CC BY
120
УДК 621.316+519.874
РАСЧЕТ УЩЕРБА ПРЕДПРИЯТИЙ ПО ОБСЛУЖИВАНИЮ СЕЛЬСКИХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ, ВЫЗВАННОГО ДЕФИЦИТОМ АВАРИЙНОГО РЕЗЕРВА ЗАПАСНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
В.А. БУТОРИН, доктор технических наук, профессор
И.Б. ЦАРЕВ, кандидат технических наук, доцент
Д.В. БУТОРИН, инженер
Челябинская ГАА
E-mail: [email protected]
Резюме. Резерв запасныхэлементов необходимдля обеспечения бесперебойной работы распределительныхэлектрических сетей. Он делится на ремонтный и аварийный. Ремонтный резерв используется для проведения плановых ремонтно-обслуживающих работ. Аварийный - для устранения аварий. Ремонтный резерв составляют исходя из периодических технических осмотров воздушных линий. Величина аварийного резерва также как и количество аварийных отказов - труднопрогнозируема. В этой связи возникает вопрос об оптимизации аварийного резерва запасных элементов. Чем он больше, тем выше надежность обслуживаемых объектов. Но чрезмерное увеличение аварийного резерва ведет к неоправданно большим затратам на его поставку, физическое хранение и омертвление денежных средств, вложенных в невостребованные между поставками запасные элементы. Все большее распространение получает создание резерва, опираясь на теорию управления запасами, которая исходит из экономической оптимальности организации системы закупок, доставки, хранения запасных частей и ликвидации последствий возможной недообеспеченности электроэнергией потребителей. При этом наибольшие трудности вызывает оценка ущерба из-за аварийного недоотпуска электроэнергии. Цель работы - получить аналитическое выражение, характеризующее ущерб, который несут предприятия по обслуживанию сельских распределительных сетей в случае недоотпуска электроэнергии, вызванного дефицитом аварийного резерва запасных элементов. Используя методы теории управления запасами и теории вероятностей, найдена аналитическая зависимость среднегодового ущерба от интенсивности спроса на аварийный и ремонтный резерв запасных элементов, недоотпуска электроэнергии за час аварийного простоя, тарифа на передаваемую по сетям района электроэнергию, среднего времени устранения аварии при выходе из строя элемента данной номенклатуры, времени экстренной доставки вышедшего из строя элемента из соседних сетевых районов, если их количество на складе исчерпано. Все величины, необходимые для расчета могут быть определены по данным электротехнической службы и бухучета.
Ключевые слова: сельские распределительные сети, аварийный резерв, недоотпуск электроэнергии, ущерб.
Существуют различные способы регламентирования норм аварийного резерва запасных частей, необходимых для бесперебойной работы распределительных сетей. В последние годы широкое распространение получил подход, опирающийся на теорию управления запасами, которая исходит из экономической оптимальности организации системы закупок, доставки, хранения запасных частей и ликвидации последствий возможной недообе-спеченности электроэнергией потребителей [1].
Задача теории управления запасами - выбор оптимальной стратегии. Под стратегией управления понимают совокупность правил, согласно которым определяется момент восполнения запаса и величина поставок. Эффективность принятой стратегии характеризует функция затрат, которая учитывает все издержки, связанные с созданием запаса.
В [2] показано, что в условиях сетевых районов сельских распределительных сетей, наиболее рациональна
стратегия управления аварийным резервом двухуровневого типа (т, п), при которой восполнение запаса определенной номенклатуры происходит при снижении количества запасных элементов до минимальной критической величины т, а уровень пополнения фиксирован и равен максимальному количеству п запасных элементов. Значения указанных величин находят путем оптимизации функции L (т,п) затрат.
