Введение к работе
Актуальность темы
Технические устройства (ТУ) электроэнергетики являются сложными объектами проектирования и эксплуатации. Эта сложность обусловлена их многомерностью, опасностью для персонала и населения, высоким элементным разнообразием, скоротечностью аварийных процессов, огромной капиталоемкостью, значительностью продолжительности жизни и пр. В настоящее время к этому следует добавить значительный износ основного оборудоваїшя в условиях России, недостаточность процессов реновации и реконструкции, заданной общей экономической ситуацией. Заложенный при первоначальном проектировании объектов электроэнергетики подход к их эксплуатации становится несостоятельным.
Согласно опубликованным данным, в СССР с 1951 по 1962 г. среднегодовые темпы роста затрат на капитальный ремонт составляли 11.7%, в том числе в промышленности 10.7%. В следующем десятилетии они практически, удвоились и, уже тогда, отмечалось, что такой непомерный рост способен поглотить в 2000 - 2020 годах всю расходную часть государственного бюджета.
Решение этой проблемы в мире нашло свое отражение в изменениях общего подхода к развитию и эксплуатации техники. В частности, в переходе к разработке и эксплуатации малообслуживаемых модульных технических устройств с системами непрерывного мониторинга за их состоянием и сервисным обслуживанием. Сегодня, например для Германии, характерны такие требования к ТУ электроэнергетики, как - 25 лет работы без существенного технического обслуживания и ремонта. В России не произошло каких - либо радикальных изменений в общем подходе к развитию и эксплуатации ТУ энергетики. Основные усилия были направлены на снижение затрат за счет оптимизации эксплуатационного процесса по критерию минимума ремонтоемкости при обеспечении требуемой работоспособности, т.е. по сути на снижение потерь от неоптимальности ремонтного процесса.
Сегодня эксплуатирующие энергетические предприятия находятся в ситуации изношенных ТУ, глубокого дефицита ресурсов для проведения ремонтных работ даже оптимального уровня и отсутствия ясной перспективы принципиального изменения ситуации. В связи с этим актуальной представляется тема данной работы, направленная на развитие методологической основы эксплуатации и ее использование для адаптации основной деятельности электросетевого пред-
приятия к реальным условиям существования. Ее результатом является новая технология эксплуатации высоковольтных распределительных электрических сетей (ВВРЭС), отличающаяся осознанностью эксплуатационных процессов, их стратегической наполненностью и реализуемой посредством современных информационных технологий.
Цель работы заключается в развитии функциональной адаптивности ВВРЭС к изменениям внешней среды и состояния оборудования. Достижение цели базируется на:
отказе от нормативного подхода к поддержанию ТУ в рабочем состоянии с переходом к осознанной системе регулирования состояния ТУ в конкретных условиях эксплуатации;
расширении функциональных возможностей ТУ за счет автоматизации технологических процессов.
Решаемые задачи:
-
Корректировка понятийного поля эксплуатации сложных ТУ и разработка ее новой модели.
-
Разработка математических моделей ремонтно - восстановительных и реновационных процессов ТУ для оптимизации реализации эксплуатационных стратегий.
-
Разработка гибкой автоматизированной системы планирования основной деятельности предприятия электрических сетей.
-
Повышение функциональных возможностей ТУ, в смысле его адаптивности к задающим условиям, за счет дополнения существующих централизованных структур функциональной организации децентрализованными.
-
Разработка комплекса автоматизации технологического (диспетчерского) и административно-хозяйственного управления для ПЭС и его внедрение на предприятии.
-
Разработка и проведение деловых игр с руководящим составом ПЭС для восприятия изменений в эксплуатации и тренинга его взаимодействия в рамках новых моделей деятельности.
Методы исследования
Выполненное исследование базируется на системном подходе к проблеме эксплуатации сложных ТУ в России в современных условиях. При этом использованы методы системного анализа, линейной алгебры, нелинейного и динамического программирования, факторного анализа и экспертных оценок. Проверка полученных результатов осуществлялась в процессах проектирования и реализации авто-
матизации ВВРЭС, изменений в планировании и организации эксплуатации.
