Модель формирования вариантов решения задачи ликвидации технологических нарушений линий электропередач

Размещено на http://www.allbest.ru/

Харьковский национальный университет радиоэлектроники

моделЬ формирования вариантов решений задачи ликвидации технологических нарушений линий электропередач

В.М. Левыкин, М.С. Кудрявцева

Аннотация

электропередача линия перебой технологический

Надежность работы линий электропередач в электроэнергетических сетях определяется на основании анализа статистических данных о повреждаемости их элементов. Для ликвидации перебоев в работе линий и перерывов энергоснабжения потребителей разработан алгоритм формирования вариантов решений задачи ликвидации технологических нарушений линий электропередач, на основании которого разработана соответствующая математическая модель. Применение данной модели позволяет повысить уровень проведения диагностических мероприятий воздушных линий электропередачи, предотвращать развитие нарушений, восстанавливать в кратчайшие сроки питание потребителей и качество электроэнергии.

Ключевые слова: линия электропередач, технологическое нарушение, электроэнергетические сети, распределение отказов по элементам воздушных линий, модель формирования вариантов решений.

Введение

Надежность работы линий электропередач в электроэнергетических сетях обусловлена совокупностью ряда факторов. Выявить истинные причины отказов и наметить пути повышения отказоустойчивости линий электропередач можно только на основании анализа статистических данных о повреждаемости их элементов. Отказы являются единственным критерием проверки правильности практических решений и теоретических предпосылок.

Как показывает распределение отказов по элементам воздушных линий, выход из строя проводов и грозозащитных тросов в Украине составляет от 46 до 55% от общего количества всех нарушений [1]. Основными причинами повреждения проводов и грозозащитных тросов является превышение гололедных нагрузок, атмосферные воздействия, нарушения, возникающие из-за сближения (пляски) проводов. Анализ таких случаев на воздушных линиях 35-750 кВ показывает, что до 90% отказов приводят к нарушению режима работы воздушных линий или к повреждению их элементов, причем только в 30% случаев нарушения ограничиваются кратковременными отключениями, а в остальных случаях перебои в работе линии длятся от нескольких часов до нескольких суток.

Основной причиной нарушения работоспособности арматуры и опор являются дефекты изготовления, монтажа, ремонта, которые составляют соответственно 6% и 15% от общего числа повреждений [1].

Повреждаемость изоляции воздушных линий составляет 28-30% от общего количества нарушений. Основными причинами повреждения изоляции являются атмосферные перенапряжения.

Линии электропередачи подвержены старению и износу от коррозии и знакопеременных нагрузок, количество отказов растет и рост их составляет от 5 до 8% в год.

Постановка задачи исследования

Приведенные примеры показывают, что ошибки, совершенные при проектировании элементов воздушных линий, приводят к перебоям в работе линий и перерывам энергоснабжения. Кроме того, большое число аварийных ситуаций происходит из-за невозможности работы обслуживающего персонала в условиях массового возникновения нарушений, связанных с потерей несущей способности проводов, которые носят износовый характер и увеличиваются примерно на 5%-7% в год.

Поэтому задача ликвидации технологических нарушений линий электропередач в электроэнергетических сетях является актуальной, прежде всего для персонала, обслуживающего участки воздушных линий. Для решения данной задачи в работе предлагается разработка модели формирования вариантов решений задачи ликвидации технологических нарушений линий электропередач.

Анализ достижений и публикаций, в которых предложено решение данной проблемы, выделение нерешенных вопросов

В работах [2, 3] проведен анализ распределения отказов по элементам воздушных линий, описаны наиболее характерные повреждения и отказы на линиях электропередач России. Описан комплекс работ и предложений по повышению надежности работы элементов воздушных линий при проектировании, строительстве, эксплуатации, ремонте и реконструкции. Однако, в работах не разработаны модели, позволяющие получить конкретные рекомендации пользователям по ликвидации технологических нарушений элементов воздушных линий при возникновении отказов.

Кроме того, существует ряд инструкций [4-6], регламентирующих действия персонала, обслуживающего элементы воздушных линий. Однако, они содержат огромное число предписаний, которые недостаточно обобщены и структурированы. Поэтому модель формирования вариантов решений задачи ликвидации технологических нарушений линий электропередач позволит сотрудникам функциональных служб своевременно фиксировать возможные нарушения, устранять опасность для обслуживающего персонала и оборудования, неповрежденного при технологическом нарушении; предотвращать развитие нарушений; восстанавливать в кратчайшие сроки питание потребителей и качество электроэнергии (частоту и напряжение); создавать максимально надежную послеаварийную схему электрической сети или отдельных ее частей.

Изложение основного материала исследования

На основании существующей на электроэнергетических предприятиях методической базы по проведению мероприятий, повышающих надежность и долговечность линий электропередач, разработан алгоритм формирования вариантов решений задачи ликвидации технологических нарушений линий электропередач. Для удобства алгоритм представлен в виде граф схемы алгоритма (ГСА), которая приведена на рис.1.

Рис. 1 ГСА формирования вариантов решений задачи ликвидации технологических нарушений линий электропередач

Рис. 1 (продолжение). ГСА формирования вариантов решений задачи ликвидации технологических нарушений линий электропередач

Рис. 1 (продолжение) ГСА формирования вариантов решений задачи ликвидации технологических нарушений линий электропередач

Рис. 1 (продолжение) ГСА формирования вариантов решений задачи ликвидации технологических нарушений линий электропередач

Данный алгоритм описывает стратегии определения нарушений линий электропередач, последствия нарушений и рекомендации сотрудникам функциональных служб по ликвидации данных нарушений.