Годовые затраты L(m,n), связанные с аварийным резервом распределительных сетей, включают затраты L на поставку запасных элементов, затраты L на их
П 3 ’ “ хр
физическое хранение, издержки Lо на омертвление денежных средств и ущерб L , вызванный авариями:
Цт, п) = L + L + L+ L . У (1)
' ’ ' п кр о у ' '
Следует отметить, что функция (1) - случайная, так как зависит от спроса на запасные элементы, обусловленного авариями, количество которых носит стохастический характер. Оптимизация аварийного резерва сводится к отысканию минимума функции затрат (1) по двум переменным т и п. Для этого необходимо знать выражения для каждой составляющей указанной функции. Первые три слагаемых в правой части формулы (1): затраты на поставку, физическое хранение и издержки на омертвление денежных средств могут быть найдены с помощью стандартных методик [1, 3]. Наибольшие сложности возникают при оценке четвертого слагаемого, отражающего ущерб, вызванный недостаточностью созданного запаса.
Цель наших исследований - получить аналитическое выражение, характеризующее ущерб, который несут предприятия по обслуживанию сельских распределительных сетей, в случае недоотпуска электроэнергии, вызванного дефицитом аварийного резерва запасных элементов.
Условия материалы и методы. В основе исследований лежат методы теории управления запасами. Методика исследований базировалась на стандартных положениях теории вероятностей.
При эксплуатации электрических сетей используются два вида резерва запасных элементов: ремонтный (производственный) и аварийный. Ремонтный составляется на основе периодических технических осмотров воздушных линий и поддается планированию. Аварийный резерв предназначен для устранения аварий в электрических сетях. Его величина также как число аварийных отказов - труднопрогнозируема.
Устранение аварий происходит в первую очередь за счет ремонтного резерва запасных элементов. После того как он будет исчерпан, прибегают к аварийному резерву. Поставка запасных элементов, как ремонтного, так и аварийного резерва, осуществляется совместно в конце квартала. При этом ремонтный резерв запасных элементов пополняется ежеквартально, а пополнение аварийного резерва может происходить реже, один раз в несколько кварталов. Количество запасных элементов ремонтного резерва постепенно уменьшается в связи с плановыми работами и ликвидацией аварий. После того, как этот запас будет исчерпан, плановые ремонтные работы временно приостанавливают, а запасные
^'запаса \ 1
П \ \
\ \ 2
/77 \ ! \ ]\
\ \|
4/7 /гй 11цр ^Kb ^
Рис. 1. Расход запасных элементов с течением времени:
1 - ремонтный резерв; 2 - аварийный резерв; tup - время исчерпания ремонтного запаса; - конец квартала.
элементы, необходимые для устранения аварий, берут из аварийного резерва(рис. 1).
Результаты и обсуждение. Спрос на запасные элементы описывается законом Пуассона [3]. Отсюда, вероятность Р того, что случайное число Х аварийных требований на автоматические выключатели за некоторое время т окажется равным / характеризуется выражением [4]:
р = (^р_е-хав^ (2)
где Хав - интенсивность спроса на запасные элементы данной номенклатуры.
Положим время т равным промежутку от момента времени, при котором аварийный запас достиг критического уровня т, до конца квартала. Время т, задержка поставки, - случайная величина, имеющая равномерную плотность. Поэтому оно может с одинаковой вероятностью принимать следующие значения:
т = 1, 2 3"'ттах; тта* = tкв -Кр, (3)
где tкв - длительность квартала, сут.; tир- время исчерпания ремонтного запаса, сут.
Вероятность Р того, что случайное время т, имеющее равномерную плотность, примет одно изу своих равновероятных значений одинакова для всех значений и равна:
Р = 1/т та*- (4)
Годовой ущерб, который несет район электрических сетей при аварийных отключениях, пропорционален количеству недоотпущенной электроэнергии и характеризуется выражением:
х ГИПСХ, X <т
/ Ч (5)
у п [МсрСХ + МЭС (X - т), X > т,
где Хав - среднее количество аварий в год, вызванное отказом элементов данной номенклатуры, год-1; Ш - недоотпуск электроэнергии за час аварийного простоя, кВт; tср - среднее время устранения аварии, ч; С -тариф на передаваемую по сетям района электроэнергию руб./кВт-ч; Х - количество аварийных отключений за время т; ^ - время экстренной доставки вышедшего из строя элемента из соседних сетевых районов, если их количество на складе исчерпано, ч.
