Обоснование топологии построения сельских электрических сетей, повышающей надежность электроснабжения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.02, кандидат наук Данченко, Игорь Васильевич

• Данченко, Игорь Васильевич
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Данченко, Игорь Васильевич

Содержание

Введение

1. АНАЛИЗ НАДЕЖНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ

1.1 Анализ основных показателей надежности и выбор критерия ее оценки применительно к электроснабжению сельскохозяйственных потребителей

1.2. Анализ существующих методов оценки надежности электроснабжения сельскохозяйственных потребителей

1.3. Существующие исследования по надежности электроснабжения предприятий АПК

1.4. Выводы и задачи исследований

2.РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ НАДЕЖНОСТИ

РАДИАЛЬНОЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ

2.1 Надежность радиальной схемы распределительной сети без секционирования и резервирования

2.2. Надежность радиальной схемы распределительной сети с секционированием

2.3. Надежность радиальной схемы распределительной сети с

секционированием и резервированием

2.4 Выводы

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ВЕЛИЧИНЫ НЕДООТПУСКА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И СОПОСТАВЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ДАННЫХ

3.1 Расчет надежности электроснабжения потребителя

3.2Методика расчета недоотпуска электроэнергии из-за

перерывов в электроснабжении

3.3 Выводы

4. РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО СНИЖЕНИЮ НЕДООТПУСКА

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

ПРЕДЛАГАЕМЫХ МОДЕРНИЗАЦИЙ

4Л Повышение надежности радиальной схемы электроснабжения путем ее распараллеливания

4.2 Анализ влияния распараллеливания радиальной

распределительной сети на объем недоотпуска электроэнергии

4.3 Экономическое обоснование целесообразности модернизации сельскохозяйственной распределительной сети

4.4 Выводы

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

ЛИТЕРАТУРА

Приложение

Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование топологии построения сельских электрических сетей, повышающей надежность электроснабжения»

ВВЕДЕНИЕ

Эффективное функционирования объектов агропромышленного комплекса, возможно только при надежной системе электроснабжения. Основной принцип их построения является использование распределительной электрической сети, находящейся чаще всего на балансе муниципального предприятия электрических сетей (ПЭС).

Анализ литературных источников доказывает сохранение показателей надежности сельских электрических сетей на низком уровне. Наибольшая частота отказов приходится на зимний период года, что связано с ростом в этот период гололедно-ветровых нагрузок и увеличением числа обрывов проводов распределительных линий. Продолжительность восстановления в электроснабжении сельскохозяйственных потребителей еще более возрастает и не отвечает нормативным требованиям его надежности.

От надёжности электроснабжения зависят экономические показатели работы оборудования. В качестве количественной меры экономической оценки используется такой показатель как стоимость перерывов в электроснабжении. В системе электроснабжения оправдано только такое повышение надёжности которое бы обеспечивало минимальные затраты, как со стороны энергоснабжающей организации, так и со стороны конкретного потребителя. Многие ученые рассматривали эту проблему, например, Будзко И.А., Лещинская Т.Б., Хорольский В.Я., Таранов М.А., Оськин C.B. и т.д. Известны также работы в области надежности и оптимизации электрических сетей, Горбунова Н. Р., Клочкова А. Н., Солодухина А. М., Лопатина Е. И., Трофимова С. Н., Юндина М.А. и др. Тем не менее, до настоящего времени не найден универсальный подход, не разработаны

методы и методики оценки стоимостных составляющих для конкретных сельскохозяйственных потребителей.

Таким образом, сложилась проблемная ситуация: несмотря на большое количество разработок и научных исследований по надежности электроснабжения сельских потребителей, уровень надежности сохраняется на низком уровне, что связано с одной стороны с экономической ситуацией на селе, а с другой - не адаптированными для сельских условий предложениями по повышению надежности.

Научная гипотеза. Повысить надежность сельских сетей можно путем обоснования, адаптированного сельским условиям, способа на основе секционирования, что позволит снизить ущербы от перерывов в электроснабжении.

Цель работы. Обосновать топологию построения сельских распределительных сетей, повышающую надежность

электроснабжения потребителей для сокращения ущербов от перерывов подачи электроэнергии. Задачи исследований.

1 .Разработать математические модели надежности радиальных распределительных сетей электроснабжения сельскохозяйственных потребителей.

2.Количественно оценить степень повышения надежности электроснабжения для произвольного количества узлов нагрузки от применения секционирования основного питающего фидера.

3.Получить зависимости, связывающие показатели надежности с недотпуском электроэнергии потребителю.

4. Сопоставить теоретически рассчитанные данные по времени перерывов с фактическими для конкретного предприятия.

5. Определить пути повышения надежности электроснабжения сельских предприятий.

6.Определить экономическую эффективность повышения надежности электроснабжения предприятий и установить рациональную величину капитальных вложений, направленных на модернизацию электрических сетей.

Предмет диссертационных исследований — показатели надежности распределительной сети сельскохозяйственного назначения и экономические характеристики предприятий электроснабжения.

Объект исследований - радиальная распределительная сеть сельскохозяйственного назначения.

Научная новизна.

1 .Разработаны математические модели надежности радиальной распределительной сети для различных вариантов ее построения, которые позволяют рассчитать вероятность безотказного электроснабжения для произвольного узла нагрузки.

2. Введено понятие интегральной вероятности бесперебойного электроснабжения, что позволяет количественно оценить средний выигрыш в надежности для произвольного количества узлов нагрузки от применения секционирования основного питающего фидера.

3. Получены формулы для определения среднего времени перерывов электроснабжения конкретного потребителя для различных вариантов построения радиальной схемы распределительной сети, что дает возможность рассчитывать такие перерывы для большинства случаев построения сельских сетей.

4. Предложен путь повышения надежности электроснабжения -построение такой топологии распределительной сети, при которой эквивалентное число узлов нагрузки (/Уэ) было бы меньше их общего числа (Ы,<1\Г).

