерго" и ОАО "Нижновэнерго" возможно на основе оценок объема оборудования в этих системах Предлагаемая схема мониторинга надежности представлена на рис 1 Результаты проведенных исследований позволили определить цели, задачи, функции и структуру мониторинга надежности региона, с точки зрения эксплуатации объектов энергосистемы подконтрольных Ростехнадзору и министерству энергетики региона На этом основании предложен вариант практической реализации механизмов системы мониторинга энергобезопаености на уровне региональных энергосистем и вариант организации системы сбора и обработки статистической информации рис 1

Сплошными линиями представлены существующие каналы передачи информации о технологических нарушениях между субъектами электроэнерге-

тики на уровне РЭС, пунктирными - предполагаемая схема сбора и передачи информации в системе мониторинга надежности, штрих- пунктирная - обозначает систему мероприятий по повышению надежности

Рис 1 Система сбора информации о надежности оборудования ЭЭС

Информация должна собираться региональными диспетчерскими управлениями (РДУ), предприятиями электрических сетей региональных сетевых компаний (ПЭС РЭС), филиалами федеральной сетевой компании (ФСК) и территориальной генерирующей компании (ТГК) На этом же уровне формируются отчеты по надежности работы оборудования и эффективности функционирования предприятий На основе отчетов предприятия ведомственного и государственного технического надзора могут рекомендовать выполнение технических мероприятий для повышения уровня надежности и повышения эффективности функционирования объектов энергетики

В третей главе исследованы особенности сбора и обработки статистической информации о надежности работы оборудования в электроэнергетических системах

На основе анализа имеющейся информации предложено вычисление основных этапов формирования однородных массивов статистической информации о технологических нарушениях в работе ЭЭС

1 Априорный анализ предпосылок к возможному объединению разнородных данных

2 Инженерный анализ данных (формирование однородных массивов информации

3 Проверка отсутствия противопоказаний к объединению по разным вы-, боркам

4 Анализ применимости критериев проверки статистических гипотез с учетом специфики информации

Результаты анализа действующей системы сбора и обработки информации, позволили разработать принципы ее классификации с учетом влияния технологических нарушений и отказов на показатели надежности оборудования энергосистем, по структурным признакам, по видам отказов, по отношению к показателям надежности

Разработаны предложения по классификации информации для определения

• потока отказов однотипного оборудования,

• условной вероятности развития отказов,

• времени восстановления электроснабжения при отказах,

• времени восстановления работоспособности оборудования энергосистем

Такой подход позволил выработать предложения по вариантам задания в справочной литературе оценок показателей надежности с учетом предлагаемого классификатора

Приведены уточненные на основе байесовского подхода математические выражения, позволяющие использовать предложенный классификатор для объединения статистических данных по системам электроэнергетики с разными сроками эксплуатации оборудования, когда инженерный анализ и критерии проверки однородности подтверждают возможность объединения статистической информации

Представлены результаты анализа факторов влияющих на точность оценок показателей надежности и однородность обрабатываемого статистического материала, выявлены характерные ошибки при расчетах статистических оценок

В четвертой главе представлены модели, позволяющие на основе статистической информации разработать эффективные методы управления надежностью и эффективностью работы энергосистем

Предложен новый принцип построения системы эксплуатации энергообъектов отрасли и механизм ее адаптации к изменяющимся условиям, которые представлены структурной схемой рис 2

В предлагаемая модель адаптивного управления системой технического обслуживания и ремонта (ТОиР), содержит информацию используемую для оценки состояния энергообъекта, из множествах представляет функционал

х1=х{х,_1,и„Ц1), (1)

где х, - вектор текущего технического состояния оборудования энергосистемы (энергообъекта) в момент I, определяемый с учетом оценок параметров хо за интервалы времени г_у, ¡-2, (о, и, =и(а1,Т1) - функционал

управляющего воздействия, — ограничения, учитывающие условия эксплуатации оборудования в момент времени г

1 г, Адаптер (А)

Рис 2 Структурная схема модели адаптивного управления надежностью энергосистем

Множество параметров выходной информации X поступает от ОУ, часть которой XI используется КБ для оценки состояния энергообъекта КБ состоит из контрольно-измерительных органов, системы мониторинга надежности и оценки состояния конкретного энергообъекта или энергосистемы в целом В результате обработки информации контролирующим органом, формируются оценки состояния оборудования Функционал оценки состояния в момент!

