Введение к работе
Актуальность работы. В результате многочисленных исследований установлено, что реальное состояние безотказности систем электроснабжения и их оборудования на объектах электроэнергетического комплекса России не может считаться удовлетворительным. Это вызывает увеличение доли критических отказов, что значительно ухудшает бесперебойность в обеспечении электрической энергией приемников промышленных предприятий. Необходимо иметь в виду, что повышение надежности оборудования, а соответственно безотказности системы электроснабжения вызывает увеличение финансовых затрат. Технико-экономический подход по решению данного вопроса не может быть обоснован на достаточно высоком уровне. Вопрос адекватной оценки влияния избыточности систем электроснабжения на эффективность их функционирования остается открытой. Известные способы не позволяют в полной мере осуществить анализ функционирования систем и электроустановок при наличии негативных факторов в условиях избыточности. Поэтому решение задач связанных с обеспечением безотказности системы электроснабжения посредством использования структурной избыточности является актуальным и своевременным.
Целью работы служит повышение эффективности функционирования систем электроснабжения промышленных производств посредством снижения воздействия критических возмущений на работу оборудования за счет реализации структурной избыточности.
Идея работы заключается в обеспечении безотказности процессов электроснабжения на основе рационального применения структурной избыточности в условиях системного функционирования электроустановок, средств автоматизации и защиты.
Научная новизна работы состоит в разработанной имитационной модели комплекса электроснабжения со структурной избыточностью, в которой учитывается степень влияния негативных факторов на безотказность электрооборудования и распределительной сети; созданной функционально-статистической модели, отражающей соотношение между числом отказов в системе электроснабжения и проявлением основных негативных факторов в работе электрооборудования, что позволяет использовать их для эксплуатации электрооборудования и улучшения режимов электроснабжения; разработанных способах ограничения воздействия негативных факторов на функционирование электрооборудования, отличающихся использованием избыточности системы, как средства повышения безотказности электроснабжения; созданном алгоритме оценки взаимосвязи функционирования электрооборудования и безотказности электроснабжения, отличающимся учетом избыточности системы при воздействии на ее элементы негативных возмущений; разработанной методике построения рациональной системы электроснабжения, отличающейся учетом действия негативных факторов на ее элементы при избыточности в системе.
Практическая ценность работы состоит в разработке инженерной методики расчета параметров функционирования системы электроснабжения с учетом обеспечения избыточностей ее элементов; методе оценки повышения эффективности процессов электроснабжения посредством снижения влияния негативных факторов в условиях избыточности. Методика диагностики ресурсов обеспечивает безотказность оборудования и может быть использована при проектировании и модернизации систем электроснабжения.
Методы и объекты исследования. В работе использован комплексный подход исследования, основанный на применении теорий вероятностей, случайных импульсных потоков, планирования экспериментов, методов математической статистики, имитационного моделирования в электрических системах с решением задач на ЭВМ. Теоретические изыскания отображались математическими моделями. Экспериментальные исследования проводились в производственных условиях в рамках повышения функционирования их систем электроснабжения, которые выступают в качестве объекта исследования.
Достоверность полученных результатов и выводов подтверждена формулировкой задач исследования, основанной на многофакторном анализе негативных воздействий на отдельные элементы систем электроснабжения и причин их отказов; применением на этапе теоретических исследований совокупности апробированных положений и методов теории электрических систем, теорий вероятностей, надежности и случайных импульсных потоков; согласованностью разработанных математических моделей с физическими процессами, протекающими в реальных системах электроснабжения; сопоставимостью теоретических результатов исследования с экспериментальными данными.
Реализация работы. Научные и практические результаты диссертационной работы использованы в системах электроснабжения подстанций филиала ОАО «МРСК - Центра» - «Липецкэнерго». Внедрение обеспечено применением структурной избыточности, как силового оборудования, так и устройств систем автоматизации и защиты. Их применение позволило снизить частоту отказов электроустановок на 35-45%. Ожидаемый экономический эффект составил 451,3 тыс. рублей в год. Результаты исследований, содержащиеся в диссертационной работе, внедрены в учебный процесс ФГБОУ ВПО «Липецкий государственный технический университет» - включены в лекционные курсы «Надежность систем электроснабжения», «Структурный анализ и синтез электроэнергетических систем», «Внутризаводское электроснабжение и режимы» и послужили основой для подготовки лабораторного практикума.
На защиту выносится:
Методика оценки безотказности системы электроснабжения в условиях структурной избыточности устройств автоматики и релейной защиты на основе теории случайных импульсных потоков.
Математическая модель функционирования системы электроснабжения с учетом воздействия на ее элементы негативных факторов.
Метод построения эффективной системы электроснабжения, с использованием избыточности систем автоматики и релейной защиты, позволяющий при использовании микропроцессорной техники безотказность электроснабжения на интервале времени до 3 лет увеличить в 1,27 раза.
Методика построения эффективной системы электроснабжения с учетом негативных факторов при использовании микропроцессорных средств управления и защиты.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы подробно обсуждались и докладывались на ежегодных Всероссийских и международных научно-технических конференциях «Электроэнергетика и энергосберегающие технологии», Липецк; «Современные проблемы науки», Тамбов; «Эффективность и качество электроснабжения промышленных предприятий», г. Мариуполь, Украина.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, из них 2 - в изданиях из перечня ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. . Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и двух приложений. Общий объем диссертации 161 с., в том числе 143с. основного текста, 17 рисунков, 14 таблиц, список литературы из 135 наименований и два приложения на 18 страницах.
