CC BY
31УДК 621.316.1.019.3(1-22)
ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ СЕЛЬСКИХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ
В.В. Тишков 1, Т.Б. Лещинская 2, А.А. Груба 3
1 ФГКУМинистерство обороны Российской Федерации, Москва, Россия 2 ФГБОУ ВО РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, Москва, Россия 3 ФГБОУ ВО НИУ «Московский энергетический институт», Москва, Россия
Аннотация. В статье рассматриваются вопросы повышения надежности распределительных сельских электрических сетей с применением нейронных сетей. Основной проблемой эксплуатации распределительных сельских электрических сетей является повышенный износ основных элементов, которые приводит к частым отказам, влекущим за собой экономические потери от недоотпуска электрической энергии и ущерб потребителям. Авторами исследованы проблемные места распределительных сельских электрических сетей на основе реальных отчетов электросетевых организаций, учтены нормированные показатели надежности электрических сетей и определен наиболее перспективный метод повышения надежности с применением нейронных сетей. Предложены изменения в действующую систему планово-предупредительных ремонтов с определением расчетных показателей на основе диагностических и комплексных параметров надежности. На их основании планируется выполнение алгоритма работы нейронной сети, которая будет прогнозировать сформированные показатели и определять перечень необходимых работ по техническому обслуживанию и ремонту на будущий календарный год.
Ключевые слова: нейронная сеть, техническое обслуживание и ремонт, электрические сети, надежность.
Введение. Электроэнергетика на сегодняшний день имеет огромное влияние на все сферы жизнедеятельности человека. От надежного электроснабжения зависит функционирование многих процессов. В настоящее время процесс эксплуатации распределительных сельских электрических сетей сопровождается частыми отказами. Они приводят к экономическим потерям от недоотпуска электрической энергии и убыткам для потребителей. Моральный и физический износ оборудования требует коренной реконструкции электрических сетей.
Цель исследования - поиск оптимального метода повышения надежности распределительных сельских электрических сетей в процессе текущей эксплуатации.
Материалы и методы исследования
Ниже более подробно рассмотрены основные проблемные места распределительных сельских электрических сетей. Проанализированы годовые отчеты электросетевой организации ЗАО «ЭЛЭКС», собраны данные показателей надежности и исследованы методы повышения надежности в процессе эксплуатации электрических сетей с применением современных информационных технологий. Аналогичные методы применяют как в отечественной, так и в зарубежной научной литературе.
Результаты и обсуждения
На основании исследуемых материалов [2,3,4] установлено, что преимущественно повреждения в электрических сетях происходят в кабельных линиях.
Проблемой надежности электроснабжения в сельских электрических сетях занимались такие ученые как: Будзко И.А., Стребков Д.С., Ланин А.В., Наумов И.В. и др., которые выделяют момент несоответствия сельских сетей необходимого уровня надежности. Так допустимое время перерыва электроснабжения для потребителей второй категории надежности с нагрузкой более 120 кВА часто превышает интервал от 5 до 12 часов. К таким потребителям относятся, большие сельскохозяйственные предприятия (агрохолдинги), которые получают высокие экономические потери. А перерывы в электроснабжении потребителей третьей категории нередко превышают длительность перерывов в электроснабжении в 72 часа/год [7,8].
Основными мероприятиями по повышению надежности работы и снижению аварийности электрических сетей при их эксплуатации являются:
1) Стабильный надзор и контроль за техсостоянием электрооборудования ЭС, надзор за работами, проходящими около элементов ЭС;
2) Повышение профессионализма обслуживающего персонала;
3) Своевременное проведение диагностических мероприятий и испытаний;
4) Внедрение эффективных методов контроля изоляции, методов неразрушающего контроля изоляции и технического диагностирования;
5) Качественное выполнение работ по ремонту оборудования, осмотр и чистка, регулировка контактов оборудования;
6) Проведение профилактических мероприятий (обрезка деревьев);
7) Улучшение технологий и технической оснастки монтажа и обслуживания ЭО;
8) Эффективное управление режимами ЭС на основе современных информационных технологий;
9) Использование методов непрерывного автоматизированного контроля состояния
Повреждения в РСЭС
Рисунок 1 - Повреждения в распределительных сельских электрических сетях
и технической диагностики ЭС [1].
