Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ надежности функционирования электрических распределительных сетей сельскохозяйственного назначения 11
1.1 Анализ основных показателей надежности и выбор критерия ее оценки применительно к электроснабжению сельскохозяйственных потребителей 11
1.2. Анализ существующих методов оценки надежности электроснабжения сельскохозяйственных потребителей 20
1.3. Существующие исследования по надежности электроснабжения предприятий АПК 28
1.4. Выводы и задачи исследований 32
2. Разработка математической модели надежности радиальной распределительной сети 34
2.1 Надежность радиальной схемы распределительной сети без секционирования и резервирования 34
2.2. Надежность радиальной схемы распределительной сети с секционированием 42
2.3. Надежность радиальной схемы распределительной сети с секционированием и резервированием 52
2.4 Выводы 59
3. Разработка методики расчета величины недоотпуска электроэнергии и сопоставление теоретических и экспериментальных данных 61
3.1 Расчет надежности электроснабжения потребителя 61
3. 2Методика расчета недоотпуска электроэнергии из-за перерывов в электроснабжении 67
3.3 Выводы 78
4. Разработка мероприятии по снижению недоотпуска электроэнергии и экономическая эффективность предлагаемых модернизаций 80
4.1 Повышение надежности радиальной схемы электроснабжения путем ее распараллеливания 80
4.2 Анализ влияния распараллеливания радиальной распределительной сети на объем недоотпуска электроэнергии 91
4.3 Экономическое обоснование целесообразности модернизации сельскохозяйственной распределительной сети 94
4.4 Выводы 106
Общие выводы 109
Литература
- Анализ существующих методов оценки надежности электроснабжения сельскохозяйственных потребителей
- Надежность радиальной схемы распределительной сети с секционированием
- 2Методика расчета недоотпуска электроэнергии из-за перерывов в электроснабжении
- Анализ влияния распараллеливания радиальной распределительной сети на объем недоотпуска электроэнергии
Введение к работе
Актуальность темы. Эффективное функционирование объектов агропромышленного комплекса, возможно только при надежной системе электроснабжения. Основной принцип их построения является использование распределительной электрической сети, находящейся чаще всего на балансе муниципального предприятия электрических сетей (ПЭС).
Анализ литературных источников доказывает сохранение показателей надежности сельских электрических сетей на низком уровне. Наибольшая частота отказов приходится на зимний период года, что связано с ростом в этот период гололедно-ветровых нагрузок и увеличением числа обрывов проводов распределительных линий. Продолжительность восстановления в электроснабжении сельскохозяйственных потребителей еще более возрастает и не отвечает нормативным требованиям его надежности.
От надёжности электроснабжения зависят экономические показатели работы оборудования. В качестве количественной меры экономической оценки используется такой показатель как стоимость перерывов в электроснабжении. В системе электроснабжения оправдано только такое повышение надёжности которое бы обеспечивало минимальные затраты, как со стороны энергоснабжающей организации, так и со стороны конкретного потребителя. Многие ученые рассматривали эту проблему, например, Будзко И.А., Ле-щинская Т.Б., Хорольский В.Я., Водяников, Оськин С.В. и т.д. Известны также работы в области надежности и оптимизации электрических сетей, Горбунова Н. Р., Клочкова А. Н., Солодухина А. М., Лопатина Е. И., Трофимова С. Н., Юндина М.А. и др. Тем не менее, до настоящего времени не найден универсальный подход, не разработаны методы и методики оценки стоимостных составляющих для конкретных сельскохозяйственных потребителей.
Таким образом, сложилась проблемная ситуация: несмотря на большое количество разработок и научных исследований по надежности электроснабжения сельских потребителей, уровень надежности сохраняется на низ-3
ком уровне, что связано с одной стороны с экономической ситуацией на селе, а с другой - не адаптированными для сельских условий предложениями по повышению надежности.
Научная гипотеза. Повысить надежность сельских сетей можно путем обоснования, адаптированного сельским условиям, способа на основе секционирования, что позволит снизить ущербы от перерывов в электроснабжении.
