Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ. Важным показателем, характеризуючим систеки электроснабжения (СЭС) напряжением 0.38 кВ наряда с традиционными показателями экономичности, надежности и качества электроэнергии, является безопасность электроснабжения.
Анализ особенностей эксплуатации сельских электрических сетей напряжением 0.38 кВ позволяет сделать вывод о низком уровне их безопасности. Так в "Концепции энергетического обеспечения сельского хозяйства ...'"РАСХН (1993 г.) отмечено, что сельское хозяйство России в настоявее время несет "больной у«,ерб ... от электрограв-матизма". За январь-июнь 1991 г. на территории России было зарегистрировано 156 тысяч пожаров,, причем более трети из них произошли по "электрическим" причинам.
Результаты исследований, проведенных в действувдих-СЗС напряжением 0.38 кВ, показывают, что значительная часть зксплуатирув-«ихся предохранителей и автоматических выключателей имеет параметры, не соотзетствуЕчие требованиям ПУЗ. Такое несоответствие вызвано, в частности, несовериенством процкдуры проектирования электрозащиты.
Эффективность проектирования систен электробезопасности может быть повыжена на основе использования современных принципов системотехники, базирующихся на методах системного анализа и проектирования, использования методов математического моделирования и многокритериальной оптимизации (в том числе в условиях неопределенности), реализуемых с поиожьв современных -ЗВИ. Представляется перспективный здесь использование и комплексного подхода к оценке эффективности электрической запиты, позволяющего произвести выбор варианта завиты, являющимся наилучяим по всем аспектам безопасности электроснабжения.
В настоящее время в сельском хозяйстве эксплуатируется около миллиона СЭС производственных объектов, параметры зааитних средстз которых не оптимальны. Отсюда следует актуальность разработки.методов автоматизированного проектирования систем злектробезсыснос-ти на сельскохозяйственных объектах.
Реаениа указанной задачи и посвяцена настоязая работа, которая проводилась в соответствии с государственной научно-технической программой на 1986-1990 гг. и до 2000 года 0.51.21 "Разрабо-
тать и внедрить новые методы и технич-<ки* сррсг тво *лектри}икі:;ии сельского хозяйства", с научно-технической программой EfiCXdK.1 но 1986-1990 гг. О.сх.71. задание 09 "Разработать аналитические методы оценки злгктробезопасности на предприятиях агропромз. новые ведомственные нормативные, руковидяцие и инструктивные документы ПО электробеэопаснссти".
Диссертационная работа вносит такіе вклад в решение проблем. отравенных в "Концепции энергетического обеспечения сельскохозяйственного производства ..." РЙСХН (1393 п.
Диссвртациос'.ая работа выполнена такие в рамках региональной научно-технической программы "Алтай".
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Цель» данной работы является по-выыение эффективности злктрнческой заккты в системах сельского электроснабжения напряіениеи 0.38 кВ за счет разработки методов ее расчета и выбора на основе многокритериальной оптимизации и ччета неопределенности исходной информации, а та*е создания системы автоматизированного проектирования (САПР) электрозааиты.
Основными задачами исследования является:
разработка методического подхода к рассмотрение электрической защиты в СЗС 0і38 кВ как технической снетеыа комплексной электробезопасности Свкличаа разработку необходимой терминологии);
разработка методики моделирования снетекы комплексной электробезопасности (включая разработку частных моделей, доработку и систематизацию имеющихся моделей):
разработка методов многокритериальной оптимизации завиты двух видов в условиях (вероятностной) определенности и с учетом неопределенности части исходной информации;
разработка принципов рационального построения САПР электрозащиты и создание отдельных компонент системы (икфоряаЦионного и программного обеспечения);
проведение серии расчетов, подтверздавших работоспособность и эффективность САПР электрозащиты.
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ. При реиении- поставленных в работе задач был использозаны методы системотехники ( включавшие методы системного анализа, многокритериальной оптимизации и построения САПР), теория вероятностей и математическая статистика, теория исследования операций (теория принятия ремений). При разработке и опытной эксплуатации САПР электрозащиты использовались . персональные компьютеры IBM PC/AT и система программирования Fox-Base+ (КАРАТ).
