автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Прогнозирование состава запасных элементов сельских распределительных сетей напряжением 0,38-10 кВ

На правах рукописи

Микрюков Дмитрий Николаевич

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СОСТАВА ЗАПАСНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СЕЛЬСКИХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ НАПРЯЖЕНИЕМ 0,38-10 кВ

111111111111111111111

ООЗ 1В4ББО

Специальность 05.20.02 «Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 8 фЕВ 2008

Москва 2008

Работа выполнена на кафедре электроснабжение ФГОУ ВПО «Рязанская ГСХА»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Васильева Татьяна Николаевна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Копылов Сергей Игоревич кандидат технических наук, доцент Белов Сергей Иванович

Ведущая организация: ОАО «Рязаньэнерго»

Защита состоится «12» марта 2008 года в 10ч,00 мин. на заседании совета Д220.056.03. при Российском государственном аграрном заочном университете.

Адрес: 143900, Московская обл., г. Балашиха, ул. Юлиуса Фучика, д.1, диссертационный совет Д220.056.03.

Отзыв на автореферат (в двух экземплярах, заверенных печатью) просим присылать по адресу: 143900, Московская обл., г. Балашиха, ул. Юлиуса Фучика, д. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского государственного аграрного заочного университета

Автореферат разослан «10» февраля 2008 года Ученый секретарь

диссертационного совета Л /п

к.т.н., профессор (Зъ^б^/'-У—~~~~ Мохова О.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Повышение надежности электроснабжения потребителей является приоритетным направлением развития современной электроэнергетической системы России в целом

Распределительные сети сельскохозяйственного назначения характеризуются большой протяженностью и разветвленностью при малой плотности нагрузки, эксплуатируются под воздействием климатических факторов Это снижает надежность системы электроснабжения потребителей Аварийность силового электрооборудования сельских распределительных сетей 0,38-10 кВ Рязанского региона высокая В среднем за период 1995-2005 гг на один год она составляет кабельные линии (КЛ) напряжением 0,4 кВ ОД 7 шт на 1 км длины линии, КЛ 6 кВ - 0,22 шт на 1 км длины, КЛ 10 кВ - 0,08 шт на 1 км, отказов для воздушных линий электропередачи напряжением 0,4 кВ - 1,2 шт на 1 км, трансформаторов 2,9 шт на 100 единиц, отказов электрооборудования комплектных распределительных устройств - 10,8 шт на 100 единиц В условиях амортизации более 50% основного силового электрооборудования, не соблюдения правил эксплуатации и своевременности текущих и капитальных ремонтов, повышается доля его отказов В связи с этим задача формирования аварийного запаса встает особо остро Оптимизация расхода запаса электрооборудования имеет большое значение для любого производственного, распределяющего, потребляющего энергоэлектрического предприятия

В моделях, использовавшихся для решения задачи формирования фонда запасных частей электрического оборудования, не учитывалось ряд факторов, влияющих на интенсивность отказов электрооборудования распределительных сетей напряжением 0,38-10 кВ внешние климатические факторы, условия эксплуатации, амортизационный износ электрооборудования

В последнее время появилась необходимость пересмотра существующих методик планирования запасных элементов, связанная с развитием рыночных отношений Для огггимизации параметров планирования необходимо оценить надежность электрооборудования и системы электроснабжения, старения материалов в условиях неопределенности части исходной информации

Разработка модели прогнозирования отказов электрооборудования сетей 0,38-10 кВ для планирования запасных частей с одной стороны позволит быстро и надежно справляться с потоком отказов, а с другой за

счет выбора периода планирования приведет к экономии денежных средств предприятия

Объектом исследования является совокупность вопросов теории и практики при обосновании количества запасных частей электрооборудования.

Предметом исследования являются применение метода вероятностного прогнозирования и компонентного анализа временных рядов, многофакторные модели регрессии.

Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является разработка модели прогнозирования отказов электрооборудования сетей 0,38-10 кВ для совершенствования планирования запасных частей электрооборудования.

Проведение теоретических и практических исследований направленных на достижение цели диссертационной работы потребовало решения следующих задач:

1 Разработка базы данных об отказах силового электрооборудования в распределительных электрических сетях напряжением 0,38-10 кВ. Построение законов распределения аварийных отказов электрооборудования и исследование возможности применения вероятностного прогнозирования для осуществления прогноза отказов

2. Определение показателей безотказности электрических распределительных сетей электроснабжения потребителей сельскохозяйственного назначения напряжением 0,38-10 кВ.

3 Исследования закономерности распределения отказов электрооборудования во времени и их прогнозирование при помощи компонентного анализа.

4 Установление закономерностей влияния климатических факторов на количество отказов электрооборудования воздушных линий электропередачи напряжением 0,4 кВ.

5 Разработка инженерного метода и создание алгоритма для планирования потребности в запасных частях электрооборудования на примере Рязанского региона.

Методы исследования. Исследование осуществлялось с использованием основных положений теории вероятностей и математической статистики, теории надежности, компонентного анализа временных рядов Широкое применение нашел метод корреляционно - регрессионного анализа, математические методы вычислений, пакеты прикладных программ статистики Statistika б 0 корпорации STATSOFT, SYST AT 11 00 01 корпорации SYST AT, математический модуль Mahtcad 2001 pro

Научная новизна работы состоит в разработке методики обеспечения аварийным запасом основного электрооборудования распределительных электрических сетей напряжением 0,38-10 кВ

1 Построены законы плотности распределения вероятностей и регрессионные модели описывающие отказы электрооборудования распределительных электрических сетей напряжением 0,38-10 кВ

2. Обосновано применение компонентного анализа временных рядов для прогнозирования отказов силового электрооборудования сельскохозяйственного назначения, напряжением 0,38-10 кВ

3 Определены количественные характеристики и выведены зависимости влияния климатических факторов на интенсивность отказов электрооборудования воздушных линий электропередачи напряжением 0,4кВ, на основании многолетних наблюдений за обрывами проводов, их схлестывания, повреждениями вводов в здания и сооружения, повреждения опор

4 Разработана модель и метод планирования потребности запасных частей с учетом воздействия внешних климатических факторов, алгоритм прогнозирования отказов электрооборудования

На защиту диссертации выносятся следующие положения:

1 Обоснование разнообразия закономерностей распределения отказов силового электрооборудования в сельских распределительных электросетевых предприятиях напряжением 0,38-10 кВ

2 Разработка математической модели вероятностного прогнозирования отказов электрооборудования для комплектования его аварийным запасом распределительных сетей сельскохозяйственного назначения

3 Учет климатических факторов (атмосферное давление, температура, относительная влажность воздуха, скорость ветра, осадки, число грозовых часов, толщина стенки гололеда) при моделировании отказов электрооборудования ВЛ 0,4 кВ, выполненных неизолированными проводами

Достоверность результатов разработанных научных положений, методов, сделанных выводов и рекомендаций, проделанных расчетов подтверждается корректным применением теории высшей математики и статистического анализа А также обеспечивается созданием информационной базы данных по отказам силового электрооборудования в результате многолетних наблюдений в процессе эксплуатации распределительных сельскохозяйственных сетей 0,38-10 кВ в Рязанском регионе

Практическая ценность работы Разработанная в диссертации методика позволяет прогнозировать число отказов и оптимизировать аварийный запас электрооборудования

Результаты выполненных исследований могут использоваться при проектировании, решении задач планирования запасного электрооборудования и его элементов, формировании соответственных нормативных материалов

Личный вклад автора. Автор диссертационной работы принимал непосредственное участие в создании информационной базы данных, ее анализ методами математической статистически и их интерпретации. Выполнил работу по описанию статистических данных при помощи компонентного анализа, теории вероятностей. Провел корреляционно-регрессионный анализ зависимости влияния климатических факторов на отказы электрооборудования. Построил модель прогнозирования отказов электрооборудования сетей 6-10/0,4 кВ для планирования запасных частей

Апробация работы. Основные положения и научные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на.

1 Ежегодных научно-практических конференциях Рязанской государственной сельскохозяйственной академии им.проф. Костычева П.А. (г.Рязань 2004-2007гг ).

2. Научно-технической конференции «Электрификация, история, настоящее, будущее» Московский энергетический институт (ТУ) (г.Москва 20.01.-28.01.07)

, 3. Международной научно-практической конференции «Роль молодых ученых в реализации национального проекта "Развитие АПК"» Московский агроинженерный университет им В.П.Горячкина (г.Москва, 29-30 мая 2007г).

4. Всероссийской научно-практической конференции «Перспективы агропромышленного производства и регионов России в условиях реализации приоритетного национального проекта развития АПК» Башкирский ГАУ 2006 (г.Уфа, 28.02-2.03.2006г).

Публикации. По результатам исследований аспирантом в соавторстве опубликованы 10 печатных работ.

Структура диссертации и её объем. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованных источников и приложений Общий объем составляет 254 страниц текста. Основной материал изложен на 143 страницах, иллюстрирован 23 рисунками, содержит 33 таблиц и Д! формул. Список используемых литературных источников включает 104 наименования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение

Во введении изложена общая характеристика диссертационной работы, обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи исследования. Освещена актуальность и научная новизна изучаемой проблемы, выносимой на защиту, описана структура диссертационной работы.