Цель работы. Обосновать топологию построения сельских распределительных сетей, повышающую надежность электроснабжения потребителей для сокращения ущербов от перерывов подачи электроэнергии.
Задачи исследований.
1. Разработать математические модели надежности радиальных распределительных сетей электроснабжения сельскохозяйственных потребителей.
2. Количественно оценить степень повышения надежности электро
снабжения для произвольного количества узлов нагрузки от применения сек
ционирования основного питающего фидера.
-
Получить зависимости, связывающие показатели надежности с недо-тпуском электроэнергии потребителю.
-
Сопоставить теоретически рассчитанные данные по времени перерывов с фактическими для конкретного предприятия.
-
Определить пути повышения надежности электроснабжения сельских предприятий.
-
Определить экономическую эффективность повышения надежности электроснабжения предприятий и установить рациональную величину капитальных вложений, направленных на модернизацию электрических сетей.
Объект исследований – радиальная распределительная сеть сельскохозяйственного назначения.
Предмет исследований – показатели надежности распределительной
сети сельскохозяйственного назначения и экономические характеристики
предприятий электроснабжения.
Научная новизна.
-
Разработаны математические модели надежности радиальной распределительной сети для различных вариантов ее построения, которые позволяют рассчитать вероятность безотказного электроснабжения для произвольного узла нагрузки.
-
Введено понятие интегральной вероятности бесперебойного электроснабжения, что позволяет количественно оценить средний выигрыш в надежности для произвольного количества узлов нагрузки от применения секционирования основного питающего фидера.
3. Получены формулы для определения среднего времени перерывов
электроснабжения конкретного потребителя для различных вариантов по
строения радиальной схемы распределительной сети, что дает возможность
рассчитывать такие перерывы для большинства случаев построения сельских
сетей.
4. Предложен путь повышения надежности электроснабжения -
построение такой топологии распределительной сети, при которой эквива
лентное число узлов нагрузки (Nэ) было бы меньше их общего числа (Nэ<N).
5. Получены зависимости количества недоотпущенной электроэнергии
вследствие перерывов в электроснабжении для различных вариантов постро
ения распараллеленной распределительной сети, которые позволяют нагляд
но определить величину стоимости этих перерывов и сравнить их с реальны
ми затратами на реконструкцию сети.
Практическая значимость.
1. Установлено, что величина среднего времени наработки на отказ радиальной схемы распределительной сети с секционированием питающей линии сети уменьшается обратно пропорционально числу узлов нагрузки N и при общем числе узлов нагрузки N=10 выигрыш в надежности от применения секционирующих разъединителей имеет место, только для тех узлов нагрузки, которые менее удалены от питающего центра. Для удаленных узлов вероятность бесперебойного электроснабжения с секционированием
меньше и это обусловлено уменьшением надежности участка с последовательно соединенными элементами, за счет включения в нее секционирующих разъединителей.
2. Введен коэффициент, характеризующий совпадение во времени перерывов в электроснабжении с активной фазой потребления электроэнергии отдельным предприятием, который с достаточной степенью точности можно определить как отношение максимальной, фактически измеренной на головном участке мощности, к суммарной номинальной (паспортной) мощности узлов нагрузки (понижающих трансформаторных подстанций 10(6)/0,4 кВ) этого фидера.
3. Установлено, что среднее время перерывов в электроснабжении отдельно взятого потребителя за один календарный месяц (720 часов) для радиальных распределительных сетей составляет: без секционирования и резервирования (кольцевания) ~ 7 часов; с секционированием без резервирования (кольцевания) ~ 5 часов; с секционированием и резервированием (кольцеванием) ~ 3 часа.
-
На основании полученной формулы по недоотпуску электроэнергии можно получить графики для конкретного предприятия в зависимости от времени и структуры построения сети.