Используя равносильные преобразования алгоритмов из ГСА в РССМ, операторы РСА и сигнатуру процессов модифицированного языка РСА можно описать любой алгоритм функционирования или управления в виде [7]

, (1)

где - «процесс умножения моделей» (последовательное выполнение операторов, алгоритмов, задач, функционалов строго в порядке их очередности;

- «Х-дизъюнктивный процесс» (процесс условного разветвления и соединения путей алгоритма вперед в зависимости от условия x_k);

- «процесс конъюнкции моделей» (безусловное разветвление алгоритма одновременно на выполнение нескольких путей алгоритма);

- «Х-итеративный процесс» (условный возвратный переход в системной модели).

«Х-итеративный процесс» в алгоритме рассматривается двух типов: 1-го и 2-го рода. «Х-итеративный процесс 1-го рода» обозначает проверку условия x_k, выполнение итеративного пути по условию x_k=0 до закрывающейся фигурной скобки, затем возврат к проверке условия x_k. По условию x_k =1 действие алгоритма переносится за закрывающуюся фигурную скобку. Обозначается «Х-итеративный процесс 1-го рода»

 (2)

«Х-итеративный процесс 2-го рода» обозначает выполнение пути алгоритма, проверку условия x_k и по значению условия x_k=0 возврат к открывающейся фигурной скобки и повторение пройденного пути. По условию x_k =1 действие переносится за закрывающуюся фигурную скобку. Обозначается «Х-итеративный процесс 2-го рода»

(3)

Тогда с учетом (1-3), математическая модель формирования вариантов решений задачи ликвидации технологических нарушений линий электропередач может быть представлена в виде

, (4)

где x_m - условие возникновения нарушений согласно алгоритма (рис.1):

m=ПОТЛ - периодическое автоматическое отключение транзитных линий;

m=ПЛ - перегрузка линии;

m=СВЛ - нарушения, возникающие из-за старения элементов воздушных линий;

m=АВ - нарушения, возникающие из-за атмосферных воздействий на воздушных линиях;

m=ЗП - замыкания проводов на растущую под ними поросль;

m=СП - нарушения, возникающие из-за сближения проводов;

m=ПВ - нарушения, возникающие из-за посторонних воздействий;

m=ИП - нарушения изоляции проводов воздушных линий

m=0 - нарушения, возникающие из-за ошибочных действий персонала при выполнении оперативных переключений;

y_j - процессы возникновения нарушений, их последствия, результаты, рекомендации по ликвидации и предупреждению согласно алгоритма (рис.1)

x_l - условия возникновения нарушений:

x₁ - обесточивание или ограничение питания потребителей;

x₂ - повторное отключение

x₃ - выявление повреждений на линии с использованием приборов;

x₄ - повторное отключение линии;

x₅ - определение причины нарушения.

Левая ветвь условия «Х-итеративного процесса соответствует условию x_k =1, правая - условию x_k =0.

По аналогии разработан алгоритм формирования вариантов решений задачи ликвидации технологических нарушений воздушных линий с подстанциями на ответвлениях, который является фрагментом алгоритма формирования вариантов решений задачи ликвидации технологических нарушений линий электропередач. Алгоритм представлен в виде граф схемы алгоритма, на основании которой разработана модель формирования вариантов решений задачи ликвидации технологических нарушений воздушных линий с подстанциями на ответвлениях.

Выводы из данного исследования

Таким образом, в данной работе обоснована целесообразность решения задачи ликвидации технологических нарушений линий электропередач. Для ее решения разработан алгоритм формирования вариантов решений задачи ликвидации технологических нарушений линий электропередач. С использованием модифицированного аппарата регулярных схем алгоритмов разработана математическая модель формирования вариантов решений задачи ликвидации технологических нарушений линий электропередач. Применение данной модели позволяет повысить уровень проведения диагностических мероприятий по сравнению с существующей системой диагностики состояния воздушных линий электропередачи, что связано с отсутствием на объектах электрических сетей технических средств в необходимом объеме и с недостаточной методической базой по всему спектру возможных методов диагностики оборудования.

Литература

1. Огляд технологічних порушень в мережах НЕК «Укренерго» за 2007 рік. К., 2008. 34 с.

2. Розслідування і облік технологічних порушень на об'єктах електроенергетики і в об'єднаній енергетичній системі України. Инструкция. К.: ОЕП «ГРІФРЕ», 2005. 48 с.

3. Каверина Р., Коган Ф., Яковлев Л. Повышение надежности воздушных линий 35-750 кВ. Комплекс работ и предложений // Новости ЭлектроТехники. 2007. № 5(47). С. 18-26.

4. ГКД 34.20.507-2003. Техническая эксплуатация электрических станций и сетей. Правила утверждены Приказом Минтопэнерго Украины № 296. К., 2003. 65 с.

5. РД 153-34.3-20.662-98. Типовая инструкция по техническому обслуживанию и ремонту воздушных линий электропередачи напряжением 0,38-20 кВ с неизолированными проводами. М.: НЦ ЭНАС, 2005. 98 с.

6. РД 34.20.504-94. Типовая инструкция по эксплуатации воздушных линий электропередачи напряжением 35-800 кВ. М.: НЦ ЭНАС, 2003. 200 с.

7. Илюшко В.М. Синтез микропрограммных автоматов на основе регулярных схем алгоритмов // Автоматизированные системы управления. 1981. вып. 1. 143 с.

Размещено на Allbest.ru