Выбор и проверка элементов электрических станций с применением вероятностных методов Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

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(п) и длительно-допустимых (ДД) сш(п), в условиях аварийных возмущений (коротких замыканий, асинхронных режимов) ~ фактических с^(п) и кратковременно-допустимых (КД) сщ(п)

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(/дд)

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(Г) + т(1т)

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-(-4О)

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.