5. Получены зависимости количества недоотпущенной электроэнергии вследствие перерывов в электроснабжении для различных вариантов

6

построения распараллеленной распределительной сети, которые позволяют наглядно определить величину стоимости этих перерывов и сравнить их с реальными затратами на реконструкцию сети.

Практическая значимость.

1. Установлено, что величина среднего времени наработки на отказ радиальной схемы распределительной сети с секционированием питающей линии сети уменьшается обратно пропорционально числу узлов нагрузки N и при общем числе узлов нагрузки N=10 выигрыш в надежности от применения секционирующих разъединителей имеет место, только для тех узлов нагрузки, которые менее удалены от питающего центра. Для удаленных узлов вероятность бесперебойного электроснабжения с секционированием меньше и это обусловлено уменьшением надежности участка с последовательно соединенными элементами, за счет включения в нее секционирующих разъединителей.

2. Введен коэффициент, характеризующий совпадение во времени перерывов в электроснабжении с активной фазой потребления электроэнергии отдельным предприятием, который с достаточной степенью точности можно определить как отношение максимальной, фактически измеренной на головном участке мощности, к суммарной номинальной (паспортной) мощности узлов нагрузки (понижающих трансформаторных подстанций 10(6)/0,4 кВ) этого фидера.

3. Установлено, что среднее время перерывов в электроснабжении отдельно взятого потребителя за один календарный месяц (720 часов) для радиальных распределительных сетей составляет: без секционирования и резервирования (кольцевания) ~ 7 часов; с секционированием без резервирования (кольцевания) ~ 5 часов; с секционированием и резервированием (кольцеванием) ~ 3 часа.

4. На основании полученной формулы по недоотпуску электроэнергии можно получить графики для конкретного предприятия в зависимости от времени и структуры построения сети.

5. Задача построения такой топологии распределительной сети, при которой эквивалентное число узлов нагрузки (ДГ.,) было бы меньше их общего числа (7УЭ<А0. может быть решена за счет распараллеливания питающей линии 10(6) кВ путем создания отпаек и ответвлений и перераспределения по ним узлов нагрузки. Выигрыш в надежности электроснабжения узла нагрузки, а следовательно, и конкретного потребителя становится очевидным: при распараллеливании радиальной распределительной сети без секционирования и резервирования при N - УУЭ=2; при распараллеливании радиальной распределительной сети с секционированием без резервирования при N -

6. Получены формулы для расчета чистого дисконтированного дохода для следующих 5-ти случаев распределительной сети, что позволяют рассчитать рациональный объем капиталовложений на реконструкцию существующей топологии распределительной сети. Например, при числе узлов нагрузки равном 10, уровни рациональных капитальных вложений следующие: приведение топологии распределительной сети без секционирования и резервирования к топологии с секционированием - 400 тыс. руб.; топологии распределительной сети с секционированием к топологии с резервированием (кольцеванием) - 220 тыс. руб.

Положения, выносимые на защиту.

1 .Математические модели надежности радиальной

распределительной сети для различных вариантов ее построения.

2. Формулы для определения среднего времени перерывов электроснабжения конкретного потребителя для различных вариантов построения радиальной схемы распределительной сети.

3. Путь повышения надежности электроснабжения - построение определенной топологии распределительной сети.

4. Зависимости количества недоотпущенпой электроэнергии вследствие перерывов в электроснабжении для различных вариантов построения распараллеленной распределительной сети.

5. Введение понятия интегральной вероятности бесперебойного электроснабжения и коэффициента, характеризующего совпадение во времени перерывов в электроснабжении с активной фазой потребления электроэнергии отдельным предприятием.

6. Формулы для расчета чистого дисконтированного дохода для следующих 5-ти случаев распределительной сети и уровни рациональных капитальных вложений в модернизацию электрических сетей.

7. Степень совпадения теоретических и фактических данных по времени перерывов для конкретного предприятия.

Апробация работы. Основные результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях 2004-2012 г.г. (Ставрополь СтГАУ), на Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых» (Нальчик, Каб.-Балк. ун-т, 2003 г.), на научно-практической конференции 2005 г. ( Зерпоград: ФГОУ ВПО АЧГАА).

Реализация результатов исследований. Результаты исследований внедрены в ООО «Пищик», с. Красногвардейское (Ставропольский край), а также используются в учебном процессе Ставропольского ГАУ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 1 1 научных работ, в том числе 3 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 1 свидетельство на программный продукт для ЭВМ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов, списка литературы из 80

наименований, 2-х приложений. Основная часть работы изложена на 125 страницах, содержит 50 рисунков, 2 таблицы.

1. АНАЛИЗ НАДЕЖНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ

1Л Анализ основных показателей надежности и выбор критерия оценки применительно к электроснабжению сельскохозяйственных потребителей.

Известно, что среди существующих систем, обеспечивающих эффективное функционирования объектов агропромышленного комплекса, ведущая роль принадлежит системам электроснабжения [33, 34, 43, 64]. Главным принципом их построения является использования в качестве основного источника питания распределительной электрической сети, находящейся па балансе муниципального предприятия электрических сетей (ПЭС).

Для дальнейших исследований установим характерные особенности построения распределительной сети в населенных пунктах сельского типа. Согласно [1] распределительной электрической сетью принято считать такую сеть, в которой энергия от источника питания (ИП) (питающего центра) непосредственно подводится к отдельным трансформаторным подстанциям (ТП), снабжающих электроэнергией потребителей (П). Таким образом, распределительная сеть представляет собой совокупность линий электропередачи (ЛЭП) (6 — 10 кВ и 0,4 кВ) и понижающих трансформаторных подстанций. Общий вариант её построения в виде радиальной сети изображен на рисунке 1.1.

Отличие распределительной сети от питательной состоит в том, что построение последней предполагает предварительную подачу электроэнергии от питающего центра па распределительные пункты

(РП), от которых уже отходит собственно распределительная сеть (Рисунок 1.2).