1. Анализ существующих методов планирования расхода электрооборудования и запасных его частей

Анализ существующих методов и средств планирования расхода электрического оборудования и запасных частей на предприятиях показал, что при обеспечении предприятий запасными частями могут использоваться методы представленные на рисунке 1.

Нортатганый Опытно-статна с кий Метод

метод 1.ктоя неснгокаемых

I , у

Метод озтевых » Техшжо-

графикоЕ -► Фонд запасных ^— этяшпмсиш

частей г,купи

ДгатнатгочесЕи Вераяттосгный метод Метой макснмума-

й метод минимума

Рисунок 1. Методы планирования электрооборудования и запасных его частей.

Для предприятий распределительных электрических сетей напря жением 0,38-10 кВ существуют руководящие документы предписываю щие нормы аварийного запаса материалов и оборудования.

Действующие на данный момент нормативные документы по фор мированию аварийного запаса электрооборудования не учитывают ком плексно ряд важных факторов: амортизационный износ электрооборудо вания; воздействие на электросистему внешних климатических факто ров; условия эксплуатации электрооборудования.

2. Анализ надежности системы электроснабжения, определение законов распределения отказов электрооборудования и их прогнозирование

Во второй главе выполнен анализ повреждаемости электрооборудования распределительной сети 0,38-10 кВ ОАО «Рязаньэнерго», МУП «Рязанские РЭС» в период 1995-2005 гг

Предложена методика сбора статистической информации об отказах электрооборудования на основании диспетчерских журналов, ремонтных журналов и ведомостей, технических отчетов предприятия

Отказы электрооборудования классифицированы по причине возникновения на следующие автоматического выключателя (АВ). выключателя нагрузки (ВН); попадание воды на электрооборудование (ВОДА), повреждение ввода (ГВВЛ), открытой двери в ТП, РУ, РП (Д), попадание животного на электрооборудование (Ж), повреждение кабельной линии напряжением 0,4, 6, 10 кВ (К), распределительного устройства (РУ) напряжением 0,4кВ (КРУ), повреждения проходных изоляторов в РУ (КРУИ), повреждения шины РУ (КРУШ), повреждение масляного выключателя (МВ), недостаток или не соответствие нормативу масла МВ (МВМ), повреждение привода масляного выключателя (МВП), повреждение воронки кабельной линии (МК), повреждение утки на опоре (МКО), повреждение наконечника кабельной линии напряжения 0,4 кВ (НК), окисление на вводе (ОКИС), обрыв провода напряжением 0,4 кВ (ОП), повреждение опоры (ОПОРА), обрыв провода уличного освещения (ОПу), предохранителей типа ПК-6, ПК-10, ПН, неисправность рубильника (Р), схлёстывания проводов (СХП), повреждение силового трансформатора 6-10/0,4 кВ (ТР); повреждение шин и опорных изоляторов ТР (ТРИ-Ш), хищение или его попытка части электрической сети (ЧК), силового щита ввода в здания (ЩС)

В соответствии с нормативными документами рассчитан минимальный объем статистической информации равный 500 при значении предельной ошибки 0,05 Обрабатываемые данные соответствуют минимальному объему статистической информации Произведен анализ однородности статистической информации об отказах электрооборудования

Рассчитаны показатели надежности элементов электрической сети Вероятность возникновения отказа электрооборудования лежит в пределах от 0,56 до 0,99. Среднее время безотказной работы системы составляет 26245,47 ч или 2,996 г Система имеет коэффициент стационарной готовности равный 0,99, вероятность безотказной работы системы электроснабжения потребителя 3-й категории равна 0,69 Восстановление системы происходит в течении 1,5 часа при резервировании схемы элек-

троснабжения Наиболее не высокие показатели надежности характерны для кабельных линий электропередачи напряжением 6 - 10 кВ вероятность безотказной работы, которых лежит в пределах от 0,75 до 0,95, а так же масляных выключателей 0,56-0,98 Подтверждена недостаточность надежности отдельных единиц электрооборудования и схем электроснабжения из-за условий высокого амортизационного износа. Требуется осуществить пересмотр объема и периодичности уровня технического и профилактического обслуживания электрооборудования предприятия с точки зрения повышения надежности электроснабжения потребителей, осуществить планирование резерва запасных частей с необходимым и достаточным уровнем надежности, принятым 0,95

В соответствии с теорией вероятностей и математической статистикой из предложенных 18 стандартных законов распределения плотности вероятностей для отказов электрооборудования были подобраны наиболее адекватные и рассчитаны их параметры Адекватность законов распределения плотности вероятностей проверялась при помощи критериев согласия Пирсона и Колмогорова - Смирнова.

Для части статистических данных по отказам электрооборудования не удалось подобрать классические законы распределения вероятностей Задача аппроксимации этих результатов эксперимента решалась при построении модели регрессии. При подборе функции распределения методом регрессии было проанализировано более 10 функций и их сочетаний

В качестве сглаживающей функции берется сумма различных функций <р,(х) с неизвестными коэффициентами с, 0=1,2,3,4, ,1)

т = (1)

Неизвестные параметры с,, находятся при помощи расчетного метода, известного под названием «метода наименьших квадратов».

Наиболее удачные результаты получаются при применении функции <р,(х) в виде полиномов разных степеней, вида:

Г(х) = с0+с,-х + сг-х2 + н-с.-х", (2)

где с0 сп - коэффициенты полинома, п - степень полинома,

Степень влияния переменных оценивается путем вычисления коэффициента корреляции Регрессионная зависимость принималась при уровне значимости не более 0,05, т.е полученное уравнение регрессии на 95% объясняет общий разброс результатов наблюдений

Степень полинома выбирается при помощи математической программы МаЛса<1, путем применения сплайн-интерполяции Принимается модель с наибольшим коэффициентом корреляции

Прогноз количества отказов электрооборудования представляется целесообразным по следующему алгоритму:

1-й этап: по месячным данным отказов определенного типа электрооборудования за рассматриваемый период времени подбирается закон распределения;

2-й этап: в соответствии с вероятностным прогнозированием рассчитывается прогноз отказов электрооборудования на месяц при заданной доверительной вероятности;

3-й этап: за наблюдаемый период времени строятся круговые диаграммы месячного распределения отказов в году, выраженные в процентах (рис. 2);

4-й этап: прогноз принимается для максимального процентного количества отказов в месяце года;

5-й этапа: по долевому принципу рассчитывается прогноз на другие месяцы года (4).

□ 1 Ш2 аз П4 05 Об В 7 П8 И9 010 П11 □ 12

Рисунок 2. Годовое распределение отказов автоматического выключателя в процентах по месяцам.

Оптимальным как с точки зрения точности, так и экономической целесообразности следует признать прогнозирование с доверительной вероятностью 95%. Основой вероятностного прогнозирования служит нахождение квантиля с доверительной вероятностью 0,95. Для этих целей применен математический аппарат интегрирования, суть, которою представлена на рис. 3.

На рисунке заштрихована часть площади, соответствует плотности вероятности в 95%. Прогноз отказов электрооборудования сводится к определению квантиля ао.уз-

Вероятность возникновения отказа отражается следующим выражением:

Р = Г(х) = "]'/(х)ск, (3)

0

где Р - вероятность возникновения отказа; Р(х) - функция распределения отказов; /(х) - плотность распределения вероятности.

Щ

<Хо,95 X

Рисунок 3. Определение квантиля с заданной доверительной вероятностью.

Нижняя граница интервала принята нулю т.к. вероятность появления отрицательного отказа равна нулю. Расчетный уровень надежности в 95%, соответствует вероятности Р=0,95. Решая уравнение (3) относительно неизвестной а0,95 получаем прогнозируемые значения отказов электрооборудования на месяц.

