28. 30,Технико-экономическая оценка последствий от нарушения электроснабжения объектов производственных систем.

При решении инженерных задач с учетом надежности сведения о предполагаемых последствиях нарушений электроснабжения потребителей (экономический ущерб) принято включать в исходную информацию. Их получение должно предшествовать решению оптимизационных задач с учетом надежности, а состав и форма представления этих сведений должна обеспечивать возможность решения оптимизационных задач в разной постановке, на разных иерархических уровнях ЭЭС как в условиях эксплуатации, так и при проектировании.

Многие инженерные задачи, использующие сведения об ущербе, между собой тесно связаны. Одни решения предопределяют необходимость принятия других. Так, ограниченное резервирование генерирующих источников, межсистемных и системообразующих связей при проектировании определяют частоту, глубину и длительность аварийных снижений нагрузки потребителей в эксплуатации. Фактические значения ущерба у потребителя при этом зависят от выбора и состава объектов производства, отключаемых для снижения нагрузки ЭЭС. Потери потребителей должны соответствовать значениям, принимавшимся в проектной практике. Поэтому получение сведений об ущербе предварительно несогласованными способами при решении разных задач может привести к нежелательным последствиям, если используемые во взаимосвязанных задачах оценки ущерба не обеспечивают единства конечного результата.

К настоящему времени определились два направления выработки методов получения оценок ущерба от изменения режимов электроснабжения объектов производства. Это так называемые макро- и микромоделирование.

Учитывая, что возможность «заглянуть» в ожидаемые последствия отказов электроэнергетического оборудования, эксплуатируемого на разных уровнях иерархии ЭЭС, неодинакова (чем выше этот уровень, тем больше неопределенность ожидаемых последствий), исследователи стремятся к выработке моделей, ориентированных на получение требуемых сведений при минимальных объемах исходной информации о питаемом электроэнергией потребителе. Считается, что путь макромоделирования позволяет довольно просто получить граничные оценки ущерба. Основываясь на наличии «достаточно жесткой и однозначной связи между выпуском продукции и потребляемой энергией, а также между их изменениями» [2], сторонники макромоделирования полагают, что этот путь обеспечивает оценку максимального значения ущерба, когда на рассматриваемом предприятии нет каких-либо внутренних резервов. Поскольку в действительности резервы в том или ином объеме имеются, то считается, что реальный ущерб будет ниже этих оценок.

Все остальные составляющие ущерба, связанные с экономическими потерями предприятия, вызванные нарушениями нормального хода технологического процесса (потери от неуправляемого останова оборудования, затраты на незапланированные остановы и последующие запуски производственного процесса, потери от функционального нарушения работы связанного оборудования и т.д.), оценка которых требует углубленного анализа ожидаемой реакции производства на отключение электроприемников, при методе макромоделирования не рассматриваются, поскольку учесть их в столь упрощенной модели не представляется возможным. Вместе с тем, анализ реальных последствий нарушений электроснабжения промышленных потребителей, которые имели место на предприятиях разных отраслей промышленности, показал, что поскольку выполнение плановых заданий или договорных обязательств по выпуску товарной продукции является наиболее жестко контролируемым и стимулируемым условием, то за счет использования внутренних резервов и изменения режима работы производства практически всегда удается недовыпуска продукции избежать.

Реально имеющий место ущерб содержит только те составляющие, которые при макромоделировании не учитываются. Поэтому утверждение о том, что этот метод обеспечивает верхнюю оценку ожидаемого ущерба, несостоятельно. Потери производства могут быть как меньше, так и больше оценки, полученной методом макромоделирования, которая не является их отражением.

Существующие разработки по оценке ущерба методами микромоделирования [9,10] позволяют всесторонне оценить составляющие прямых потерь потребителя, вызванных отключением электроприемников. Однако они оставляют без внимания потери предприятий от функциональных нарушений работы связанного с отключенным оборудования. Выявление и количественная оценка этих потерь требуют исследования, основанного на принципах системного анализа, которые в микромоделях не используются. Оценки ущерба на различных предприятиях, полученные с использованием основных принципов системного анализа, показали, что экономические потери от функционального расстройства производственного процесса при нарушениях электроснабжения могут в несколько раз превысить прямые потери от отключений электроприемников.