ни

тп

п

тп

тп

Рисунок. 1.1.- Радиальная распределительная сеть.

ип

Рисунок. 1.2.- Питательная сеть

Питательная сеть устраивается в тех случаях, когда ИП расположен на значительном расстоянии от ТП или если необходимо уменьшить число дорогостоящих ячеек с выключателями нагрузки и прочей аппаратурой высокого напряжения на питающем центре или, наконец, если понижающих ТП, присоединяемых к одной ЛЭП 6-10 кВ, больше, чем это допускается из условий удобства эксплуатации.

Питательная сеть, как правило, используется в городских населённых пунктах. Для электроснабжения потребителей сельскохозяйственного назначения в качестве основного источника питания используется распределительная сеть. В связи с этим, предметом диссертационных исследований является

распределительная сеть.

Основными отличительными особенностями последней являются:

- распределительная схема построения распределительной сети;

- использование в качестве ЛЭП воздушных линий (ВЛ);

- применение комплектных трансформаторных подстанций (КТП) с воздушным вводом и воздушными отходящими линиями 0,4 кВ.

Отмеченные особенности и, в первую очередь - вторая обуславливает невысокую надежность электроснабжения потребителей, получающих энергию через сельскую распределительную сеть.

Влияние использования ВЛ па снижение надёжности электроснабжения объектов агропромышленного комплекса объясняется следующим [2, 6, 17, 24, 27, 28, 33, 52, 58, 61]:

исключительно важной ролью ВЛ в процессе обеспечения безо отказного и надёжного электроснабжения в сельской местности;

значительной частью отказов и преднамеренных отключений из общего числа отказов и отключений (до 50%).

Второй фактор объясняется специфическими функционирования ВЛ:

подверженность климатическим воздействиям (гололедно-ветровые нагрузки, атмосферные перенапряжения и др.);

«доступность» ВЛ посторонним вмешательством (наезды автотранспорта, обрывы проводов высоко габаритным механизмом и

др-);

сложность контроля технического состояния элементов ВЛ, выявление элементов ВЛ, выявление и устранения неисправностей.

Поток отказов ВЛ-10 кВ за 1990-1997 гг. имеет тенденцию к росту, а его оценка показала, что при уровне надежности 0,95 он находится в пределах от 8 до 24 1/г. на 100 км линии, что соответствует Я = 16±8. Анализ литературных источников показал сохранение показателей надежности на этом же уровне. Наибольшая частота отказов приходится на зимний период года. Это связано с ростом в этот период гололедно-ветровых нагрузок и увеличением числа обрывов проводов распределительных линий.

Уровень надежности ВЛ-10 кВ оценивался потоком отказов (Л) и средним временем их устранения - восстановления Статистическая обработка данных проводилась в следующей последовательности: дискретный вариационный ряд преобразовывался в непрерывный интервальный; определялись числовые характеристики эмпирического распределения; производилась оценка закона распределения и вероятных значений потока отказов (удельной аварийности на 100 км).

Многолетние данные показали, что время восстановления ВЛ-10 кВ на одно повреждение имеет тенденцию к увеличению из-за частых аварийных отключений. С учетом же отказов в ВЛ-0,4 кВ продолжительность аварийных перерывов в электроснабжении сельскохозяйственных потребителей еще более возрастает и не отвечает нормативным требованиям его надежности.

Выше изложенные особенности обеспечения энергией

сельскохозяйственных потребителей обуславливают объект

диссертационных исследований, которым является надежность электроснабжения объектов агропромышленного комплекса через радиальную распределительную сеть.

Исходя из функционального назначения распределительной сети, её надёжность следует трактовать как комплексное свойство, заключающееся в бесперебойном обеспечении электроэнергией потребителей в течение заданного времени при сохранении своих характеристик в пределах, установленных нормативными документами.

Нарушение работоспособности (отказ) распределительной сети характеризуется полным прекращением подачи электроэнергии потребителю.

Надёжность функционирования распределительной сети можно качественно оценить комплексом показателей [8, 33, 34]:

1. Показатели безотказности.

2. Показатели ремонтопригодности.

3. Показатели долговечности.

4. Комплексные показатели.

Рассмотрим перечисленные показатели и определим критерии оценки надёжности радиальной распределительной сети, исследованию, которого будут посвящены последующие разделы представленной работы.

Безотказность - свойство системы непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки.

Безотказность характеризуется параметром потока отказов - A(t) и вероятностью безотказной работы (P(t)).

Параметр потока отказов (Л (t)) характеризует среднее число отказов, ожидаемых в малом интервале времени [8]:

(î.i)

где r(t) - число отказов за время t.

На параметр потока отказов влияют следующие факторы: износ и старение элементов сети;

проведение планово предупредительных ремонтов (ППР) сети. С вероятностью безотказной работы p(t) связано понятие надёжности

(S(t)):

S(0 = l-5LW<fc(0. О-2)

i

где Pi(t) - вероятность нахождения системы в момент времени t в состоянии i; qj(t) = l-Pi(t) - вероятность нарушения надёжности в сети в состоянии i в момент времени t.

Влияние указанных факторов на X(t) иллюстрируется на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3. - Зависимость À(t).

1-2, - момент времени, соответствующие проведению ППР.

Под ремонтопригодностью принято понимать свойство системы, заключающееся в ее приспособленности к обнаружению причин, предупреждению отказов и восстановлению работоспособного состояния.

Ремонтопригодность системы количественно оценивается таким показателем как:

среднее время восстановления Тв; средние время преднамеренного отключения Тр;; средняя периодичность преднамеренных отключений (М); Долговечностью считают свойство системы сохранять работоспособность при установленной системе планово -предупредительных ремонтов и технического обслуживания её элементов до предельного состояния, при котором дальнейшая эксплуатация системы невозможна.