а,=а{а,.х,и„и1) (2)

Регулятор технического состояния осуществляет управляющие воздействия на изменения текущего технического состояния оборудования, полученные по результатам оценки, определяемой диагностикой оборудования и анализом технологических нарушений

Управляющее воздействие адаптера формирует набор работ по ТОиР, противоаварийных мероприятий с учетом произошедших за интервал времени ! изменений Так как за время Г происходит изменение текущего технического состояния оборудования, возможно изменение причин технологических нару-

тений, а также ограничений, накладываемых иа ресурсы и требований к обеспечению надежности Коррекция управляющего воздействия зависит от результатов оценки состояния ТОиР и оборудования в момент времени г

Задача минимизации функции суммарных затрат на все виды работ и суммарного уменьшения ущерба при выполнении их выглядит как

/7 = 2-1/,<21+г2+ +*„)-»ПШ1 (3)

где к) - количество повреждений у - го вида, при ограничениях на ресурсы Р ^ 2 — 2, Р, б ~ ограничения на суммарные затраты, р,,д, - ограниче-

1=1

ния по каждому виду затрат р, < г, < д1 Тогда целевая функция примет вид

г.-^ХЛ г, п)-*™ (4)

Предлагаемая модель позволяет составить программу ТОиР по типам оборудования и энергообъектам, осуществить планирование материальных, финансовых и трудовых ресурсов

Показано, что выбор стратегии должен учитывать и затраты на обеспечение надежности при всех возможных технических состояниях ВЛ Неучет технического состояния ВЛ и распределение вероятностей причин их отключений приводит к излишним затратам, оценки минимальных значений которых приведены в таблице 4

Таблица 4

Минимальные значения излишних затрат при проведения ТОиР в ПЭС

Техническое Удельные затраты на 100 км Средние Минимальные зна-

состояние ВЛ В Л 6-10 кВ для выполнения удельные чения излишних

прогивоаварийных мероприя- затраты, затрат на выполне-

тии, тыс руб (вероятность при- тыс руб ние противоава-

нимасмых мероприятий) рийных мероприя-

о, с2 1<ь тий, тыс руб

Поросль на трассе или Стратегия Б,

узкая просека 15(0,7) 147,1(0,25) 78,2 51,2 0

(0,05)

Стратегия

132,1(0,5) 63,2(0,5) 97,65 46,5

Стратегия 87

-(-) | 132,1(1) | -(-) 132,1 80,9

Механическая проч- Стратегия

ность меньше норма- -(-) | 132,1(0,22) | 63,2(0,78) 78,36 0

тивных значений Стратегия Бэ

внешних воздействий, -(-) | 132,1(0,5) | 63,2(0,5) 97,65 19,29

наличие дефектов Стратегия 37

-(-) | 132,1(1) | -(-) 132,1 53,74

Проведенные исследования выявили, что наиболее часто используемые сетевыми предприятиями энергосистем стратегии при проведении ТОиР не содержат необходимого набора противоаварийный мероприятий, поэтому они нерациональны

В ряде случаев, при одинаковых причинах отключений оборудования, энергопредприятия, находящиеся в одних и тех же климатических условиях, принимают разные стратегии проведения противоаварийных мероприятий

При анализе сведений, полученных за последнее десятилетие с метеорологических станций, выяснилось, что скорость ветра и масса отложений на проводах превышала норму только в 10-15% случаев Вместе с тем, до 50% случаев массовых отключений ВЛ в энергосистемах происходили при скорости ветра 5-10 м/с с максимальными порывами до 15 м/с без образования гололедно - изморозевых отложений на проводах, тогда как за нормативную принята скорость ветра не менее 21 м/с Расследование массовых отключений В Л 6-10 кВ показывает, что большинство повреждений вызывается не воздействием гололеда, ветра или их сочетаний, а падением деревьев на них или перекрытием на поросль во время этих воздействий

Если на всех отключающихся ВЛ осуществлять противоаварийные мероприятия (3;, 02, Оз (таблица 4), то можно практически полностью устранить массовые отключения ВЛ Однако при этом появятся излишние затраты, обусловленные тем, что надежность части ВЛ может быть повышена выполнением только одного из трех мероприятий

Поставлена и решена задача оптимизации структуры системы оперативного обслуживания и ремонта (ООиР) электрических сетей

Для оптимизации структуры ООиР требуется минимизировать объем переездов оперативного и ремонтного персонала с учетом выполнения требуемых объемов работ в заданных районах, при условии минимума суммарных затрат на обслуживание энергообъектов

Основываясь на требованиях к ликвидации аварий и формам обслуживания, учитывая среднюю скорость передвижения транспорта, коэффициент плотности дорог в европейской части, среднее время доставки оперативного персонала на объект принято равным 20 минут

В поставленной задаче энергосистема представляется как дискретная структура, состоящая из совокупностей конечного числа объектов Это позволяет применить для ее исследования методы кластерного анализа и комбинаторики Предложен алгоритм решения задачи оптимизации структуры системы ООиР, состоящий из двух этапов

1 Минимизация расстояний от энергообъектов до центров обслуживания

2 Дооптимизация полученных структур в условиях ограниченных временных и финансовых ресурсов

Процесс выбора центров обслуживания и объектов, входящих в зону обслуживания итеративный, после каждой итерации рассчитывается значение целевой функции На рис 3, 4 и 5 символы «I * » - обозначают энергообъекты, принадлежащие соответствующим районам с центрами обслуживания обо-

14

значенными символом «•»_ Расстояния между объектами даны в относительных единицах

Рис. 3. Исходное расположение Рис. 4. Результаты оптимизации центров обслуживания. структуры ООиР методом нечетких

средних.