Исключение из суммарного ущерба составляющих потерь от функционального расстройства производственного процесса приводит не только к смещенности оценок, но и не позволяет их использовать для решения ряда важных задач проектирования, и эксплуатации. Так, при проектировании СЭС промышленных предприятий необходимо распределить электроприемники по узлам нагрузок. Решение этой задачи без численного анализа влияния на функциональные возможности производства, оказываемого принимаемой группировкой электроприемников, приводит к завышению экономических потерь при нарушениях электроснабжения. В эксплуатации выбор состава производственных объектов для отключений при управлении режимами электропотребления, без учета влияний на функциональные возможности производства, также приводит к излишним экономическим потерям. В предлагаемых методиках оценки ущерба остается также открытым вопрос об объектах производства, на уровне которых должны производиться расчеты ущерба и накапливаться информация, обеспечивающая использование его численных значений в разных задачах.

Из отмеченного следует, что оценка ожидаемого ущерба от нарушений электроснабжения должна строиться на принципах микромоделирования, дополненных системным анализом влияний, оказываемых отключением разных совокупностей электроприемников на общий ход производственного процесса. Системный анализ режимов работы производства позволяет правильно выбрать состав производственных объектов, на уровне которых должны производиться расчеты и накапливаться информация об ожидаемых последствиях изменения нормальных режимов электроснабжения.

В оптимизационных задачах, требующих сведений об ущербе у потребителей электроэнергии, он используется по-разному. В одних задачах нужны данные об ущербе от отключений определенного состава производственных механизмов предприятия, в других – средний ущерб от отключения заданной электронагрузки, в третьих – минимальный ущерб при отключении заданной мощности. Существующие методы оценки ущерба, отмеченные различия требований к сведениям о нем оставляют без внимания. Можно лишь полагать, что метод макромоделирования оценивает средний ущерб, а метод микромоделирования – ущерб от отключений фиксированного состава электроприемников. При той информации, которая используется в рассмотренных методах, переход к оценкам ущерба в функции других аргументов не представляется возможным.

Наиболее общим методом исследования является системный анализ, первым этапом которого является деление промышленного предприятия на элементы, анализ поведения которых не вызывает существенных затруднений, а математическое описание может быть выполнено по имеющимся расчетным выражениям оценки составляющих ущерба. Практически каждый производственный механизм характеризуется своим набором расчетных выражений для оценки последствий нарушений электроснабжения. Но даже при совпадении у различных механизмов структуры расчетных формул параметры их могут отличаться. Поскольку при решении практических задач может возникнуть необходимость численного анализа последствий отключений любых подмножеств производственных механизмов рассматриваемого предприятия, результаты первичных расчетов ущерба должны обеспечивать возможность такого анализа. Однако полный перебор всех возможных вариантов отключений производства приводит к чрезвычайно высокой размерности пространства анализируемых состояний. Так, если производственная система состоит всего из объектов, то количество ее возможных состояний и соответствующее, число моделей, описывающих их, достигает.

Взаимосвязанность работы производственных механизмов в едином технологическом процессе позволяет предположить, что пространство состояний, определяемое нарушениями работы разных групп этих механизмов, можно сократить. Используемые при этом формальные правила строятся на анализе отношений между производственными объектами. В качестве минимального набора производственных механизмов, ниже которого при накоплении информации об ущербе можно не опускаться, следует принять подмножества механизмов, отделенные от остального оборудования предприятия промежуточными накопителями частично обработанной продукции.

При решении задач надежности электроснабжения необходимо учитывать ущерб как вследствие отключения электроприемников выделенных подмножеств механизмов, так и из-за разрыва технологических связей между ними, т.е. прекращения подачи продукции на эти механизмы или невозможности выдачи ее на другие подмножества для последующей обработки. Вынужденный останов объектов производства из-за разрыва связей при нарушениях электроснабжения приводит к экономическим потерям, состав и количественная оценка которых частично или полностью соответствуют составляющим ущерба, возникающим на объектах, где произошло нарушение электроснабжения. Отсутствуют только те составляющие, которые вызваны внезапностью отключения. Разрыв связей происходит с той или иной степенью запаздывания, и часто имеется возможность сохранить в работе связанные с отключенным участки производства на время, требуемое для организованного останова всех электроприемников, обслуживающих эти объекты. Если фактор внезапности не оказывает существенного влияния, то расчет ущерба по выделенным подмножествам как при отключениях электроприемников, так и при разрыве связей может производиться по единой расчетной формуле.