Научная новизна исследования
На защиту выносятся следующие результаты:
-
Модель эксплуатации сложного технического устройства, основанная на единстве его рождения, жизни и смерти, обеспечиваемом внутренним осознанием процессов в эксплуатационной среде. Формой осознания является собственная стратегия эксплуатации ТУ, которая может существенно отличаться от нормативной. Модель содержит управляющее ядро и использует обоснованную регулярную трехосігую гексагональную ячейку как универсальную структурную единицу организации различных слоев эксплуатации ТУ.
-
Модель оперативно-диспетчерской деятельности в ЭЭС и на предприятиях электрической сети, предназначенная для использования как при ее организации, так и при разработке автоматизированных систем диспетчерского управления.
-
Прикладная методика функционального проектирования для разработки комплексов автоматизации, основанная на системном анализе, выделении главных противоречий и фиксировании способов их разрешения.
-
Выявленные возможности децентрализации ряда основных функций оперативно-диспетчерского управления и планирования режимов, позволяющих полнее использовать потенциал сетевых структур для организации функционирования территориальных объектов с единым технологическим процессом. Результаты получены применительно к регулированию напряжения, проверке и обеспечению чувствительности и селективности работы релейной защиты при изменениях схем коммутации эл.сети, оцениванию ее состояния (режима). Они использованы в реализованном проекте автоматизации диспетчерского управления ВВРЭС.
-
Совокупность моделей оптимизации эксплуатационных процессов по поддержанию ТУ в рабочем состоянии и их обновлению. Они базируются на едином понятийном базисе, двухкоординат-ной системе идентификации состояния ТУ и процессов его изменения - функциональное состояние и ресурс ТУ, а также на оптимальных процессах восстановления состояния и реализации эксплуатационных стратегий.
-
Гибкая система планирования основной деятельности ПЭС, обеспечивающая реализацию осознанных эксплуатационных
стратегий и, таким образом, адаптивность эксплуатации к внешним условиям ее осуществления. Ее элементы - идентификация состояния ТУ, условий эксплуатации, двухуровневая стратегия эксплуатации, оптимальные эксплуатационные процессы, их организационное обеспечение, объединены единым процессом. Детерминированность содержания элементов, этапов и взаимодействия придают ей значение технологии.
Значимость для практики проектирования и эксплуатации ВВРЭС. использование результатов
Разработанный при непосредственном участии автора программно-аппаратный комплекс автоматизации диспетчерского управления (ДУ) для ВВРЭС внедрен в Приобских электрических сетях ОАО «Новосибирскэнерго» и находится в эксплуатации с 1993 года.
Разработанная методологическая основа эксплуатации сложных технических устройств имеет универсальный (межотраслевой) характер и может быть использована в различных областях техники при построении систем поддержания ТУ в рабочем состоянии и управлении их ресурсом. При выполнении работы использован 17-ти летний опыт автора по организации эксплуатации ВВРЭС.
Апробация работы и публикации
Основные результаты исследования в целом и по частям докладывались и обсуждались на: постоянно действующем международном семинаре «Проблемы энергосбережения и рационального использования энергоресурсов в Сибирском регионе» (г.Новосибирск, 1977), 3-ей международной научно-технической конференции «Микропроцессорные системы автоматики» (Новосибирск, 1996г.), на региональном семинаре «Проблемы сельской энергетики» (Барнаул, 1995г.), Международной конференции UNESKO «Экология человека: духовное здоровье и реализация творческого потенциала личности» (Новосибирск, 1998), Международном семинаре «Релейная защита и автоматика энергосистем 1996» (Москва, 1996), на научных семинарах кафедры автоматизированных электроэнергетических систем Новосибирского государственного технического университета (1996-1998г.г.). Результаты исследования опубликованы в 5-ти печатных и 4-х рукописных (отчетах по НИР) работах.
Работа состоит из введения, 4-х глав, общего заключения, списка литературы и приложений. Ее основная часть содержит 142 страниц текста, 98 рисунков, 8 таблиц, список литературы из 86 наименований.