Поясним выражение (5). Слагаемое WtсрCX выражается в рублях и отражает убыток из-за недоотпуска электроэнергии за время непосредственного устранения аварии. Слагаемое WtэC(X-m) также выражается в рублях и появляется вследствие того, что при исчерпании аварийного резерва необходимо затратить дополнительное время ^ экстренной доставки, вышедшего из строя элемента из соседних сетевых районов. Множитель Хав/п вводится чтобы привести ущерб к годовому, так как эта величина равна среднему числу поставок аварийного резерва за год [5].
Величина ущерба 1.у случайна. Она зависит от случайного числаХ аварий, произошедших за случайный интервал времени т, от того момента, когда аварийный запас снизился до критического уровня т и до конца квартала. Для того чтобы найти средний ущерб, воспользуемся теоремой о математическом ожидании вероятностной смеси [4], которая применительно к рассматриваемой ситуации имеет вид:
Чл]=5г-"[ц|*=у}
'Т
у=1 vmax
(6)
где М [^]- математическое ожидание годового ущерба (то есть среднегодовой ущерб); М ^у\т=у] - условное математическое ожидание годового ущерба, при условии, что случайное время т приняло значение равное у.
Математическое ожидание дискретной случайной величины (в частности условное математическое ожидание) по определению равно сумме произведений значений, которые может принимать случайная величина, на вероятности, с которыми она эти значения принимает [4]. Из этого определения и формулы (5) находим:
(7)
M[Ly\x= i] = MwtcpC^iPi +
п V /=0 + kWtcpC iP' + Wtfi X (i-m)Pi
Объединяя первые два слагаемых в выражении (7) и воспользовавшись по отношению к третьему слагаемому линейностью оператора суммирования, получим:
Ч^=/] = ^^кЁ/'?+'*Х 1Рг"Л,1 4 (8)
" V 1=0 /=т+1 /=т+1 )
где Р рассчитывается согласно формуле (2), в которой следует положить т = у:
_Ме-^
/7 '
После подстановки формулы (8) в (6) получим математическое ожидание годового ущерба в развернутом виде
Р,=
(9)
= 1 IP,-"*. 1 f?) (10)
max'* у=1 V i=0 i=m+1 i=m+1 J
Выразим Tmax через интенсивности спроса Хав и Хр на аварийный и ремонтный запас. На рис. 2 приведены две зависимости текущего запаса от времени: первая отражает уменьшение запаса, как на ремонтные, так и на аварийный работы; вторая - сокращение ремонтного резерва при отсутствии аварий.
Рис. 2. Зависимость величины ремонтных запасов от времени: 1 - изменение величины ремонтного запаса при наличии аварийных отказов; 2 - изменение величины ремонтного запаса при отсутствии аварийных отказов; ^р - время исчерпания ремонтного запаса; tкв - конец квартала.
Согласно рис. 2 можно составить пропорцию:
Np + Nge~tm N ~т
as max »
(11)
к*+к
(13)
где Nр - количество требований на данную номенклатуру при ремонтных работах; Nав - количество аварийных требований.
Из пропорции (11)находим,что
т™, = аТ>аГ^ (12)
Так как количество требований пропорционально интенсивности спроса, то из выражения (12) вытекает формула:
Вывод. Среднегодовой ущерб, который несет предприятие по обслуживанию сельских электрических сетей из-за недоотпуска электроэнергии, вызванного аварийным выходом из строя элементов данной номенклатуры, описывается выражением (10), в котором вероятность Пуассона Р рассчитывается по формуле (9), а верхний индекс суммирования тта* - по формуле (13). Все величины, необходимые для расчета можно определить по данным электротехнической службы и бухучета.
Литература.
1. Буторин В. А., Царев И. Б. Функция затрат на запасы в единицу времени электроремонтных предприятий при дискретном спросе // Вестник ЧГАУ2003. т. 39. С. 28-33.
