Содержание к диссертации
Введение
1. Аналитический обзор состояния вопросов управления системой эксплуатации и надежностью оборудования энергосистем 16
1.1. Исследования в области организации систем сбора и обработки информации по надежности в электроэнергетических сис темах 16
1.2. Необходимость совершенствования системы технического ремонта и обслуживания 18
1.3. Анализ существующих систем сбора и обработки статистической информации о нарушениях в работе энергосистем 20
1.4. Постановка задачи исследования 26
1.5. Выводы 28
2. Исследования фактической надежности оборудования в региональных энергосистемах 29
2.1. Анализ надежности ВЛ 110-220 кВ основной сети нижегородской энергосистемы 29
2.2. Анализ надежности работы РСК ОАО "Ленэнерго" в период с 2002-2004 год 40
2.3. Рекомендации по оценке фактической надежности электрооборудования в электроэнергетических системах
2.4. Выводы 51
3. Особенности сбора и обработки статистической информации о надежности работы оборудования в ЭЭС 59
3.1. Влияние принципов классификации статистической информации на точность показателей надежности оборудования энергосистем
3.2. Классификация статистической информации о надежности оборудования энергосистем 65
3.3. Применение байесовского подхода для оценки показателей надежности 82
3.4. Выводы 88
4. Разработка мероприятий по управлению надежностью энергосистем 90
4.1. Адаптивное управление надежностью оборудования энергосистем 90
4.2. Оптимизация структуры и оценка эффективности системы эксплуатации оборудования и энергосистемах 98
4.3. Разработка программного обеспечения для автоматизированного согласования планов ремонтов оборудования энергосистем 111
4.4. Выводы 118
Заключение 119
Библиографический список 120
Список сокращений 128
- Анализ существующих систем сбора и обработки статистической информации о нарушениях в работе энергосистем
- Анализ надежности работы РСК ОАО "Ленэнерго" в период с 2002-2004 год
- Классификация статистической информации о надежности оборудования энергосистем
- Разработка программного обеспечения для автоматизированного согласования планов ремонтов оборудования энергосистем
Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Развитие конкурентных отношений в электроэнергетике и участившиеся в мире крупные системные аварии указывают на необходимость повышения внимания к обеспечению надежности энергосистем и энергообъединений. Часть проблем в обеспечении надежности энергообъектов возникают из-за хозяйственного разделения участников единого технологического процесса генерации, передачи, распределения и потребления электроэнергии.
Проявляется отставание в процессах адаптации нормативно-правовой базы и в развитии подходов к организации системы управления надежностью к существующим в экономике условиям.
Предотвращение аварийных ситуаций в электроэнергетических системах (ЭЭС), с учетом имеющихся приоритетов и существующих недочетов в отрасли - важная научно-техническая проблема, состоящая из множества задач. В качестве основных выделяют: организацию систем сбора и обработки информации о функционировании ЭЭС с проведением качественного инженерного и статистического анализа информации; создание более совершенной системы эксплуатации оборудования и управления надежностью ЭЭС с учетом возможной ее коррекции и оценки эффективности; построение структурно надежных схем ЭЭС.
Одним из наиболее слабоизученных методических вопросов исследования надежности систем энергетики остается подготовка исходной информации, получение и исследование свойств которой является основной задачей связанной с анализом надежности, оценкой численных значений показателей и использованием их при проектировании, перспективном развитии и эксплуатации в энергосистемах.
Недостатки существующей системы сбора информации о технологических нарушениях и эксплуатационных характеристиках, оборудования систем энергетики приводят к частичной потере данных, снижению точности оценки надежности, невозможности выявления причин отключений и их последствий.
Увеличение надежности оборудования в ЭЭС, совершенствование системы его эксплуатации приводят к сокращению объемов однородных данных об отключениях и технологических нарушениях. Ошибки, допущенные при сборе информации, не могут быть исправлены никакими, даже самыми современными методами математической статистики. Как следствие, для расчета показателей надежности поступают недостоверные оценки эксплуатационных характеристик оборудования ЭЭС. Поэтому проблема разработки новых и совершенствования существующих методов исследования характеристик оборудования и систем управления эксплуатацией ЭЭС в условиях ограниченной статистической информации приобретает особую актуальность.