Задача дооптимизации распределения ресурсов при организации оперативного обслуживания и ремонта в полученных районах решена методом линейного программирования. Результат оптимизации распределения ресурсов в каждом отдельном эн ер гор анонс представлен на рис. 5, где показаны зоны обслуживания оперативных выездных бригад (ОБЕ). Объекты вне этих зон обслуживаются дежурными энергообъектов. Средняя суммарная интенсивность

откл

потока требований с энергообъектов при моделировании ю = 0.002152 -——.

час

Рис. 5. Дооптимизированныс методом линейного программирования структуры системы оперативного обслуживания и ремонта.

Проведенные на модели системы оперативного обслуживания исследования, при различных средних интенеивностях потока требований

0,00015 ^ ш< 0.007 ^^^ с 10, 15, 20 объектов и одном обслуживающем час '

центре, С использованием метода линейного регрессионного анализа позволили выявить функциональную за в нон моста коэффициента готовности от потока требований с энергообъектов в относительных единицах, которые представлены на рис. 6.

1 ШВ Г- ■ ■!-■■■

О.4С0СС

о.отоо -----—--------——----

с.отм —Л——-1—-1——---I-—I-—---

:>.::/ о ~>> о.зв о. у о.а 0.71 а.т& о,« : :>> 1.ш

ИнТ. 44.

Рис. 6. Зависимость коэффициента готовности системы ООиР от интенсивности потока требований с энергообъектов

Для реализации период проведения ремонтной кампании комплексного подхода при выполнении плановых, неотложных и аварийных ремонтных работ на оборудования основной сети энергосистем, разработано техническое задание и опытный вариант программного комплекса по автоматизированному формированию планов ремонта оборудования энергосистем.

Комплекс позволяет минимизировать;

1. Объемы оперативных переключений с целью минимизации количества отключаемых объектов и величины возможных ограничений потребителей по мощности и энергии.

2. Длительность режимов с ослабленной схемой: основной сети энергосистемы, схем выдачи мощности электростанций в систему, межсистемных и внутрисистемных транзитов мощности

3. Снижение показателей структурной надежности сети и показателей качества электрической энергии.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ II РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1 Проведен критический анализ существующей системы сбора и обработки информации о нарушениях в работе оборудования ЭЭС и существующей системы управления эксплуатацией оборудования в энергосистемах

2 Выявлены особенности сбора и обработки статистической информации о надежности работы оборудования в электроэнергетических системах в условиях перехода отрасли к рыночным отношениям Разработаны принципы классификации и формирования массивов однородной информации в ЭЭС, необходимые для решения задач современной энергетики

3 Сформулированы правила классификации оборудования ЭЭС по показателям надежности и плотности распределения параметров его надежности Произведена оценка влияния качества и объема статистической информации о надежности оборудования на способы ее обработки

4 Для оценки значений параметров надежности и законов распределения случайных величин, показателей надежности применен байесовский подход, позволяющий уточнять оценки параметров надежности при появлении дополнительной статистической информации

5 Сформулированы предложения по корректировке существующей структуры системы сбора и обработки, передачи информации об эксплуатационных характеристиках оборудования ЭЭС, технологических нарушениях в ЭЭС и самой системе эксплуатации

6 Разработаны алгоритмы и модели управления надежностью в энергосистемах, повышения эффективности и оптимизации структуры существующих систем эксплуатации оборудования

7 Для реализации комплексного подхода к ремонту оборудования ЭЭС в период проведения ремонтной кампании разработан опытный вариант программного комплекса по автоматизированному формированию планов ремонта оборудования энергосистем

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Научные работы, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК

1 Васильев А П Адаптивное управление надежностью оборудования энергосистем / Васильев А П, Карабанов А А , Папков Б В // Приборы и Системы Управление, Контроль, Диагностика - №3 - 2006 - С 64-68 Статьи, опубликованные в других изданиях

2 Карабанов А А Автоматизация формирования плана ремонтов сетевого оборудования ЭЭС / Карабанов А А , Папков Б В // Радиоэлектроника, Электротехника и энергетика Тез Докл Девятой международной науч - техн Конф Студентов и аспирантов -ТЗ —М издательство МЭИ, 2003 - С 254-255

3 Карабанов А А Автоматизация планирования ремонтов электрооборудования энергосистем / Карабанов А А , Папков Б В //II Региональная молодежная научно-техническая конференция / Тез Докл Будущее технической

науки нижегородского региона —Н Новгород, 2003 - С 71

4 Карабанов А А Показатели эффективности эксплуатации оборудования в энергосистемах / Карабанов А А, Папков Б В // Международная научно-техническая конференция XII Бенардосовские чтения «Состояние и перспективы развития электротехнологии» Тез Докл - Т1 —Иваново, 2005 - С 99

5 Карабанов А А Требования к интерфейсу программ сбора и анализа статистики отключений в энергосистемах / Карабанов А А // Международная научно-техническая конференция «Будущее технической науки» Тез Докл -ННовгород, 2005 -С 69-70