Применение всех мероприятий в комплексе и своевременное их исполнение позволяет повысить общую надежность, но, зачастую, многие требования в процессе эксплуатации не выполняются по различным причинам. Экономические потери и затраты, которые несут электросетевые компании, заставляют отказываться от диагностических и профилактических мероприятий. Зачастую проводимые технические мероприятия проводятся несогласованно.
В процессе эксплуатации РСЭС на территории Российской Федерации применяется система планово-предупредительных ремонтов (ППР), которая имеет в своем составе ряд технических и организационных мероприятий, направленных на поддержание заданного уровня надежности, как единичного элемента, так и всей электрической сети в целом. Это связано с тем, что преждевременный износ отдельных частей и деталей электрооборудования выше допустимого может привести к аварийному выходу его из строя. Поэтому основной задачей технического обслуживания электрооборудования является сохранение его постоянного рабочего состояния.[9]
Система планово-предупредительного ремонта оборудования включает в себя два вида работ - межремонтное обслуживание и периодическое проведение плановых ремонтных операций. Плановый ремонт состоит из текущего и капитального ремонтов электрооборудования.
Так допустим, капитальный ремонт трансформаторных подстанций проходит один раз в 6 лет, а текущий - раз в 3 года. Межремонтные мероприятия проводят исходя из наименований элементов электрической сети.
Данная система имеет ряд недостатков:
1) Работы проводятся исключительно исходя из временных интервалов эксплуатации оборудования;
2) Система ППР не учитывает реальное техническое состояние оборудования;
3) Система ППР не учитывает важность единичного узла как для участка ЭС, так и для всей сети в целом.
4) Система ППР не учитывает ненадежность единичного узла исходя из статистики происходящих отказов.
Результатом таких умозаключений, становится предложение по внесению изменений в существующую систему ППР, который будет учитывать реальное техническое состояние, важность единичного элемента при его отказе и ненадежность.
Чтобы уйти от «старой» методики ППР и перейти к «новой», основанной на качественных показателях, необходимо осуществить прогнозирование показателей и определить вид ремонта. Для решения задач прогнозирования различных событий или показаний в энергетике часто и используют нейронные сети. [10]
Можно выделить следующие типовые задачи, решаемые с помощью нейронных сетей (рис. 2):
1. Автоматизация процесса классификации;
2. Автоматизация прогнозирования;
3. Автоматизация процесса предсказания;
4. Автоматизация процесса принятия решений;
5. Управление;
6. Кодирование и декодирование информации;
7. Аппроксимация зависимостей и др. [5,6].
60
Необходимо провести прогнозирование выходных параметров, которые и будут определять порядок проводимых работ по техническому обслуживанию и ремонту.
При определении оценочных показателей необходимо учитывать важность, ненадежность для участка и в целом для сети, а также уровень реального технического состояния на основе опыта применения методик электросетевыми организациями. Такими показателями стали индекс важности (!д), индекс ненадежности (1НН) и индекс технического состояния (1 тс).
Рисунок 2-Задачи, решаемые нейронными сетями
Техническое состояние зависит от различных критериев (погода, нагрузка и т.д.), которые отражены на рисунке 3. I и ге
100
При естественных условиях старения
Критерий Крнтптжй Критерий
Влияние коэффициента ^^пшыютвго пчре |[г) !"■ материалов и другие факторы, не попдагрщВеса вычислениям
Максимально ______ > ю^молчо* скн*еннв
ИТС от кр!!терия \°4
I [араыегры критерия
х:
тын по^мэткннмн
гроь; службы
Рисунок 3 - Графическое изображение влияния критериев на ИТС при естественных условиях старения
Индекс важности определяется как отношение возможно отключенных элементов электрической сети при отказе элемента, как на участке цепи, так и для всей сети в целом. Индекс ненадежности определяется как отношение показателей потокоотказов и
количества отключений на единичном элементе.
Произведение данных показателей дает общее значение, отражающее состояние каждого элемента электрической сети.