-
Задача построения такой топологии распределительной сети, при которой эквивалентное число узлов нагрузки (Nэ) было бы меньше их общего числа (Nэ<N) может быть решена за счет распараллеливания питающей линии 10(6) кВ путем создания отпаек и ответвлений и перераспределения по ним узлов нагрузки. Выигрыш в надежности электроснабжения узла нагрузки, а следовательно, и конкретного потребителя становится очевидным: при распараллеливании радиальной распределительной сети без секционирования и резервирования при N - NЭ=2; при распараллеливании радиальной распределительной сети с секционированием без резервирования при N - NЭ=1.
-
Получены формулы для расчета чистого дисконтированного дохода
для следующих 5-ти случаев распределительной сети, что позволяют рассчи-6
тать рациональный объем капиталовложений на реконструкцию существующей топологии распределительной сети. Например, при числе узлов нагрузки равном 10, уровни рациональных капитальных вложений следующие: приведение топологии распределительной сети без секционирования и резервирования к топологии с секционированием – 400 тыс. руб.; топологии распределительной сети с секционированием к топологии с резервированием (кольцеванием) – 220 тыс. руб.
Положения, выносимые на защиту.
-
Математические модели надежности радиальной распределительной сети для различных вариантов ее построения.
-
Формулы для определения среднего времени перерывов электроснабжения конкретного потребителя для различных вариантов построения радиальной схемы распределительной сети.
-
Путь повышения надежности электроснабжения - построение определенной топологии распределительной сети.
4. Зависимости количества недоотпущенной электроэнергии вслед
ствие перерывов в электроснабжении для различных вариантов построения
распараллеленной распределительной сети.
-
Введение понятия интегральной вероятности бесперебойного электроснабжения и коэффициента, характеризующего совпадение во времени перерывов в электроснабжении с активной фазой потребления электроэнергии отдельным предприятием.
-
Формулы для расчета чистого дисконтированного дохода для следующих 5-ти случаев распределительной сети и уровни рациональных капитальных вложений в модернизацию электрических сетей.
-
Степень совпадения теоретически фактических данных по времени перерывов для конкретного предприятия.
Апробация работы. Основные результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях
Ставропольского ГАУ (Ставрополь, 2004-2012 гг.), на Всероссийской науч-7
ной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Нальчик, Ка-бардино-Балкарский университет, 2003 г.), на научно-практической конференции в Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (Зерноград, 2005 г.).
Реализация результатов исследований. Результаты исследований внедрены в ООО «Пищик», с. Красногвардейское (Ставропольский край), а также используются в учебном процессе Ставропольского ГАУ.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 научных работ, в том числе 3 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, получено 1 свидетельство на программный продукт для ЭВМ. Общий объём публикаций составил – 2,3 п. л., из которых 1,6 п. л. принадлежит лично автору.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов, списка литературы из 83 наименований, в том числе 10 на иностранном языке и приложения. Работа изложена на 157 страницах, включая 34 страницы приложения, содержит 50 рисунков, 2 таблицы.
Анализ существующих методов оценки надежности электроснабжения сельскохозяйственных потребителей
Питательная сеть устраивается в тех случаях, когда ИП расположен на значительном расстоянии от ТП или если необходимо уменьшить число дорогостоящих ячеек с выключателями нагрузки и прочей аппаратурой высокого напряжения на питающем центре или, наконец, если понижающих ТП, присоединяемых к одной ЛЭП 6-10 кВ, больше, чем это допускается из условий удобства эксплуатации.
Питательная сеть, как правило, используется в городских населённых пунктах. Для электроснабжения потребителей сельскохозяйственного назначения в качестве основного источника питания используется распределительная сеть. В связи с этим, предметом диссертационных исследований является распределительная сеть. Основными отличительными особенностями последней являются: - распределительная схема построения распределительной сети; - использование в качестве ЛЭП воздушных линий (ВЛ); - применение комплектных трансформаторных подстанций (КТП) с воздушным вводом и воздушными отходящими линиями 0,4 кВ. Отмеченные особенности и, в первую очередь - вторая обуславливает невысокую надежность электроснабжения потребителей, получающих энергию через сельскую распределительную сеть.