Долговечность характеризуется средним сроком службы. В целях обобщения перечисленных показателей надёжности, характеризующих несколько свойств системы, вводятся комплексные показатели, к их числу относятся:

1. Коэффициент технического использования (Ктн). Ктн учитывает затраты времени на все виды простоя сети в процессе эксплуатации после отказов и в результате преднамеренных отключений и определяется как:

т

Ктн = 0 =•, (1.3)

т0 + тв + тр

где Т0 -среднее время наработки на отказ.

2. Коэффициент готовности (Кг)

Кг - представляет собой вероятность того, что система окажется

работоспособной в произвольный времени 1:.

(1.4)

т+т

1 О ~ 1 в

3. Коэффициент простоя при преднамеренных отключеньях

Кп=^—, (1.5)

То+Т„

На основании вышеизложенного можно сделать вывод о многогранности и многокритериальности понятия надёжности электроснабжения. При этом исследованию каждого из её показателей посвящено целый ряд научных и методических трудов ведущих учёных, работающих в области надёжности электрических сетей. Очевидным остаётся одно: повышение надёжности электроснабжения невозможно без своевременного, без своевременного проведения ППР и технического обслуживания сетей, их реконструкции с целью обеспечения оптимальной топологии и других мероприятий, неразрывно связанных с вложением дополнительных материальных трудозатрат.

Очевидно, что в системе электроснабжения оправдано только такое повышение надёжности [34], которое обеспечивает общественную выгоду, измеренную в терминах надёжности электроснабжения. В связи с этим, для оценки надёжности вводятся экономические показатели и наиболее приемлемым из них, на наш взгляд, представляется [3, 5] стоимость недоотпуска электроэнергии, вследствие отказов в электроснабжение ЛД. Определение рационального размера затрат на повышение надёжности электроснабжения на основании данного критерия является достаточно прозрачным и применимо для разработки перспективных

планов развития распределительных сетей сельских населённых пунктов. Это наглядно иллюстрируется на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4-Заграты на развитие распределительной сети.

Обоснуем рациональность выбора указанного критерия. В общем случае стоимость перерывов электроснабжения должно определяться как с позиции энергоснабжающей организации (ПЭС), так и с позиции потребителя. Однако рассмотрение величины стоимости перерывов с точки зрения потребителя весьма затруднительно, так как требует заранее неизвестных сведений о величине реальных затрат отдельно взятого потребителя.

В связи с этим, дальнейшие исследования будем проводить с точки зрения снижения дохода ПЭС от недоотпуска электроэнергии вследствие отказов в электроснабжении. Последний определяем как:

Д# = ДСДЖ = ДГ(Сга-С,), (1.6)

где АС-(Ст-Ссп) - разница между средним отпускным и средним покупным (на оптовом рынке электроэнергии) тарифами; ДЖ -количество недоотпущенной электроэнергии вследствие отказов в электроснабжении:

Ш = Р-ТВ, кВт ч,

(1.7)

где Р-средняя нагрузка, кВт.

1.2. Анализ существующих методов оценки надежности электроснабжения сельскохозяйственных потребителей

Как отмечалось, понятие надёжности электроснабжения является многогранным многокритериальным и от него зависят экономические показатели работы оборудования. В качестве количественной меры экономической оценки был выбран такой показатель [7], как стоимость перерывов в электроснабжении. Обоснуем подробнее рациональность целесообразность выбранного критерия. Для этого проследим «путь» транспортировки электроэнергии от субъекта оптового рынка электроэнергии (ОРЭ) до конкретного потребителя (П) (Рисунок 1.5.).

\¥пл плановая покупка (отпуск) электроэнергии; фактическая покупка (отпуск)электроэнергии.

Рисунок 1.5 - Схема электроснабжения объектов агропромышленного комплекса

Проанализируем изображенную на Рисунке 1.5 схему. При этом будем считать, что плановый объём покупки электроэнергии определяется следующим образом:

-^п-АЖтр-А1Г10-М¥си-АЖт, (1.8)

где - плановый суммарный объем покупки электроэнергии; АРУП-

технологический расход (потеря) электроэнергии на её транспортировку от ОРЭ до потребителя по сетям ПЭС; АИ^, -транспортировка (транзит или переток) электроэнергии по сетям ПЭС сторонним потребителям; ~ величина недоотпуска

электроэнергии потребителям ПЭС, связанная со снижением договорных объёмов её потребления (прекращение работы предприятия - потребителя, снижение объёмов выпускаемой продукции и т.п.); А№сн - затраты электроэнергии на собственные нужды ПЭС (освещение ТП, плавка гололёда и т.п.); А1¥ш - затраты электроэнергии на хозяйственные нужды ПЭС (потребление электроэнергии базой ПЭС). В этом случае

= (1.9)

Представляет собой количество недоотпущенной электроэнергии вследствие перерывов в электроснабжении, вызванных отказами элементов распределительной сети.

Проанализируем входящие в выражения (1.9) и (1.Ю) составляющие. Очевидно, что такие величины, как АРУ^, ^УУСИ и

АРУХИ не могут быть уменьшены путём развития и реконструкции распределительной сети.

Величина технических потерь (АРУП) электроэнергии может быть уменьшена путём проведения таких мероприятий как [24, 33,49, 53] уменьшение протяжённости ЛЭП; увеличение сечения проводов ЛЭП;

замена недогруженных трансформаторов в ТП;

компенсация реактивной мощности и т.д.

Однако вопросы уменьшения технологического расхода электроэнергии на её транспортировку не входят в рамке представленной диссертационной работы. Последнее обусловлено, тем, что решению данной, несомненно, актуальной и насущной, проблеме посвящено множество научных трудов, практическое применение результатов, которых позволяет снизить процент технических потерь электроэнергии до величины рационального минимума.

Таким образом, единственной величиной, которая влияет на величину недоотпуска электроэнергии (отклонения фактического объёма ]¥ф покупки на ОЭР от планового и она может быть

уменьшена путём реконструкции (модернизации) распределительной сети сельскохозяйственного назначения за счёт средств ПЭС, является недоотпуск электроэнергии вследствие перерывов в электроснабжении, вызванных отказами элементов распределительной сети (ДЖ).