- 5 -" НЯ'ІЧНЯЯ НОВИЗНИ. Разработан подход к рассмотрении электрической завиты в СЗС 0.38 кБ как к технической системе, обеспечивающей комплекснув электробезопасность сельскохозяйственных объектов. Р-ізрлботанл методика математического моделирования системы комплексной іл»ктробезопасности на действувщих или проектируемых сельскохозяйственных объектах, позволяющая производить ксмглекснуа техни-ко-экономическуп оценку эффективности завиты. Разработаны модели электробезопасности ладей при защите эанулением, модель электробезопасности яивотнах при защите системой занулекия и УВЗП, модели "злектропоіаров" и ушербов. связанных с функционированием защиты. Для построенных моделей разработаны соответствующие алгоритмы расчета. Разработаны методы и алгоритма многокритериальной оптимизации система комплексной электробеэопасностк (в том числе в условиях неопределенности исходной информации), позволяющие определить наилучмий вариант защиты. Обоснована САПР электрозачиты. разработаны подсистемы информационного и программного обеспечения проектирования. 8 рамках подсистемы информационного обеспечения разработан способ определения параметров цепи короткого замыкания (а.с. Я 815683, в соавторстве).
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Разработанные в диссертации методы моделирования и оптимизации электрической защиты, алгоритма, реализованные в виде програмного комплекса, а такіе другие компоненты САПР позволяат на обоснованно и качественно проектировать системы комплексной электробезопасности на сельскохозяйственных объектах. Так для молочных ферм.разработанные метода даит возможность выбрать оптимальные варианты электрической защиты, позволяющие достичь одновременного сниїєния уровней электропораления лядей и животных соответственно в 10...15 и 4...4,5 раза, унегіьзить вероятность псгаров в связи с загоранием электропроводки в 4...4,5 раза, снизить ущерби от выхода из строя двигателей в 4...5 раза, а та'кяе получить экономический эффект, достигающий 1 млн. руб. в год на объект (в ценах 1394). Разработанные принципы моделирования электрозащиты является методической основой для создания модификаций и разработок новых моделей. Предложенный з диссертации метод автоматизированного проектирования электрозащиты, реализованный в САПР, представляет собой совреиеннуп оснаву расчета и выбора оптимальных пярааетроз технических средств, позволяющих повисить почти на порядок уровень электробезопасности на сельскохозяйственных объектах.
РЕАЛИЗАЦИЯ. Разработанные методики расчета и проектирования,
программный комплекс внедрены в проектных институтах г. Барнаула ("Роспроект-2" и "йлтайагропромпроект"). Провезены расчеты лл-х-тішческой защиты на действующих объектах в ряде хозяйств Алтайского края. Экономический эффект от использования методов оптимизации составил по полочным фермам в среднем 0.92 млн. руб. в год на объект Разработанный метод определения параметров цепи короткого замыкания был реализован в измерительном приборе, выполненном в рамках хоздоговорной работы для Вильнюсского предприятия РЗС (г. Каунас). Разработанные методы расчета электрозащиты используется в ччибном процессе ; АлтГТУ при подготовке студентов специальности "Электроснабжение".
АПРОБАЦИЯ. Основные положения диссертационной работы представлялись на краевом совещании-семинаре "Актуальные проблемы энергетики и электрификации народного хозяйства" (Барнаул. 23 апреля 1980 г), научно-практической конференции "Пути и задачи электрификации сельского хозяйства ...- (Барнаул, 1983 г.). на IX меідународной научно-технической конференции "Замита от поражений электрическим током" (Польша. Вроцлав. 1993 г.). Работоспособность компонентов разработанной САПР электрозащиты апробирована в хозяйствах Алтайского края в 1993 г.
ПУБЛИКАЦИИ. Основные результаты исследований опубликованы в 21 печатной работе. Получено одно авторское свидетельство.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация содержит введение, пять глав, список литературы и приложения. Основное содержание изложено на 104 страницах текста, включающих 8 рисунков и 4 таблицы. Список литературы - 112 наименований, приложений - 6.