Влияние использования ВЛ на снижение надёжности электроснабжения объектов агропромышленного комплекса объясняется следующим [2, 6, 17, 24, 27, 28, 33, 52, 58, 61]: исключительно важной ролью ВЛ в процессе обеспечения безо отказного и надёжного электроснабжения в сельской местности; значительной частью отказов и преднамеренных отключений из общего числа отказов и отключений (до 50%). Второй фактор объясняется специфическими функционирования ВЛ: подверженность климатическим воздействиям (гололедно-ветровые нагрузки, атмосферные перенапряжения и др.); «доступность» ВЛ посторонним вмешательством (наезды автотранспорта, обрывы проводов высоко габаритным механизмом и др); сложность контроля технического состояния элементов ВЛ, выявление элементов ВЛ, выявление и устранения неисправностей.
Поток отказов ВЛ-10 кВ за 1990-1997 гг. имеет тенденцию к росту, а его оценка показала, что при уровне надежности 0,95 он находится в пределах от 8 до 24 1/г. на 100 км линии, что соответствует Л = 16±8. Анализ литературных источников показал сохранение показателей надежности на этом же уровне. Наибольшая частота отказов приходится на зимний период года. Это связано с ростом в этот период гололедно-ветровых нагрузок и увеличением числа обрывов проводов распределительных линий.
Уровень надежности ВЛ-10 кВ оценивался потоком отказов (Л) и средним временем их устранения - восстановления (Тв). Статистическая обработка данных проводилась в следующей последовательности: дискретный вариационный ряд преобразовывался в непрерывный интервальный; определялись числовые характеристики эмпирического распределения; производилась оценка закона распределения и вероятных значений потока отказов (удельной аварийности на 100 км).
Многолетние данные показали, что время восстановления ВЛ-10 кВ на одно повреждение имеет тенденцию к увеличению из-за частых аварийных отключений. С учетом же отказов в ВЛ-0,4 кВ продолжительность аварийных перерывов в электроснабжении сельскохозяйственных потребителей еще более возрастает и не отвечает нормативным требованиям его надежности.
Выше изложенные особенности обеспечения энергией сельскохозяйственных потребителей обуславливают объект диссертационных исследований, которым является надежность электроснабжения объектов агропромышленного комплекса через радиальную распределительную сеть.
Исходя из функционального назначения распределительной сети, её надёжность следует трактовать как комплексное свойство, заключающееся в бесперебойном обеспечении электроэнергией потребителей в течение заданного времени при сохранении своих характеристик в пределах, установленных нормативными документами.
Нарушение работоспособности (отказ) распределительной сети характеризуется полным прекращением подачи электроэнергии потребителю. Надёжность функционирования распределительной сети можно качественно оценить комплексом показателей [8, 33, 34]: 1. Показатели безотказности. 2. Показатели ремонтопригодности. 3. Показатели долговечности. 4. Комплексные показатели. Рассмотрим перечисленные показатели и определим критерии оценки надёжности радиальной распределительной сети, исследованию, которого будут посвящены последующие разделы представленной работы. Безотказность - свойство системы непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки. Безотказность характеризуется параметром потока отказов - A(t) и вероятностью безотказной работы (P(t)).
