Оценка риска возникновения аварийных ситуаций в проектируемых и эксплуатируемых электроэнергетических системах Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

The principles of formation of effective regional electric power are considered, the solutions, directed on increase of efficiency of a power complex of subjects of Russia and the questions connected with calculation and the analysis of modes of regional electrical power system for the purpose of the forecast of electricity consumption and power of the Integrated power grid of Russia are also offered. Priority investment platforms for creation of large industrial parks are considered, the assessment of reserves of the centers of food of 220 kV of the Tula power supply system is given, the forecast of demandfor electric energy and balance of power by different options, and also data on development of an electric network is submitted.

Key words: effective regional power industry, Integrated power grid, coordination of development, modernization, forecasting of electric consumption, power areas.

Gryazev Mikhail Vasilyevich, doctor of technical sciences, professor, the Rector, rec-toratsu. tula.ru, Russia, Tula, Tula State University,

Stepanov Vladimir Mikhailovich, doctor of technical sciences, professor, the head of chair, director of the training center «Energy efficiency», eneegytya,tsu.tula.ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 621.3

ОЦЕНКА РИСКА ВОЗНИКНОВЕНИЯ АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЙ В ПРОЕКТИРУЕМЫХ И ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

Ю.И. Горелов

Рассмотрены вопросы оценки риска возникновения аварийных ситуаций в электроэнергетических системах в условиях неопределенности.

Ключевые слова: электроэнергетическая система, неопределенность, опасность, уязвимость, коэффициент риска.

При проектировании или эксплуатации конкретной электроэнергетической системы желательно знать уровень опасности возникновения анормальных режимов работы, который зависит как от степени уязвимости конкретной электроэнергетической системы к различным эндогенным или экзогенным воздействиям, так и от степени опасности возникновения этих воздействий.

Обоснование уровня опасности возникновения эндогенных или экзогенных воздействий производится на основании экспертных оценок статистической обработки данных эксплуатации электроэнергетической системы. При этом желательно, чтобы возникающая опасность была охарактеризована как качественно, так и количественно.

Методы и средства повышения эффективности функционирования ...

Так как количество типов воздействий на электроэнергетическую систему чаще всего больше одного, то определение общего уровня опасности в общем случае представляет собой задачу многокритериальной оптимизации, то есть построение отображения топологического произведения частично-упорядоченных множеств на частично-упорядоченное множество.

Для этой цели используется методология, основанная на принципе введения интегрального количественного «критерия близости к идеальной точке». Принцип идеальной точки - один из эвристических подходов к сведению задачи многокритериальной оптимизации к задаче одномерной оптимизации. Математически этот принцип может быть сформулирован следующим образом:

{min Kt} < 10 < {max Kt}, i = 1,2...N,

где 10 - коэффициент опасности воздействия на данную электроэнергетическую систему; Ki - показатель, характеризующий негативное проявление процесса влияния на данную электроэнергетическую систему воздействием i -го типа ; N - количество этих показателей.

Для количественной характеристики степени опасности воздействия на данную электроэнергетическую систему можно использовать безразмерный коэффициент опасности 10, который должен отражать то место рассматриваемого процесса для данной электроэнергетической системы, которое он занимает между «идеальным» вариантом (10д = 0) и «негативно-идеальным» вариантом (l™2^ = 1).

Из самого определения коэффициента опасности следует, что для оценки этого коэффициента надо, прежде всего, выделить все показатели эндогенных или экзогенных воздействий, которые необходимо учитывать при возникновении негативных последствий от их воздействия.

Пусть выделено пять показателей опасности. Для удобства дальнейшего изложения механизма количественной оценки опасности поражения каждому из выделенных показателей опасности присвоен свой номер: 1 ; 2 ; 3; 4; 5, кроме того, каждый показатель опасности характеризуется величиной степени важности, величина которой изменяется в диапазоне от 0,1 до 0,9.

В зависимости от количественных значений этих показателей выделены следующие степени опасности, каждой из которых также присвоен свой код:

- код 0 - безопасное состояние;

- код 1 - малая степень опасности;

- код 2 - средняя степень опасности;

- код 3 - большая степень опасности;

Представленный порядок введения номеров и кодов позволяет дать характеристику процесса эндогенных или экзогенных воздействий на электроэнергетическую систему. Если она записана в цифровом выражении, а именно: например, код длинной из 5 символов - 1 2 0 0 3 означает, что первый показатель опасности (первая цифра, т.е. первый номер) представляет собой малую опасность, второй показатель опасности (вторая цифра) указывают на среднюю степень опасности, а третий и четвертый показатели опасности не вызывают никакой опасности. Для последнего показателя опасности (последняя цифра 3) характерна большая степень опасности.

Таким образом, для характеристики опасности поражения следует иметь соотношение между показателями процесса негативных воздействий и кодами опасности, на основании которых может быть рассчитан коэффициент опасности, т.е. количественная величина, которую можно рассчитывать и использовать для обоснования необходимости эксплуатационных мероприятий.