Исследования по оценке ущерба показали, что реальная длительность перерыва в выпуске продукции объектами производства может существенно превышать время нарушения электроснабжения или время разрыва связей, поскольку во многих случаях после восстановления электроснабжения или восстановления передачи продукции по связям повторный запуск производственных объектов требует затрат времени на отладку технологического процесса , в течение которого работа объекта происходит без выпуска продукции. Имеется и вторая составляющая дополнительного времени , в течение которого происходит наращивание выпуска продукции до запланированного уровня. Общая продолжительность простояскладывается из трех составляющих. При обследовании предприятий на основании экспертного и статистического анализа по всем выделенным подмножествам механизмов до проведения численных расчетов по оценке ущерба должны строиться зависимостии.

Выделенные подмножества производственных механизмов могут рассматриваться при системном анализе ущерба в качестве элементов системы. Каждый такой элемент должен обеспечиваться информацией, позволяющей оценить ущерб при любом составе прекращающих работу производственных механизмов предприятия из-за отключений электроприемников. Таким образом, для каждого из выделенных подмножеств на основании физико-технического анализа возможных последствий и их технико-экономических характеристик выбирается совокупность исходных расчетных выражений оценки составляющих ущерба, возникающего при единичных нарушениях электроснабжения и единичных нарушениях функциональных связей. Для повышении удобства практического использования полученных для элементов зависимостейиможно выполнить линейные или кусочно-линейные преобразования, в результате которых они примут вид

, (1)

, (2)

где – постоянные коэффициенты; значение и способ вычислениязависит от вида связи между механизмами рассматриваемого подмножества и состава отключаемых электроприемников.

Результирующие функции ущерба (1) и (2) могут строиться как относительно и, так и относительно.

Вторым важным этапом системного анализа является математическое описание связей, существующих между выделенными на первом этапе элементами. Рассмотрим взаимодействие между элементами на простейшем примере системы из последовательно соединенных элементов, на одном из которых предполагается нарушение электроснабжения (рис.4.3). Допустим, что отключение электроприемников длительностью произошло на первом элементе. По установленной для него зависимостиопределим общее время простоя первого элемента, в течение которого его продукция на связь между элементами поступать не будет. Если возможное время работы второго элемента системы за счет продукции, содержащейся в накопителе, в момент прекращения подачи в него продукции от первого элемента, то второй элемент срыва работы у первого не ощутит и будет работать бесперебойно:. Если, то произойдёт разрыв связи и нарушится работа второго элемента на время. Следовательно, возможная длительность разрыва связи лежит в пределах.

Возможное время использования накопителей между элементами может рассматриваться как случайная величина с известным (или заданным) законом распределения . Вероятность возникновения ущерба на втором участке от разрыва связки подсчитывается при условии, что длительность нарушения электроснабжения первого участка равна:

. (3)

Средняя длительность разрыва связи оценивается по известному из теории вероятностей правилу определения среднего на участке от 0 до:

(4)

Влияние простоя второго элемента на возможность нарушения работы третьего определяется аналогично. По следует оценить среднее время простоя второго элементаи далее анализировать длительность разрыва связии вероятность ее разрыва. Особенностью данного случая по сравнению с рассмотренным ранее является то, что простой третьего элемента при нарушениях электроснабжения первого возможен только при условии нехватки продукции, как в первом, так и во втором накопителе. Если принять, что заполненность продукцией этих накопителей взаимно независима, то вероятность простоя третьего участка последовательной технологической цепи

. (5)

Из приведенного анализа следует, что для математического описания связей между элементами в оптимизационных задачах надежности исходная информация по рассматриваемому производству должна содержать для каждой связи закон распределения и параметры этого закона. Эта информация при ее использовании совместно с информацией опозволяет определять любые частные значения ущерба по связанным элементам схемы производства, а также оценивать вероятность возникновения и средний ущерб от функционального расстройства работы связанных элементов. Среднее значение ущерба по связанным элементам необходимо, в частности, для решения проектных задач, в которых предугадать состояние связей в момент нарушения электроснабжения не представляется возможным.

Рисунок 3. Последовательная технологическая схема производства

–объекты производства; – промежуточные накопители;

–технологические связи

В качестве примера рассмотрим также вычисление среднего ущерба по элементу 2 (рис. 3) при нарушении электроснабжения элемента 1 длительностью . После определения по заданной для первого элемента функциизначенияпо закону распределенияопределими, затем по заданной для элемента 2при подсчитанномопределим. Средний ущерб по второму элементу с учетом вероятности его возникновения составит

. (6)

На предприятиях, где для накопления продукции между элементами необходимо создавать специальные емкости, нарушение электроснабжения может вызвать срыв не только последующих по ходу технологического процесса элементов, но и предыдущих. Разрыв связи здесь происходит не из-за отсутствия в накопителях продукции, а вследствие их переполнения. Способы вычисления вероятности разрыва связи и ущерба аналогичны рассмотренным. Меняется только содержание, закладываемое в . Здесь – это время использования свободной емкости накопителя.