Надежность радиальной схемы распределительной сети с секционированием
Для полученной схемы (Рисунок 2.4) составляется функция алгебры логики А} по общим правилам расчета вероятности безотказной работы, но вместо символов вероятностей безотказной работы элементов pt и системы Рх используются символы события (сохранения работоспособности элемента и системы А\). "Безотказная работа" логической системы (Рисунок 2.4) заключается в "безотказной работе" всех последовательных участков, а "отказ" каждого из них - в одновременном "отказе" всех параллельно включенных элементов. Как видно, поскольку схема метода минимальных сечений формулирует условия отказа системы, в ней последовательное соединение соответствует логическому "ИЛИ", а параллельное - логическому "И". Схема (Рисунок. 2.4) соответствует формулировке: система откажет, если откажут элементы Lio ... и ... LN.j, РТП1 ... РТПк-і и PTnk+i -PTIIN И Ук , или У7 и Ртпі,- , или Ук_! и Ртпк-і, или Ук+1 и Ртпк+і,- , или Ум и PTnN. Функция алгебры логики в этом случае запишется Здесь ар и a p указывают на два описанные выше различные типы отказов разъединителей РШ В полученном для А\ выражении переменные а рассматриваются как булевы, т.е. могут принимать только два значения: 0 или 1. Тогда при возведении в любую степень к любая переменная а сохраняет свое где qy =\-ру- вероятность отказа /-го узла нагрузки; qp и q p вероятности возникновения отказов в срабатывании разъединителя Ртш 1-го («разрыв цепи») и 2-го («невозможность разрыва цепи») типа соответственно.
Для получения более компактного выражения введем следующие допущения: - вероятности отказов и безотказной работы для одноименных элементов схемы равны; учитывая, что в рассматриваемом случае отсутствия секционирования выход из строя любого участка ВЛ-10(6) кВ приводит к отказу всей системы произведение вероятностей безотказной работы участков можно заметить вероятностью безотказной работы ВЛ-10(6) кВ в целом. В этих условиях (2.2) преобразуется к виду Р = \Л- РУ- ph \-qPy\ -q PTnqy)N-1 (2.3)
Надежность энергоснабжения Р\ системы без особого труда можно определить, зная функцию распределения вероятностей безотказной работы ее элементов. Последняя, для /-го элемента сети (при условии стационарности во времени интенсивности его отказов X) подчиняется экспоненциальному закону [2, 15, 63, 70]. Учитывая такой закон распределения и проведя несложные математические преобразования, представим выражение (2.3) в следующем виде:
Однако полученное выражение (2.4) весьма громоздко и неудобно для дальнейшего анализа. Его упрощение возможно при следующих допущениях: Яу «1 и А Р «1, которые практически всегда выполняются при условии регулярного проведения планово-предупредительных ремонтов и технического обслуживания электрооборудования. В этом случае показатель натурального логарифма, входящего в степень второй экспоненты можно разложить в ряд Тейлора и ограничиться при этом первыми тремя его членами
Анализ полученного (2.6) показывает, что вероятность бесперебойного электроснабжения узла нагрузки от радиальной распределительной сети без секционирования и резервирования основного питающего фидера не зависит от удаления узла относительно головного участка ВЛ-10 кВ (его порядкового номера к), а определяется только числом узлов нагрузки в сети.
Графики зависимости Px(t) при различных N и типовых значениях параметров интенсивности отказов изображены на рисунке 2.5. Согласно построенным графикам увеличение числа N узлов нагрузки приводит к снижению надежности электроснабжения потребителей от радиальной распределительной сети без секционирования и резервирования. График зависимости Г01(ЛГ)изображен на рисунке 2.6
Таким образом, величина среднего времени наработки на отказ радиальной сети уменьшается обратно пропорционально числу узлов нагрузки N.
Для повышения надёжности функционирования сельскохозяйственной распределительной сети с радиальной топологией применяются следующие пути: 1) секционирование питающей линии 6-10кВ; 2) резервирование (кольцевание) ЛЭП. В целях проведения количественной оценки выигрыша от применения первого способа необходимо разработать математическую модель надёжности радиальной распределительной сети без секционирования и резервирования.
Согласно [15] радиальная схема распределительной электрической сети с секционированием может быть представлена в следующем виде (Рисунок 2.7). Детализируем данную схему для решения вопроса оценки надежности электроснабжения конкретного сельскохозяйственного потребителя (Рисунок 2.8).
В общем случае, минимальных сечений может быть несколько. Логическая схема системы составляется таким образом, чтобы все элементы каждого минимального сечения были соединены друг с другом параллельно, а все минимальные сечения - последовательно. Очевидно, система с параллельным соединением элементов имеет только одно минимальное сечение, включающее все ее элементы (восстановление любого восстановит работоспособность системы). В системе с последовательным соединением элементов число минимальных путей совпадает с числом элементов, и каждое сечение включает один из них.