Данные по отказам электрооборудования, полученные в ходе прогнозирования, на практике не будут превышены с вероятностью в 95% для любого месяца года, а количество отказов по месяцам года неодинаково, что приводит к завышенному прогнозу отказов электрооборудования. В некоторых случаях разница между данными прогноза и результатами наблюдения в месяц может отличаться более чем в два раза, что приводит к существенной ошибке. Поэтому принимаются прогнозируемые значения для месяцев с максимальным процентным числом отказов. Для других месяцев прогноз рассчитывается по долевому принципу из следующей пропорции:

г °/о

П = (4)

г ,%

тах 1

где Я - корректируемое значение прогноза на месяц (табл. 1); а0)5 - квантиль плотности распределения с доверительной вероятностью

0,95;

гтбл,% - количество отказов за рассматриваемый месяц выраженное в процентах от общего годового;

Гщт,% - максимальное количество отказов в месяц в течение года выраженное в процентах от общего годового

Метод обеспечения запасом элементов распределительных электрических сетей 0,38-10 кВ, основанный на вероятностном прогнозировании позволит формировать запас на определенный интервал времени (месяц, сезон или год)

Таблица 1 Отказы электрооборудования на 2005 год

Месяцы 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

АВ 2Д 2,5 3,3 3,3 6,6 3,3 3,3 2Д 5 1,7 5,4 2,9

ВЛ 54 63 63 63 99 125 99 72 63 90 63 45

вн 4,4 4 6,2 3,1 2,7 4,4 3,5 2,2 4 2,7 4,4 2,7

ВОДА 1,2 0,9 1,6 3,1 0,9 1,2 1,2 2,2 1,7 1,7 1,6 0

д 3 2,6 3 5,6 7,8 3,3 3 2,6 1,9 2,6 1,1 0,7

ж 1,9 1,9 1,5 3,6 1,9 2.2 1,2 1,7 1,9 2,9 1,7 1,7

к 20 26 29 31 26 20 23 20 23 29 -23 17

К6-10 9,7 12 17 31 19 16 19 17 16 14 14 9,7

КРУ 8,3 5,6 11 11 9,3 3,7 6,5 4,6 8,3 9,2 9,2 5,6

мв 14 20 21 37 31 28 28 17 20 26 23 17

н 1Д 1,1 3,9 4,5 3,1 5,6 0,6 0,3 1Д 2 3,1 1,7

Опу 4,4 4,4 4,4 6,6 18 16 15 10 8,8 15 4,4 2,2

ОПОРА 0,3 0,8 1,4 3,1 4,5 3,9 2,8 2,3 3 2 2,3 2

ПК6 4,1 4,1 3,6 4,7 4,1 3,6 3,6 3,6 4,7 8,8 зд 3,6

пкю 1,4 1,9 1,9 3,6 2,8 1,1 1,9 1,4 1,9 5 2,8 1,9

ПН 38 44 38 44 44 60 44 33 38 77 38 49

Пожар 1,7 2,2 4,7 5,3 3,4 0 0 0,8 1,4 3,9 0,6 3,9

Р 6,5 4,6 7,8 5,2 7,2 4,6 3,3 5,2 3,9 7,2 5,2 4,6

ТР 4,1 4Д 2,9 4,7 5,3 5,8 4,1 5,3 4,1 4,7 7 6,4

ТРИ-Ш 3,9 5,9 3,9 4,4 4,4 2,5 2,5 2,5 3 6,4 3,9 5,4

ШС 3,6 1,5 2,6 5,1 1,8 0,7 2,2 4,4 3,6 5,1 2,9 2,9

ЧК 0 1,6 1,9 0 1,1 5,5 1,9 4,1 6 2,5 0,8 1,9

Э. Модель планирования отказов электрооборудования, основанная на теории случайных процессов

Данные по отказам электрооборудования можно представить в зависимости от времени возникновения, т е как временные ряды Вероятность отказов электрооборудования, с одной стороны, имеет элемент случайности, а с другой, изменяется во времени Данный анализ проводится в условиях теории случайных процессов

Задачи, решаемые в данном пункте

1) Построение модели отказов электрооборудования, описывающей ряд,

2) Преобразование ряда к стационарному виду,

3) Прогнозирование будущих значений полученного временного ряда на основе наблюдений до данного момента,

4) Расчет авторегрессионных зависимостей исходного ряда от ряда, полученного в ходе преобразований, и построение математических моделей,

5) Определение прогноза для исходного ряда

Для применения методики построения моделей случайных стационарный процессов ряд необходимо привести к стационарному виду, т е чтобы выполнялось два условия постоянство математического ожидания и стабилизация дисперсии Выявлено, что ряд становится стационарным после двух преобразований нормального логарифмирования, и дифференцирования с лагом равным сезонной компоненте

Дисперсионный анализ показал, что ряды отказов электрооборудования имеют сезонные компоненты Практически все рассмотренные временные ряды отказов электрооборудования имеют сезонность равную 6 или 12 месяцам

К примеру, на рисунке 4 представлен временный ряд срабатывания предохранителей типа ПН из-за токов короткого замыкания при отказе электрооборудования и назовем их «отказы ПН»

Как видно (рис 4), график представляет собой кривую линию с несколькими колебаниями в течение года, причем максимальные значения в течение разных лет различны, но среднее значение ряда изменяется достаточно плавно в сторону увеличения Выявлено, что и другие отказы электрооборудования имеют плавно возрастающий линейный тренд

Наличие тренда и сезонных компонент во временных рядах отказов электрооборудования с математической точки зрения учитываются путем применения модели авторегрессии проинтегрированного скользящего среднего (АРПСС)

1.1995 1.1997 1.1999 1.2001 1.2003 1.2005

1.1996 1.1998 1.2000 1.2002 1.2004

Рисунок 4. Исходный временный ряд «отказов ПН».

Общий мультипликативный процесс модели АРПСС представляется формулой:

Ар(Р,ф)СР(Р' ,<jOAfcvf«(/) = Bg(F,e)Gg(FJ,9')S(0

с результирующим порядком (р, k, q)*(P, K,Q) AP(F, ф) = 1 -(foF-(¡>2F2 -...-ф^

где " р B,(F,G)

3jF-02F2 - ...-9 F'

соответственно операторы авторегрессии и скользящего среднего;

СИРг,ф*) = 1-Ф1Рг-Ф^г2 g^F7-, е*) = 1 - 9,Fr - e*2F^ -... -

\>Ргт ^

(5)

(6)

(7)

(8) (9)

полиномы степеней Р и О, удовлетворяют условиям стационарности и

vf

Vr =1-F7

обратимости; v т , — упрощающий оператор, v г - * * в "подходящей" степени К; F, Л - операторы сдвига назад и вперед; u(t) - исходный временный ряд.

На основании АРПСС моделирования при помощи прикладных пакетов программ Statistika 6.0 корпорации STATSOFT, SYSTAT 11.00.01 корпорации SYSTAT получены наиболее адекватные модели, описывающие временные ряды отказов электрооборудования.

Задача моделирования сводилась к подбору оптимального числа параметров полиномов и значения сдвига к, таким образом, чтобы полученный прогноз отказов электрооборудования имел наименьшую относительную ошибку.

Основными инструментами идентификации порядка модели являются графики автокорреляционной функции и частной автокорреляционной функции.

Модели, полученные для всего перечня рассматриваемого электрооборудования, представлены в таблице 2

На основе моделей (табл 2) по данным 1995-2004 гг строится прогноз отказов электрооборудования на 2005г (рис 5) Ошибка прогноза определяется при сравнении данных прогноза с практическими наблюдениями в 2005 году Относительная ошибка прогноза на год не превышает 16%

Таблица 2 Модели авторегрессии проинтегрированного скользя-

щего среднего отказов электрооборудования

Вид ЭО Модель АРПСС Преобразования Коэффициенты модели

P q P Q

АВ (0ЛЛ)*(1Л,1) D(l), D(12) 0,88 0.48 0,93

ВЛ (0,0,1)*(0 1,1) D(12) - 0,29 - 0,79

ВН (1,0,0)*(ОЛ,1) D(12) 0.34 0,84

ВОДА (1,0Л)*(0,1,1) D(12) 0,94 0,84 - 0,72

Д а,ол)*(олл) D(12) 0,9 0,52 - 0,76

ж (1,0,0)*(0,1Л) D(12) 0Л2 - - 0,63

к (1,0.0)*(0ЛЛ) Ln(x), D(12) 0,57 0,68

Кб-10 (0ДЛХ0ЛЛ) Ln(x),D(l).D(l2) - 0,64 - 0,67

КРУ (1,0,0)*(1,1,0) D(6) 0Л7 - 0,2 -

MB (1,0,0)*(0лл) Ln(x), D(12) 0,74 - - 0,88

н (0,0,0)*(1,1,1) D(12) - - 0,48 LP,85

ОПу (1,0,1)*(1,1Д) D(12) 0,95 0,75 0,48 0,94

ОПОРА (0,1,1)*(1,1,0) D(1),D(6) - 0,98 0,47 -

ПК6 (0,0,1)*(1,1,0) Ln(x).D(12) - 0,19 0,49 -

I1K10 (0,0,1 )*(U,0) D(12) - 0,15 0,56

ПН (1,о.О)*(ОЛЛ) Ln(x),D(12) 0,33 - - 0,76

Пожар (1,0,0)*(1ЛЛ) D(12) 0,36 - 0,97 0,83

Р (1.0,0)*(0ДД) Ln(4),D(12) 0,43 - - 0,61

TP (1,0,0)*(0,1,1) D(12) 0,3 - - 0,78

ТРИ-Ш (0ЛЛ)*(0ЛЛ) D(l), D(6) - 0,96 - 0,26

шс (1,0Л)*(0,1Л) D(12) 0,78 0,31 - 0,71

10 11 12

Рисунок 5. Сравнение расчетных и экспериментальных данных «отказов ПН».

Особенностью предложенного метода при помощи АРПСС моделирования является учет прошлых и настоящих данных по отказам электрооборудования. Прогнозирование будет постоянно корректироваться с учетом новых поступающих данных, таким образом учитывается прошлый и настоящий опыт эксплуатации. Так же модели являются экономичными, так как требуют определения периода сезонной компоненты и настройки максимально четырех параметров.

