Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

SPOLEHLIVOSTVELEKTROENERGETICE Stanislav Rusek Radomír Goňo.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "SPOLEHLIVOSTVELEKTROENERGETICE Stanislav Rusek Radomír Goňo."— Transkript prezentace:

1 SPOLEHLIVOSTVELEKTROENERGETICE Stanislav Rusek Radomír Goňo

2 Definice Spolehlivost je obecná vlastnost objektu, spočívající ve schopnostech plnit požadované funkce při zachování hodnot stanovených provozních ukazatelů v daných mezích a v čase podle stanovených technických podmínek. Spolehlivost je pravděpodobnost, že činnost zařízení bude během určené doby a v daných provozních podmínkách přiměřená účelu zařízení. EIA (Sdružení elektronického průmyslu USA)

3 Číselné vyjádření spolehlivosti Osnova přednášky Spolehlivostní výpočty Dvě fáze řešení spolehlivosti Vstupní spolehlivostní údaje Spolehlivostně orientovaná údržba Sledování spolehlivosti dodávky (ERÚ) Analýza kalamitních stavů

4 Číselné vyjádření spolehlivosti – intenzita poruch  ( rok -1 ) – střední doba trvání poruchy  ( h ) – pravděpodobnost bezporuchového chodu R ( - ) (Klasické)

5 Globální ukazatele spolehlivosti –Četnost výpadků (počet výpadků/rok/odběratele) –Celková doba trvání všech výpadků (min/rok/odběratele) –Doba trvání jednoho výpadku (min/výpadek)

6 1. Získávání vstupních údajů pro spolehlivostní výpočty Apriorní spolehlivost - určení spolehlivostních veličin přímo z údajů výrobce. Empirická spolehlivost - sledování poruchovosti elektroenergetické soustavy. Dvě fáze řešení spolehlivosti 2. Samotný spolehlivostní výpočet

7 Intenzita poruch: (rok -1 ) Npočet poruch [-] Z počet prvků příslušného typu v síti [-] Xdélka sledovaného období [rok]

8 Intenzita poruch vedení: (rok -1 /100 km) Npočet poruch [-] Ldélka vedení příslušného typu [km] Xdélka sledovaného období [rok]

9 (h) N P počet poruch prvku příslušného typu [-]  i doba poruchy prvku příslušného typu [h] Střední doba poruchy :

10 Spolehlivostní výpočty 1.Spolehlivost jednotlivých částí sítí v období tvorby projektové dokumentace 2.Spolehlivost již provozovaných sítí 3.Spolehlivost v oblasti řízení provozu elektroenergetického systému

11 Metody výpočtu spolehlivosti Určení vhodné metody: - jaký systém je řešen, - jaké jsou k dispozici vstupní hodnoty spolehlivosti, - v jakém tvaru je požadován výsledek výpočtu, - hodnoty spolehlivosti ustálené nebo závislé na čase.

12 Základní metody výpočtu spolehlivosti Metoda spolehlivostních schémat Katedra elektroenergetiky VŠB-TU Ostrava Markovovy procesy Simulační metody Metoda spolehlivostních schémat (ČEZ 22/80)

13 Pravděpodobnost bezporuchového chodu: Pravidlo o násobení pravděpodobností: P(A)pravděpodobnost výskytu jevu A P(B)pravděpodobnost výskytu jevu B Sériový systém Porucha jediného prvku vede k poruše celku Metoda spolehlivostních schémat

14 Porucha systému nastává, když všechny prvky mají poruchu Pravděpodobnost poruchy: Pravděpodobnosti bezporuchového chodu: Paralelní systém

15 Metoda spolehlivostních schémat ČEZ 22/80 –uvažuje údržbové prostoje,  umožňuje do výpočtu zahrnout i manipulace, uvažuje tedy s tzv. studenými rezervami. Při výpočtu se uvažují tyto provozní stavy :  provoz,  poruchový prostoj,  údržbový prostoj. Výhody

16 Definována jsou tři spolehlivostní zapojení:  sériové zapojení,  paralelní zapojení (horká rezerva),  paralelní zapojení s manipulací (studená rezerva).

17 Sériové zapojení prvků (rok -1 ) (h; rok -1 ; h)

18 Paralelní zapojení prvků - horká rezerva (rok -1 ) (h)(h)

19 Paralelní zapojení prvků - studená rezerva

20 Markovovy procesy Markovovy modely Markovovy modely jsou funkcí náhodných proměnných stavu soustavy a doby, funkce mohou být spojité i diskrétní. Markovovy modely Markovovy modely s diskrétními stavy a spojitým časem přechodu jsou Markovovy procesy Markovovy procesy - pravděpodobnost přechodu z výchozího stavu do následujícího je závislá pouze na těchto dvou stavech a je nezávislá na všech stavech minulých. V oblasti techniky se pracuje s diskrétními stavy (provoz, porucha) a se spojitým časem přechodu z jednoho stavu do druhého.