Отличие данной схемы (Рисунок 2.8) от схемы, изображенной на рисунке 2.2 заключается в том, что для повышения надежности сети путем локализации повреждений на основном фидере 10(6) кВ установлены линейные разъединители (Рді--- Рлы-i)- При устойчивом повреждении любого из участков ВЛ-10(6) кВ (Li0...i(7v-i)) срабатывает головной выключатель. После отыскания места повреждения отключается нужный разъединитель, и питание остальной части схемы восстанавливается.
Определим вероятность безотказной работы системы по схеме, изображенной на рисунке 2.8. Для этого представим ее в более обобщенном виде совокупности узлов нагрузки (У,-), включающих оборудование ТП и отходящие низковольтные питающие линии (/), участков ВЛ-10(6) кВ (Ьц) И разъединителей: подстанционных (Ртп) и линейных (Рл)- Укрупненная схема представлена на рисунке 2.9.
Как и в предыдущем подразделе расчет надежности электроснабжения потребителя начнем с расчета вероятности бесперебойной работы сети применительно к произвольному узлу нагрузки Ук. Для этого используем уже известный метод минимальных сечений.
2Методика расчета недоотпуска электроэнергии из-за перерывов в электроснабжении
Сравнительный анализ выражений (4.10) и (4.11) показывает, что выигрыш в надежности электроснабжения узла нагрузки, а следовательно, и конкретного потребителя при распараллеливании радиальной распределительной сети с секционированием и резервированием (кольцеванием) должен быть очевидным при N -7Уэ=1- Однако количество узлов нагрузки N и N3 находятся в выражениях (4.10) и (4.11) при показателях экспонент, имеющих ничтожную степень малости по сравнению с показателем (ЗАР +Ау + 2АЦ )t - ASp (Ац + 2 АР )Г. в этом случае влияние распараллеливания сети с резервированием на надежность электроснабжения узла нагрузки вряд ли будет оказывать существенное влияние. Подтвердим это предположение практическими расчетами и графиком, представленным на рисунке 4.9.
Анализ полученных результатов показывает, что применение в качестве способа повышения надежности электроснабжения узла нагрузки распараллеливание распределительной сет целесообразно для радиальной распределительной сети без резервирования. В случае радиальной распределительной сети с резервированием (кольцеванием) питающего фидера распараллеливание выигрыша в надежности не дает.
Используя выражения в третьей главе по определению недоотпуска электроэнергии, а также формулы (4.5), (4.8), (4.11), и данные таблиц 3.1, 3.2 постоим сравнительные графики среднего времени перерывов электроснабжения для классических (Tn(t,N)) и модифицированных (Tn3(tyN3) вариантов построения схем электроснабжения радиальной распределительной сети для конкретного предприятия.
Учитывая, что согласно рисунку 4.9 на вероятность бесперебойного электроснабжения узла нагрузки, питающегося от радиальной распределительной сети с секционированием и резервированием (кольцеванием), не влияет ее распараллеливание (т.е. отсутствует зависимость от общего и эквивалентного числа узлов нагрузки), то приведем только графики зависимости среднего времени перерыва электроснабжения для двух вариантов сети: без секционирования (Рисунок 4.10) и с секционированием (Рисунок 4.11).
Как отмечалось в подразделе 4.2. практическую цель представленной работы, которая заключается в разработке научно-обоснованных рекомендаций по снижению стоимости недоотпуска электроэнергии сельскохозяйственным потребителям вследствие нарушений в работе системы электроснабжения следует декомпозировать на два основных аспекта: технический и экономический. В предыдущем подразделе была рассмотрена первая составляющая достижения сформулированной цели - техническая.