6 Иванов А В Автоматизация планирования ремонтов электрооборудования энергосистем / Иванов А В , Карабанов А А , Папков Б В // Труды Нижегородского государственного технического университета / Электрооборудования промышленных установок -Т49 - Н Новгород, 2005 - С 108-111

7 Карабанов А А Особенности обработки статистической информации в электроэнергетике / Карабанов А А , Папков Б В // Материалы международной научно-практической конференции Молодежь и наука XXI века -41 - Ульяновск, 2006 - С 168-172

8 Карабанов А А Проблема определения фактической надежности оборудования в электроэнергетических системах / Карабанов А А //XI Нижегородская сессия молодых ученых Техническое науки «Голубая Ока» -Н Новгород, 2006 - С 100-101

9 Карабанов А А , Папков Б В Особенности сбора и обработки статистики о повреждениях в энергосистемах / Карабанов А А , Папков Б В // Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики Вып 56 - Иркутск-Псков, 2006 - С 287 - 295

Личный вклад соискателя. Приведенные в диссертации результаты являются составной частью НИР, выполняемых при участии автора В работах, опубликованных в соавторстве, соискателю принадлежит формализация постановки задач [1, 2, 3, 4, 5, 7, 10], разработка математических моделей и методов [1,2], реализация алгоритмов, обобщение и анализ результатов [1, 2, 8]

Подписано в печать 11 04 2007 Формат 60x84 Vie Бумага офсетная Печать офсетная Уч -изд л 1,0 Тираж 100 экз Заказ 293

Нижегородский государственный технический университет Типография НГТУ 603950, ГСП-41, Нижний Новгород, ул Минина, 24

Введение

1. Аналитический обзор состояния вопросов управления системой эксплуатации и надежностью оборудования энергосистем.

1.1. Исследования в области организации систем сбора и обработки информации по надежности в электроэнергетических системах

1.2. Необходимость совершенствования системы технического ремонта и обслуживания.

1.3. Анализ существующих систем сбора и обработки статистической информации о нарушениях в работе энергосистем.

1.4. Постановка задачи исследования.

1.5. Выводы.

2. Исследования фактической надежности оборудования в региональных энергосистемах.

2.1. Анализ надежности BJI 110-220 кВ основной сети нижегородской энергосистемы.

2.2. Анализ надежности работы РСК ОАО "Ленэнерго" в период с 2002-2004 год.

2.3. Рекомендации по оценке фактической надежности электрооборудования в электроэнергетических системах.

2.4. Выводы.

3. Особенности сбора и обработки статистической информации о надежности работы оборудования в ЭЭС.

3.1. Влияние принципов классификации статистической информации на точность показателей надежности оборудования энергосистем.

3.2. Классификация статистической информации о надежности оборудования энергосистем.

3.3. Применение байесовского подхода для оценки показателей надежности.

3.4. Выводы.

4. Разработка мероприятий по управлению надежностью энергосистем

4.1. Адаптивное управление надежностью оборудования энергосистем.

4.2. Оптимизация структуры и оценка эффективности системы эксплуатации оборудования в энергосистемах.

4.3. Разработка программного обеспечения для автоматизированного согласования планов ремонтов оборудования энергосистем.

4.4. Выводы.

Россия располагает значительными запасами энергетических ресурсов и мощным ТЭК, который является базой развития экономики, инструментом проведения внутренней и внешней политики. Роль страны на мировых энергетических рынках во многом определяет ее геополитическое влияние.

Энергетический сектор обеспечивает жизнедеятельность всех отраслей национального хозяйства, способствует консолидации субъектов Российской Федерации, во многом определяет формирование основных финансово-экономических показателей страны. Природные топливно-энергетические ресурсы, производственный, научно-технический и кадровый потенциал энергетического сектора экономики являются национальным достоянием России. Эффективное его использование создает необходимые предпосылки для вывода экономики страны на путь устойчивого развития, обеспечивающего рост благосостояния и повышение уровня жизни населения.

Соответствовать предъявляемым экономикой страны требованиям может только качественно новый ТЭК - финансово устойчивый, экономически эффективный и динамично развивающийся, соответствующий техническим и экологическим стандартам, оснащенный передовыми технологиями и высококвалифицированными кадрами, неотъемлемой частью которого является электроэнергетика.

Современное общество пришло к зависимости от надежной поставки электроэнергии, которая стала важнейшей составляющей жизнеобеспечения и среды обитания людей в целом. Крупные аварии по масштабам ущерба могут быть причислены к наиболее разрушительным видам бедствий, наносящим удар по национальной экономике страны и безопасности людей.

Системные аварии неоднократно происходили в различных ЭЭС России и мира. Ущерб, наносимый системной аварией, огромен.

Одна из первых системных аварий - 1965 г. в энергосистемах США и Канады. Начиная с 2000 года, случилось уже несколько подобных аварий.

9 сентября 2000 года обесточены города Челябинск, Екатеринбург, Курган.

