Выбор и проверка элементов электрических станций с применением вероятностных методов

Выводы

Матрица Якоби уравнений установившегося режима электрической системы будет совпадать со свободным членом характеристического уравнения при следующих условиях.

1. В расчетной схеме должен быть узел, рассматриваемый как шины бесконечной мощности, который принимается балансирующим по активной мощности.

2. В расчетах режимов должны фигурировать те же статические характеристики нагрузок, что и при оценке устойчивости.

3. В расчетах режимов и оценке устойчивости генераторы учитываются одинаковыми статическими характеристиками <2г=<2(иг,Рг); при этом для генераторов независимыми переменными являются <2Г, Рг.

Если при расчетах устойчивости пренебречь статизмом АРВ генераторов, т. е. считать [^=сош1:, что практически приемлемо, то условие 3 видоизменится: для генераторных узлов в расчетах режимов в качестве независимых переменных принимаются иг, Рг.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах. - М.: Высшая школа, 1970. - 470 с.

2. Lagonotte P., Sabommadiere J.C, Leost J.Y., Paul J.P Structural analysis of the electrical system: application to secondary voltage control in France // IEEE Trans. Power Syst. - 1989. - V. 4. - № 2. - P. 479-486.

3. Веников B.A., Строев B.A., Идельчик В.И. и др. Оценка статической устойчивости электрических систем на основе решения уравнений установившегося режима. // Известия АН СССР. Энергетика и транспорт. - 1971. - № 5. - С. 18-23.

4. Анисимова Н.Д., Веников В.А., Ежков В.В. и др. Методика расчетов устойчивости автоматизированных электрических систем. - М.: Высшая школа, 1966. - 246 с.

5. Pai М.А., Angaonkar R.P Electromechanical distance measure for decomposition of power systems // Elec. Power and Energy Syst. -1984.-V. 6,-№4.-P. 249-254.

6. Готман В.И. Особенности управления и построения единой энергосистемы Азиатской части СССР на базе обобщенных статических характеристик: - Томск: Изд-во ТПИ, 1977. - 96 с.

7. Agarkov О.А., Efimov D.N., Necryachenko O.G. Complex analysis of dynamic properties of electric power systems // Proc. of EPRI-SEI joint Seminar on methods for solving the problems on energy, power system development and control (P. II). - Beijing (China), 1991. - P. 65-76.

8. Жданов П.С. Вопросы устойчивости электрических систем. -М.: Энергия, 1979. - 495 с.

Поступила 20.05.2007г.

УДК 621.311.019

ВЫБОР И ПРОВЕРКА ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ВЕРОЯТНОСТНЫХ МЕТОДОВ

Л .В. Кривова, A.B. Шмойлов

Томский политехнический университет E-mail: faharlv@mail.ru

Разработаны вероятностные критерии рисков перегрузки и разрушения при обосновании выбранных силовых компонентов электроустановок в условиях эксплуатации и аварийных воздействий. Приведен пример проверки жестких сборных шин Сургутской ГРЭС-1.

При проектировании и эксплуатации развивающихся электроустановок возникают многочисленные задачи выбора и обоснования новых либо обоснования существующих силовых компонентов электростанций, электропередач, районных и распределительных сетей, систем электроснабжения.

Данные задачи обычно предстают в виде определения расчетных эксплуатационных значений электрических величин в условиях длительных установившихся режимов работы, кратковременных ненормальных асинхронных режимов, аварийных электромагнитных процессов коротких за-

мыканий, утяжеленных установившихся режимов и электромеханических переходных процессов (режимные параметры). Названные расчетные значения при выборе и обосновании соответственно сопоставляются с режимными длительно-допусти-мыми (ДД) и кратковременно-допустимыми (КД) параметрами справочно-каталожных данных, полученных в условиях испытаний.

Как методы и условия определения расчетных значений, так и ДЦ и КД параметры устанавливаются (рассчитываются, принимаются, назначаются) экспертно-испытательным путем.