Рассмотрим данный показатель с точки зрения энергоснабжающей организации (ПЭС) и с позиции потребителя.

Как уже отмечалось в подразделе 1.1. в системе электроснабжения оправдано только такое повышение надёжности (снижение ЛЖ), которое обеспечивает минимальные затраты, как со стороны энергоснабжающей организации, так и со стороны конкретного потребителя (Рисунок. 1.4.). Общественная выгода, измеренная в терминах повышения надёжности электроснабжения (снижение А ¡V) может быть определена известными методами, изложенными в [34]. Эти результаты совместно с дополнительными затратами на усиление сети позволяют однако определить только

удельные затраты на единицу повышения надёжности и не отражают реальную выгоду, получаемую потребителем либо энергоснабжающей организацией. Многие авторы [6, 7, 16-21, 24-33, 36-50, 53-60] рассматривали эту проблему. Тем не менее до настоящего времени не найден универсальный подход.

Как отмечалось выше, надёжность энергосистемы может быть повышена только за счёт дополнительных затрат. Такое её повышение связано со снижением стоимости перерывов электроснабжения потребителей (рисунок. 1.6.)

1 - ущерб потребителей; 2 - затраты ПЭС на модернизацию распределительной сети; 3 - полные затраты; Б опт - оптимальная надёжность.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Данченко, Игорь Васильевич, 2014 год

Литература

1. Бабкин А. И. Определение работоспособности сложных систем. Уч. Пособие по курсу «Основы теории надежности сложных систем». М.: Издательство МВТУ им. Баумана, 1987. - 120 с.

2.Берг И.Г., Эдельман В.И. Воздушные линии электропередачи: вопросы эксплуатации и надежности. -М.: Энергоатомиздат, 1985. - 247 с.

3. Биллинтон Р. Оценка надёжности электроэнергетических систем: Пер с англ./ Р. Биллинтон, Р. Аллан// Под ред. Ю.А. Фокина. - М.: Эергоатомиздат, 1988.-288 с.

4.Будзко И.А., Лещинская Т.Б., Сукманов В.И. Электроснабжение сельского хозяйства/ И.А. Будзко, Т.Б. Лещинская, В.И. Сукманов,.- М.:, Колос, 2000.

5.Водянников В.Т. Экономическая оценка средств электрификации и автоматизации сельскохозяйственного производства и систем сельской энергетики/ В.Т. Водяников.- М.: МГАУ, 1997.

6. Горбунова Н.Р. Выбор мероприятий и средств повышения электробезопасности сельских распределительных сетей 10 кВ по многокритериальной модели: автореф. дис. ... канд. техн. наук :10.12.12 /Горбунова Надежда Романовна. -Москва, 2012.- 20 с.

7. Горбунова, Н.Р. Многокритериальная оценка и выбор мероприятий и средств повышения электробезопасности сельских распределительных сетей 10 кВ [Текст] (Монография). / Т.Б. Лещинская, С.И. Белов, Н.Р. Горбунова. -М.: ООО «Аналитик» , 2012. - 136 с.

8. Гук Ю.Б. Теория надёжности в электроэнергетике/ Ю.Б. Гук. - Л.: Энергоатомиздат, 1990. - 208 с.

9.Данченко И.В. Надежность радиальной схемы распределительной сети без секционирования и резервирования/ И.Г. Данченко, И.Н. Воротников, Е.В.Коноплев //«Методы и технические средства повышения эффективности применения электроэнергии в сельском хозяйстве» Ставрополь: СтГАУ, 2004 г.-С. 56-57.

10. Данченко И.В. Надежность радиальной схемы распределительной сети с секционированием/ И.В. Данченко, И.Н. Воротников, Е.В.Коноплев //«Методы и технические средства повышения эффективности применения электроэнергии в сельском хозяйстве» Ставрополь: СтГАУ, 2004 г. — С. 6163.

11. Данченко И.В. Надежность радиальной схемы распределительной сети с секционированием и резервированием/ И.В. Данченко, И.Н. Воротников, Е.В.Коноплев// «Перспектива 2003: Материалы Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых» - Нальчик: Каб.-Балк. ун-т, 2003 г. - С. 62-64.

12. Данченко И.В. Расчет недоотпуска электроэнергии из-за перерывов в электроснабжении/ И.В. Данченко, И.Н. Воротников, Е.В.Коноплев// «Актуальные проблемы современной науки» - Ставрополь: СтГАУ, 2004 г. — С.74-75.

13. Данченко И.В. Повышение надежности радиальной схемы электроснабжения путем ее распараллеливания/ И.В. Данченко, И.Н. Воротников// Механизация и электрификация сельского хозяйства № 10 2006 -С. 22-24.

14. Данченко И.В. Увеличение надежности электроснабжения сельскохозяйственных потребителей путем секционирования и резервирования распределительных сетей/ И.В. Данченко, И.Н. Воротников//«Электрооборудование и электротехнологии в сельскохозяйственном производстве»- Зерноград: ФГОУ ВПО АЧГАА, 2005 г.-С. 145-147.

15. Диллон Б. Сингх Ч. Инженерные методы обеспечения надежности. М.: Мир, 1984,-318с.

16. Капишникова Т.В. Расчеты нормативных потерь мощности и энергии в энергосистемах и оценка потерь от межсистемных перетоков /Т.В. Капишникова, В.И. Идельчик, С.А. Филиппов// Вестник технического университета. Иркутск: ИрГТУ, 1998 №4, С.29-32.

17. Китушин В.Г. Надёжность энергетических систем: Учебное пособие для электроэнергетических специальностей вузов/ В. Г. Китушин. М.: Высшая школа, 1984.-256 с.