4. Многофакторная модель повреждаемости электрооборудования ВЛ 0,4 кВ в зависимости от климатических факторов

На аварийные отключения в распределительных сетях в значительной мере влияют внешние климатические факторы, а так же их интенсивность. Анализ повреждаемости электрооборудования за десятилетний период эксплуатации показал, что интенсивность отказов, обусловленных влиянием внешних климатических факторов, лежит в пределах 3586%. Высокое значение этого показателя подтверждает предположение о том, что отказы воздушных линий электропередачи напряжением 0,4 кВ в основном зависят от природных климатических факторов.

По причине возникновения отказа электрооборудование ВЛ 0,4 кВ было разделено на: окисление провода; повреждение провода ввода; повреждение опоры; обрыв провода; схлестывание проводов; обрыв провода уличного освещения.

Среди основных воздействующих климатических факторов на отказы электрооборудования ВЛ 0,4 кВ выделены следующие: среднесуточное атмосферное давление; среднесуточная относительная влажность воздуха; максимальная дневная скорость ветра; среднесуточная температура воздуха; суточные осадки; толщина стенки гололеда, изморози и

мокрого снега Данные собраны за десять лет эксплуатации электрооборудования

Наибольшее влияние на повреждаемость отказов носит комплексное воздействие рассматриваемых климатических факторов в момент их максимальной интенсивности

Наибольшее влияние на процесс окисления проводов вносит совместное воздействие скорости ветра, температуры воздуха и количества осадков Обрыв проводов обусловлен непосредственным и опосредст-венным воздействием независимых факторов Непосредственное воздействие проявляется в действии ветра, гололеда (в зимний период времени), количества грозовых часов (в летний период), а также количества осадков Опосредственное воздействие выражается в повреждении опор, обрыва проводов при падении деревьев, воздействия различных механизмов при проведении сторонних работ Схлестывание проводов в основном происходит по причине ветра при грозе и штормовых порывах

Анализ проводится с помощью корреляционно-регрессионного анализа Ранжирование природных факторов по воздействию на отказы осуществляется в зависимости от тесноты их связей, оцененных по коэффициенту корреляции

Связи между признаками могут быть слабыми и сильными (тесными) В большинстве случаях связь между переменными слабая или умеренная о чем свидетельствуют высокие показатели уровня значимости и небольшие значения коэффициента корреляции По данным расчета производится ранжирование климатических факторов по силе влияния на отказы воздушных линий электропередачи 0,4 кВ с расположением их в порядке снижения влияния

Построение математических моделей произведено без учета климатических факторов с коэффициентом корреляции менее 0,1, те корреляционная связь между которыми менее чем слабая

Наилучшими уравнениями, описывающими рассматриваемые за-„ висимости отказов воздушных линий 0,4кВ от климатических факторов, являются линейные и квадратичные функции В общем виде они представляются как

у,=Ь, + Ъгх, + . +Ь„-хп, (10)

у,=Ь,+Ь1'Х1+... + Ья-хя+Ь„гПх,+Ьта-х!+ .. + Ь2мГх!„, (11)

1=1

где у, - отказы электрооборудования, в нашем случае принимаем у>! - окисление провода, >>2 - повреждения провода ввода, уз - отказ воз-

душной линии вследствие повреждения опоры, у4 - обрыв провода, у5 -схлёстывание проводов

х„ - переменная внешних климатических факторов, х1 - атмосферное давление, мм рт ст, х3 - относительная влажность воздуха, %, х3 -максимальная скорость ветра, м/с, х4 - среднесуточная температура воздуха, °С, х5 - среднесуточные осадки, мм, х6 - толщина стенки гололеда, изморози и мокрого снега, мм, х7 - число грозовых часов, ч

Ь„. ,Ъп - свободные коэффициенты регрессии, п - порядковый но-

п

мер переменных и свободных коэффициентов, Пх - произведение у

7

элементов

Расчет коэффициентов уравнений осуществлялся путем применения метода наименьших квадратов Оценкой степени точности описания имеющихся данных уравнением регрессии служит коэффициент детерминации Проверка гипотезы о значимости регрессии проводилась - по Р - критерию Фишера Модели регрессии для отказов электрооборудования ВЛ 0,4 кВ на май 2005 года представлены в таблице 3

Таблица 3 Модели отказов электрооборудования на май 2005 года

Отказ Модель Коэф детерминации

Окисление провода у, =534,6-1,4 х, + 21,8 хв -0,03 х, х6 + 0,00949 х,2 +0,047 х6; 0,67

Обрыв провода у, =35,94-0,047 х, + 0,207 х3 + 0Д9х6 0,75

Обрыв провода у о у« =-5,3 + 0,008 х, + 0,03 х3 + 0,13 х6 0,78

Повреждение ввода у2- 15,9 -0,02 х,+0,004 х2 +0,015 х3 - 0,006 х„+0,08 хб 0,81

Схлестывание пров у5 =-2,195 + 0,00396 х, + 0,0675 х3 +0,0657 х6 0,77

Повреждение опоры у3 = 0,96-0,008 х2 + 0,02 х3 + 0,03 х„ 0,94

Аналогично получены модели регрессии для других месяцев По полученным математическим зависимостям представляется возможным прогнозирование количества отказов электрооборудования на любой период времени, обусловленных влиянием климатических факторов

Ввиду увеличения точности прогноза погоды за последние годы, возможным является прогнозирование с использованием полученных математических зависимостей. Прогнозирование отказов электрооборудования ВЛ напряжением 0,4 кВ осуществляется при использовании прогноза погоды на месяц, десять дней. Причем, чем меньше период прогноза, тем он точнее.

Для достоверного прогнозирования отказов электрооборудования и применения на практике необходима более подробная и детальная информация о прогнозе погоде. Поэтому на практике для использования результатов исследования, необходимо воспользоваться услугами специалистов ФОБОС - центра в области погодного прогнозирования, предоставляющие данные в виде официальных документов.

При построении модели регрессии учитывались дни, в которых наблюдались отказы электрооборудования. Значение функции подсчитыва-ется для каждого дня, что дает заведомо ошибочные результаты, так как не всегда воздействие климатических факторов приводит к отказу электрооборудования. Поэтому вводим понятие коэффициента интенсивности отказов электрооборудования, который определяется по формуле:

К =

(12)

где п - число дней с отказами определенного типа электрооборудования в рассматриваемом периоде времени;

N - число дней в рассматриваемом периоде времени.

-Факт - Прогноз

6 7 Месяцы

Рисунок 6. Сравнительный анализ расчетных и экспериментальных данных.

Для примера прогнозирование отказов при окислении проводов присоединений к В Л 0,4 кВ представлено на рисунке 6.

Относительная ошибка прогноза отказов рассматриваемого электрооборудования находиться в пределах 12% в год.

5. Инженерный метод расчета запасных элементов

В разделе предложен инженерный метод расчета запасных элементов на основании моделей повреждаемости электрооборудования Рассчитано необходимое количество запасных частей электрооборудования с учетом эксплуатационной практики распределительных электросетевых предприятий

По критериям точности, экономичности, наименьшей ошибки произведено сравнение двух предложенных вариантов расчета запаса электрооборудования по вероятностному методу и методу сшу анионного моделирования На основании чего основным методом расчета принят метод вероятностного прогнозирования в связи с наименьшей относительной ошибкой

Необходимым является коррекция прогноза требуемого количества запасных частей BJI 0,4 кВ в зависимости от воздействия климатических факторов Предложен алгоритм формирования запасных элементов с учетом эксплуатационных особенностей предприятия и воздействия климатических факторов

Расчет технико-экономических показателей показал, что дисконтированная дополнительная прибыль от использования методики планирования запаса электрооборудования, рассчитанного методом вероятностного прогнозирования, по отношению к принятому на предприятии составляет свыше 300000 рублей Срок окупаемости около 5 лет Работа прошла апробацию в МУП «Рязанские распределительные электрические сети»

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Основная направленность диссертационной работы связана с прогнозированием отказов основного силового электрооборудования за выбранный интервал времени, а так же определение необходимого количества запасных частей для сельских распределительных сетей напряжением 0,38-10 кВ Основные результаты диссертационной работы.

1. Предложена методика сбора и обработки статистической информации по отказам и отключениям в электроустановках. Отказы силового электрооборудования классифицированы по причине их возникновения. Рассчитаны показатели надежности элементов электрической сети Выявлено разнообразие форм законов распределения отказов силового электрооборудования на распределительных электросетевых предприятиях напряжением 0,38-10 кВ, а именно: закон ОитЬе1, экспоненциальный, логический, гамма, Пирсона, обратный закон Гаусса При помощи полиномиальной интерполяции описаны отказы электрооборудования, не подчиняющиеся ни одному предложенному стандартному закону распределения Для них подобраны оптимальные уравнения регрессии, в основе которых лежат полиномы разных степеней. Значимость уравнений подтверждена коэффициентом корреляции более 0,9 Рассчитаны коэффициенты моделей полиномиальной регрессии и законов распределения. Погрешность моделей в целом на год не превышает 6,1%.