В 2003 году 14 августа произошла крупнейшая системная авария в ОЭС США и Канады. В процессе развития аварии отключилось 61 800 МВт нагрузки и 263 электростанции (531 энергоблок), включая 10 АЭС (7 - в США и 3 в Канаде, всего 19 блоков), 50 миллионов человек осталось без электричества, несколько человек погибло, произошло более 3 тысяч пожаров. Длительность аварии составила почти двое суток: энергоснабжение Нью-Йорка было восстановлено за 24 часа, а в течение 44 часов было подано энергопитание всем потребителям. В итоге экономике США и Канады был нанесён ущерб на сумму не менее 10 миллиардов долларов.

2В августа 2003 года произошла системная авария в Великобритании. В результате аварии было обесточено 3 подстанции и отключено 724 МВт нагрузки. Пострадало более 250 тысяч человек. Длительность аварии - около часа.

2 сентября 2003 года - системная авария в Мексике, без света остались четыре миллиона жителей города Мехико.

28 сентября 2003 года из-за возникшего крупного дефицита мощности была погашена вся ЭЭС Италии. Энергоснабжение 95 % потребителей было восстановлено только утром 29 сентября.

24 мая 2005 года, авария, затронувшая энергосистемы Московской, Рязанской, Тульской, Калужской областей. Две последние энергосистемы выделились на изолированную работу, каскадное развитие аварии длилось 2 часа 30 минут. В Москве и московской области обесточены 45 подстанций 220, 110 кВ и две подстанции 500 кВ, остановлен метрополитен, погашен 51 важнейший для обеспечения жизнедеятельности Москвы объект, более 10 электростанций были отключены от сети энергосистемы, величина ограничения потребителей составила 2000 МВт, ущерб по приближенным оценкам составил 2 млрд. руб.

Развитие конкурентных отношений в электроэнергетике и участившиеся крупные системные аварии указывают на необходимость повышения внимания к обеспечению надежности энергосистем и энергообъединений.

На основе детального анализа перехода отрасли к рыночным отношениям установлено, что часть проблемы в обеспечении надежности возникают из-за хозяйственного разделения участников единого технологического процесса генерации, передачи, распределения и потребления электроэнергии. Проявляется отставание в процессах адаптации технологической части нормативно-правовой базы и в развитии подходов к организации системы управления надежностью к существующим в экономике условиям.

Анализ зарубежного опыта показывает, что рост конкуренции и экономия издержек приводят к снижению уровня резервов всех видов, что непосредственно влияет на надежность текущего функционирования электроэнергетических систем, а отсутствие стимулов для долгосрочных инвестиций создает проблему покрытия перспективного спроса, закладывая базу для снижения надежности в будущем.

Организация эффективной структуры управления электроэнергетикой требует четкого выделения приоритетов в развитии отрасли, фундаментальных исследований в области надежности, использования передовых научно-технических разработок в области управления эксплуатацией.

Вместе с тем в электроэнергетике сохраняются механизмы и условия хозяйствования, неадекватные принципам рыночной экономики, действует ряд факторов, негативно влияющих на функционирование и развитие отрасли. Основными факторами, снижающими надежность и сдерживающими развитие электроэнергетики, являются:

• высокая (более 50 процентов) степень износа основных фондов;

• сокращение объема вновь вводимых мощностей в электроэнергетике (за девяностые годы спад от 2 до 6 раз);

• практика продления ресурса оборудования закладывает будущее отставание в эффективности производства;

• высокая аварийность оборудования, обусловленная низкой производственной дисциплиной персонала, недостатками управления, а также старением основных фондов;

• отсутствие адекватной системы сбора, обработки и обмена информацией между предприятиями отрасли.

Предотвращение возможных аварийных ситуаций в ЭЭС, с учетом имеющихся приоритетов и существующих недочетов в отрасли - важная научно-техническая проблема, состоящая из множества задач.

В качестве основных можно выделить:

• построение структурно надежных схем ЭЭС;

• создание эффективной системы эксплуатации энергооборудования и системы управления надежностью в ЭЭС;

• организацию систем сбора и обработки информации о функционировании ЭЭС с проведением инженерного и статистического анализа информации;

• проектирование и создание оборудования с более совершенными техническими характеристиками.

Задача информационного обеспечения отрасли статистической информацией о надежности эксплуатируемого оборудования, занимает особое место, проводимый анализ позволяет:

• анализировать качество управления надежностью и эксплуатацией;

• проверять выполнение требований к эксплуатации оборудования;

• выявлять наиболее рациональные варианты системы эксплуатации и структуры энергосистем;

• принимать оптимальные решения, касающиеся проектирования, изготовления и использования энергооборудования в ЭЭС.

Проблема статистического анализа эксплуатационных характеристик оборудования ЭЭС обладает специфическими особенностями, исключающими возможность непосредственного применения методов, разрабатываемых в других областях техники, которые сводятся к следующему:

• совокупности однотипного оборудования в ЭЭС по сравнению с другими изделиями промышленности малочисленны;

• условия и режимы эксплуатации оборудования в ЭЭС неодинаковы;

• возможна неполнота и недостоверность, а в ряде случаев, отсутствие информации о нарушениях в работе энергооборудования;

• практическое отсутствие системы сбора и обработки информации, учитывающей потребности РГК и ТГК, РСК, ФСК и её филиалов, СО и его филиалов, Ростехнадзора, ведомственного технологического надзора, образованных в результате реформ электроэнергетики организаций.