Существенной особенностью вычисления среднего ущерба является учет составляющей от внезапности нарушения электроснабжения, то связано с возможностью повреждения отдельных видов или элементов технологического оборудования производственных систем. Анализ этой составляющей связан с оценкой вероятности повреждения рассматриваемого оборудования, продолжительности и стоимости аварийного ремонта. Средний ущерб по отключившемуся от внезапного нарушения электроснабжения производству (при частной реализации )

^,

где – вероятности поврежденияи неповреждениятехнологического оборудования при внезапном нарушении электроснабжения;– составляющая ущерба, связанная с проведением ремонтно-восстановительных работ;– ущерб при;– ущерб при.

Вариантное решение собственно задач надежности ЭЭС обычно заканчивается определением: состава узлов нагрузки, которые отключаются при нарушениях электроснабжения или на уровне которых должна быть уменьшена электронагрузка; частоты нарушений электроснабжения; глубины снижения нагрузки и длительности восстановления электроснабжения. Определить среднегодовой ущерб у потребителя по таким сведениям и справочной информации об ущербе можно только после проведения некоторых дополнительных специальных исследований. Если задача надежности рассматривается на уровне узлов нагрузки распределительной сети промышленного предприятия, к которым непосредственно подключены электроприемники производства, то необходимо определить состав производственного оборудования, прекращающего работу при отключении этих электроприемников. При новом проектировании распределительной сети промышленного предприятия необходимо учитывать, что значение среднегодового ущерба от нарушения электроснабжения в этой сети будет зависеть не только от достигнутого уровня надежности электроснабжения, но и от группировки электроприемников в узлы нагрузки. Распределить электроприемники по узлам нагрузки из условия минимизации ущерба, возникающего при погашении этих узлов, можно только при использовании модели предприятия, составленной по правилам, обеспечивающим возможность системного анализа ущерба.

При нарушениях электроснабжения на более высоких иерархических уровнях ЭЭС между требуемым снижением нагрузки и составом отключаемого оборудования уже нет однозначного соответствия. Появляется возможность выбора отключаемого оборудования, обеспечивающего минимизацию возникающего в таких режимах ущерба. Решение этой задачи при проектировании объектов ЭЭС не обязательно совмещать с решением оптимизационных задач надежности. Ее результат – построение функции – минимального ущерба, обеспечиваемого за счет выбора соответствующего состава отключаемых объектов производства, что позволит принимать решения о режимах электропотребления на высших иерархических уровнях с учетом объективной информации об ущербах потребителей.

Предлагаемая модель производства позволит, используя те же самые исходные данные, получить оценки среднего ущерба, наносимого потребителю при отключении заданной энергосистемой или согласованной с ней мощности. При решении оперативных эксплуатационных задач управления режимами электропотребления предлагаемый метод анализа поведения производства и оценок ожидаемого ущерба помогает выбрать режим работы производства, обеспечивающий требуемое снижение нагрузки с минимальными потерями. При этом имеется возможность учета фактического заполнения накопителей или специальной подготовки производства к ожидаемому изменению режима. Эти мероприятия обеспечивают существенное снижение ущерба от вынужденного изменения режима.

Пригоден предлагаемый метод и для определения фактического ущерба у потребителя от имевших место нарушений электроснабжения или изменения режимов электропотребления. Ущерб по связанным с отключенным элементом производства в таких задачах оценивается не на уровне математического ожидания, а по фактически имевшим место длительностям простоя связанных элементов.

Исследования по системному анализу ожидаемого от нарушений электроснабжения ущерба, проводившиеся на конкретных промышленных предприятиях, показали, что максимальное значение ущерба может в десятки и даже сотни раз превысить минимальное, подсчитанное при той же суммарной мощности отключаемых для регулирования нагрузки электроприёмников.

31. Оценка вероятностей возможных последствий от нарушения электроснабжения потребителей.

Для решения широкого класса задач эксплуатации и проектирования с учётом фактора надёжности необходимо определение вероятностей возникновения возможных последствий от нарушения электроснабжения потребителей, которые сводятся к следующим:

- вероятность возникновения катастрофических и аварийных ситуаций, исследование которых необходимо для нормирования надёжности электроснабжения;

- вероятность возникновения отдельных составляющих ущерба, их величина и различные пути развития нарушения производственного процесса – для оптимизации проектных решений по выбору схем и решения задач рациональной эксплуатации существующих и создаваемых систем электроснабжения.

