CC BY
22
РАЗРАБОТКА МОДУЛЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ РАСЧЕТА НАДЕЖНОСТИ РАБОТЫ РАДИАЛЬНОЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ
СЕТИ
Воротникова Татьяна Сергеевна
канд. техн. наук, доцент кафедры автоматизированных систем управления Московского государственного университета приборостроения и
информатики, филиал, РФ, г. Ставрополь
E-mail: vts-60@mail.ru Власов Валерий Иванович канд. техн. наук, профессор РАЕ, доцент кафедры автоматизированных систем управления Московского государственного университета приборостроения и информатики, филиал, РФ, г. Ставрополь
Авакян Тамара Ашотовна доцент кафедры автоматизированных систем управления Московского государственного университета приборостроения и информатики,
филиал, РФ, г. Ставрополь Рыбин Герман Эдуардович. магистрант кафедры теоретических основ электротехники, Ставропольский
государственный аграрный университет, РФ, г. Ставрополь
MODULE DEVELOPMENT INFORMATION SYSTEM OF CALCULATING THE RELIABILITY OF RADIAL DISTRIBUTION POWER GRID
Vorotnikov Tatyana
candidate of science, associate Professor of the Department of automated control systems, Moscow state University of instrument engineering and computer science,
branch, Russia, Stavropol Vlasov Valery
candidate of science, associate Professor of the Department of automated control systems, Moscow state University of instrument engineering and computer science,
branch, Russia, Stavropol Avakian Tamara
associate Professor of the Department of automated control systems, Moscow state University of instrument engineering and computer science, branch, Russia,
Stavropol Rybin Herman
master student the Department of theoretical fundamentals of electrical engineering,
Stavropol state agrarian University, Russia, Stavropol
АННОТАЦИЯ
Разработка модуля информационной системы расчета параметров надежности радиальной распределительной сети. В основу алгоритма программного модуля положен метод минимальных сечений для логической схемы надежности радиальной распределительной сети. Результаты работы
Created by DocuFreezer | www.DocuFreezer.com |
модуля представляются в графическом и сохранятся в файле в табличном виде. Использование данного модуля позволяет автоматизировать расчет надежности работы радиальной распределительной сети с большим количеством узлов.
ABSTRACT
Module development information system of calculation of reliability parameters of radial distribution power grid. The basis of the algorithm of the program module is the method of minimum cross sections for logic circuit reliability for radial distribution power grid. The results of the module are presented in graphical and stored in a file in tabular form. Using this module allows you to automate the calculation of reliability for radial distribution power grid with a large number of nodes.
Ключевые слова: информационная система; надежность; радиальная распределительная сеть электроэнергии.
Keywords: information system; reliability; radial distribution power grid
На современном этапе развития агропромышленного комплекса большую роль играют информационные системы и технологии управления электросетевыми предприятиями. Широко используются и продолжают совершенствоваться различные автоматизированные информационные системы рационального использования энергоресурсов. Вместе с тем требуются разработка новых и совершенствование существующих систем анализа и диагностики надежности распределительных сетей. Одним из возможных путей решения указанных проблем может стать разработка модуля информационной системы расчета надежности радиальной распределительной сети.
Электрическая энергия широко используется для приведения в действие различного рода устройств и оборудования, предназначенных для обеспечения большинства технологических процессов в промышленности и сельском хозяйстве. В качестве основного источника питания используется распределительная электрическая сеть, представляющая собой совокупность линий электропередачи (ЛЭП) 10 (6) кВ, понижающих трансформаторных
подстанций 10(6)/0,4 кВ и низковольтных питающих ЛЭП напряжением 0,4 кВ. Такие сети могут содержать от нескольких десятков до сотен узлов. Надежность работы радиальной сети обратно-пропорциональна количеству узлов нагрузок.
Чтобы повысить надежность электроснабжения, необходимо провести мероприятия по модернизации существующих электрических сетей. К ним относятся: построение новых ЛЭП, изменяющих конфигурацию сети, использование современных методов оценки целесообразности внесения дополнительных капитальных вложений на реконструкцию, а также оценка надёжности существующих систем электроснабжения с использованием математических методов и компьютерных технологий.
В общем виде электрическая схема радиальной распределительной сети представлена на рисунке 1.
Рисунок 1. Электрическая схема радиальной распределительной сети
Для решения задачи оценки вероятности безотказной работы радиальной распределительной сети используется различные методы и подходы, в том числе и метод минимальных сечений [1].
Минимальным сечением называется набор неработоспособных элементов схемы, отказ которых приводит к отказу системы, а восстановление работоспособности любого из них — к восстановлению работоспособности системы. Основой метода являются законы алгебры логики. Для их использования составляется логическая схема таким образом, чтобы все
элементы каждого минимального сечения были соединены друг с другом параллельно, а все минимальные сечения — последовательно.
При решении задачи оценки надежности использованы следующие допущения, которые не вызывают перерывы в электроснабжении:
• электрические сети питающей системы абсолютно надежны;
• планово-предупредительные ремонты со снятием напряжения на линиях электропередачи и трансформаторных подстанциях не производятся;
• срабатывание приборов релейной защиты электрооборудования отсутствуют.
При проведении математического моделирования была составлена логическая схема надежности радиальной распределительной сети по методу минимальных сечений (рисунок 2).
Цо|
Рисунок 2. Логическая схема надежности радиальной распределительной
сети по методу минимальных сечений
Из рисунка 2 видно, что для нарушения электроснабжения узла нагрузки Ук достаточны:
• отказ из-за выхода из строя любого участка магистрали: Ь10 ... ;
• отказ в срабатывании типа «обрыв цепи» любого из разъединителей трансформаторных подстанций: РТП1 ...РтП„;
• отказ непосредственно рассматриваемого узла нагрузки Ук.