2. Авалю повреждаемости электрооборудования ВЛ 0,4 кВ, выполненных неизолированными проводами показал, что до 85% отказов зависят от внешних климатических факторов. Предложена классификация климатических факторов по степени и интенсивности их влияния на отказы ВЛ 0,4кВ Определена целесообразность использования квадратичных и линейных моделей для математического описания отказов электрооборудования от влияния климатических факторов. Предложены математические модели регрессии, при составлении которых использованы только наиболее значимые природные факторы.

3 Разработанная модель прогнозирования отказов силового электрооборудования, основанная на вероятностном прогнозировании с доверительной вероятностью 0,95, позволяет оценить поток отказов электрооборудования с учетом предыдущей эксплуатации, неравномерности количества отказов в зависимости от времени года

4. Предложена модель прогноза отказов электрооборудования на основе анализа временных рядов за каждые сутки в течение десяти лет эксплуатации Выявлено, что сезонные компоненты отказов электрооборудования составляют б и 12 месяцев, а приведение ряда к стационарному виду целесообразно осуществлять путем применения двух или одного

последовательных преобразований нормального логарифмирования с дальнейшим дифференцированием с лагом равным сезонной компоненте, либо дифференцированием ряда

5 Сезонная модель авторегрессии проинтегрированного скользящего среднего наиболее применима для описания отказов электрооборудования Она позволяет прогнозировать отказы электрооборудования с небольшими ошибками прогноза на год (до 15,1%) и является экономичной, так как требует определения периода сезонной компоненты и настройки максимально четырех параметров

6 Выбрана наиболее точная модель прогноза на основании вероятностного прогнозирования На ее базе с учетом многолетней практики формирования запасных частей на предприятии построена модель их прогнозирования, выделено необходимое усредненное количество электрооборудования, требуемое для ликвидации одного отказа Предложенная модель позволяет распределить запас электрооборудования в течение периода планирования неравномерно, с учетом сезонных колебаний входного потока отказов

7 Функциональные зависимости отказов электрооборудования от климатических факторов дают возможность прогнозировать отказы электрооборудования на любой период времени, на основании прогноза погоды Для этого введен коэффициент интенсивности отказов, который позволяет скорректировать прогноз с учетом долговременных наблюдений за отказами Многофакторная модель позволяет корректировать аварийный запас электрооборудования в зависимости от ожидаемого прогноза погоды на любой планируемый период 10 дней, месяц, квартал, сезон, год

8 Разработан инженерный метод и алгоритм комплектования запасными частями электрооборудования с учетом сложившегося при эксплуатации требования в запасных элементах, необходимых для ликвидации одного отказа Дисконтированная дополнительная прибыль от использования методики планирования запаса электрооборудования, рассчитанного методом вероятностного прогнозирования по отношению к принятому на предприятии составляет 334837 рублей Срок окупаемости 5 лет

9 Результаты исследования внедрены в учебный процесс по курсу «Эксплуатация электрооборудования» в Рязанской ГСХА, а так же на предприятии, МУП «Рязанские распределительные электрические сети» Предприятиям дана рекомендация о необходимости перевооружения электрооборудования в силу морального и амортизационного износа

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИПОдаССЕРТАЩШ

Публикации в изданиях, рекомендуемых ВАК:

1.Васильева Т.Н., Микрюков Д.Н. Оценка влияния климатических факторов на отказы воздушных линий напряжением 0,4 кВ // Механизация и электрификация сельского хозяйства, №6, 2007 г - с. 16-18

Публикации в других изданиях:

2.Васильева Т.Н., Микрюков Д.Н Методы планирования запасных частей электрооборудования // «Перспективы агропромышленного производства регионов России в условиях реализации приоритетного национального проекта развития АПК», Башкирский ГАУ, часть 3, 2006 - с 125-127

3.Васильева Т.Н., Микрюков Д.Н. Планирование расхода электрооборудования и запасных его частей на предприятиях сельскохозяйственного профиля // Сборник научных трудов посвященных 55 - летаю инженерного факультета, Рязань РГСХА 2005 - с. 42-43

4.Васильева Т.Н., Микрюков Д.Н Расчет показателей надежности электрооборудования // сборник научных трудов профессорско-преподавательского состава Рязанской ГСХА - Рязань, 2006г. - с.318-322

5.Микрюков Д.Н. Модель прогноза отказов электрооборудования // сборник научных трудов профессорско-преподавательского состава Рязанской ГСХА, Рязань, 2006г. -с.314-317

6.Васильева Т.Н., Микрюков Д.Н. Прогнозирование отказов электрооборудования воздушных линий электропередачи 0,4 кВ, обусловленных воздействием климатических факторов // Электрика №7, 2007г.-с.30-33

7. Микрюков Д.Н. Формирование фонда запасных частей электрооборудования воздушной линии напряжением 0,4 кВ с учетом воздействия климатических факторов // сборник материалов по научно - технической конференции «Электрификация: история, настоящее, будущее», М.:МЭИ (ТУ), 2007 г- с.35-38

8. Микрюков Д.Н. Анализ надежности воздушных линий электропередачи напряжением 0,4 кВ // «Роль молодых ученых в реализации национального проекта "развитие АПК"» - сб. материалов Международной конференции, часть 1, Москва, ВПО МГАУ, 2007 - с 230-232

9.Васильева Т.Н., Микрюков Д.Н. Прогнозирование расхода запасных частей // Сборник научных трудов по 19 межвузовской научно-практической конференции, Брянск, 2006 -с.22-25

10.Микрюков Д.Н. Анализ повреждаемости воздушных линий напряжением 0,4 кВ // Сборник научных трудов Рязанской ГСХА, Рязань, 2007 - с.58-60

Бумага офсетная. Гарнитура Times. Печать ризографическая. Усл. печ.л.1 Тиране 100 экз. Заказ №196

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Рязанский государственный агротехнологический университет им. проф. П.А.Костычева» 390044 г. Рязань, ул. Костычева, 1

Отпечатано в информационном редакционно-издательском центре ГОУ ВПО РГАТУ 390044 г. Рязань, ул. Костычева, 1

Lag

1 2

3

4

5

9

10 11 12

13

14

15

Corr +.005 ♦,142 -069 ♦.195 ♦.118 ♦ 202

♦ 047 ♦.036

♦ 028 ♦.110 ♦.172 -.038 ♦.058 ♦ 039 -.038

SE. .0913 .0909 .0905 .0901 .0897 0893 0889 0885 .0881 .0877 .0873 .0868 .0864 .0860 .0656

0

-1

' 1 1

:J J:

m

| m H'

1 1

• Г

г j 1 1r 1

1 1 I !

; г

Г 1 1 та

1 , i -J

11

• 1 1 1 ! !

•I i

16 15 14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0 .0

- - Граница доверит

Рисунок 7. Автокорреляционная функция остатков отказов воздушных линий 0,4 кВ.

Lag Саг. S.E.

1 -.074 .0913

♦.063 .0909

♦.127 .0905

♦.039 .0901

-.154 .0897

6 ♦ 003 .0893

7 -.008 0889

8 -.181 .0885

9 -.059 .0881

10 -.055 .0877

11 ♦ 059 .0873

12 -.067 .0868

13 ♦.019 .0664

14 +.038 .0660

15 -.041 .0856

О

В

П;

ш

-чн-

I ИТ I I I

\ »'

§

-1.0 -0.5 0.0 0,5

, 0° - - Граница доверит

Рисунок 9. Автокорреляционная функция остатков отказов дверей РУ, ТП, РП.

Lag

1 2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12

13

14

15

Сои. S.E.

-.026 .0913

+.089 .0909

+.068 ,0905

+.099 .0901

+.154 ,0897

+.074 .0693

+.145 .0889

+.012 0685

+.075 .0881

-.071 .0877

+.140 .0873

-.020 .0868

+.041 ,0864

+.000 0860

-.012 ,0856

0

-1

0:

£

~Г _

' I '

I 17 4 В :

ж

гщ-г

I I

1 t1 ifi

I I i

I

0.0 0.5

--Граница д оверит

Рисунок 11. Автокорреляционная функция остатков отказов ЭО от животных.

Lag

1 2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12

13

14

15

Coir +.005 +.142 -.071 +.180 +.139 +.157 +.049 -.018 +.001 +.042 +.125 -.099 ♦,017 +.051 -.142

-

* . 1 1

; *

п

i H

• Я i.....

< i

! ■ i ,

i ......i i I i

в!

i L i i.........

| I

i 11 i

- - Граница доверит

Рисунок 8. Частная автокорреляционная функция остатков отказов воздушных линий 0,4 кВ.

Lag CofT S.E

1 -.074 .0925

2 +.058 .0925

3 +.137 ,0925

4 +.056 .0925

5 -.169 .0925

6 -.049 .0925

7 +.001 .0925

6 -.142 .0925

9 -.071 .0925

10 -.068 .0925

11 +.106 .0925

12 -.016 .0925

13 -.034 .0925

14 +.003 .0925

15 -.056 .0925 0

, n

1 6 ______i I В 1

: ni

n;

- T~ .......f

I 1 L].........

T 1 i

1

Ш ;

.....; a

• I ........I П1.........

1 i.

j

1 1 1 L.J

1 :

-0.5

0.0

0,5

~ - Граница доверит

Рисунок 10. Частная автокорреляционная функция остатков отказов дверей РУ, ТП, РП.