Цель работы - разработка и совершенствование методических основ сбора и обработки статистической информации об эксплуатационных характеристиках оборудования ЭЭС, разработка структуры системы сбора и обработки
информации о нарушениях в работе оборудования ЭЭС, моделей системы эксплуатации для повышения ее эффективности и управления надежностью оборудования ЭЭС.
Цель работы определяет следующие задачи исследования:
анализ существующей системы сбора и обработки информации о нарушениях в работе оборудования ЭЭС, системы управления эксплуатацией оборудования и выявление особенностей сбора и обработки статистической информации о надежности работы оборудования;
совершенствование принципов классификации оборудования ЭЭС по отношению к показателям надежности, формирование массивов однородной информации;
выявление степени влияния статистической информации о надежности оборудования на способы ее обработки;
оценка надежности энергооборудования на основе статистических выводов и байесовского подхода к получению объективных оценок показателей надежности;
разработка моделей и алгоритмов управления надежностью в энергосистемах для повышения эффективности системы эксплуатации.
Объект и предмет исследования. Объектом исследования является электроэнергетическая система как совокупность административно независимых субъектов, объединенных единым технологическим процессом, управляющих оборудованием и обслуживающих его в энергосистемах.
Предметом исследования являются принципы сбора и обработки статистической информации, методы управления надежностью и системой эксплуатации оборудования ЭЭС.
Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались: методы теории множеств, теории вероятностей и математической статистики, функционального анализа, распознавания образов, теории надежности, экономико-математического анализа, экспертного оценивания.
Достоверность полученных результатов. Достоверность предложенных моделей и обоснованность результатов исследований обеспечивается корректным применением теории, результатами проведенных исследований и вычислительных экспериментов, а также данными, полученными в реальных условиях эксплуатации электрооборудования на энергообъектах. Подтверждается положительным опытом использования моделей управления эксплуатацией объектов энергосистем.
Научная новизна и значимость полученных результатов заключается в следующем:
В работе получила дальнейшее развитие теория обработки ограниченной статистической информации о надежности оборудования ЭЭС, что в условиях несовершенной системы сбора и обработки информации, позволяет получать уточненные значения показателей надежности.
На основе системного подхода разработаны предложения по совершенствованию математических моделей системы эксплуатации энергообъек-
тов, системы сбора и обработки информации о нарушениях в работе оборудования, которые дают возможность более точно и корректно оценить эффективность системы эксплуатации оборудования ЭЭС.
Показано, что для повышения эффективности системы эксплуатации необходима оценка возможного объема, требуемого технического обслуживания и ремонта, что позволяет в условиях имеющихся ограничений материальных ресурсов выбрать и рекомендовать к проведению только те мероприятия, которые максимально снижают ущерб от технологических нарушений.
Предложены обобщенные математические модели, позволившие решить задачу выбора профилактических мероприятий и оценить эффективность системы эксплуатации оборудования ЭЭС по различным критериям.
Практическая ценность работы.
Результаты исследований необходимы для конкретной реализации ряда статей федеральных законов «Об электроэнергетике», «О техническом регулировании», «О естественных монополиях».
Разработанная система сбора и обработки информации позволяет получить оценки надежности работы оборудования ЭЭС в условиях малых объемов однородных статистических данных. Значения эксплуатационных характеристик и показателей надежности, являются информационным обеспечением математических моделей, позволяющих адаптировать систему эксплуатации к изменяющимся условиям при ограниченных ресурсах.
Рекомендуемая система сбора и обработки информации обеспечит большую достоверность, достаточность и качественное соответствие информации требованиям субъектов электроэнергетики и действующей нормативной документации, позволит снабдить достоверной информацией структурные подразделения и головные предприятия отрасли.