Стремление определить эти показатели выдвигает проблему разработки таких методов их оценки, которые базировались бы на реально достижимых объёмах статистических данных. Одним из путей решения подобного класса задач является применение метода экспертных оценок.

В случаях, когда оцениваются вероятности неблагоприятных событий, у экспертов, как правило, проявляется склонность к преувеличению плохого, поэтому можно ожидать завышения оценок. На относительную ошибку оценок, высказываемых разными экспертами, влияет степень их моральной ответственности за последствия оцениваемых событий. Поэтому в большинстве случаев оценки специалистов по эксплуатации бывают более пессимистичны оценок проектировщиков. Величина относительной ошибки зависит и от индивидуальных качеств экспертов.

Для получения несмещённых объективных оценок членов экспертной группы и согласованных групповых оценок требуется определение коэффициентов их компетентности. Из рекомендуемых разными исследователями методов наиболее подходящим представляется сравнение оценок, высказываемых экспертами, с фактическими показателями (статистическими средними) аналогичных объектов. Но объекты с известными показателями, как правило, отсутствуют; имеются только результаты оценки последствий отдельных нарушений электроснабжения, по которым расчёт статистического среднего, как уже отмечалось, может дать ещё большую ошибку, чем метод экспертных оценок. Поэтому при выводе средних оценок анализируемых показателей компетентность всех экспертов часто принимается одинаковой, что приводит к пониженной точности и смещённости групповой оценки.

Информацию о последствиях нарушений электроснабжения для уточнения весовых коэффициентов компетентности целесообразно использовать при любом сколь угодно малом её объёме. Уточнение весовых коэффициентов на основании этой информации может быть выполнено с помощью теоремы гипотез (формулы Байеса), которая дает возможность минимизировать средний риск (математическое ожидание квадрата ошибки) при их получении. Если на первом шаге определения групповой оценки экспертным методом априорные значения весовых коэффициентов компетентности принимаются одинаковыми, то полученные в результате применения теоремы гипотез их апостериорные значения будут скорректированы на основании имеющейся статистической информации, причём уточнение весовых коэффициентов может быть выполнено в несколько этапов, по мере поступления дополнительной информации. Следовательно, использование теоремы гипотез может рассматриваться как процесс последовательного уточнения принимаемых решений по мере накопления статистической информации.

31. Экономико-организационные проблемы разгрузки предприятий при дефиците мощности и прохождении максимумов нагрузки в энергосистеме.

До настоящего времени работы по созданию экономически обоснованных рекомендаций по управлению электропотреблением промышленных предприятий практически не имели ни методической базы, ни руководящих указаний, позволяющих обеспечивать минимум экономических потерь от изменения режимов функционирования. На основании исследований, проведенных на предприятиях разных отраслей промышленности, становится возможным перейти к выработке ряда рекомендаций, которые могут быть использованы при принятии эксплуатационных решений по управлению электропотреблением конкретных производственных систем в разных условиях функционирования ЭЭС. Наряду с экономико-организационными проблемами управления режимами электроснабжения и выработкой рекомендаций по разгрузке промышленных предприятий при прохождении суточных и сезонных максимумов, при дефицитах активной мощности в питающей энергосистеме могут решаться задачи выбора рациональных режимов функционирования объектов производства. Эти задачи решаются для обоснования резервов энергосистемы и формирования рыночных отношений в системе «поставщик – потребитель электроэнергии» на основе заключения договоров на пользование электрической энергией.

Снижение электронагрузок промышленных потребителей при дефицитах мощности в энергосистеме является одним из видов регулирования режимов электроснабжения. Имеется целая группа мероприятий по регулированию, которые неоднозначны по степени их влияния на производственные показатели предприятий, где выполняется регулирование. Разные режимы и состояния энергосистем, в которых должно осуществляться регулирование режимов электроснабжения, вносят свои ограничения на состав используемых регулировочных мероприятий, обусловленные технической возможностью и экономической целесообразностью их проведения.

Мероприятия по регулированию режимов электроснабжения состоят из трёх групп:

1) не требующие дополнительных капиталовложений и не отражающиеся на необходимой для реализации плановых заданий производственной мощности и технико-экономических показателях работы потребителя;

2) отражающиеся на технико-экономических показателях работы потребителя и приводящие к возрастанию расхода материальных, трудовых, энергетических и сырьевых ресурсов;

3) связанные с дополнительными капиталовложениями, сокращающими или исключающими перерасход материальных, трудовых, энергетических и сырьевых ресурсов, а также (или) обеспечивающих в условиях регулирования электронагрузок выпуск товарной продукции на уровне плановых и (или) договорных обязательств.