Выводы
По результатам анализа показателей надежности распределительных электрических сетей можно сделать следующие выводы:
1) Электрические сети требуют применение комплексных мер по повышению надежности всех категорий потребителей;
2) Необходимы комплексные меры по повышению надежности с применением современных информационных технологий в процессе эксплуатации;
3) Существующая система предупредительно-плановых ремонтов (ППР) не всегда способна содержать электрические сети в постоянном работоспособном состоянии и требует изменений;
4) Необходимо сформировать нейронную сеть, которая будет прогнозировать комплексные показатели надежности и на их основе формировать перечень работ по техническому обслуживанию и ремонту на будущий календарный год.
5) Формирование комплексных показателей должно отражать реальное техническое состояние каждого элемента электрической сети.
Список использованных источников:
1. Анашкин С. С. Способы повышения надежности электроснабжения потребителей в сельской местности / С. С. Анашкин, А. П. Борисовский, Ю. Е. Ерохина. // Молодой ученый. — 2018. — № 3 (189). — С. 34-36.
2. Годовой отчет Закрытого акционерного общества «Электросетьэксплуатация» по результатам работы за 2018 год, 2019. - 58 с.
3. Годовой отчет Акционерного общества «Московская областная энергосетевая компания» по результатам работы за 2018 год, 2019. - 94 с.
4. Журнал технологических нарушений Балашихинских электрических сетей за 2016-2018 г. ЗАО «ЭЛЭСК» - Балашиха, 2018. - 276 с.
5. Каменев А.С. Нейромоделирование как инструмент интеллектуализации энергоинформационных сетей / Каменев А.С., Королев С.Ю., Сокотущенко В.Н.- М.: ИЦ «Энергия», 2012. - 124 с.
6. Ланин А.В. Прогнозирование уровня надежности электроснабжения для повышения эффективности работы сельских электрических распределительных сетей 10 кВ: диссертация ... кандидата технических наук: 05.20.02 / Ланин Александр Владимирович; [Место защиты: Краснояр. гос. аграр. ун-т]- Красноярск, 2012.- 210 с.: ил. РГБ ОД, 61 12-5/1631
7. Лещинская Т.Б. Электроснабжение сельского хозяйства: учебник / Лещинская Т.Б., Наумов ИВ.// М.: БИБКОМ, ТРАНСЛОГ, 2015. - 656 с.
8. Сафонов В.И. Надежность систем электроснабжения: Учебное пособие / В.И. Сафонов, П.В. Лонзингер - Челябинск: Издат. центр ЮУрГУ, 2014. - 90 с.
9. Синягин Н.Н. Планово-предупредительного ремонта оборудования и сетей / Синягин Н.Н., Афанасьев А.А. // М.: Энергия, 2008. - 408 с.
10. Шайхутдинов А.М. Анализ перспективных технологий в области энергетики / А.М. Шайхутдинов /Лиуеш8 8с1еп1!а-2015.-№4-С. 37
В.В. Тишков 1, Т.Б. Лещинская 2,д-р техн. наук, А.А. Груба 3 1 ФГКУМинистерство обороны Российской Федерации, Москва, Россия 2ФГБОУВО РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, Москва, Россия 3 ФГБОУ ВО НИУ«Московский энергетический институт», Москва, Россия
INCREASING THE RELIABILITY OF RURAL DISTRIBUTION ELECTRIC NETWORKS USING NEURAL NETWORKS
Abstract. The article discusses the issues of improving the reliability of rural electrical distribution networks using neural networks. The main problem of the operation of rural distribution electric networks is the increased wear of the main elements, which are characterized by frequent failures, which entail economic losses from the shortage of electricity and damage to consumers. The authors investigated the problem areas of rural distribution electric networks on the basis of real reports of electric grid organizations, took into account the normalized indicators of the reliability of electric networks and determined the most promising method of increasing reliability using neural networks. Changes to the current system of scheduled preventive maintenance with the determination of calculated indicators based on diagnostic and complex reliability parameters are proposed. On their basis, it is planned to implement an algorithm for the operation of the neural network, which will predict the generated indicators and determine the list of necessary maintenance and repair work for the next calendar year.
Keywords: neural network, maintenance and repair, electric
12 3
V.V. Tishkov , T.B. Leshchinskaya , Dr. tech. sci., A.A. Gruba Ministry of Defense of the Russian Federation, Moscow, Russia 2Russian Timiryazev State Agrarian University, Moscow, Russia 3National Research University "Moscow Power Engineering Institute", Moscow, Russia