Lag Coir S.E.

1 -.026 .0925

2 +.089 .0925

3 +.073 .0925

4 +.097 ,0925

5 ♦ .151 .0925

6 +.069 ,0925

7 +.121 .0925

8 -.012 .0925

9 +.022 .0925

10 -.124 0925

11 +.082 0925

12 -.053 .0925

13 +.010 .0925

14 -.023 .0925

15 -.009 .0925 0

] I I1

• r.

! П'

! □ ,

! 1

i .......; в

: ....... !

n i......

is

! i 1 i i i

Ц-н

1

-0.5

0,0

0.5

— - Граница доверит

Рисунок 12. Частная автокорреляционная функция остатков отказов ЭО от животных.

L«S

1 2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12

13

14

15

Coir -.054 -.013

♦ 099 +.020 ■•.177 ■>•.099

♦ 009 -.005 -.047

♦ .146 -.017 -.026

♦ 022 ♦ 068 ♦ .060

S.E. .0913 .0909 0905 .0901 .0897 .0893 .0889 .0885 0881 .0877 .0873 0868 .0864 .0860 .0856

-I

_L J_L

i I ;

t-Ш

Г

I I I I

f;

w

t I :

m

i a i

Mi

-0.5

0.0 0.5

16

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0 ,0

- - Граница доверит

Рисунок 13. Автокорреляционная функция остатков отказов кабельных линий 0,4 кВ.

Lag Сап-. S.E

1 ♦ 044 0917

2 -.090 0913

3 -.130 .0909

4 -.104 0905

5 ♦.032 .0901

6 ♦.175 .0896

7 ♦ 010 0892

8 -.095 0888

9 ♦ 003 .0884

10 -.134 .0880

11 ♦.017 .0876

12 -.060 .0872

13 ♦.038 .0867

14 ♦.071 .0863

15 ♦.098 .0859

+

1

-I ; г

У

н-

V:

-1.0 -0.5

1.0

— - Грешив доверит

Рисунок 15. Автокорреляционная функция остатков отказов кабельных линий 6-10 кВ.

Lag Coir SE.

1 -.013 .0894

2 +.058 .0891

3 ♦.100 .0887

4 -.144 .0883

5 +.094 .0879

6 -.420 .0876

7 -.021 .0872

8 +.159 0868

9 -.079 .0864

10 +.220 .0860

11 -.014 .0857

12 -.005 .0853

13 +.063 .0849

14 -.079 .0845

15 +.029 .0841

' 1

1 I

I

mm

Щ1

i

Г-1

1 - 4-4

'

1 В

it

-0.5

0.0

0,5

- Гранима доверит

Рисунок 17. Автокорреляционная функция остатков отказов комплектных распределительных устройств.

1 2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12

13

14

15

CofT S.E.

-.054 .0925

-.016 .0925

♦ 098 0925

♦ .031 .0925 ♦,184 .0925 ♦,11S .0925 ♦.027 .0925 -.035 .0925 -.087 ,0925

♦ 096 092S -.041 .0925 -.029 ,0925 ♦.002 .0925

♦ .100 .0925

♦ 056 .0925

rl <

• i

1 1 ......J.... B'<

1 1

i I г • П

! M

• 1

• —H Л в Г ' 1........

1

■■ ■i

il _.......i a J' 1

! i.........

; 1

* ________L.J i ■ >.......

; Г

в

-0.5

0.5

- - Граница доверит

Рисунок 14. Частная автокорреляционная функция остатков отказов кабельных линий 0,4 кВ.

Lag 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12

13

14

15

Coir. ♦.044 -.092 -.123 -.104 ♦.017 ♦.144 -.021 -.077

♦ .050 -.126 ♦,002 -.124

♦ ,030 ♦.064

♦ 082

SE 0928 .0928 .0928 ,0928

.0928 .0928 .0928 .0928 .0928 .0928 .0928

J" | .........

. _ ш 1 ' L ! ...

:I 1

:6s

!

d

* Щ

и

ж

•

■E !

M , i

, ! r 1 i: i

1 ......i

-0,5 0.0 0.5 1.0

- - Граница доверит

Рисунок 16. Частная автокорреляционная функция остатков отказов кабельных линий 6-10 кВ.

Lag Car. S.E

1 -.013 .0905

2 +.058 .0905

3 +.101 .0905

4 -.146 .0905

5 +.082 .0905

6 -.430 0905

7 +.024 .0905

8 +.185 .0905

9 +.037 .0905

10 +.122 .0905

11 +.006 .0905

12 -.214 .0905

13 -.011 .0905

14 +.146 .0905

15 +.014 .0905

* 1 ! 1 I 1

........Г ... 4_.. 1 1

Щ !

■ B!..... _* ...

:

.....!.... ■

• ...... 11

№

»

к ...4.........

4 ;

4 1 «—

1 _____1

-1.0

-0.5

0.0

0.5

— Граница доверит

Рисунок 18. Частная автокорреляционная функция остатков отказов комплектных распределительных устройств.

Lag 1 2

3

4

5

6 7 в

9

10 11 12

13

14

15

Согт. ♦,057 -.061 -.009 -.026 -.077 -.100 ♦.100 -.099 -.054 -.138 -.064 -.100 -.011 ♦.069 ♦.201

SE. .0913 .0909 0905 .0901 .0897 ,0893

0889

.0885 .0881 .0877 .0873 0868 .0864 .0860 .0856 0

TJT I ■ '

m

i

I ■ I

;tr

Г T T I ■ ;

I

i__j

Si

-1.0 -0,5 0.0 0.5

16 Lag Con S.E.

15 1 +.057 .0925

14 2 -.064 .0925

13 3 -.001 .0925

12 4 -.030 .0925

11 5 -.075 .0925

10 6 -.096 ,0925

9 7 +.103 .0925

8 8 -.129 .0925

7 9 -.033 .0925

6 10 -.165 .0925

5 11 -.065 .0925

4 12 -.131 ,0925

3 13 -.013 .0925

2 14 -.008 ,0925

1 15 +.197 .0925

0 - - Грашца доверит

Рисунок 19. Автокорреляционная функция остатков отказов масляных

выключателей.

Lag Coir S.E 1 +.094 .0913 ♦ 097 ,0909

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12

13

14

15

♦ 065 ,0905

♦ 096 .0901 ♦.120 .0897 +.163 .0893 -.033 .0889 +.078 .0885 +.150 .0881 +.031 .0877 +.055 .0873 -.035 .0868 +.062 .0864 -.026 .0860 +,118 ,0856

В

В;

it

-rfr

£

t

-i-p-щ

-m

-1.0 -0.5 0.0 0.5

1.0

' Граница доверит

Рисунок 21. Автокорреляционная функция остатков асимметрии напряжений КЛ.

Lag

1 2

3

4

5

9

10 11 12

13

14

15

Car -.014 +.070 .080 +.063 -.004 -.208 -.027 -.127 +.038 -.102 +.048 -.044 +.153 -.003 + 108

S.E ,0913

,0905 ,0901 .0897

0885 .0881 .0877 .0873 .0868 0864 .0860 0856 0.

IS

й

| I i

.....-U-—

-1.0 -0.5 0.0 0.5

16

15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

0

.0

- - Граница доверит

Рисунок 23. Автокорреляционная функция остатков обрыва провода уличного освещения.

1. li

LI

: 1 ' i 4.........

■

I

..... a

i i

:

J

• г [ T 11.........

: 1 !

E

Г 1 1.1........

L

из

-0.5 0.0 0.5

- - Граница доверит

Рисунок 20. Частная автокорреляционная функция остатков отказов масляного выключателя.

16 Lag CO(T S.E.

15 1 +.094 .0925

14 2 +.089 .0925

13 3 +.049 .0925

12 4 +.080 .0925

11 5 +.099 ,0925

10 6 +.133 .0925

9 7 -.082 0925

8 8 +.049 .0925

7 9 +.128 ,0925

6 10 -.027 ,0925

5 11 +.009 .0925

4 12 -.070 .0925

3 13 +.057 .0925

2 14 -.063 .0925

1 15 +.093 .0925

0

■

? U ' _________i n >

I a i

v

' I ........LI Я' ......

: I ......< 1

' R

' I

! 1 > I L!

1 1 .. < ■ i......... !

1

...... .......

.....i«;

0,5

1.0

- - Граница доверит

Рисунок 22. Частная автокорреляционная функция остатков асимметрии напряжений КЛ.

Lag Conr. S.E

1 -.014 .0925

2 +.070 .0925

3 -.078 .0925

4 +.057 .0925

5 +.008 .0925

6 -.225 .0925

7 -.021 .0925

8 -.107 .0925

9 +.003 .0925

10 -.067 .0925

11 +.028 .0925

12 -.065 .0925

13 +.130 .0925

14 -.033 .0925

15 +.094 .0925 0

1 i 1

fj!

: 11 _..!.........

ш

Л !

■ 1 i

......•• • it.........

г 1 Г I

"I

i 1 i П l

05

- Граница доверит

Рисунок 24. Частная автокорреляционная функция остатков обрыва провода уличного освещения.