Однако, как при определении экстремальных расчетных значений, так и при формировании условий получения испытательных значений интересующего параметра проверки возникают вопросы, которые не могут быть разрешены детерминированным путем. Как невозможно определить максимальное расчетное значение случайно изменяющегося параметра в эксплуатационных условиях, так и случайные условия проведения испытаний по наблюдению ДЦ и КД значений нельзя предопределить. Хотя существующие экспертные рекомендации формально позволяют теоретически и методически подойти к решению названных задач, но практически это реализовать невозможно и объективного основания этих решений в детерминированном виде по-прежнему нет.

Однозначное и объективное определение расчетных значений случайных величин и условий получения конкретных испытательных значений возможно на базе теории вероятностей и математической статистики, объективно описывающих характеристики случайных событий, величин и процессов. Поэтому в [1, 2] поставлена задача и разработана основная математическая модель выбора и обоснования силовых компонентов (коммутационных аппаратов, токоведущих частей и оборудования) электроустановок с применением вероятностных технологий. Практическая иллюстрация данного подхода представлена на рисунке.

Особенностью всех представленных на рисунке вероятностных характеристик (ВХ) в виде плотности распределения вероятности (ПРВ) являются разные условия их формирования. ПРВ СфДп) и сот(п) построены в условиях эксплуатации, а ПРВ сфа(п) и свд(п) - в условиях аварийных возмущений.

Расчетные значения параметра П: пэр - в условиях эксплуатации, пр - в условиях аварийных возмущений, гэ - риск перегрузки вследствие превышения расчетного эксплуатационного значения пэр параметром П, гш - риск перегрузки вследствие снижения ДД значений как случайной величины относительно расчетного эксплуатационного значения пр, га - риск разрушения вследствие превышения расчетного аварийного значения пр параметром П, - риск разрушения вследствие сниже-

ния КД значений как случайной величины относительно расчетного аварийного значения пр, n(jBi,i и n,^ квантили порядков р{=\-гэ и p^l-r^, определяющие расчетные значения пр, пр с рисками: гэ и га (квантили перегрузки в условиях эксплуатации и разрушения в условиях аварийных возмущений).

Другой особенностью является рандомизированное представление ДД и КД испытательных параметров. Последнее, как указано в [2], обусловлено случайными флуктуациями параметров среды, также изменениями фактических напряжений в режимах, которое оказывает влияние на производные параметры (мощности, сопротивления). Существенным рандомизирующим фактором испытательных значений параметров являются переходные процессы в условиях испытаний (поляризация диэлектрических сред, динамические и термические воздействия протекающих токов в местах соединений и сочленений проводников, время существования переходных процессов), свободные составляющие которых случайным образом изменяются от нулевых до максимальных значений. В целом рандомизирующие факторы могут обусловить 30...40 %-е изменение величины интересующего параметра от экстремального его значения. Среднее значение или математическое ожидание (МО) параметра устанавливается в процессе испытаний, а разброс, например, в виде среднеквадратического отклонения (СКО) в предположении нормального закона распределения вероятностей можно, исходя из вышеназванного испытательного изменения, принять 5...7 % от испытательного диапазона или максимального (первоначального) его значения.

Разные условия ВХ, рисунок, вызваны необходимостью их определения по методу селекции границ интервалов данных [1], который позволяет в заданных условиях наблюдения определить полные ВХ выходных данных по исходным. Разные условия формирования полных ВХ исходных данных в виде ПРВ, функций распределения вероятностей (ФРВ) обусловливают разные условия получения ВХ выходных данных, что не позволяет объединять риски, показатели, вероятности при разных условиях с целью получения обобщенных критериев.