2. Малышев М. А. Стратегия прогнозирования аварийного резерва запасных элементов для обслуживания сельских распределительных сетей// Международный технико-экономический журнал. 2012. № 1. С. 95 - 99.
3. Буторин В. А., Царев И. Б. Планирование запасов обмоточного провода на электроремонтных предприятиях районного уровня // Техника в сельском хозяйстве. 2008. № 3. С. 21 - 23.
4. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория случайных процессов и ее инженерные приложения. М.: Наука, 1991. 383 с.
5. Силаев В.И. Планирование запаса пускозащитной аппаратуры // Техника в сельском хозяйстве. 1997. № 5. С. 23 - 27.
CALCULATION OF DAMAGES SERVICE FACILITY RURAL DISTRIBUTION NETWORK CAUSED BY A DEFICIENCY EMERGENCY RESERVE REPLACEMENT PARTS V.A. Butorin, I.B. Tsarev, D.V Butorin
Summary. The reserve of spare elements is necessary for ensuring continuous work of distributive electric networks. It subdivided on a repair and emergency reserve. The repair reserve is necessary for carrying out planned repair serving works. The emergency reserve is necessary for elimination of accidents. Repair reserve makes proceeding from periodic technical inspections of electric networks. Also as well as number of crashes it is difficult to predict the size of an emergency reserve. In this regard there is a question of optimization of an emergency reserve of spare elements. The there is more the reliability of served objects is higher. But the excessive increase in an emergency reserve conducts to unfairly big costs of its delivery, physical storage and immobilization of money spent in spare elements unclaimed between deliveries. Reserve creation is now popular, being guided by theory of inventory control, which proceeds from an economic optimality of the organization of system of purchases, delivery, storage of spare parts and elimination of consequences of possibly insufficient provision of consumers with the electric power. Thus the greatest difficulties are caused by the assessment of damage caused by insufficient provision of the consumer with the electric power because of accidents. The work purpose - to receive the analytical expression describing damage which is suffered by the enterprises for service of rural distributive networks in a case insufficient provision of consumers with the electric power, caused by the emergency reserve of spare elements deficiency. Using methods of theory of inventory control and probability theory, analytical dependence of average annual damage, on intensity of demand for an emergency and repair reserve of spare elements, insufficient provision of consumers with the electric power within one hour, tariff on transferred on area networks the electric power, average time of elimination of accident at failure of an element of this nomenclature, time of emergency delivery of the failed element from the neighboring network areas if their quantity in a warehouse is exhausted is found. All magnitude necessary for calculation can be determined by data of electro technical service and accounting. fey words: rural distribution network, emergency reserve, undersupply of electricity, damage.
УДК 631.363:636
ПЕРСПЕКТИВНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И РАЗДАЧИ ВЫСОКОБЕЛКОВЫХ ПОЛНОРАЦИОННЫХ КОРМОВЫХ СМЕСЕЙ КРУПНОМУ РОГАТОМУ СКОТУ
Ю.Б. КУРКОВ, доктор технических наук, профессор
Т. А. КРАСНОЩЕКОВА, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
В.В. ЕПИФАНЦЕВ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
А.Ю. КУРКОВ, аспирант Т.П. КУЛАГИНА, аспирант Дальневосточный ГАУ E-mail: [email protected]
Резюме. Эффективный способ подготовки семян сои к скармливанию животным, позволяющий снизить содержание в них антипитательных веществ и энергоемкость процесса обработки, - проращивание. Разработана поточно-технологическая линия приготовления и раздачи рассыпных и прессованных многокомпонентных высокобелковых кормовых смесей с использованием проращенных семян сои. Оптимальные технологические параметры процесса проращивания сои: продолжительность - 5 сут., влажность в слое - 90%, температура в слое - 28оС, высота слоя - 140 мм. Рекомендовано заполнение бункера раздатчика кормовой смесью горизонтальными слоями посредством смесителей-распределителей