Предложенная классификация информации и оборудования по показателям надежности может быть использована для подготовки стандартов обработки статистической информации в отрасли. Предлагаемые модели управления системой эксплуатации позволяют в рамках действующей нормативно-технической документации, ограниченных финансовых, трудовых и временных ресурсах, повысить надежность ЭЭС и эффективность системы эксплуатации.
Реализация результатов работы.
Положения диссертационной работы использованы при оценке надежности работы оборудования и системы эксплуатации сетевых предприятий Нижегородской и Ленинградской энергосистемы.
Результаты проведенных расчетов переданы в ФГУ ПФО «Ростехнад-зор», Нижегородское представительство ПЦ «Энерго», филиал ОАО «ФСК ЕЭС» Ленинградское предприятие магистральных электрических сетей.
Результаты работы используются в учебном процессе Нижегородского государственного технического университета при чтении курсов «Надежность ЭЭС», «Оптимизация в ЭЭС», «АСУ ЭЭС» и в дипломном проектировании.
Связь работы с научными программами, планами, темами. Исследование связано с работами кафедры «Электроэнергетика и электроснабжение»
НГТУ, проводимыми в соответствии с Федеральной целевой программой «Реформирование и развитие оборонно-промышленного комплекса (2002 -2006 г.)»; Федеральной целевой научно-технической программой «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» на 2002 - 2006 г., блока «Поисково-прикладные исследования и разработки», раздела «Топливо и энергетика». Работа соответствует основным направлениям программы научных исследований и экспериментальных работ по повышению надежности, определенных «Положением о технической политике в распределительном электросетевом комплексе».
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
Усовершенствованная система сбора и обработки статистической информации об эксплуатационных характеристиках оборудования ЭЭС.
Принципы классификации технологических нарушений в ЭЭС.
Новый подход к практическому решению вопроса оценки надежности оборудования в ЭЭС в условиях ограниченности однородной статистической информации о показателях надежности энергооборудования энергосистем.
Модели и алгоритмы повышения эффективности системы эксплуатации и управления надежностью оборудования ЭЭС.
Апробация результатов диссертации. Основные положения диссертационной работы и ее отдельные результаты представлены на двух всероссийских научных семинарах РАН с международным участием им. Ю.Н. Руденко «Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики», Псков, 2005 г. Харьков, 2006 г.; на международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития энерготехнологии». Бенар-досовские чтения. Иваново, 2005 г.; девятой международной конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», Москва, 2003 г; на второй и четвертой Всесоюзной молодежной научно-технической конференции «Будущее технической науки», Нижний Новгород, 2003 и 2005 г.г.; на научно-технических конференциях «Актуальные проблемы электроэнергетики», Нижний Новгород, 2002 и 2003 г.г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 106 наименований и двух приложений. Объем диссертации составляет 129 страниц основного текста, включая 19 рисунков и 28 таблиц.
Анализ существующих систем сбора и обработки статистической информации о нарушениях в работе энергосистем
Проблема надежного и эффективного функционирования энергетических систем зависит от качества проектирования, изготовления, монтажа, наладки, условий эксплуатации, режимов работы, организации системы технического обслуживания и ремонта объектов энергетики. Существенный вклад в решение этих проблем был внесен в значительном количестве публикаций и научно-исследовательских работ более чем за 30 лет (1973-2006) участниками Всероссийского научного семинара РАН «Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики». Развитию теории и методов организации систем сбора и обработки статистической информации в системах энергетики, обеспечения надежности систем энергетики посвящены работы Ю.ТС. Беляева, В.А. Беликова, НИ. Воропая, Б.В. Гнеденко, Ю.Б. Гу-ка, В.Г. Китушина, НА. Манова, JLA. Мелентьева, Б.В, Папкова, М.Н. Розанова, Ю.Н. Руденко, И.А, Рябинина, С.А. Совалова, Ф.И. Синчугова, М.Г. Сухарева, И.А. Ушакова, Ф.И., Фишбейна, ЕМ. Червонного, В.И. Эдеяьмана [6, 7, S, 15, 21, 22, 37, 58, 59, 88, 89, 92, 94, 104, 105, 106 ] и д.р.