Возможность выполнения потребителем плановых заданий по выпуску продукции при реализации этих регулировочных мероприятий зависит от соотношения их глубины, длительности и частоты повторений, с одной стороны, и внутренних резервов производства – с другой. Выбор режимов работы потребителей в часы максимальных нагрузок энергосистемы, проводящийся регулярно, а также обоснование максимальной 30-минутной мощности для заключения договора на пользование электроэнергией должны проводиться на основании использования регулировочных мероприятий первой группы.

При регулировании, связанном с ограничением потребляемой мощности при прохождении сезонных максимумов, сокращение потерь производства и сохранение выпуска товарной продукции достигается выполнением мероприятий второй и третьей групп с одновременным использованием резервов производительности отдельных технологических звеньев. Сохранить выпуск продукции за счет запасов в промежуточных накопителях здесь не удается, поскольку такое регулирование проводится в течение длительного времени.

При аварийных дефицитах мощности в энергосистеме, возникающих относительно редко и имеющих ограниченную (в пределах 2...3 ч) продолжительность, предлагается использовать регулировочные мероприятия второй группы. Выбор состава отключаемого оборудования, длительность отключений и частота их повторений должны обеспечивать сохранение выпуска товарной продукции на договорном или плановом уровне за счет использования запасов промежуточных накопителей, а при невозможности гарантировать выполнение этого условия – минимальную вероятность разрыва внешних связей этого предприятия с поставщиками сырья и потребителями его продукции.

Выполнение отмеченных условий связано с трудностями из-за неопределенности, а в отдельных случаях элементарного незнания реальных возможностей предприятий по снижению нагрузки. Схемы электроснабжения многих предприятий часто не обеспечивают отключения присоединений с минимальным разрушением технологического процесса. На большинстве предприятий не делается различий между видами регулирования нагрузки. Подбор объектов для регулирования нагрузки базируется, как правило, на опыте эксплуатации и не имеет строгого обоснования. Отсутствие экономических стимулов при введении режимов регулирования, недостаточная технико-экономическая обоснованность мероприятий по разгрузке, почти полное отсутствие контроля над их реализацией приводят к снижению ответственности потребителей, возникновению дополнительных потерь у них самих и в энергосистеме.

При достаточной заблаговременности извещения о введении режимов управления электропотреблением становится эффективным проведение специальных подготовительных мероприятий. Это дает дополнительное снижение величины ущерба и повышает гарантии сохранения выпуска продукции при введении регулирования.

Правильная оценка снижаемой предприятием потребляемой электрической мощности при отключении разных объектов производства и присоединений в схеме электроснабжения, а также ущерба, наносимого этими отключениями, требует анализа функциональной связанности объектов производства в технологической схеме. Кроме того, необходим анализ влияния, оказываемого на работоспособность всего производства, отклонениями разных присоединений одинаковой мощности. Поскольку связанность на предприятиях разных отраслей промышленности неодинакова, рекомендуется разработка специальных отраслевых методических указаний по построению функциональных схем производства и его связей со схемой электроснабжения.

Основы принятия решений по ограничению потребителей при дефицитах мощности в ЭЭС

Общее число способов, которыми может быть осуществлено снижение нагрузки при различных глубине и длительности дефицита, достаточно велико. Поэтому целесообразно на предварительном этапе отобрать конкурентоспособные варианты, рассмотрение которых обеспечит нахождение оптимального или близкого к оптимальному варианта. При этом необходимо руководствоваться следующими критериями.

1. Отклонение фактически отключаемой нагрузки отзадаваемой (или расчётной) должно быть минимальным:

, ,

где – фактическое снижение нагрузки в-м варианте;– допустимая величина рассогласования;– множество возможных вариантов снижения нагрузки, различающихся составом погашаемых объектов производства.

2. Максимально возможное сохранение планового или договорного выпуска продукции, оцениваемое вероятностью его недовыпуска:

, ,

где – недовыпуск предприятием продукции в-м варианте снижения нагрузки;– длительность снижения нагрузки;– нормируемая длительность снижения нагрузки;– допустимая вероятность недовыпуска.