Это описывается последовательным соединением элементов схемы. Кроме того, к нарушению электроснабжения узла нагрузки Ук также приведет: одновременный отказ в срабатывании как одноименного
разъединителя РТ^ типа «невозможность разрыва цепи», так и самого узла нагрузки У^. Эта ситуация представлена на схеме в виде параллельного соединения пары элементов.
При анализе логической схемы (рисунок 2) можно заметить, что безотказная работа схемы определяется безотказностью всех последовательно соединенных элементов. Выход из строя каждого из них приводит к одновременному отказу всех параллельно включенных элементов. Поскольку схема метода минимальных сечений формулирует условия отказа системы, в ней последовательное соединение соответствует логическому "ИЛИ", а параллельное — логическому "И".
После преобразований и принятых допущений [2], математическая модель надежности радиальной распределительной сети запишется в следующем виде:
Р&Ю = +^ртп>+^-1)яУяРТПс2]}, (1)
где: Лу, — параметры интенсивностей отказов нагрузочного узла и магистрали 10(6) кВ;
Ртп , Ртп — параметры интенсивности отказов срабатывания разъединителей Ртп первого и второго типа соответственно;
N — количество узлов нагрузки.
Очевидно, что вероятность бесперебойного электроснабжения узла нагрузки радиальной распределительной сети не зависит от удаления узла относительно головного участка магистрали 10(6) кВ, а определяется только числом узлов нагрузки в сети.
Среднее время наработки на отказ радиальной сети получается путем интегрирования уравнения (1). В результате имеем:
TW^CO^iJ=g=.
1 — ег/
Ay+ALl+NApT n
exp
2J(N- 1)АуА'рТП
(Ay+ALi+NAPju)
4(N-l)AyA'PTn
> X
, (2)
2 Г _f2
где erf (z)= ~j= I e dt — табулированный интеграл вероятностей.
л/ж 0
Для большого количества узлов нагрузки вычисление среднего времени наработки на отказ обычными вычислительными средствами затруднительно, что ограничивает практическое применение предложенной модели для широкого круга пользователей. Устранить этот недостаток можно путем разработки модуля автоматизированной информационной системы расчета надежности безотказной работы радиальной распределительной сети в составе автоматизированного рабочего места диспетчера районных электрических сетей.
Основой проектируемого модуля является база данных для хранения статистических параметров надежности элементов распределительной сети района. Информация в базу данных поступает от структурных подразделений районных электрических сетей. Источником информации являются паспортные данные оборудования и сведения о текущем состоянии оборудования из оперативных журналов электротехнических служб районных электрических сетей.
Обработка информации с использованием модели надежности позволяет вычислить базовый показатель надежности — среднее время наработки на отказ, который является основой построения договорных обязательств между потребителями и электроснабжающей организацией, вероятность бесперебойного электроснабжения, а также средний недоотпуск электроэнергии из-за перерывов в электроснабжении.
Пример реализации модуля информационной системы расчета надежности безотказной работы радиальной распределительной сети в среде Borland Delphi 7 в виде интерфейсных окон показан на рисунках 3, 4.
■ Г Исходные данные
Исходные данные
рГоо
112580
Количество абонентов РС |М-а|
Сухарное потребление э лектроэнергии W$ предприятием электрических сетей за интервал наблюдения Т"(ппр
Средний покупной тариф (Сел), р^б/иВт"^
Средний отпускной тариф (Ссо|, рдб/кВГ'ч
Донные для расчета интенсивности отказов дзна нагрузки (УН) Лу
Количество УН (ТП10([6)ЛЩ кВ, (N1
Количество огходящин ВЛ 0,4 кВ (кол-ео аеггоме) общее по всей УН (X) Ингенсинвость отказов | Ар) главного рубильника Интенсивность отказов | Аа) автоматов откодящи* линий ВЛ-(М кВ Интенсивность отказов ( Ядр] силового трансформатора Интенсивность отказов | Я#1) отходящих линий В Л-0,4 кВ Пермод1«нюсть проведения ППР Цплр, ч)
|100
11200
|1.36S'5 5,%= I10
|2s-S ауЛ
|Эе-6 а %= I10
|4в-6 я,%= I10
|1Э80
Интенсивность отказов (А тп) подстанционного разъ-едеьпте ля [Ртп] |5е-6 Интенсивность отказов [X Li) ¡унастка Фидера 8J1-10(6) кВ между УН
<7,''о= G,%=
Далее
Рисунок 3. Исходные данные для расчета надежности радиальной
распределительной сети
Рисунок 4. Результаты обработки исходных данных модулем расчета
надежности
При использовании данных о мощностях узловых нагрузок можно получить графическую зависимость среднего недоотпуска электроэнергии за межремонтный период, который в данном примере равен 1308 часам.
Разработка данного модуля является первым шагом при создании информационной системы анализа и прогнозирования оптимального построения распределительной сети.
Список литературы:
1. Воротников И.Н, Данченко И.В. Надежность радиальной схемы распределительной сети без секционирования и резервирования // Труды Кубанского государственного аграрного университета. — 2013. — № 5(44). — С. 247—251.
2. Воротников И.Н, Данченко И.В. Надежность радиальной схемы распределительной сети с секционированием // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) Краснодар: КубГАУ. — 2013. — № 91 (07). — [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://ei.kubagro.ru/2013/07/pdf/77.pdf