В работах этих авторов разработаны методические основы исследования надежности больших систем энергетику к оценке надежности энергосистем применены математические и статистические методы общей теории надежности, разработаны основные принципы систем сбора и обработки статистической информации о надежности объектов энергетики, предложены методы для оценки надежности электро оборудован и я по результатам испытаний, проведена оценка надежности электроустановок, предложены принципы нормирования надежности электропотребителей в энергосистемах, экономической оценки надежности в энергетике. В создание теоретических основ и методов организации планирования и управления ремонтом, моделирования сложных систем большой вклад внесли отечественные и зарубежные ученые: Е,Ю. Баразилович, Р. Еарлоу, Ф.Байхелът, В,Ф. Воскобоев, А.А, Филатов, М.А Короткевич, В,А, Савельев, А,Н. Назарычев, В,А. Каштанов, Г,В. Рубальский, В.В. Калашников [53, 54, 64, 66, 67, 83, 84] и д,р,
В научных исследованиях проведенных этими учеными разработаны основные принципы и направления совертенетм жа.пин системы эксплуатации электрических сетей, системы технического обслуживания и ремонта электрооборудования по техническому состоянию, предложены методы и модели оптимизации ремонта олектрооб орудовали я объектов электроэнергетики с учетом техническою состояния, представлены методы контроля технического состояния оборудования энергосистем.
Однако вопросы обеспечения надежности, с позиций организации эффективного функционирования системы эксплуатации оборудования энергетических систем, в условиях перехода к конкурентному рынку, нуждаются в доработке.
Обеспечение эффективности функпионирования системы эксплуатации заключается в определении характеристик управляющих воздействий на систему технического обслуживания и ремонта, которые позволили бы при минимальных затратах на ресурсы обеспечить поддержание эксплуатационных характеристик электрооборудования на требуемом уровне в течение установленного срока, то есть максимально возможной надежности исследуемой системы в условиях ограниченных ресурсов. Эта проблема не может быть эффективно решена без определения фактической надежности оборудования в энергосистемах, данные о которой могут быть получены путем сбора и обработки статистической информации о технологических нарушениях [42] в раооте энергосистем.
Анализ существующей системы сбора и обработки информации [42] используемой предприятиями отрасли, показал её несоответствие многим дополнительным требованиям, предъявляемым к энергетике в условиях перехода к рыночным отношениям. Поэтому для определения фактической надежности оборудования в эксплуатируемых системах энергетики необходимо усовершенствование методических основ сбора и обработки статистической информации об эксплуатационных характеристиках оборудования ЭЭС, корректировка системы сбора и обработки информации о нарушениях в работе оборудования ЭЭС.
Основной задачей технического обслуживания и ремонта является поддержание работоспособного технического состояния электрооборудования в течение межремонтного периода на заданном уровне, установленном технической документацией [91]. Существующая система ТОиР была разработана для условий плановой экономики и позволяла эффективно: осущистнлять долгосрочное планирование профилактических мероприятий и предварительную подготовку ремонтных работ, прогнозируя материальные н трудовые ресурсы, необходимые капитальные вложения в развитие производственной базы энергоремонта; подготавливать управляемую и прогнозируемую долгосрочную ремонтную программу по типам оборудования энергообъектов отрасли; снижать вероятность внезапного отказа оборудования и минимизировать время его простоя в ремонтах. Принципиальные положения системы ТОиР [77] не изменялись на протяжении нескольких десятилетий, хотя в новой редакции нормативных документов [91] уточняются нормативы по периодичности и объему профилактических и ремонтных работ в зависимости от изменения режимов использования и конструкции электрооборудования, а также указывается возможность использования технической диагностики. Применение системы ТОиР было обусловлено плановым характером развития экономики отрасли и страны в целом. Спад в энергопроизводстве в 90-тые годы, временно, относительно предыдущего периода, улучшил условия эксплуатации оборудования, привел к снижению в отрасли напряженности связанной с высокой степенью износа электро я энергооборудования, с необходимостью модернизации системы эксплуатации.