Рисунок. Плотности распределения вероятностей фактических и предельно-допустимых значений интересующего параметра П силового элемента в условиях эксплуатации ~ фактических с^э

Анализ показывает, что законы распределения вероятностей рассматриваемых параметров в виде ПРВ или ФРВ для условий эксплуатации [ПРВ Сфз(п), Сдд(п)] И аварийных условий [с^п), свд(п)] равно, как и различные показатели (например, риски перегрузки гэ, гш и разрушения г„ гвд) в названных парах не имеют существенных отличий в условиях их рассмотрения. Следовательно, риски перегрузки гэ, гш и разрушения га, можно попарно суммировать с одинаковым удельным весом, т. е. г=гэ+гт, гр=га+гвд. Это позволяет обоснование параметров выбранных силовых компонентов производить по обобщенным рискам перегрузки гп и разрушения гр и, следовательно, выполнять локальную оптимизацию соответственно в условиях эксплуатации и аварийных возмущений.

Анализ рисунка позволяет сформулировать практически реализуемые варианты выбора и проверки расчетных параметров силовых элементов, которые заключается в:

• варьировании расчетных значений расчетного параметра П в эксплуатационных пр и аварийных п I условиях;

• определении рисков перегрузки гэ и разрушения га за счет превышения соответственно расчетных значений пр и пр;

• определении рисков перегрузки гш и разрушения за счет сниженных ДД и КД значений относительно расчетных значений пр и пр;

• определении суммарных рисков перегрузки гп=гэ+гт и разрушения г=г,+гщ,

• минимизации результатов выбора расчетных значений пр и пр по величине соответственно суммарных рисков гп и гг

Порядок выбора и обоснования параметров силовых элементов может быть сформулирован следующим образом:

• методом селекции границ интервалов данных определяются параметры условных ПРВ расчетного параметра П в эксплуатационных сэ(п) и аварийных са(п) условиях;

• аналогичным методом могут быть определены параметры условных ПРВ ДД Сдд(п) и КД свд(п) расчетного параметра П, если известна зависимость ДД и КД параметров от исходных данных, в противном случае задача решается другим путем;

• на основании полученных результатов принимаются расчетные электрические величины в рабочих и аварийных условиях.

В качестве первоначальных расчетных рабочих величин целесообразно принять номинальные, а в качестве аналогичных аварийных значений - полусумму математических ожиданий нормальных ЗРВ фактических аварийных и кратковременнодопустимых величин. Благодаря этому можно определить риски соответственно:

1) перегрузки в эксплуатационных условиях:

Чр-™(/Э)" + 0,5 + Ф Чр-™(/ДД)~

ст

г = 0,5 - Ф

где /рр=/н - расчетный рабочий ток,

2) разрушения в аварийных условиях:

г = 0,5 - Ф

+ 0,5 + Ф

[ ст(/а) 1 [ ст(^вд) ]

где /рао =

т

расчетный ток аварии-

ного отключения.

Пример обоснования жестких сборных шин секции

собственных нужд энергоблока Сургутской ГРЭС-1

Сборные шины Сургутской ГРЭС-1 комплектного распредустройства питаются от шин низшего (6 кВ) напряжения трансформаторов собственных нужд мощностью 16 МВА по линиям в виде жестких шин. Вследствие небольшой длины токопро-водов от рабочих трансформаторов собственных нужд до сборных шин сечение токопроводов линий как и сборных шин выбирается по допустимому току. Использованы двухполосные шины сечением 80x8 мм и допустимым током 2,04 кА.

Проверка по току в эксплуатационных условиях

Максимальный ток токопровода и сборных шин определяется номинальной мощностью трансформатора собственных нужд, т. е.

с

; =12/ =12--------------------=

1р1 1,2/нТСН 1,2^

= 1,2-

16

т<Х>*<Рч

- = 2,07 кА.

'•Л-6,3-0,85

Минимальный ток рабочего режима

/ , =^1 , = — -2,07 = 1,09кА.

' ер1 Р 1,9

Параметры нормального ЗРВ тока в эксплуатационных условиях:

МО т(1э) = = 2’°7 + 1’09 = 1,58 кА,

СКОсг (1) = 1р1~1р2 =2’°7~1’°9=0Д63 кА.