18. Клочков А.Н. Совершенствование методики расчета и средств регистрации аварийных режимов сельских сетей 10 кВ: автореф. дис. ... канд. техн. наук :23.12.12 /Клочков Андрей Николаевич. -Москва, 2012.- 19 с.

19. Клочков А.Н. Методика расчета сложных режимов в сетях с изолированной нейтралью [Текст] / Н. М. Попов, А. Н. Клочков// Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. - 2010. - №11. -С.52-57.

20. Клочков А.Н. Анализ обрывов фазных проводов в сети 10 кВ [Текст] / А.Н. Клочков, Н.М. Попов // Сборник материалов III Международной выставки - Интернет-конференции / ОрелГАУ. — 2009. - Часть 1. Энергообеспечение и строительство. - С. 46-51.

21. Клочков А.Н. Обрыв фазного провода в сети 10 кВ с замыканием на землю со стороны потребителя [Текст] / Н. М. Попов, А. Н. Клочков// Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2011. - №2. -С.8-11.

22. Козлов Б. Справочник по расчету надежности аппаратуры радиоэлектроники и автоматики./Б. Козлов, И. Ушаков. М.: Советское радио, 1975, -472с.

23. Кубарев А. И. Методы оценки обеспечения надежности технологических процессов. / А.И. Кубарев и др. /. М.: ВНИИМАШ, 1975, - 49 с.

24. Лопатин E.H. Совершенствование технического состояния сельских электрических распределительных сетей напряжением 0.38... 10 кВ (на примере Рязанского района) : автореф. дис. ... канд. техн. наук : 18.04.12 /Лопатин Евгений Игоревич. -Москва, 2012.- 23 с.

25. Лопатин, Е.И. Использование программного обеспечения для оценки мероприятий по повышению надежности воздушных линий / Т.Н. Васильева, Е.И. Лопатин // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2011, №6. - С. 22 - 24.

26. Лопатин, Е.И. Оценка организационно - технических мероприятий повышения надежности электроснабжения / Е.И. Лопатин // Вестник Мичурин-ского государственного аграрного университета. - 2011, №1. - часть 1. - С.221 -224.

27. Лопатин, Е.И. Анализ надежности электрооборудования распределительных сетей напряжением 0,38... 10 кВ /Е.И. Лопатин // Сельский механиза-тор,- 2011, №6. - С. 30 - 31.

28. Лопатин, Е.И. Оценка периодов интенсивных отказов оборудования распределительных сетей 0,38 ...10 кВ / Т.Н. Васильева, Е.И. Лопатин // Сборник статей международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Модернизация АПК в контексте обеспечения продовольственной безопасности государства», Курск: КГСХА, 2010.-С. 44-48.

29. Лопатин, Е.И. Исследование корреляционной связи климатических факторов, действия персонала и отказов электрооборудования распределительных сетей 0,38... 10 кВ / Т.Н. Васильева, Е.И. Лопатин //Сборник научных статей 63 - международной научно - практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, Мичуринск: МичГАУ, 2011. - С. 34 - 37.

30. Лопатин, Е.И. Анализ надежности электрооборудования распределительных сетей в сельском хозяйстве /Т.Н. Васильева, Е.И. Лопатин // Сборник статей международной научно - практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых посвященный 70 - летиго профессора Некра-шевича В.Ф., Рязань: РГАТУ, 2011. - С.45 - 48.

31. Лопатин, Е.И. Анализ причин отказов электрического оборудования распределительных сетей 0,38... 10 кВ /Т.Н. Васильева, Е.И. Лопатин // Вестник РГАТУ,-2011,№3.

32. Лопатин, Е.И. Использование программного обеспечения для оценки организационно - технических мероприятий повышения надежности элек-троснабжения/Т.Н. Васильева, Е.И. Лопатин // Вестник РГАТУ. - 2011, №2.

33. Надёжность систем электроснабжения/ В.В. Зорин, В.В. Тисленко, Ф. Клеппель, Г. Адлер. - К.: Вища школа, 1984. - 192 с.

34. Надёжность систем энергетики и их оборудования. Справочник/ Под общ. ред. Ю.Н. Руденко. В 4-х т. - М.: Энергоатомиздат, 2000. - Т. 2. Надёжность электроэнергетических систем. Справочник/ Под ред. М.Н. Розанова. — 2000. - 568 с.

35. Низовой А.Н. Расчет потерь мощности в электрических сетях методом коэффициентов распределения/ А.Н. Низовой, П.А. Аверечкин, Т.В. Чернавина, Б.Г. Винников// Справочник. Инженерный журнал, М.: 2007, №8, С.62-64.

36.Савиных В.В. Определение и снижение потерь электроэнергии в нормальных режимах сетей 0,4 кВ сельских населенных пунктов: автореф. дис. ... канд. техн. наук :23.04.13 /Савиных Вадим Владимирович. -Краснодар, 2007.-21 с.

37. Савиниых В.В. Распределение потерь в линии между потребителями различной мощности / A.B. Богдан, Н.В. Давыденко, В.В. Савинных //Электромеханические преобразователи энергии: материалы 2-й межвуз. науч. конф. «ЭМПЭ-03» Т. 1 / КВАИ, КГТУ. - Краснодар,2003. -С.216-219.

38.Савинных, В.В. Методика разделения потерь электрической энергии между потребителями / A.B. Богдан, С.В.Коробкип, В.В. Савинных // Электромеханические преобразователи энергии: материалы 3-й межвуз. науч. конф. «ЭМПЭ-04» Т.1 / КВАИ, КГАУ, КГТУ. - Краснодар, 2004. -С.218-219.

39.Савинных, В.В. Расчет потерь мощности в распределительной сети 6-10 кВ / A.B. Богдан, Д.В. Коробкин, В.В. Савинных // Электроэнергетические комплексы и системы: материалы Междунар. науч.-практ. конф. /КубГТУ. — Краснодар, 2006.