Анализ надежности работы РСК ОАО "Ленэнерго" в период с 2002-2004 год
Объективное представление о надежности технических объектов может быть получено только на основе данных об их эксплуатации. Поэтому важнейшая роль отводится определению фактической надежности энергооборудования, работающего в широко изменяющемся диапазоне внешних воздействий па него и, следовательно, обладающего разными количественным характеристиками показателей надежности.
Особенность информации о надежности работы оборудования, эксплуатируемого в системах электроэнергетики, связана с тем, что для этих систем характерны: относительно редкие случаи отказов; широкое разнообразие видов установленного оборудования, условий его работы, особенности условий эксплуатации; ограниченные технические и экономические возможности организации испытаний оборудования для определения фактических показателей надежности; методики и указания по сбору и обработке информации об отказах составлены в 70-90-е годы, и естественно в них не учтены появившиеся в результате реструктуризации отрасли особенности сбора информации об отключениях и технологических нарушениях в энергосистемах, кроме того, изначально в этих методиках не учитывался ряд факторов в значительной степени определяющих надежность систем энергетики; не учет факторов, появившихся в результате реструктуризации отрасли; фактическое отсутствие региональных центров по сбору и обработке статистической информации; отсутствие научно обоснованной системы классификации и рациональной степени детализации информации об отказах; искажение и частичная потеря данных при сборе и классификации информации, в отдельных энергосистемах, при помощи сертифицированных программных продуктов и форм учета. Непосредственное использование общих руководств по планированию эксплуатационных наблюдений и статистических методов обработки результатов применительно к задаче оценки показателей надежности, без учета особенностей отрасли, приводит к грубым ошибкам. Выявлены три наиболее характерных вида ошибок: ошибки классификации статистической информации по отказам; ошибки при математической обработке результатов наблюдений; ошибки из-за недостатка, неточности и неопределенности исходной информации. Для избежания этих ошибок необходимо четко установить: систему организации статистических наблюдений; систему сбора статистической информации; систему обработки результатов измерений. Система обработки статистического материала должна обеспечивать, подбор методов математической статистики, соответствующих поставленным задачам и характеру статистическое материала. Степень детализации сведений об отказах оборудования, а следовательно и объем используемых классификаторов, должны определяться задачами исследования. Должна быть выявлена оптимальная степень детализации сведений, обеспечивающая возможность решения установленного круга задач исследования надежности систем электроэнергетики. В качестве основных задач поставлены следующие: первоначальная и последующая оценка, корректировка показателей надежности систем электроэнергетики и их элементов; выявление характерных причин отказов в системах, с учетом особенностей эксплуатации оборудования; выявление влияния условий, режимов эксплуатации и других факторов па показатели надежности оборудования; выявление деталей, сборочных единиц и комплектующих изделий, лимитирующих надежность оборудования; выбор оптимальных вариантов схем энергообъектов при проектировании систем электроэнергетики с учетом фактора надежности; разработка адаптивных к изменяющимся условиям систем эксплуатации оборудования энергосистем; определение экономической эффективности от повышения надежности. Решение задачи классификации информации о надежности оборудования энергосистем позволяет избежать систематической ошибки при использовании рассчитываемых по таким данным статистических оценок. Но при относительно малом количестве одинакового оборудования, эксплуатируемого в энергосистемах, разделение информации на строго однородные массивы приведет к тому, что полученные статистические оценки будут иметь столь широкие доверительные интервалы, при которых возможность Ї1Х практического использования вызывает сомнения. Средняя ошибка в результатах расчета надежности систем при использовании в качестве исходных данных таких точечных оценок будет превышать рекомендуемую в [76] предельную относительную ошибку (относительную ошибку) е из ряда: 0,05; 0,10; 0,15; 0,20 при соответствующей заданной доверительной вероятности Ц из ряда: 