Lao Сот S.E.

1 ♦,119 .0894

2 ♦.184 .0891

3 ♦,003 ,0887

4 -.127 .0883

5 -.042 ,0879

6 -.365 .0876

7 -.012 .0872

8 -.101 ,0868

9 ♦.024 .0864

10 ♦,056 .0860

11 ♦,009 .0857

12 -.073 ,0853

13 ♦ .025 ,0849

14 ♦.111 .0845

15 ♦,074 .0841 0

У

fi

I:

It-

V

0

I---V----

-0,5

0,5

- - Границе доверит.

Рисунок 25. Автокорреляционная функция остатков повреждения опор.

Lag 1 2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12

13

14

15

Сот. -.015 -.072 -.078 -.041 +.041 ♦.129 -.053 -.051 +.023 -.257 ♦.114 -.061 -.021 -.008 -.037

S.E. ,0917 ,0913 .0909 .0905 ,0901 .0896 .0892 .0888 .0884 ,0880 .0876 ,0872 ,0867 ,0863 ,0859

0

-1,

П

I

I

-0,5

о.о

Рисунок 27. Автокорреляционная функция остатков отказа ПК6.

lag Con-. S.E.

1 ♦,033 .0913

2 ♦,203 .0909

3 -.083 .0905

4 ♦.072 .0901

5 -.065 .0897

6 ♦.059 ,0893

7 -.077 .0889

8 ♦.022 .0885

9 -.067 ,0881

10 -.029 .0877

11 -.022 ,0873

12 -.026 .0868

13 -.025 .0864

14 -.079 .0860

15 ♦.067 ,0856 0

i

V

и

« I

II

О;

-0,5

Рисунок 29. Автокорреляционная функция остатков отказа ПК 10.

Lag 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12

13

14

15

Сот

♦.119 ♦.173 -.037 -.163 -.008 -.327 ♦,073 -.006 ♦,020 -.011 -.006 -.252 ♦,112 ♦.143 ♦,072

S.6. .0905 .0905 .0905 .0905 ,0905 .0905 ,0905 ,0905 .0905 .0905 ,0905 .0905 .0905 .0905 .0905

0

-1

п

_____ И'

4 ..........!.... 1

..!.........

!

Ер

! J 1 1

I l

! 1

1 1

J_ i

u п'

....... 1

1

- • Граница доварит.

Рис. 26. Частная автокорреляционная функция остатков повреждения опор.

16 Lag Corr S.E.

15 1 -.015 .0928

14 2 -.072 .0928

13 12 3 -.081 -.050 .0928

11 5 ♦,027 .0928

10 6 ♦ .119 .0928

9 7 -.050 .0928

8 8 -.034 .0928

7 9 ♦.036 ,0928

6 10 -.269 .0928

5 11 ♦,100 ,0928

4 12 -.119 .0928

3 13 -.029 .0928

2 14 -.015 .0928

1 15 -.053 .0928

0 — - Гражца доверит. 0

___________

J r l_4........

: 1 <

.......; 1 I J..........

n!

! I

!

Г- ■

jr....

'■Г l !

•

1 i

■

-0.5

0.0

— - Граница доверит.

Рис. 28. Частная автокорреляционная функция остатков отказа ПК6.

16 Lag Cotr. S.E.

15 1 ♦.033 .0925

14 2 +.202 ,0925

13 3 -.099 ,0925

12 4 ♦.040 .0925

11 5 -.035 ,0925

10 6 ♦ .036 .0925

9 7 -.055 ,0925

8 8 -.001 ,0925

7 9 -.032 ,0925

6 10 -.048 .0925

5 11 ♦,014 .0925

4 12 -.030 .0925

3 13 -.016 ,0925

2 14 -.077 .0925

1 15 ♦ .087 .0925

n° — - Граница доверит.

h-

_

и

1 *

........LI L....I......

! 1 i

•j IJ

* 1

: _______-I 1 L.j .....

. I '

.........i 1.........

......., I 1 1 L. |.........

5 1 >

..........!„■ L. ).........

.• i „ ,._J__ n!

J

-0.5 0.0

0.5

- - Граница доверит.

Рис. 30. Частная автокорреляционная функция остатков отказа ПК10.

Lag

1 2

3

4

5

6

9

10 11 12

13

14

15

Con--.033 -.014 «182 -.006 ♦.046 ♦.066 ♦.106 ♦.097 +.019 +.050 +.079 -.001 -.055 +.126 +.017

S.E. .0913 0909 0905 .0901 .0897 .0693 .оме .0885 .0881 .0877 .0873 ,0868 .0864 .0660 0856

0

-1

ft

It В

F

-0.5

0.0

0.5

16

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0 ,0

— - fpawuo доверит

Рисунок 31. Автокорреляционная функция остатков отказа ПН.

Lao СИГ. S.E.

1 -.043 .0891

2 +.132 .0887

3 -.001 ,0883

4 -.094 .0880

5 +.123 .0876

6 -.439 .0872

7 8 +.026 -.109 .0869 0865

9 +.032 .0661

10 +.001 .0857

11 -.096 .0853

12 -.031 ,0850

13 +.050 .0846

14 +.099 .0842

16 -.002 0838 0

I

*

<1

I

- • Гранима доверит

Рисунок 33. Автокорреляционная функция остатков отказа при пожаре.

Lag 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12

13

14

15

Соп\ -.054 +.090 +.052 -.008 + .097 +.113 +.053 -.025 +.068 -.116 +.080 +.075 +.111 +.094 +.066

S.E. ,0913

.0905 .0901 .0697 .0893 .0889 .0885 .0881 ,0677 0873

.0664 ,0860 ,0856

V

I

ff

Si

D'

0.0

— - Граница доверит

Рисунок 35. Автокорреляционная функция остатков отказов рубильников .

Lag 1

2

3

4

5 в 7

6

9

10 11 12

13

14

15

С<*г -.033 -.015 +.182 +.003 +.052 ♦ ОЗв +.118 + 094 +.014 +.016 +.051 -.010 -.088 +.082 +.001

S.E. .0925 .0925 .0925 .0925 0925 .0925 .0925 .0925 .0925 .0925 .0925 .0925 ,0925 .0925 0925

0

-1

9

Г

иг

1

iii Л ...S..I---

- - Граница доверит

Рисунок 32. Частная автокорреляционная функция остатков отказа ПН.

Lag Coir S.E.

1 -.043 0902

2 ♦,130 .0902

3 +.010 .0902

4 -.113 .0902

5 ♦.118 .0902

6 -.422 .0902

7 -.009 .0902

в -.016 0902

9 +.052 .0902

10 -.079 .0902

11 -.004 .0902

12 -.278 .0902

13 +.129 .0902

14 +.061 .0902

15 +.034 .0902 0

-0.5 0.0 0.5 1.0

— Граница доверит

Рисунок 34. Частная автокорреляционная функция остатков отказа при

пожаре.

Lag Сап S.E.

1 .054 .0925

2 +.087 .0925

3 +.062 .0925

4 -.010 ,0925

5 +.087 ,0925

6 +.124 .0925

7 +.053 .0925

8 -.050 0925

9 +.046 .0925

10 -.118 .0925

11 +.040 .0925

12 +.076 .0925

13 +.124 .0925

14 +.089 .0925

15 +.073 .0925 0

1 1 r| !

i....... Я 1

! ..... < a i »t......... 1

........> H.!........

i - 4- si

1

IB 1 11 i

H

: M _______•

1 1 1.........

: Г i a i.........

« 1'

.... ! HI.......

i Li i

0.0

- - Граница доверит

Рисунок 36. Частная автокорреляционная функция остатков отказов рубильников.

— • Граница доварит

Рисунок 37. Автокорреляционная функция остатков отказов силовых трансформаторов.

lag 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12

13

14

15

Согг. -.031 -.024 ♦,004 +.101 -.076 -.496 ♦.125 ♦.011 ♦.034 -.016 ♦.226 ♦.179 -.090 ♦.086 -.062

S.E. 0894 .0891 .0887 .0883 .0879 .0876 .0872 .0868 .0864 .0860 .0857 .0853 .0849 .0645 .0841

\

-Н-г

rtt

В

'—U.

:» ■< "1-г Иг

1 'Г

-1.0 -0.5

0.5

Рисунок 39. Автокорреляционная функция остатков отказов изоляторов и шин силовых трансформаторов.

Lag Сот. S.E.

1 ♦ 001 .0913

2 -.004 0909

3 -.040 .0905

4 ♦ .092 .0901

5 -.095 .0897

6 -.072 ,0893

7 ♦.056 .0889

8 -.012 0885

9 ♦.098 ,0881

10 ♦,046 ,0877

11 -.070 .0873

12 ♦.067 .0868

13 ♦.04» .0864

14 ♦.077 .0860

15 ♦.011 ,0856 0

4

V

1 ■ I

ш tfl '

I ы_ I

| г 1

t

I

-0.5

0.0

05

— Граница доверит

Рисунок 41. Автокорреляционная функция остатков отказов силовых щитов.

Lag Con S.E.