40.Савинных, В.В. Анализ формул для расчета времени максимальных потерь на основе типовых графиков нагрузки / A.B. Богдан, Д.В. Коробкин,

B.B. Савинных / Электроэнергетические комплексы и системы: материалы Междунар. науч.-практ. конф. / КубГТУ. -Краснодар, 2006.

41.Савинных, В.В. Способ повышения качества электроэнергии в линии разделительной сети 0.4 кВ / A.B. Богдан, В.В. Савинных // Энергосберегающие технологии, оборудование и источники питания для АПК: сб. науч. трудов / КубГАУ. -2006. -Вып. №421(151).

42.Савинных, В.В. Основные закономерности дополнительных потерь электрической энергии в системе электроснабжения с бытовыми потребителями / В.В. Тропин, A.B. Савенко, В.В. Савинных // Кибернетика электрических систем: Материалы XXV сессии всероссийского семинара Кибернетика электрических систем «Диагностика энергооборудования»/ЮРГТУ.-Новочеркасск,2004.-С.5-6,[приложение к журналу].

43. Сазыкин В.Г. Перспективы повышения эффективности электроэнергетического комплекса Кубани. Электрогериатрия -совершенствование эксплуатации изношенного электрооборудования/В.Г. Сазыкин, А.Г. Кудряков, С.А. Нетребко, В.В. Пронь,- Краснодар: КубГАУ, 2012.-448 с.

44. Сазыкин В.Г. Классификация экспертных систем в электроэнергетике,, В.Г. Сазыкин.-Электричество.-1993.-№4, С.41-42.

45. Сазыкин В.Г. Технология упорядоченного функционирования электрооборудования/ В.Г. Сазыкин: монография.- Норильск:НИИ,2002, 145 с.

46. Солодухин А.М.Разработка методики определения электропотребления сельскохозяйственных потребителей региона на перспективу (на примере Калужской области): автореф. дис. ... канд. техн. наук :10.10.11 /Солодухин Александр Михайлович. -Москва, 2011,- 19 с.

47. Солодухин, A.M. Оптимизация электроснабжения на основе рангового анализа ч.1 [Текст] / A.M. Солодухин // Сельский механизатор. - научно-производственный журнал / Учредители: Министерство сельского хозяйства

Российской Федерации, ООО «Нива», ФГБОУ ВПО МГАУ им. В.П. Горячкина - М., 2010. - ISNN 0131-7393, 2010, №10. - с. 26 - 27.

48. Солодухин, A.M. Оптимизация электроснабжения на основе рангового анализа ч.П [Текст] / A.M. Солодухин // Сельский механизатор. - научно-производственный журнал / Учредители: Министерство сельского хозяйства Российской Федерации, ООО «Нива», ФГБОУ ВПО МГАУ им. В.П. Горячкина - М., 2010. - ISNN 0131 -7393, 2010, № 11. - с.27, 29.

49. Солодухин, A.M. Оптимизация электроснабжения сельскохозяйственных районов на основе рангового распределения [Текст] / A.M. Солодухин // Труды 7-й Международной научно-технической конференции «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве» часть 1. «Проблемы энергообеспечения и энергосбережения» / Учредитель: ГНУ ВИЭСХ - М., 2010. - ISNN 0131 -5277, 2010. - с. 250 - 255.

50. Солодухин, A.M. Прогнозирование электропотребления региона на основе нейронных сетей [Текст] / A.M. Солодухин // Техника в сельском хозяйстве. - научно-теоретический журнал / Учредитель: Российская академия сельскохозяйственных наук - М., 2011. - ISSN 0131-7105, 2011, №4.-с. 18-19.

51. Султанов Г.А. Развитие прикладной теории систем электронной диагностики сельских распределительных сетей: автореф. дис. ... докт. техн. наук :25.05.04 /Султанов Георгий Ахмедович. -Краснодар, 2004,- 36 с.

52. Трофимова С.Н. Повышение надежности работы воздушных электрических сетей 6-35 кВ путем рационализации режима нейтрали: автореф. дис. ... канд. техн. наук :25.03.10 /Трофимова Светлана Николаевна. -Челябинск, 2010.- 18 с.

53.Трофимова, С.Н. Повышение надёжности электроснабжения при резистивном заземлении нейтрали в электрических сетях 6-35 кВ [Текст] /С.Н. Трофимова // Электробезопасность. - 2009. - № 2-3.- С. 3-8.

54. Трофимова, С.Н. Анализ отказов трансформаторов напряжения в электрических сетях 6-35 кВ [Текст] / С.Н. Трофимова // Электротехнологии, электропривод и электрооборудование предприятий: Всероссийская научно-техническая конференция: сб. материалов: в 2 т. - Уфа: УНГТУ, 2009. -Т. 2. - С. 242-243.

55. Трофимова, С.Н. Влияние величины тока однофазного замыкания на землю на повреждаемость электротехнического оборудования в электрических сетях 6-35 кВ [Текст] / С.Н. Трофимова // Электробезопасность. - 2008. - № 2-3. - С. 6-10.

56. Трофимова, С.Н. Оценка влияния природно-климатических факторов на повреждаемость электрооборудования электрических сетей 6-35 кВ [Текст] / С.Н. Трофимова // Электробезопасность. - 2008. - № 1. - С. 11-20.

57. Трофимова, С.Н. Анализ повреждаемости электрооборудования в городских электрических сетях 6-35 кВ [Текст] / С.Н. Трофимова // Электробезопасность. - 2007. -№ 4. - С. 33—41.

58. Трофимова, С.Н. Анализ повреждаемости электрооборудования в сельских электрических сетях [Текст] / С.Н. Трофимова //Электробезопаспость. - 2007. - № 2-3. - С. 33-43.

59. Трофимова, С.Н. Анализ безопасности работы распределительной электрической сети на основе оценки ее надежности [Текст] / С.Н. Трофимова // Актуальные проблемы безопасности жизнедеятельности: интеграция науки и практики: Международная науч.-практич. конф.: сб. научных трудов. - Ставрополь: Изд-во СГУ, 2008. - С. 174.