3. Дополнительный расход энергоресурсов, обесцененных при отключениях и затраченных на восстановление технологического процесса, не должен превышать допустимой величины. Этот критерий предлагается выражать относительным перерасходом энергоресурсов по отношению к сэкономленной энергии

,

где ,– среднее значение обесцененных энергоресурсов в именованных и относительных единицах;– допустимое превышение расхода энергоресурсов по отношению к сэкономленной энергии.

4. Средний ущерб предприятия при реализации режимов управления электропотреблением должен быть минимальным:

, ,

где – оценка среднего ущерба при-м варианте снижения нагрузки.

Первые три критерия позволяют отобрать варианты, среди которых следует искать оптимальный по минимуму ожидаемых экономических потерь.

В основе подхода к выработке решений по управлению электропотреблениём производственных систем лежит необходимость учета особенностей технологических процессов анализируемых предприятий, структур функциональных схем производства и систем их электроснабжения, а также имеющееся информационное обеспечение. Рассмотрим следующие виды принудительной разгрузки потребителей: а) ограничения нагрузки при недостатке электрической мощности в системе; б) отключения с питающих центров ЭЭС или приемных подстанций потребителей; в) АЧР. Поскольку требуемая (или расчетная) глубина ограничений изменяется в широких пределах, при проведении исследований рассматривались варианты ограничений, которые могут изменяться от 10 до 100% заявленного максимума нагрузки. Принятие решений по управлению электропотреблением при дефицитах мощности в ЭЭС сводится к решению следующих основных задач.

1. Определение минимального набора узлов нагрузки, сохранение питания которых обеспечивает работу производства хотя бы с пониженной производительностью (или с изменением номенклатуры выпуска) на период введения регулировочных мероприятий. Суммарная нагрузка этих узлов условно названа «броней функционирования».

Определение экономической эффективности проводимых меро­приятий по управлению электропотреблением. Для этого требуется нахождение не только набора погашаемых узлов, обеспечивающих минимум ущерба при разной глубине ограничения, но и предельно возможного отклонения от этого минимума, т.е. максимального ущерба при самой неблагоприятной стратегии подбора отключаемых узлов нагрузки.

3. Определение иерархических уровней системы электроснабжения, управлением на которых целесообразно проводить отключения и ограничения с малой заблаговременностью предупреждения. При большой заблаговременности предупреждения потребителя и малой глубине ограничений имеется возможность снизить экономические потери за счет создания запасов сырья и полуфабрикатов, снижающих степень расстройства технологических процессов, и отобрать отключаемые электроприемники непосредственно на технологических установках или участках производственных систем. При малой заблаговременности предупреждения осуществить столь глубокую перестройку производственного процесса нельзя.

4. Исследование изменения величины ущерба на предприятии при разных длительностях введения режимов ограниченного электропотребления. Постановка этой задачи вызвана тем, что внутренние резервы на предприятии ограничены и их исчерпывание может привести к резкому возрастанию ущерба.

Подход к решению поставленных задач определяется следующим алгоритмом:

1) расчленение предприятия на блоки («элементарные» участки) по технологическому принципу;

2) составление структурной схемы технологических связей отдельных объектов производства с указанием промежуточных накопителей сырья и полуфабрикатов;

3) изучение и анализ последствий срывов технологических процессов объектов производства при нарушениях их электроснабжений;

4) расчет среднего ущерба от нарушений электроснабжения отдельных установок, участков, производств, цехов;

5) расчет среднего ущерба от функционального расстройства производственного процесса по данным структурной схемы технологических связей с учетом особенностей производства;

6) составление схемы связей узлов нагрузки с технологическими установками, производствами;

7) вычисление средних ущербов от погашений узлов нагрузки питающей и распределительной высоковольтной сети предприятия по данным четвертого, пятого и шестого этапов;

8) ранжирование узлов нагрузки по величине отключаемой мощности и ущербу от погашений;

9) составление оптимального набора узлов нагрузки, погашаемых при введении различных регулировочных мероприятий (ограничениях, отключениях, работе АЧР);

10) построение зависимости минимального ущерба от отключаемой мощности.

Приведенный алгоритм исследования и расчетов может рассматриваться как универсальный, однако, с обязательным учетом специфики конкретных производств в используемых экономико-математических моделях оценки последствий управления электропотреблением.