1 -.034 .0925

2 ♦.110 .0925

3 ♦.ООО .0925

4 -.017 .0925

5 ♦.182 .0925

6 ♦ .007 0925

7 -.050 .0925

8 ♦.010 .0925

9 ♦,120 ,0925

10 -.049 ,0925

11 ♦.133 ,0925

12 ♦.027 .0925

13 -.040 ,0925

14 ♦.105 .0925

15 ♦.037 .0925 0

-0.5

1.0

— - Граница доварит

Рисунок 38. Частная автокорреляционная функция остатков отказов сило вых трансформаторов.

16 Lag Cotr S.E,

15 1 -.031 .0905

14 2 -.025 .0905

13 3 ♦.003 .0905

12 4 ♦.101 ,0905

11 5 -.071 .0905

10 6 -.504 .0905

9 7 ♦.106 ♦.018 0905

7 9 ♦ 066 .0905

6 10 ♦ 098 .0905

5 11 ♦,170 .0905

4 12 -.068 .0905

3 13 ♦.004 ♦.105 .0905

1 15 -.076 .0905 0

о - - Гранима доверит

г Ь...... : 1 1

] . 1 1

п:

1

j 1

".......1 .........4___ :

• п'

....... 1 .

! Д В U

*

! в; 1

I

U

- - Граница доварит

Рисунок 40. Частная автокорреляционная функция остатков отказов изоляторов и шин силовых трансформаторов.

Lag Cofr S.E.

1 ♦,001 ,0925

2 -.004 ,0925

3 -.040 .0925

4 ♦ 093 .0925

5 -.097 .0925

6 -.072 0925

7 ♦.065 .0925

8 -.031 .0925

9 ♦.114 .0925

10 ♦ .055 .0925

11 -.103 .0925

12 ♦.084 .0925

13 ♦.035 .0925

14 ♦.074 .0925

15 ♦Об» ,0925 0

..... I

1! : _______ !

i I 1 1

и Я < L '

1 1

1 1

! ! I I ' |

.........Г! 1.........

• Г!

• ......... J' L .1.........

; l!

; 1

■ (1 V- '

:

V и

0.0

- - Граница доверит

Рисунок 42. Частная автокорреляционная функция остатков отказов сило вых щитов.

Рисунок 45. Гистограмма остатков от- Рисунок 48. Гистограмма остатков отказов вода. казов ЭО от животных.

Рисунок 46. Гистограмма остатков воздушной линии 0,4 кВ.

Рисунок 47. Гистограмма остатков дверей РУ, ТП, РП.

Рисунок 43. Гистограмма остатков отказов автоматического выключателя.

— Нормальное распределение

О

-5 -4 -3 -2 -1 0 1 23456789 10 11 12

Рисунок 44. Гистограмма остатков отказов выключателя нагрузки.

Нормальное распределение

Рисунок 49. Гистограмма остатков отказов кабельных линий 0,4 кВ.

Рисунок 54. Гистограмма остатков обрыва провода уличного освещения.

Рисунок 51. Гистограмма остатков отказов комплектных распределительных устройств.

Рисунок 52. Гистограмма остатков от казов масляных выключателей.

Рисунок 53. Гистограмма остатков асимметрии напряжений KJI.

Рисунок 50. Гистограмма остатков отказов кабельных линий 6-10 кВ.

Нормальное распределение

Нормальное распределение

Рисунок 57. Гистограмма остатков отказа ПК 10.

Рисунок 59. Гистограмма остатков отказа ЭО при пожаре.

-— Нормальное распределение

Рисунок 60. Гистограмма остатков отказов рубильников.

Рисунок 55. Гистограмма остатков повреждения опор.

— Нормальное расгтределение

0

-4.0 -3.5 -3.0 -2.5 -2.0 -1.5 -1,0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 Z0 2.5 3.0 3.5

Рисунок 58. Гистограмма остатков отказа ПН.

о

-2.4 -2.0 -1.6 -1.2 -0.8 -0,4 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2,0 -2.2 -1,8 -1.4 -1.0 -0.6 -0.2 0.2 0.6 1.0 1.4 1.8 22

Рисунок 56. Гистограмма остатков отказа ПК 6.

— Нормальное распределение

— Нормальное распределение

Значение

Рисунок 66. Остатки отказов вода на нормальной вероятностной бумаге.

Рисунок 63. Гистограмма остатков отказов силовых щитов.

Рисунок 65. Остатки отказов выключателя нагрузки на нормальной вероятностной бумаге.

Рисунок 62. Гистограмма остатков отказов изоляторов и шин силовых трансформаторов.

- Нормальное распределение

Рисунок 64. Остатки отказов автоматического выключателя на нормальной вероятностной бумаге.

Рисунок 61. Гистограмма остатков отказов силовых трансформаторов.

— Нормальное распределение

28

Рисунок 67. Остатки отказов воздушной линии 0,4 кВ на нормальной вероятностной бумаге.

5 4

| 3 | 1

I о

Я

»

| -1

I -2 I

-3 -4

/ у

X •

жУ

У, У?

•

8 10 12

Рисунок 68. Остатки отказов дверей РУ, ТП, РП на нормальной вероятностной бумаге.

§ 2

i

I

f "2

■

с

-з

-I

••

__________ . Л'

i

/ У f г

• >

Рисунок 69. Остатки отказов ЭО от животных на нормальной вероятностной бумаге.

а

I О

• •

1

• t

\

-1.4 -1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 3нечете

Рисунок 70. Остатки отказов кабельных линий 0,4 кВ на нормальной вероятностной бумаге.

1

/

У

,У X4

• /

-2.5 -2,0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 Значение

Рисунок 71. Остатки отказов кабельных линий 6-10 кВ на нормальной вероятностной бумаге.

Рисунок 72. Остатки отказов комплектных распределительных устройств на нормальной вероятностной бумаге.

,т

У*

• • /■

------ /.........

/

/

Рисунок 73. Остатки отказов масляных выключателей на нормальной вероятностной бумаге.

1-1

/

............у / • |

У •

л

V

V / *

/

о г

Рисунок 74. Остатки асимметрии напряжений КЛ на нормальной вероятностной бумаге.

i з

I 2

Si

5

I о 1

-2

\ /

• >

! : ..............^ / г' •

j

у

Л

-15 -10 -5 0 5 10 15 20

Рисунок 75. Остатки обрыва провода уличного освещения на нормальной вероятностной бумаге.

5

Г

4

V

-- ------ _____ ____

Рисунок 76. Остатки повреждения опор на нормальной вероятностной бумаге.

-0.5 0.0

Рисунок 77. Остатки отказов ПК6 на нормальной вероятностной бумаге.

з

| 2 I

5 -1

Я

*

I "2

1-3

-4

-5

-у • У

у; г'

г

Г ______

•

Рисунок 78. Остатки отказов ПК 10 на нормальной вероятностной бумаге.

Рисунок 79. Остатки отказов ПН на нормальной вероятностной бумаге.

______, .>

• у V

-8 -8 -4 -2 0 2 4 6

Рисунок 80. Остатки отказов ЭО при пожаре на нормальной вероятностной бумаге.

; У • ; /■ • /Г

*

• / /Г

-2.0 -1,5 -1,0 -0.5 0,0 0.5 1.0 1,5 2.0 Значение

Рисунок 81. Остатки отказов рубильников на нормальной вероятностной бумаге.

I '

I '

а

I о

S

-2 -3

/

/ • •

••Л

]

jш

Рисунок 82. Остатки отказов силовых трансформаторов на нормальной вероятностной бумаге.

>

у Jf

г*

•у

• > /

О 2

Рисунок 83. Остатки отказов изоляторов и шин силовых трансформаторов на нормальной вероятностной бумаге.

Q, 1 8 1 1 0

/

/ У • •

4

о

Значение

Рисунок 84. Остатки отказов силовых щитов на нормальной вероятностной бумаге.

Приложение 4

Таблица 1. Классификация отказов ввода воздушных линий 0,4 кВ (] ГВВЛ)

Отказ Количество отказов, шт В процентах от общего Причина отказа Последствие отказа Способ устранения отказа

1 2 3 4 5 6

1 .Перенапряжение у потребителя 5 0,5% Отгорание 0 провода Повреждение бытовой техники, приборов Восстановление нулевого провода

2.0брыв вводного провода 750 77% Воздействие внешних мех.факторов(воздействие техникой, падение деревьев, пожар), климатических факгоров(съезд снега с крыш, падение сосулек, ветровая нагрузка), некачественный монтаж, амортизационный износ Нарушение электроснабжения потребителя, возможность попадания человека под шаговое напряжение Восстановление провода ввода

3.Повреждение наконечника KJI 0,4кВ на вводе, обрыв вводной KJI (при монтаже ввода кабелем). 97 10% Амортизационный износ, механические воздействия, действие внешних климатических факторов Нарушение электроснабжения потребителя Замена наконечника, использование соединительных муфт

4.Повреждение перемычки ввода BJI 0,4кВ 77 7,9% Воздействие внешних климатических факторов, механически факторов, некачественный монтаж, амортизационный износ Нарушение электроснабжения потребителя Восстановление перемы