3 6 6

Параметры нормального ЗРВ ДД тока для жестких шин определяются через расчетные минимально и максимально наблюдаемые значения по формулам:

8 = -ДД = о

ДДИ 1р2

=,ДД,к 0Доп-

дда р1 ддУе -е0

V доп Оном

= 2040./70 + 4° = 3189,5 А. 70-25

где ¿£,=2040 А - каталожное значение допустимого тока, 0доп=7О °С - допустимая температура шин в эксплуатационных условиях, 0Оном=25 °С - принятая температура воздуха.

Параметры нормального ЗРВ ДЦ тока:

мот(/)=^=^5+0

= 1594,75 А,

“2000-1580" + Ф "2000-1594,75"

163 531,6

г = 1 - Ф

= 1-0,49506 + 0,27637 = 0,78.

Уменьшение риска возможно за счет увеличения сечения шин прямоугольного сечения, либо принятия шин другого конструктивного исполнения.

СКОст (/)=-

3189,5-0

= 531,6 А.

Риск перегрузки при заданном расчетном рабочем токе /рр=2000 А определяется выражением

г = 1 - Ф

'рр -»*

+ Ф

что в числах даст:

Вывод

Для количественной оценки и гарантированного обоснования при выборе оборудования, токоведущих частей и коммутационных аппаратов, а также подбора их оптимальных параметров предложен вероятностный метод выбора и обоснования оборудования, токоведущих частей и коммутационных аппаратов электроустановок.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Shmoilov A.V. Probability technologies in electric power industry // Proc. 6th Russian-Korean Intern. Symp. on Science and Technology KORUS-2002, Novosibirsk, 2002. - V. 2. - P. 421-424.

2. Krivova L.V. The Development of Practical Methods for Definition of Structural and Functional Reliability Parameters of Electric In-

stallations//Proc. 8th Russian-Korean Intern. Symp. on Science and Technology KORUS-2004, June 26 - July 3, 2004, Tomsk Polytechnic University, Tomsk, 2004. - V. 1. - P. 248-250.

Поступила 22.11.2006 г.

УДК 621.186

КОМПЛЕКСНЫЙ АНАЛИЗ ПЛАНИРОВАНИЯ РЕМОНТОВ ОБОРУДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ В ГЕНЕРИРУЮЩИХ КОМПАНИЯХ

Л .А. Беляев, A.C. Заворин, С.А. Косяков, К. А. Кривогузов*

Томский политехнический университет ОАО «Омскэнерго», г. Омск*

E-mail: Kosyakov@tpu.ru

Анализируется проблема планирования ремонтов оборудования тепловых электростанций в условиях перехода к регулируемым рынкам энергии. Изложены основания применения системного подхода в условиях реальных ограничений по финансовым ресурсам. В качестве алгоритма планирования предложен метод, основанный на классификации источников инициирования ремонтных работ и учитывающий приоритеты составляющих работ для разных уровней управления.

Под управлением в общем виде понимается процесс воздействия на систему с целью ее упорядочивания, совершенствования и развития. В энергетике можно различать два вида процессов управления: с одной стороны - это целенаправленные воздействия на технологические процессы, с другой - на коллективы людей - менеджмент. Первый вид управления имеет только техническую сторону - физико-технические основы энергетики, и в этой области большинство процессов хорошо изучено. Знание основных закономерностей технологических процессов в энергетике позволяет с успехом применять математическое моделирование [ 1, 2] и алгоритмы оптимизации для выбора параметров и режимов сложных технических систем.

Второй вид управления в последнее время существенно усложнился [3, 4]. Причина - формирующиеся в этом секторе экономики рыночные отношения. Условия хозяйствования для предприятий энергетики сильно изменились. Один из аспектов этого усложнения - двоякое положение энергетической отрасли (и каждого отдельного ее предприятия) на рынке ресурсов: с одной стороны, топливные и материальные ресурсы приобретаются по рыночным ценам, с другой, цены на продукцию энергетики в виде электро- и теплоэнергии регулируется государственными органами [5].

Обеспечение баланса между доходной и затратной частью генерирующей компании является функцией экономического процесса управления.