Функциональная надежность топологии систем электроснабжения и электрических подстанций

Диагностирование, прогнозирование и надежность

студентов «Опыт прошлого-взгляд в будущее» Тула, 2012. с. 505-508.

2. Transformer fluid:a powerful tool for the life management of an ageing transformer population / V. Sokolov [at al.] // Proceedings of the TechCon Asia-Pacific, 2003

3. Липштейн Р.А., Шахнович М.И. Трансформаторное масло. 3-е изд., переработанное. М: Энергоатомиздат, 1983. 297 с.

4. РД 153-34.0-46.302-00. Методические указания по диагностике развивающихся дефектов трансформаторного оборудования по результатам хроматографического анализа газов, растворенных в масле. М., 2001.

Y.A. Zorin

PREDICTION OF LIFE TRANSFORMER PARK BY DIFFERENT DIAGNOSIS The main stages of life prediction step-down transformers and substations increase. Complex is composed of functional diagnostics of various defects, which laid the basis for the task extend the life of equipment considered measures to detect defects in the analysis of the dissolved gas in transformer oil.

Key words: transformer defect diagnosis, analysis, transformer oil, chromatogra-

phy.

Получено 19.06.12

УДК 519.876.5

П.Ю. Каратеев, асп.,

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ НАДЕЖНОСТЬ ТОПОЛОГИИ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОДСТАНЦИЙ

Рассмотрена актуальность проблемы функциональной надежности топологии систем электроснабжения и электрических подстанций, возможные пути решения и моделирования.

Ключевые слова: надежность, моделирование, топология.

Надежность систем электроснабжения в настоящее время имеет первостепенную важность в условиях модернизации и развития электросетей. Особенно серьезно проблема надежности проявляется, когда оборудование с различающимися показателями надежности устанавливается на одних и тех же объектах, например в ходе модернизации, и эксплуатируется не в соответствии со своими техническими требованиями, без учета взаимной зависимости. Таким образом, одно слабое звено может поставить

113

под угрозу работоспособность или экономическую эффективность намного более надежного оборудования, тем самым нивелировав преимущества, полученные от их установки.

Особенностью проблемы надежности является ее связь со всеми этапами «жизненного цикла» системы от зарождения идеи создания до списания: при расчете и проектировании изделия его надежность закладывается в проект, при изготовлении надежность обеспечивается, при эксплуатации - реализуется. Поэтому проблема надежности - комплексна, и решать ее необходимо на всех этапах и разными средствами. На этапе проектирования изделия определяется его структура, производится выбор или разработка элементной базы, поэтому здесь имеются наибольшие возможности обеспечения требуемого уровня надежности. Основным методом решения этой задачи являются расчеты надежности (в первую очередь -безотказности), в зависимости от структуры объекта и характеристик его составляющих частей, с последующей необходимой коррекцией проекта.

Безотказность (и другие составляющие свойства надежности) проявляется через случайные величины: наработку до очередного отказа и количество отказов за заданное время. Поэтому количественными характеристиками свойства здесь выступают вероятностные переменные.

Здесь на передний план комплекса проблем выступают сложность расчета структурной надежности крупных объектов, состоящих из большого количества элементов, и топология электросетей [1]. Непостоянство показателей надежности элементов, её зависимость от условий и режима эксплуатации, влияния одних элементов на надежность других - все эти факторы создают огромное количество сложнозависимых параметров, требующих учета при разработке систем электроснабжения, топологии электрических подстанций и других объектов подобного типа, различающихся по требуемым степеням надежности и эксплуатационным условиям.

Расчеты показателей безотказности технической системы должны проводиться в предположении, что как вся система, так и любой ее элемент могут находиться только в одном из двух возможных состояний - работоспособном и неработоспособном и отказы элементов независимы друг от друга. Состояние системы (работоспособное или неработоспособное) определяется состоянием элементов и их сочетанием. Поэтому теоретически возможно расчет безотказности любой технической системы свести к перебору всех возможных комбинаций состояний элементов, определению вероятности каждого из них и сложению вероятностей работоспособных состояний системы.