Вследствие этих особенностей однородные массивы статистической информации об эксплуатационных характеристиках оборудования в ЭЭС малы по объему. Как показал опыт статистических исследований оборудования в ЭЭС проводимых автором и по данным, опубликованным в [3, 82], в некоторых случаях объем однородных эксплуатационных выборок не превышает 7-8 реализаций в год.

Существующая система сбора и обработки информации реализованная в [42], уже не полностью отвечает требованиям, появившимся в результате реформ энергетики. Практическое отсутствие системы сбора информации о технологических нарушениях и эксплуатационных характеристиках, ведет к частичной потере данных, снижению точности оценки надежности, невозможности выявления причин отключений и их последствий. До настоящего времени, одним из наиболее слабоизученных методических вопросов исследования надежности систем энергетики, остается подготовка исходной информации, хотя работы в данном направлении начали появляться с середины двадцатого века в ходе развития прикладных разделов теории надёжности [6, 7, 10, 11, 15, 20, 16, 21, 61], в том числе и в приложении к отдельным отраслям народного хозяйства страны [56, 78, 84, 83, 86, 87].

В области машиностроения, для решения этой задачи были разработаны и утверждены соответствующие ГОСТы [27 - 29, 32], так же были разработаны ГОСТы и руководящие указания для любой промышленной продукции [25, 26, 30, 31, 33 - 35]. Однако для их использования необходимо создание отраслевых методик, обеспечивающих «привязку» положений ГОСТов к условиям электроэнергетики.

Несмотря на актуальность проблемы и очевидную необходимость данных ГОСТов и методик, указания по специальной обработке статистической информации на объектах ЭЭС практически не разработаны. Поэтому часть информации безвозвратно теряется или искажается, а ошибки, допущенные при сборе информации, не могут быть исправлены никакими, даже самыми современными методами математической статистики. Как следствие, в эксплуатацию поступают недостоверные оценки эксплуатационных характеристик оборудования ЭЭС.

Связь работы с научными программами, планами, темами. Проведенные исследования связаны с работами кафедры «Электроэнергетика и электроснабжение» Нижегородского государственного технического университета, проводимыми в соответствии с Федеральной целевой программой «Реформирование и развитие оборонно-промышленного комплекса (2002 -2006 годы)»; Федеральной целевой научно-технической программой «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» на 2002-2006 годы, блока «Поисково-прикладные исследования и разработки», раздела «Топливо и энергетика». Работа выполнена в соответствии с конкурсом, объявленным Федеральным агентством по науке и инновациям министерства образования и науки РФ на 2005 год на право заключения контрактов по направлению «Разработка и внедрение конкурентоспособных электросберегающих технологий». Работа соответствует основным направлениям программы научных исследований и экспериментальных работ по повышению надежности, определенных «Положением о технической политике в распределительном электросетевом комплексе».

Цель исследования. Разработка методических основ сбора и обработки статистической информации для оценки надежности объектов энергетики с учетом особенностей их эксплуатации, структуры системы сбора и обработки информации о нарушениях работы оборудования ЭЭС, моделей и алгоритмов для повышения эффективности и управления надежностью оборудования в ЭЭС. Для этого решаются следующие задачи:

• анализ существующей системы сбора и обработки информации о нарушениях в работе оборудования и системы управления эксплуатацией оборудования в энергосистемах;

• выявление особенностей сбора и обработки статистической информации о надежности работы оборудования в ЭЭС;

• разработка принципов классификации и формирование однородных массивов информации;

• формирование правил классификации и плотности распределения параметров показателей надежности оборудования;

• выбор способов обработки статистической информации о надежности оборудования;

• применение байесовского подхода для оценки частных значений параметров надежности;

• прогнозирование и нормирование показателей надежности энергооборудования на основе статистических выводов и байесовского подхода к получению статистических оценок показателей надежности;

• корректировка системы сбора, обработки и передачи информации об эксплуатационных характеристиках оборудования ЭЭС, технологических нарушениях в ЭЭС и в системе эксплуатации, с учетом особенностей статистической информации;

• разработка алгоритмов и моделей управления надежностью в энергосистемах, путем оптимизации структуры существующих систем эксплуатации оборудования.

Объект исследования. Объект исследования - комплекс «электроэнергетическая система - совокупность административно независимых субъектов, объединенных единым технологическим процессом, управляющих и обслуживающих оборудование в энергосистемах».

Предмет исследования - принципы сбора и обработки статистической информации, методы управления надежностью и системой эксплуатации оборудования в энергосистемах.