0,S0; 0,90; 0,95; 0,99 Следовательно, возникает задача повышения точности определения оценок показателей надежности оборудования. Для сокращения доверительных интервалов оценок при получении малых выборок используется объединение выборок по оборудованию разного исполнения, но одного назначения, яли по одинаковому оборудованию, эксплуатируемому в разных условиях. Данные в {37] показывают, что возможное верхнее значение параметров надежности, может отличаться от нижнего значения, на порядок и выше ( табл. 2,2.13). Очевидно, что если при проектировании принять для расчета надежности систем по показателям надежности комплектующего оборудования середину такого интервала, то ошибка, вызванная усреднением в указанных масштабах, сделает невозможной оптимизацию решений. Кроме того, не исключено, что выполняемое таким способом усреднение, будет сопровождаться смещением, так как из приведенных данных неясно, как часто могут повторяться те или иные значения параметра. Таким образом, при расчетах статистических оценок возможны ошибки двух видов: 1. При использовании моды, но с высокой гарантией однородных объемов статистики точечная оценка будет иметь весьма широкие доверительные интервалы {табл. 2.1,3,2.2.13 ). 2. Стремление сузить эти интервалы за счет объединения выборок разнотипного оборудования или оборудования однотипного, по работающего в разных условиях, приведет к тому, что будет получена усредненная оценка, и между истинным значением парам еіра и такой оценкой неизбежно расхождение, вызванное усреднением (табл. 2.1.3).
Классификация статистической информации о надежности оборудования энергосистем
Если решается задача оптимизации эксплуатации оборудования, то интерес представляет только первая составляющая (3,2Л), так как изменение режима эксплуатации не может сказаться на остальных составляющих. Эта же группа отказов будет интересовать конструкторов при распределении оптимальных сроков службы оборудования. При проектировании систем электроснабжения, как оптимизируемый показатель, должна рассматриваться вторая составляющая (3.2.1) частоты отказов оборудования. Снижение количества отказов данной группы может бить достигнуто за счет принятия более эффективных технических решений: повышения уровня механической, термической электрической прочности, установки более дорогостоящего оборудования, но рассчитанного на более тяжелые условия эксплуатации.
Разделим все отказы воздушных ЛЭП на две составляющих: первого вида, связанные с износом и старанием элементов линии; второго вида, не связанные со сроком службы линии и определяемого внезапными внешними воздействиями (гололедно-ветровыми нагрузками, превышающими расчетные, дефекты монтажа и изготовления, наездами на опоры). При проектировании электроэнергетических систем наибольшая возможность изменять качественные параметры имеется для ВЛ. Построении экономико-математической модели по выбору оптимального уровня способности оборудования противостоять воздействиям внешней среды для воздушных линий приводилось в [104]. Оптимизируемыми показателями являлись отдельные конструктивные элементы ЛЭП и расчетные метеоусловия для ее проектирования. Выбор воздушной ЛЭП для решения подобной задачи объясняется тем, что она наиболее подвержена воздействиям внешней среды, характер которых меняется в очень широких пределах. Таким образом, в расчетах надежности с учетом резервирования отказы второй группы должны быть разделены на две подгруппы. Первая - отказы, которые при резервировании будут возникать одновременно и на основном, и на резервирующем оборудовании. Вторая - отказы, одновременное возникновение которых на основном оЪорудовапии и резервирующем оборудовании практически исключено. Составляющая частоты приработочных отказов в (3.2.1) должна учитываться не во всех расчетах надежности. При использовании статистических данных для прогнозирования среднегодовой частоты отказов на большом расчетном сроке (при сроке окупаемости 6-S лет), учет приработочных отказов будет приводить к смещению оценки в сторону завышения, так как большая часть этих отказов происходит на первом году эксплуатации оборудования и в последующие годы из появление практически исключено, При оптимизации надежности схемы (участков схемы) основной и распределительной сети эти отказы можно исключать из рассмотрения, а если они будут учитываться, то только отдельно от остальных, так как последствия нарушений электроснабжения на периоде приработки будут существенно отличаться от последствий нарушений в период