Целесообразность рассмотрения экономической стороны обусловлена следующим. Построенные графики наглядно иллюстрируют наибольшую эффективность снижения среднего недоотпуска электроэнергии путем резервирования (кольцевания) элементов системы. Однако, как уже ранее отмечалось при этом должно обеспечиваться главное условие: существование необходимого запаса надежности резервирующей линии на увеличение токовой нагрузки за счет дополнительного включения токоприемников резервируемого фидера. В тоже время, например, согласно представленным графикам приблизительно такой же эффективности можно добиться путем распараллеливания сети с секционированием при Ns/N 0,4. В связи с этим представляется целесообразным произвести расчет стоимости перерывов в электроснабжении и сравнить их с реальными затратами на реконструкцию распределительной сети. Исходя из этого, можно определить наиболее выгодные для предприятия электрических сетей направления реконструкции.
В связи с этим, настоящий подраздел посвящен анализу достижения поставленной в работе цели с точки зрения второй составляющей - экономической. Таким образом, целью настоящего подраздела является определение величины стоимости недоотпущенной вследствие перерывов в электроснабжении электроэнергии, т.е. величины упущенной прибыли ПЭС, выраженной в денежном эквиваленте.
Используя выражения по средней стоимости недоотпуска электроэнергии и полученные в подразделе 4.2 графики построим графики стоимости недоотпуска электроэнергии для различных вариантов построения распараллеленной распределительной сети. При этом ССО-ССП=3,21-2,51=0,7 (руб. за кВт.ч), что в среднем характеризует величины указанных тарифов для сельской местности на 2011-2012 г.г.
Построенные графики (4.16-4.18) позволяют наглядно определить величину стоимости перерывов в электроснабжении и сравнить их с реальными затратами на реконструкцию распределительной сети. Однако они не дают абсолютных значений величин рациональных капиталовложений, которые наиболее выгодны для ПЭС с точки зрения выбора направления модернизации распределительной сети для обеспечения допустимого ущерба от перерывов в электроснабжении. Для определения искомых рациональных объемов капиталовложений используем методику по определению эффективности инвестиций на основе чистого дисконтированного дохода (ЧДД).
Анализ влияния распараллеливания радиальной распределительной сети на объем недоотпуска электроэнергии
Исходя из полученных расчетных данных, определим величину рациональных капиталовложений на модернизацию с точки зрения энергоснабжающей организации на интервале (М) рассмотрения с полученный размер рациональных капиталовложений меньше реальной сметной стоимости на производство работ по модернизации системы электроснабжения, т.е. с позиции ПЭС указанная реконструкция не выгодна, так как период ее окупаемости существенно превышает календарный год.
Рассмотрим объем рациональных капиталовложений на модернизацию с точки зрения потребителя. При этом будем полагать, что во время перерывов в электроснабжении предприятие не работает, т.е. производство продукции полностью остановлено. В этом случае
Анализ полученного графика показывает, что проведение указанной модернизации за счет предприятия-потребителя является целесообразным даже при размере его среднемесячной прибыли, превышающем 50000 рублей.
Используя основные выражения, полученные в разделах 3 и 4, для определения вероятностей бесперебойного электроснабжения потребителей, среднего времени перерывов в электроснабжении и стоимости последних, разработана компьютерная программа с помощью программной оболочки «Delphi» для практических расчетов перечисленных показателей надежности. Удобный интерфейс данной программы делает возможным ее применение на предприятиях электрических сетей для разработки перспективных планов развития и реконструкции распределительных сетей сельскохозяйственных населенных пунктов. Разработанная программа позволяет учесть влияние на искомые параметры надежности не только детерминированных и фиксированных на временном интервале рассмотрения значений их числовых характеристик (интенсивности отказов элементов сети), но их случайные флуктуации во времени. При этом теоретические расчеты, полученные с использованием результатов решения частных задач исследования удовлетворительно согласуются с эмпирическими данными, представленными на графиках разработанной программы ломаными линиями. Алгоритм работы программы, ее интерфейс и порядок работы с ней представлены в приложении 2.