60. Трофимова, С.Н. Сравнительная характеристика городских и сельских электрических сетей [Текст] / С.Н. Трофимова // Наука -производство -технологии — экология: Всероссийская научно-техническая конференция: сб. материалов. - Киров: Издательство ГОУ ВПО «ВятГУ»,2008. - В 7 т. - Т. 3 (ЭТФ).-С. 99-101.

61. Фокин Ю. А. Оценка надёжности систем электроснабжения/ Ю. А. Фокин, В.А. Туфанов. - М.: Энергоиздат, 1981. - 224 с.

62. Фомичев В.Т., Юндин М.А. Показатели надежности сельских распределительных сетей/ В.Т. Фомичев, М.А. Юндин//Механизация и электрификация сельского хозяйства, №8, 2001, С.23-28. 63 Хорольский В.Я. Эксплуатация электрооборудования сельскохозяйственных предприятий/ В.Я. Хорольский.- Ставрополь: СГСХА, 1996.

64. Хорольский В.Я., Таранов М.А., Петров Д.В. Технико-экономические расчеты распределительных электрических сетей: учебное пособие Хорольский В.Я., Таранов М.А., Петров Д.В.: Ставропольский государственный аграрный университет. -Ставрополь, АГРУ К, 2010. - 108с. 65.Чернавина Т.В. Минимизация потерь в региональных системах электроснабжения на основе моделей множественного регрессионного анализа: автореф. дис. ... канд. техн. наук/ Татьяна Валентиновна Чернавина 04.10.07 Воронеж 2007, 17 с.

66. Чернавина Т.В. Определение объема выборки для статистического обоснования норм расхода энергоресурсов/ Т.В. Чернавина, H.A. Канарская// Совершенствование техники, технологии, экономики в сфере сервиса и методики обучения: труды 4 межвуз. науч.-практ. конф. Ставрополь: СТИС, 2004, С.41-42.

67. Чернавина Т.В. Методика нормирования электропотребления, Т.В. Чернавина, H.A. Канарская// Совершенствование техники, технологии, экономики в сфере сервиса и методики обучения: труды 5 межвуз. науч.-практ. конф. Ставрополь: СТИС, 2005, С.227-231.

68. Чернавина Т.В. Реализация альтернативных структур регрессионных моделей в системах управления региональным электроснабжением/ Т.В. Чернавина, А.Н. Низовой// Электротехнические комплексы и системы управления: научн. Техн. Конф. Воронеж, 2007, С. 187-190.

69. Энергосберегающая технология электроснабжения народного хозяйства: В 5 кн.: Практ. пособие/ Под ред. В.А. Веникова. Кн. 3. Ю.А. Фокин. Надёжность и эффективность сетей электрических систем. - М.: Высшая школа, 1989.- 151 с.

70.Юндин М.А, Королев A.M. Курсовое и дипломное проектирование по электроснабжению сельского хозяйства: Учебное пособие.- 2-е изд., испр. и доп.- СПб.: Издательство «Лань», 2011.- 320 с.

71. Воротников И. В., Коноплев Е.В., Данченко И.В. Метод симметричных составляющих. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005610257 от 2006 г.

72. Хорольский В.Я., Таранов М.А., Петров Д.В., Технико-экономические расчеты распределительных электрических сетей, учебное пособие; Ставропольский государственный аграрный университет.- Ставрополь: АГРУС, 2010- 108с.

73. Министерство энергетики в электрификации. Рекомендации по применению скидок (надбавок) к тарифу на электрическую энергию за надежность электроснабжения сельскохозяйственных потребителей и установления штрафов за внезапные отключения сельскохозяйственных потребителей. РД 34.20.582-90. УДК 621.311.1

74. IEEE Committee Report, 'Bibliography on the application of probability methods in power system reliability evaluation', IEEE Trans, on Power Apparatus and Systems, PAS-91 (1972), pp. 649-660.

75. IEEE Committee Report, 'Bibliography on the application of probability methods in power system reliability evaluation, 1971-1977', IEEE Trans, on Power Apparatus and Systems, PAS-97 (1978), pp.2235-2242.

76. Allan, R. N.. Billinton, R., Lee, S. H. (Task Force Members), 'Bibliography on the application of probability methods in power system reliability evaluation, 1977-1982', IEEE Winter Power Meeting, Paper 83 WM 053-6.

77. Billinton, R., Wacker G., Wojczynski, E., 'Comprehensive bibliography of electrical service interruption costs', IEEE Winter Power Meeting, Paper 83 WM 066-8.

78. Billinton, R., 'Bibliography on the application of probability methods in power system reliability evaluation', IEEE Transactions, PAS-91 (1972), pp. 649-660.

79. IEEE Subcommittee on the Application of Probability Methods;

'Bibliography on the application of probability methods in Power system reliability evaluation 1971-77'. IEEE Transactions, PAS-97 (1978), pp. 2235-2242.

80. Ringlee, R. J., Wood, A. J., 'Frequency and duration methods for power system reliability calculations: Part V—Models for delays in unit installations and two interconnected systems', IEEE Transactions, PAS-90 (1971), pp. 79-88.

81. IEEE Standard Definitions For Use in Reporting Electric Generations Unit Reliability, Availability and Productivity. IEEE Standard 762-1980.

80. IEEE Committee, 'A four state model for estimation of outage risk for units in peaking service', IEEE Task Group on Model for Peaking Units of the Application of Probability Methods Subcommittee, IEEE Transactions, PAS-91 (1972), pp. 618-27.

82. Patton, A. D., Stasinos, A., 'Variance and approximate confidence levels on LOLP for a single area system', IEEE Transactions, PAS-94 (1975), pp.1326-33.

83. Wang, L., "The effects of uncertainties in forced outage rates and load forecast on the loss of load probability (LOLP)', IEEE Transactions, PAS-96 (1977), pp. 1920-27.