Выполнение 1-7-го этапов этого алгоритма аналогично его использованию в задачах оценки последствий нарушений электроснабжения объектов производственных систем. Выполнение 8-10-го этапов связано с формированием графиков разгрузки. Здесь при анализе схемы электроснабжения из рассмотрения исключаются присоединения, подключенные к источникам питания через разъединители. Ранжирование узлов нагрузки осуществляется путем вычисления относительного ущерба на 1 кВт отключаемой мощности при разных длительностях нарушения нормального режима электроснабжения на основании данных о среднегодовой электрической нагрузке отдельных участков производства с использованием результатов расчета ущерба по ним:

, (6.1)

где ,– соответственно относительный и абсолютный ущербы от нарушений электроснабжения заданной длительности для выделенных участков технологической схемы;– расчетная или заданная длительность изменения нормального режима электроснабжения;– среднегодовая нагрузка, кВт.

При составлении оптимального набора узлов нагрузки, погашаемых при введении различных разгрузочных мероприятий, в первую очередь включаются вспомогательные объекты, не имеющие непосредственной связи с основной технологией, а также электроприемники, отключение которых не приводит к дополнительному перерасходу энергоресурсов, ущербу предприятия и недовыпуску продукции. Далее размещаются объекты основной технологии в порядке увеличения значений относительного ущерба, вычисленных по (6.1). При одинаковых значениях они располагаются в порядке увеличения относительного перерасхода энергоресурсов. Общезаводские энергетические объекты, обеспечивающие работу или безаварийный останов технологических потоков, могут быть включены в графики разгрузки только при условии, что осуществляется отключение всех объектов производства, связанных с общезаводскими.

Графическая иллюстрация реализации ранжированного списка отключаемых присоединений для нефтеперерабатывающего завода и завода пластмасс представлена на рис. 6.1.

Рис. 1. Зависимость ущерба от глубины ограничения: а – для нефтеперерабатывающего завода; б – для завода пластмасс; 1 – ; 2 –; 3 –

31. Диагностирование электрооборудования ЭЭС. Методы технического диагностирования.

Техническое диагностирование ОД представляет собой процесс определения его технического состояния, включающего в себя со­вокупность свойств ОД, подверженных изменению при производстве или эксплуатации и характеризуемых в определенный момент времени признаками (параметрами), установленными технической документацией на ОД.

Результатом диагностирования является заключение о техническом состоянии объекта с указанием при необходимости места, вида и причин дефекта. Характерными примерами результатов диагностирования являются исправность или неисправность, работоспособность или неработоспособность, правильное или неправильное функционирование отдельных элементов, каскадов или всей системы управления технической системы.

Исправность — состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям, установленным нормативно-технической документацией. Если хотя бы одно из требований нормативно-технической документации на объект не выполняется — объект неисправен. Диагностирование при контроле исправности объекта — есть проверка исправности объекта.

Работоспособность —- состояние объекта, при котором он способен выполнить заданные функции, сохраняя значения основных параметров в пределах установленных нормативно-технической документации. Понятие «работоспособность» уже, чем понятие исправность». Работоспособный объект может быть неисправным, однако его повреждения при этом не настолько существенны, что­бы препятствовать нормальному его функционированию. Например, резервированный объект может быть работоспособным, несмотря на наличие неисправности в резервных компонентах или связях. Диагностирование при контроле работоспособности объекта — есть проверка работоспособности.

Правильное функционирование — состояние объекта, при кото­ром он способен выполнять в текущий момент времени предписан­ные ему алгоритмы функционирования со значениями параметров, соответствующими установленным требованиям. В правильно функционирующем объекте могут быть неисправности, которые не позволят ему правильно работать в других режимах. Так, неисправность промежуточного реле времени в контакторных панелях управления электроприводами не изменит правильность функционирования электродвигателя на данной скорости, но вызовет неисправность электропривода при повторных пусковых режимах. Диагностирование при контроле правильного функционирования объекта — есть проверка функционирования.

Неисправность, неработоспособность и неправильное функционирование вызваны появлением каких-либо дефектов в техническом объекте. Диагностирование, целью которого является определение места и при необходимости причины и вида дефекта объекта — есть поиск дефекта.

Поиск дефекта осуществляется при помощи тех или иных средств технического диагностирования путем различного рода экспериментов над объектом диагностирования.

Некоторым минимальный (не подлежащий расчленению в данных конкретных условиях) эксперимент над объектом диагностирования, характеризующийся определенным рабочим или тестовым воздействием, поступающим или подаваемым на объект, а также составом признаков (параметров), образующих ответ объекта на соответствующее воздействие, представляет собой элементарную проверку. Конкретные значения признаков (параметров), получаемые при диагностировании, являются результатами элементарных проверок или значениями ответов объекта.

Совокупное п. элементарных проверок, последовательность (или последовательности) их реализации и Правила анализа результатов реализуемых элементарных проверок представляют собой алгоритм диагностирования.