1. Одним из путей повышения надежности электроснабжения является построение такой топологии распределительной сети, при которой эквивалентное число узлов нагрузки (N3) было бы меньше их общего числа (N3 N). Данная задача может быть решена за счет распараллеливания питающей линии 10(6) кВ путем создания отпаек и ответвлений и перераспределения по ним узлов нагрузки.
2. Сравнительный анализ выражений для расчета надежности электроснабжения показывает, что выигрыш в надежности электроснабжения узла нагрузки, а следовательно, и конкретного потребителя становится очевидным: при распараллеливании радиальной распределительной сети без секционирования и резервирования при N - Л =2; при распараллеливании радиальной распределительной сети с секционированием без резервирования при N - Л э=1; при распараллеливании радиальной распределительной сети с секционированием и резервированием (кольцеванием) при N - Л э=1- В последнем случае влияние распараллеливания сети с резервированием на надежность электроснабжения узла нагрузки не оказывает существенное влияние.
3. Построены сравнительные графики среднего времени перерывов электроснабжения для классических (7"я(ґ,Л )) и модифицированных (7"яэ (А э) вариантов построения схем электроснабжения радиальной распределительной сети. Из этих 106 графиков видно, что при классической схеме при N=10 среднее время перерывов электроснабжения превышает в 2 раза по сравнению с модифицированном вариантом при 7V3=4.
4. Получены графики зависимости количества недоотпущенной электроэнергии вследствие перерывов в электроснабжении для различных вариантов построения распараллеленной распределительной сети. Построенные графики наглядно иллюстрируют наибольшую эффективность снижения среднего недоотпуска электроэнергии путем резервирования (кольцевания) элементов системы. Согласно представленным графикам такой же эффективности можно добиться путем распараллеливания сети с секционированием при Ns/N 0,4.
5. Используя выражения по средней стоимости недоотпуска электроэнергии и соответствующие графики получены значения недоотпуска электроэнергии для различных вариантов построения распараллеленной распределительной сети, которые позволяют наглядно определить величину стоимости перерывов в электроснабжении и сравнить их с реальными затратами на реконструкцию сети.
6. Получены формулы для расчета чистого дисконтированного дохода для следующих 5-ти случаев распределительной сети: существующая распределительная сеть без секционирования и резервирования; созданная распределительная сеть с секционированием путем реконструкции распределительной сети без секционирования и резервирования; существующая распределительная сеть с секционированием; созданная распределительная сеть с резервированием (кольцеванием) путем реконструкции распределительной сети с секционированием; созданная распределительная сеть с резервированием (кольцеванием) путем реконструкции распределительной сети без секционирования. Полученные выражения для ЧДД позволяют рассчитать рациональный объем КРац капиталовложений на реконструкцию существующей топологии распределительной сети. 7. Получены графики для определения величины рациональных капиталовложений на реконструкцию существующей распределительной сети. Из графиков видно, что, например, при числе узлов нагрузки равном 10, уровни рациональных капитальных вложений следующие: приведение топологии распределительной сети без секционирования и резервирования к топологии с секционированием - 400 тыс. руб.; топологии распределительной сети с секционированием к топологии с резервированием (кольцеванием) - 220 тыс. руб.; топологии распределительной сети без секционирования и резервирования к топологии с резервированием (кольцеванием) - 180 тыс. руб.
8. Определена величина рациональных капиталовложений на модернизацию схемы электроснабжения предприятия-потребителя электрической энергии на примере ООО «Пищик», с. Красногвардейское. Наиболее целесообразным путем уменьшения недоотпуска электроэнергии представляется введение дополнительного (резервного) источника электроснабжения от другого питающего фидера 10 кВ. Получен размер рациональных капиталовложений на производство работ по модернизации системы электроснабжения, который составил 8907 руб. Определен объем рациональных капиталовложений на модернизацию с точки зрения потребителя и установлено, что проведение указанной модернизации за счет предприятия-потребителя является целесообразным даже при размере его среднемесячной прибыли, превышающей 50000 рублей.