Методы исследования. В работе использовались методы теории множеств, теории вероятностей и математической статистики, математического моделирования технических систем, экспертного оценивания, распознавания образов, экономико-математического анализа, функционального анализа. В работе автор защищает:

• усовершенствованную систему сбора и обработки статистической информации об эксплуатационных характеристиках оборудования ЭЭС;

• предложения по принципам классификации статистической информации и влиянию её на надежность оборудования ЭЭС;

• усовершенствованные правила классификации оборудования по показателям надежности;

• новый подход к практическому решению задачи оценки надежности оборудования в ЭЭС в условиях ограниченности однородной статистической информации о показателях надежности энергооборудования энергосистем;

• модели и алгоритмы для повышения эффективности системы эксплуатации и управления надежностью оборудования ЭЭС.

Научная новизна состоит в развитии и совершенствовании системы сбора и обработки информации о нарушениях в работе оборудования в энергосистемах, теории обработки ограниченной статистической информации о надежности оборудования энергосистем, совершенствовании математических моделей и системного похода к реализации системы эксплуатации энергообъектов.

В работе показано, что для повышения эффективности системы эксплуатации необходимо оценить и спрогнозировать возможный объем требуемого технического обслуживания и ремонта для всей рассматриваемой системы. При этом необходимо выбрать и провести, в условиях имеющихся ограничений материальных ресурсов, только те мероприятия, которые максимально снизят ущерб от технологических нарушений. Предложены обобщенные математические модели позволяющие решить задачу выбора структуры системы эксплуатации и профилактических мероприятий в условиях имеющихся ограничений на ресурсы и оценить их эффективность.

Теоретическая и практическая и ценность. Разработанная система сбора и обработки информации позволяет получить оценки надежности работы оборудования в энергосистемах в условиях малых объемов однородных статистических данных. Эти значения эксплуатационных характеристик и показателей надежности, являются информационным обеспечением математических моделей, позволяющих адаптировать систему эксплуатации к изменяющимся условиям при ограниченных ресурсах. Рекомендуемая система сбора и обработки информации обеспечит большую достоверность, достаточность и качественное соответствие информации требованиям субъектов электроэнергетики и действующей нормативной документации. Предложенная классификация информации и оборудования по показателям надежности может быть использована для подготовки стандартов обработки статистической информации в отрасли.

Работа необходима для практической реализации статей 6,9,13,14,16,18,20,23,28,29,38 законов - ФЗ «Об электроэнергетике» и 3,7,11,19-ФЗ «О техническом регулировании».

Предложения по организации системы сбора и обработки информации, и разработанные функции, выполняемые службами надежности, позволят обеспечить достоверной информацией структурные подразделения и головные предприятия отрасли. Разработанные указания позволяют обобщать полученную статистическую информацию об основных эксплуатационных характеристиках оборудования в ЭЭС для получения оценок его надежности. Предлагаемые модели управления системой эксплуатации позволяют в рамках действующей нормативно-технической документации и ограниченных финансовых, трудовых и временных ресурсах, повысить надежность ЭЭС и эффективность системы эксплуатации.

Реализация результатов работы. Положения диссертационной работы использованы при оценке надежности работы оборудования и оценке системы эксплуатации сетевого предприятия Нижегородской и Ленинградской энергосистемы. Результаты проведённых расчётов переданы в ФГУ ПФО «Ростехнадзор», Нижегородское представительство ПЦ «Энерго», филиал ОАО «ФСК ЕЭС» Ленинградское предприятие магистральных электрических сетей. Результаты работы используются в учебном процессе Нижегородского государственного технического университета при чтении курсов «Надёжность ЭЭС», «Оптимизация в ЭЭС», «АСУ ЭЭС» и в дипломном проектировании.

Апробация результатов диссертации. Основные положения диссертационной работы и её отдельные результаты были представлены на двух международных научных семинарах им. Ю.Н. Руденко «Методические вопросы исследования надёжности больших систем энергетики», в г. Пскове, 2005 и в г. Харькове, 2006; на международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития энерготехнологии». Бенардосов-ские чтения 12. Иваново, 2005г.; девятой международной конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», Москва, 2003г. на второй и четвертой Всероссийской молодёжной научно-технической конференции «Будущее технической науки», Нижний Новгород, 2003 и 2005 гг.; ежегодной научно-технических конференциях «Актуальные проблемы электроэнергетики», Нижний Новгород, 2002 и 2003 гг.; на XI сессии молодых ученых. Технические науки. 2006 г. Ульяновск 2006 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ.

Личный вклад автора. Приведенные в диссертации результаты являются составной частью НИР, выполняемых в НГТУ при участии автора. В работах, опубликованных в соавторстве, соискателю принадлежит формализация поставленных задач, разработка математических моделей и алгоритмов, получение расчетных значений показателей надежности и анализ результатов.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 106 наименований и 2х приложения. Объём диссертации составляет 129 страниц основного текста, включая 19 рисунков и 27 таблиц.

4.4 Выводы

1. В современных условиях при эксплуатации оборудования энергосистем должны быть использованы методы адаптивного управления, позволяющие выбрать стратегию рационального управления системой ТОиР с учетом ограничений финансовых, временных, трудовых и материальных ресурсов.