Такой метод (метод прямого перебора) практически универсален и может использоваться при расчете любых технических систем. Однако при большом количестве элементов системы п такой путь становится невозможным из-за большого объема вычислений (например, при п=10 число возможных состояний системы составляет, 2п= 1024, при п=20 превышает

Диагностирование, прогнозирование и надежность ...

106, при n=30 -более 109). Поэтому на практике разумно использовать более эффективные и экономичные методы расчета, не связанные с большим объемом вычислений, однако возможность применения таких методов непосредственно связана со структурой технической системы.

Расчетные зависимости для определения основных характеристик надежности технических систем показывают, что надежность системы зависит от ее структуры (структурно - логической схемы) и надежности элементов. Поэтому для сложных систем возможны два пути повышения надежности: повышение надежности элементов и изменение структурной схемы.

Повышение надежности элементов на первый взгляд представляется наиболее простым приемом повышения надежности системы. Действительно, теоретически всегда можно указать такие характеристики надежности элементов, чтобы вероятность безотказной работы системы удовлетворяла заданным требованиям. Однако практическая реализация такой высокой надежности элементов может оказаться невозможной. Рассмотрение методов обеспечения надежности элементов технической системы является предметом специальных технологических и физико-химических дисциплин и выходит за рамки теории надежности. Высоконадежные элементы, как правило, имеют большие габариты, массу и стоимость. Исключение составляет использование более совершенной элементной базы, реализуемой на принципиально новых физических и технологических принципах.

Проблема может быть решена путем разработки программного комплекса для прогнозирования надежности заданных систем, оценки надежности отдельных элементов и их влияния на общесистемную надежность, синтеза топологии электрических подстанций на основе результатов моделирования.

Задачу моделирования в данном случае предлагается решить при помощи пакета программного обеспечения MathWorks, в частности приложения Simulink для выполнения физического моделирования, высокоуровневого языка программирования общего назначения Python, язык программирования R для статистической обработки данных, сложные математические расчеты реализуются на свободной системе для математических вычислений GNU Octave.

Список литературы

1. Сотсков Б. С. Основы теории и расчета надежности элементов и устройств автоматики и вычислительной техники. М.: Высшая школа, 1970. 270 с.: ил.

2. Эффективное использование электроэнергии / под ред. К. Смита; пер. с англ. М.: Энергоиздат, 1981. 400 с.

3. Кацман М. М. Электрические машины: учебник для студентов. 3-е изд., испр. М.: Издательский центр «Академия», 2000. 463 с.

P. Y. Karateev

FUNCTIONAL RELIABILITY OF ELECTRIC SUBSTATION POWER-SUPPLY SYSTEM SYMBOLIC LAYOUT

Functional reliability of electric substation power-supply system symbolic layout problem, potential solution approaches and simulation is considered. Key words: reliability, simulation, symbolic layout.

Получено 19.06.12

УДК 621.316.91

В.Ю. Карницкий канд. техн. наук., доц., (4872) 35-54-50, eists@rambler.ru (Россия, Тула, ТулГУ),

А.С. Болгов магистрант, 8-967-086-17-16, novokrewenov@yandex .ш

ПРОБЛЕМАТИКА ЭКСПЛУАТАЦИИ ПОДЗЕМНЫХ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК И СЕТЕЙ И ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ

Рассмотрены вопросы, касающиеся причин возникновения коротких замыканий, способов их устранения, а также способов их устранения.

Ключевые слова: подземные электроустановки, короткое замыкание.

Применение электроэнергии в тоннелях сопряжено с рядом опасностей: поражением обслуживающего персонала электротоком, пожарами, взрывами метана открытыми дугами, искрами и токами утечек. Поэтому важное значение имеет разработка различных мероприятий и средств обеспечения безопасности [1]. Специфическая особенность подземных выработок - возможность образования в рудничной атмосфере взрывоопасной концентрации метана или смеси воздуха с некоторым количеством взрывчатой пыли - определяет условия эксплуатации электрооборудования и кабелей в них, как существенно отличающиеся от условий на промыш-