Понятие «уязвимость» необходимо вводить и исследовать при оценке риска возникновения аварийных ситуаций в проектируемых и эксплуатируемых электроэнергетических системах, прежде всего потому, что оно (это понятие) позволяет четко отделить опасность поражения от риска поражения, которые явно или неявно часто отождествляются в литературе. Это довольно часто имеет место, когда дается какая-либо качественная оценка негативных процессов.

Суть дела состоит в том, что одна и та же оценка опасности негативных воздействий для разных электроэнергетических систем может приводить к таким негативным последствиям, которые по своим масштабам могут быть несоизмеримы. Это связано с особенностями самой электроэнергетической системы, ее топологией и характером нагрузки.

Для получения количественных характеристик уязвимости электроэнергетической системы к эндогенным или экзогенным воздействиям используется тот же прием, что и при описании опасности, а именно: вводится «критерий близости к идеальной точке» - коэффициент уязвимости v у:

{minУг} <vу < {maxYt}, i =1,2...К,

где Уг - показатель, характеризующий уязвимость; К - количество показателей, характеризующих уязвимость территории.

Так же, как и коэффициент опасности, коэффициент уязвимости может быть нормирован, и его значения меняются в диапазоне от 0 до 1, т.е. 0 < vу < 1.

Введенное определение коэффициента уязвимости, как некоторой характеристики восприимчивости электроэнергетической системы к опасному воздействию внешних и внутренних факторов, приводит к необходимости оценки этой величины для электроэнергетических систем различно-

Методы и средства повышения эффективности функционирования ...

го типа. Для этого необходимо ввести упорядоченный по степени важности набор показателей, обобщённо характеризующих уязвимость электроэнергетической системы.

Для каждого из выделенных показателей определен диапазон его изменения (от 0 до 3) и представлен в виде дискретного одинакового числа отрезков, которым присваивается определенный код. Различаем четыре степени уязвимости:

- код 0 - безопасное состояние, (не уязвимая);

- код 1 - малая степень уязвимости, (слабо уязвимая);

- код 2 - средняя степень уязвимости, (уязвимая);

- код 3 - большая степень уязвимости, (весьма уязвимая).

Представленный порядок введения номеров и кодов показателей

уязвимости позволяет комплексно охарактеризовать электроэнергетическую систему с точки зрения оценки ее восприимчивости к различным воздействиям. Таким образом, процедура расчета коэффициента уязвимости сводится к присвоению кода и установлению связи между этим кодом и коэффициентом уязвимости.

Введем коэффициент, который назван коэффициентом риска возникновения анормальных процессов в электроэнергетической системе

Я = Л0 -V .

п 0 у

Этот коэффициент не устанавливает сам по себе ущерб от аварии, а лишь характеризует его, т.е. чем он выше, тем больше возможен ущерб и наоборот - меньшее значение коэффициента риска указывает на меньшую величину ущерба. Из выражения для риска следует, что даже при большом коэффициенте опасности Л0 риск возникновения анормальных процессов в электроэнергетической системе может быть небольшим, если коэффициент уязвимости мал. Верно и обратное, т.е. если уязвимость велика, а опасность мала, то риск также может быть небольшим.

Расчет коэффициента опасности Л0 для каждого кода ведется на основании функциональной связи представляющей собой линейную комбинацию следующего вида:

N

Л=корм ,

¿=1

где 8г - коэффициент значимости 1-го показателя опасности (значение устанавливаемое экспертом-аналитиком от 0,1 до 0,9 ); аг - значение балла 1-го показателя опасности; кнорм - нормирующий множитель, приводящий к 0 <Л £ 1.

Оценка коэффициента уязвимости V у для каждого кода уязвимости, аналогична оценке для коэффициента опасности Л0.

Для электроэнергетической системы, по которой проведено разбиение на подсистемы по степени опасности и уязвимости, коэффициент риска возникновения анормальных процессов в электроэнергетической системе Rn может быть определен по формуле:

k

S V„ -10i • S,

R = ^

где Б0 - площадь территории на которой расположена электроэнергетиче-

к

ская система, Б0 = ^ , к - число разбитых участков площади Б0 на непе-

70

i=0

ресекающихся между собой площади Бг, для которых оценены и известны коэффициенты опасности 10i и уязвимости vу1.

Разбиение электроэнергетической системы на подсистемы по степени риска возможно проводить следующим образом: малый риск -Rn < 0,1; умеренный риск - 0,1 < Rn < 0,25; большой риск - 0,25 < Rn < 0,5; критическая ситуация - Rn > 0,5.

Горелов Юрий Иосифович, канд. техн. наук, доц., доц., gor tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

RISK ASSESSMENT OF INITIA TION OF EMERGENCY SITUA TION IN PROJECT AND EXPLOIT ELECTRIC POWER SYSTEMS

Y.I. Gorelov

The questions of risk assessment of initiation of emergency situation in power systems under uncertainty are considered.

Key words: electrical power system, uncertainty, hazard, vulnerability, risk factor.

Gorelov Yury Iosifovich, candidate of technical sciences, docent, docent, gor_tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University