Магистерская диссертация на тему «Методы анализа надежности электроустановок на основе дерева отказов» содержит 35 иллюстраций, 6 приложений, 45 использованных источников и выполнена на 102 страницах.
Актуальность исследования заключается в том, что совершенствование существующих методов анализа надежности позволит повысить точность оценок технико-экономических показателей различных вариантов схем электрических сетей и выбрать наиболее эффективный вариант электроснабжения при проектировании.
Вопрос о надежности систем электроснабжения является одним из основных вопросов, которые предъявляются к ним еще на стадии проектирования.
Создание новых электроустановок, расширение и без того сложных систем электроснабжения требует таких методов анализа и расчета надежности, которые позволили бы при проектировании учесть опыт эксплуатации, рассчитать надежность, проанализировать варианты обеспечения надежности, обосновать необходимость ее увеличения и прогнозировать надежность новых установок.
Некоторые разновидности отказов, приводящих к нарушению электроснабжения, могут возникать по независящим от человека причинам (отказы общей причины), которые появляются вследствие стихийных бедствий, наводнений, землетрясений и других природных явлений. Однако достаточно большое количество отказов могут возникать из-за допущенной при проектировании ошибки (человеческого фактора) из-за не учёта некоторых факторов при расчетах показателей надежности. Ошибки достаточно трудно обнаружить и проявляют себя они, как правило, уже на стадии длительной эксплуатации электрооборудования в виде аварий, либо отказов электроснабжения. Эти ошибки возникают из-за того, что процесс анализа надежности достаточно трудоемкий и затратный по времени и ресурсам, а его результаты проблематично проверить.
Предмет исследования - анализ надежности электрических сетей.
Цель проводимого исследования - совершенствование существующего метода дерева отказов для анализа надежности электрической сети, реализация его в виде программного обеспечения.
Выдвинутая цель основывается на гипотезе, что метод дерева отказов является наиболее эффективным методом анализа надежности, так как он реализован на основе дедуктивного метода (причины - следствия), что дает данному методу достаточно серьезные возможности для поиска причин отказов систем, так как он дает наглядную и подробную схему взаимосвязей элементов. Таким образом, в сочетании с различными методиками расчета показателей надежности, и реализованный в виде ПО, данный метод позволит получать более точные результаты расчетов показателей надежности и выбрать эффективный вариант электроснабжения.
Достижение поставленной цели и доказательство выдвинутой гипотезы потребовали решения следующих задач:
• анализ и классификация методик расчета показателей надежности;
• выбор и обоснование метода расчета;
• анализ математического аппарата;
• создание алгоритма для программного обеспечения;
• разработка программного обеспечения;
• испытание метода расчета и программного обеспечения на примере электрической сети Красноярского края;
Научная новизна работы заключается в следующем:
- исследован метод ДО для анализа надежности электрической сети;
- выявлен перспективный метод ДО с использованием кинетической теории;
- разработано ПО по выбранному методу для проведения расчетов.
Теоретическая значимость диссертации состоит в дальнейшем
усовершенствовании метода дерева отказов с использованием кинетической теории для анализа надежности ЭЭС, что позволит получать более точные показатели надежности для различных вариантов схем, тем самым мы повысим эффективность анализа надежности.
Практическая ценность работы определяется возможностью применения результатов исследования в расчетах и анализе надежности ЭЭС, использованием разработанного ПО для проведения расчетов.
Структура диссертации. Диссертация состоит из аннотации, содержания, введения, четырех глав, заключения, библиографического списка (45 источников) и шести приложений.
1. Достаточно большое разнообразие математического аппарата, применяемого при расчетах показателей надежности отдельных элементов или электрических систем при проектировании, эксплуатации, позволяет учесть достаточно широкий спектр условий, которые имеют влияние на возникновении различных аварийных ситуациях.
2. Для уменьшения вероятности возникновения аварии на этапе проектирования производится оценка составленных схем электроснабжения, по различным критериям, анализируя которые можно улучшить показатели надежности и как следствие уменьшить возможный экономический ущерб от перерыва электроснабжения.
3. Применение метода ДО для анализа надежности позволяет даже без использования математического аппарата вычисления показателей надежности по МСО наглядно оценить состояние спроектированной схемы электрической сети, выявить слабые элементы для различных видов отказов системы и предположить различные варианты для улучшения надежности.
4. Для проведения дальнейших расчетов нами был выбран метод, основанный на кинетической теории ДО. Данный метод по сравнению с другими, представленными выше, имеет ряд несомненных преимуществ:
а) метод дает представление о поведении системы, но требует от специалиста по надежности глубокого понимания системы и конкретного рассмотрения каждый раз только одного определенного отказа;
б) помогает дедуктивно выявлять отказы;
в) позволяет выполнить качественный и количественный анализ надежности;
г) дает конструкторам, пользователям и руководителям возможность наглядного обоснования конструктивных изменений и анализа компромиссных решений.
Но существуют и недостатки, которые снижают эффективность данного метода:
а) реализация данного метода при ручном счете требует существенных затрат по времени и ресурсам;
б) сложно учесть состояния частичного отказа элементов, поскольку при применении метода, как правило, считают, что система находится либо в исправном состоянии, либо в состоянии отказа;
в) большие усилия, требуемые для охвата всех видов отказа.
5. Разработанное ПО позволяет провести количественный анализ показателей надежности энергосистемы, провести сравнение различных вариантов электрических схем, опираясь на качественный и количественный анализ проведенных вычислений, определить оптимальны вариант с точки зрения показателей надежности.
6. По результатам проведенных нами расчетов можно сделать вывод, что наиболее уязвимыми, приводящим к погашению одной или нескольких подстанций, являются линии W3, W4, W5 ввиду своей большой протяженности и отсутствию резервирования, так как МСО с этими ЛЭП имеют самые большие интенсивности отказов исходя из расчетов, представленных в таблицах 4.5 и 4.6. Также данные выводы подтверждают расчеты критериев значимости элементов, представленные в таблице 4.10. Комбинация отказов этих линий наряду с возникновением других отказов может отрицательно сказаться на снабжении электроэнергией некоторых районов.
7. Также хотелось бы отметить, что линии W12 и W13 можно отнести к группе элементов, требующих особого внимания, потому что только эти две линии обеспечивают питанием группу подстанций со стороны ГЭС №2, отказ которых может привести к таким последствиям, как отключение потребителей категорий 2 и 3 ввиду ограничения по пропускной способности ЛЭП, возникновению тяжелой аварийной ситуации из -за нарушения условий статической и динамической устойчивости
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
