Надежность электроэнергетических систем

Направление подготовки 13.04.02 – Электроэнергетика и электротехника Магистерская программа Электроэнергетические системы и сети, Надежность электроэнергетических систем Доктор технических наук, профессор Савина Н.В. 1 МОДЕЛИ ОТКАЗОВ ЭЛЕМЕНТОВ И ОБЪЕКТОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ Практическое занятие 3 1. Модель нерезервированной системы 2. Модель резервированной системы 3. Анализ типовых схем РУ 2 МОДЕЛИ ОТКАЗОВ ЭЛЕМЕНТОВ И ОБЪЕКТОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ Нерезервированные системы Системой с последовательным соединением элементов называется система в которой отказ одного элемента вызывает отказ всей системы, но не изменяет надежность других элементов. При экспоненциальном законе распределения n  ( t ) =  i ( t ) i =1 n p( t ) = e −  i ti 1 3 МОДЕЛИ ОТКАЗОВ ЭЛЕМЕНТОВ И ОБЪЕКТОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ Модель отказов простейших нерезервированных систем Структурой из последовательно соединенных элементов моделируют надежность: ➢ электрических цепей с последовательным соединением аппаратов, трансформаторов, проводов, кабелей и воздушных линий, а также схем, содержащих обмотки и контакты реле, резисторы, тиристоры, катушки индуктивности и электронные приборы. ➢ схем с параллельным соединением конденсаторов и батарей конденсаторов, если они не имеют индивидуальных предохранителей, а также схем с параллельным соединением разъединителей и выключателей цепей, отходящих от сборных шин. 4 МОДЕЛИ ОТКАЗОВ ЭЛЕМЕНТОВ И ОБЪЕКТОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ Модель отказов простейших нерезервированных систем а) λ= λ1+3λ2+λ3+λ7=1,06 1/год; б) λ= λ1+3λ2+λ3+λ4+λ7 =1,08 1/год; в) λ= λ1+3λ2+λ3+ λ5+ λ6+ λ7 =1,08 1/год; г) λ= λ1+3λ2+λ3 + λ6+ λ7 =1,07 1/год; д) λ= 2λ1+3λ2+ λ3+λ7 =1,08 1/год. 5 МОДЕЛИ ОТКАЗОВ ЭЛЕМЕНТОВ И ОБЪЕКТОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ Модель отказов простейших нерезервированных систем  = 22B +  Ш = 22  0 ,003 + 0 ,03 = 0 ,096 1 / год 6 МОДЕЛИ ОТКАЗОВ ЭЛЕМЕНТОВ И ОБЪЕКТОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ Модель отказов простейших нерезервированных систем qГ qТ1 qЛ qТ2 1 2 3 4 λс= λ1+λ2+λ3+λ4 n p(t ) = e −  i t i 1 =e − ( 1 t 1 +  2 t 2 +  3 t 3 +  4 t 4 ) 7 МОДЕЛИ ОТКАЗОВ ЭЛЕМЕНТОВ И ОБЪЕКТОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ Резервированные системы Структурой с параллельным соединением элементов считают систему из п элементов или единиц оборудования, если для нормальной работы нужно r элементов, а т*=п-r элементов являются резервными. Отказ системы наступает при условии выхода из строя т элементов, т.е. пока число резервных элементов превышает число отказавших, система не отказывает. Условие отказа: т=п–r+1 Система с параллельным соединением элементов является резервированной системой, так как отказ одного или нескольких элементов не вызывает отказа системы. 8 МОДЕЛИ ОТКАЗОВ ЭЛЕМЕНТОВ И ОБЪЕКТОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ Модели отказов простейших резервированных систем Вероятность отказа системы определяется как вероятность совпадения отказов (n-r+1) или т элементов в течение расчетного времени из n элементов или отказов, т.е. по схеме независимых испытаний: n q(t ) = k n− k k c p t q ( ) (t )  n k =m n p ( t ) =  cn p k k ( t )q n− k (t ) k =r n! cn = k !( n − k )! k 9 МОДЕЛИ ОТКАЗОВ ЭЛЕМЕНТОВ И ОБЪЕКТОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ Модель отказов простейших резервированных систем Г Т1 Л Т2 2х120 МВТ 2х80 МВТ 2х100 МВТ ~ 2х120 МВТ Потребитель 160 МВт ~ qГ qТ1 qЛ qТ2 qГ qТ1 qЛ qТ2 120 120 80 100 160 МВт 120 120 80 100 10 МОДЕЛИ ОТКАЗОВ ЭЛЕМЕНТОВ И ОБЪЕКТОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ Модели отказов простейших резервированных систем Недоотпуск электроэнергии q(t ) = n k n− k k c p t q ( ) (t ) =  n k =m = n 1 2−1 1 c p t q ( ) ( t ) = 2 pГ ( t )qГ ( t ) + 2 pТ1 ( t )qТ1 ( t ) + 2 pэ ( t )q э ( t )  2 k =m qэ ( t ) = q Л ( t ) + qТ 2 ( t ) Полный перерыв в электроснабжении qc ( t ) = q 2 Г ( t ) + q 2Т1 ( t ) + q 2 Э ( t ) 11 МОДЕЛИ ОТКАЗОВ ЭЛЕМЕНТОВ И ОБЪЕКТОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ Модели отказов простейших систем ГРЭС В11 Л1 В12 система Л2 В21 В22 сI =  I = 1 + О 2 l2 + 3 В11 1 Л1 2 В12 3 В21 4 Л2 5 В22 6 потребитель с =  I qII +  II qI n p(t ) = e −  i t i 1 =e − ( 1 t 1 +  2 t 2 +  3 t 3 ) qс = qI qII 12 АНАЛИЗ СХЕМ РУ Типовые схемы РУ 1 2 3 4 13 АНАЛИЗ СХЕМ РУ 14 АНАЛИЗ СХЕМ РУ Два блока трансформатор - линия 15 АНАЛИЗ СХЕМ РУ 16 АНАЛИЗ СХЕМ РУ Мостик с выключателями в цепях линий 17 АНАЛИЗ СХЕМ РУ 18 АНАЛИЗ СХЕМ РУ Мостик с выключателями в цепях трансформаторов 19 АНАЛИЗ СХЕМ РУ 20 АНАЛИЗ СХЕМ РУ Четырехугольник 21 АНАЛИЗ СХЕМ РУ Одна секционированная система шин с обходной и совмещенным секционным и обходным выключателем 22 АНАЛИЗ СХЕМ РУ Полуторная схема (3/2) РУ-500 кВ 4 5 8 15 9 12 16 13 10 11 14 6 17 7 1 2 3 23 Благодарю за внимание! 24