нормальной эксплуатации по следующим причинам: на периоде приработки схема питания энергоузлов отличается от принимаемой в проекте для условий полного развития схемы электроснабжения, поскольку часть линий, трансформаторов и систем сборных шин может быть еще не введена в работу; технологическая схема прилегающих сетей в итоге будет отличаться от рассматриваемой схемы на периоде приработки, Отказы по вине обслуживающего персонала и посторонних лиц. Использование статистических данных об отказах но вине персонала при перспективных оценках надежности должно производиться с максимальной осторожностью, поскольку по многих случаях вероятность повторного появления допущенной персоналом ошибки, приведшей к отказу оборудования, на анализируемом предприятии может быть существенно ниже. Если ошибка носит массовый характер, следует ожидать, что будут приняты меры по её исключению в централизованном порядке. Ошибки персонала, учитываемые при анализе надежности работы системы, предлагается разделить на два типа: ошибки, вызванные конструктивными недостатками системы. ошибки, вызванные недостаточной квалификацией персонала и низкой эффективностью системы контроля качества выполненных работ, Снижение количества ошибок второго типа может быть достигнуто только путем повышения квалификации персонала и разработкой мероприятий по увеличению эффективности системвт контроля качества выполненных работ, то есть проведением дополнительных организационно-технических мероприятий.
При прогнозировании составляющей интенсивности отказов (3.2Л), связанной с обслуживанием во вновь проектируемых схемах необходимо сопоставление новейших типовых решений со схемой системы, по которой получены статистические данные, Нсли анализ показывает, что появление тех или иных отказов в проектируемых схемах исключено, то они их рассмотрения должны исключаться. Необходимо также сопоставление предполагаемой квалификации персонала и методов контроля качества, выполняемых ими работ с аналогичными показателями для предприятий, где получена статистика,
Наиболее идеализированный случай; классификация отказов однотипного оборудования находящего в одинаковых условиях эксплуатации представлен на рис. 3.2.1. При выполнении расчетов надежности системы необходимо учитывать, что некоторые отказы в результате неправильных действий защиты и автоматики, а также вследствие пеотключепия выключателями коротких замыканий, могут иметь развитие, приводящее к отключению вышестоящего в схеме по направлению к источнику оборудования и погашение большого количества потребителей. Для определения оценки условной вероятности такого развития отказа необходима соответствующая классификация отказов, которая представлена на рис. 3.2.2.
Разработка программного обеспечения для автоматизированного согласования планов ремонтов оборудования энергосистем
Если бы для каждой оценки параметра надежности, получаемой по данным статистики отдельных систем электроэнергетики, можно было указать вероятности ее повторения, то, используя обычные правила математической статистики, можно: построить статистическую функцию распределения; выдвинуть гипотезу об аналитической форме закона распределения; выдвинул. гипотезу об аналитической форме закона распределения этого параметра; проверить гипотезу с помощью критериев согласия и рассчитать числовые характеристики закона распределения параметра.
Но этот путь не применим по двум причинам. Во-первьіх, нет статистических данных о частоте повторения отдельных значений параметра. Во-вторых, по данным статистики рассчитываются не значения параметров, а их оценки, по которым построить кривую распределения параметра затруднительно. Для решения данной задачи предлагается использовать предложения представленные в [11, 23].
В качестве априорной служит информация, полученная при предварительном теоретическом рассмотрении проблемы, по результатам предыдущих исследований, на основе экспертного опроса и из любых других возможных источников.
При байесовском подходе принимаются априори распределение неизвестного параметра 9 в некотором множестве параметров. После получения статистических данных, характеризующих надежность работы оборудования в отдельной системе можно использовать эти данные и априорную плотность распределения 9, и с помощью теоремы Байеса получить апостериорную плотносіь распределения, описывающую новый уровень знаний о параметре. Апостериорная плотность служит основой для принятия любых решений, а также априорной плотностью для последующего анализа.