2. Выбор стратегии ТОиР без учета постоянно изменяющегося состояния оборудования ведет к излишним затратам. Поэтому, для обоснованного выбора форм оперативного обслуживания и зон ответственности БЦР, требуется оптимизация структуры системы ООиР с учетом влияющих факторов. Разработанные модель и алгоритм адаптивного управления системой ТОиР позволяют не только определять её параметры, но и прогнозировать рациональную организацию системы, производить анализ и выбор наиболее выгодного вида управления.

3. Основными факторами определяющими, выбор формы оперативного обслуживания является время доставки оперативного персонала на энергообъект и объем поступающих на обслуживание требований.

4. При обслуживании особо ответственных энергообъектов необходимо учитывать, что при интенсивности потока требований с 10 объектов выше 0,307 о.е., коэффициент готовности снижается до 0,96 о.е. и появляется очередь требований на обслуживание.

5. Применение при формировании графиков ремонта оборудования энергосистем (энергопредприятий) автоматизированного комплекса позволяет значительно ускорить процесс верстки плана графика ремонта оборудования и проверить его выполнимость, освободив при этом временные ресурсы для решения других производственных задач.

Заключение

Проведен анализ существующей системы сбора и обработки информации о нарушениях в работе оборудования в ЭЭС и существующей системы управления эксплуатацией оборудования в энергосистемах.

Выявлены особенности сбора и обработки статистической информации о надежности работы оборудования в электроэнергетических системах. Разработаны принципы классификации и формирование массивов однородной информации в ЭЭС.

Сформированы правила классификации оборудования по показателям надежности и плотности распределения параметров надежности оборудования. Представлено влияние статистической информации о надежности оборудования на способы её обработки.

Для оценки частных значений параметров надежности и законов распределения случайных величин, показателей надежности применен байесовский подход.

Сформулированы предложения по корректировке существующей структуры системы сбора и обработки, передачи информации об эксплуатационных характеристиках оборудования ЭЭС, технологических нарушениях в ЭЭС и самой системе эксплуатации, с учетом выявленных особенностей статистической информации в ЭЭС.

Разработаны алгоритмы и модели управления надежностью в энергосистемах, повышения эффективности и оптимизации структуры существующих систем эксплуатации оборудования.

Для реализации комплексного подхода период проведения ремонтной кампании, разработано техническое задание и опытный вариант программного комплекса по автоматизированному формированию планов ремонта оборудования энергосистем.

1. Ahmed S. Shahnawaz, Sarker Narayan Chandra, Khairuddin Azhar В., Ghani Mohd Ruddin B. Abd, Ahmad Hussein. A scheme for controlled islandin to prevent subsequent blackout. IEEE Trans. Power Syst. 2003. 18, N 1, p. 136 143.

2. G.Blazer, D.Drescher, F.Heil, P.Kirchesch, R.Meister, C.Neumann Evalution of failure data of hv circuit-breakers for condition based maintanance // CI-GRE, session 2004, Report A3-305

3. Аварийность в энергетике: Информационный бюл. №5. М.: СПО ОРГ-РЭС, 1995.-32 с.

4. Альтман И.В. Надежность электрооборудования систем электроснабжения промышленных предприятий. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Альтман И.В. Горький, 1972.

5. Арогов И.З. К вопросу оценки однородности экспериментальных данных об отказах изделий / Арогов И.З., Золотарев А.С. // Надежность и контроль качества. 1987. - №7. - С. 3 -9

6. Беляев Ю.К. Надежность технических систем: Справочник / Беляев Ю.К., Богатырев В.А., Болотин В.В. Под ред. Ушакова. — М: Радио и связь, 1985.-608 с.

7. Беляев Ю.К. Статистические методы в теории надежности. / Беляев Ю.К. -М: Знание, 1978.

8. Беляев Ю.К. Элементы теории вероятности и математической статистики / Беляев Ю.К., Чепурн Е.В. В сб. "Научные основы надежности и статистических методов контроля качества". М.: Изд-во Стандартов, 1973.

9. Боровиков В. STATISTICA: искусство анализа данных на компьютере. Для профессионалов / Боровиков В. СПб.: Питер, 2001. - 656 с.

10. Бруевич Н.Г. Предисловие к книге "Основные вопросы теории и практики надежности" / Бруевич Н.Г., Голинкевич Т.А., Барвилович Е.Ю. М.: Советское радио, 1975. - 408 с.

11. Вапник В.Н. Теория распознавания образов / Вапник В.Н., Червоненкис А.Я. М.: Наука, 1974. - 416с.

12. Васильев А.П. Адаптивное управление надежностью оборудования энергосистем. Приборы и Системы. Управление, Контроль, Диагностика. / Васильев А.П., Карабанов А.А., Папков Б.В. №3. - 2006. - С. 64 - 68.

13. Васильев А.П. Анализ надежности электрических сетей ОАО "Ленэнерго" / Васильев А.П., Турлов А.Г. // Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики — Иркутск Псков, 2006. — Вып. 56. -С. 154- 167.

14. Васильев А.П. Обеспечение надежности, безопасности энергоустановок в условиях реформирования энергетики / Васильев А.П. Проблемы энергетики. Известия высших учебных заведений Казань, 2004. - С. 61 -70.15