Если первоначально принимаемые распределения изучаемого параметра носят в значительной мере случайный характер, то этого нельзя сказать о получаемом результате многократного использования теоремы Байеса апостериорном распределении. Существует теорема, доказанная С.Н. Берштей-ном и Рихардом фон Мизесом, смысл которой состоит в том, что если априорная плотность распределения параметра в непрерывна, то по мере возрастания числа наблюдений апостериорное распределение 0, задаваемое формулой Байеса, стремиться к пределу, не зависящему от априорного распределения. Таким образом, если в - случайная величина, и если производится большое число наблюдений вектора X, то более или менее безразлично, какую функцию подставить на первом этане вместо /(0), при соблюдении формы закона распределения рассматриваемой случайной величины, Теорема Байеса для непрерывных функций и/, использующая плотности распределения величин, представляется по [17, 39] : где /ffj,(0)- априорная плотность распределения вектора параметров 9, которая характеризует предполагаемую возможность осуществления различных значений в до того, как произведены статистические наблюдения (полу г чена выборка); /&(&/х)- апостериорная плотность распределения для в, характеризующая возможность различных значений в после того, как к априорному значению добавлено знание, извлеченное из статистических наблюдений случайной величины I(IhI,.„,IJ; /( /)- плотность совместного распределения всех значений случайной величины X, входящих в полученную по данным статистики выборочную совокупность. Её можно представить как функцию правдоподобия При известном законе распределения случайной величины X и принятом плане статистических наблюдений можно построить функцию правдоподобия. Несмотря на внешнюю простоту общего решения, практическая реализация байесовского подхода может оказаться сложной. Решение задачи восстановления плотности распределения параметра 0 требует многократного использования (З.ЗЛ), при этом в качестве априорного распределения для каждого последующего этапа принимается апостериорное распределение полученное на предыдущем. Однако, в зависимости от законов распределения для параметра в и случайной величины X, уже на первом шаге аналитическое решение выражения (З.ЗЛ) может встретить затруднения. Трудности могут возникнуть и на последующих этапах, когда форма априорного распределения, вычисленная на предыдущем шаге, не позволяет выполнять аналитический расчет. Использование численных методов интегрирования — задача трудоемкая, громоздкая и неудобная. Поэтому представляет интерес предложение \У$), где основываясь на слабой зависимости конечного результата от принимаемой па первом этапе формы априорного распределения для в, исследована зависимость формы априорного распределения от формы алриор ного распределения при разных законах распределння случайной величины X Доказано, что если распределение случайной величины включает законы: экспоненциальный, Релея, Вейбулла и Гамма, то для того, чтобы априорное и апостериорное распределения / (0) и fPS(0/x) совпадали с точностью до постоянных коэффициентов (требование совпадения форм законов), априорная информация должная быть предегавлена гамма-распределением. Указанное условие обеспечивает свойство воспроизведения /(в), при котором накопление информации о параметрах надежности сводится к простому пересчету параметров закона /(в) при сохранении свойства инвариантности его формы.
Анализ информации по обследованным знсрі ообъектам и опубликованного статистического материала о параметрах, надежности электрооборудования, влияющих на его надежностные характеристики, позволяет сделать предположение, что рассматриваемые параметры & имеют наиболее вероятные значения, не исюночающие существенных отклонений от этих значений, но с убывающей вероятностью. Этому условию гамма-распределение удовлетворяет,
При отсутствии какой-либо информации о распределении f{$) можно использовать те же .законы распределения, что и при определении доверительных пределов для оценок соответствующих параметров. Так при распределении случайной величины но биномиальному закону для оценки параметра принимается бета-распределение, так же обладающее свойством воспроизведения, крайне желательным при многократном использовании байесовской процедуры, Рассмотрим пример формирования плотности распределения параметра по известному закону распределения случайной величины.