21 Základní schéma dvoustavového Markovova procesu: Základní schéma dvoustavového Markovova procesu: ,  pravděpodobnosti přechodů ze stavu 1 do stavu 2 a naopak (intenzita poruch, intenzita oprav) P 1 (t) - pravděpodobnost stavu 1 (bezporuchového stavu) v čase t P 2 (t) - pravděpodobnost stavu 2 (poruchy) v čase t

22 e -  dt = 1 -  dtje pravděpodobnost, že objekt nepřejde ze stavu 1 do stavu 2 během času dt, 1 - e -  dt =  dtje pravděpodobnost, že objekt přejde ze stavu 1 do stavu 2 během času dt, e -  dt = 1 -  dtje pravděpodobnost, že objekt nepřejde ze stavu 2 do stavu 1 během času dt, 1 - e -  dt =  dtje pravděpodobnost, že objekt přejde ze stavu 2 do stavu 1 během času dt. Intenzita oprav (h -1 ) Npočet poruch za sledované období  i doba trvání i-té poruchy (opravy) Za předpokladu malého časového intervalu dt:

23 P1(t + dt)pravděpodobnost, že objekt bude ve stavu 1 v době (t + dt) P2(t + dt)pravděpodobnost, že objekt bude ve stavu 2 v době (t + dt) Je-li objekt v poruše v čase t + dt, pak byl v poruše v čase t a za dobu dt nedošlo k opravě nebo byl v čase t v provozu a v době dt došlo k poruše. Je-li objekt v provozu v čase t + dt, pak byl v provozu v čase t a za dobu dt nedošlo k poruše nebo byl v čase t v poruše a v době dt došlo k opravě.

24

25 Technický předpoklad: P 1 (0) = 1 a P 2 (0) = 0 Maticový zápis: Počáteční podmínky: Řešení:

26 Činitel pohotovosti k P Činitel prostoje k V V průběhu činnosti objektu se střídá čas provozu t S a opravy . Celkový časový cyklus T: Frekvence cyklu: Pro ustálené spolehlivosti: Ustálené hodnoty

27 Systém se třemi stavy : stav 1 – bezporuchový stav stav 2 – částečná porucha stav 3 – úplná porucha Markovovy procesy vícestavových systémů Schéma obecného třístavového systému:

28 P je matice pravděpodobnosti stavů P ’ je matice prvních derivací pravděpodobností stavů M je matice intenzit přechodů M t je matice transponovaná Diferenciální rovnice pro n-stavový systém:

29 Pro schéma bude mít matice M tvar: Soustava diferenciálních rovnic:

30 1. oba prvky v provozu (plný výkon) 2. jeden prvek v provozu (poloviční výkon) 3. oba prvky v poruše (nulový výkon) neopravitelný systém  = 0. Stavový diagram Případ neopravitelného systému o dvou stejných prvcích, kdy nastanou tři stavy:

31 Matice intenzit přechodů: Výsledná soustava rovnic pravděpodobností: Stav 3 je tzv. absorpční stav.

32 Simulační metody výpočtu spolehlivosti Nutno znát intenzitu výpadků a střední doby výpadku všech prvků soustavy. Simulace Simulace - numerická metoda, která spočívá v experimentování s matematickými modely reálných systémů na číslicových počítačích. Výhody: -studovaný systém může být příliš složitý pro použití analytických postupů, -simulace umožňuje studium chování systémů v reálném, zrychleném či zpomaleném čase. Druhá možnost je v tomto případě nejdůležitější, protože procesy výpadků prvků a jejich opětného uvádění do provozu jsou značně pomalé. Studovat je jinak než ve zrychleném čase by bylo značně neefektivní, -simulací lze ověřit výsledky získané jinými nezávislými postupy, -je možno modelovat odbočky typu „T“, -je provedena jednoduchá výkonová bilance schématu, u přetížených prvků je vždy simulován výpadek.

33 Program SPOLEH •Výpočet spolehlivosti elektrických sítí všech napěťových hladin •Možnost simulace záložních prvků i záložních napájecích oblastí •Možnost modelování „T“ kusů •Možnost grafického výstupu

34 Aktuální rozsah dat

35 Výsledky analýz

36

37 Spolehlivostně orientovaná údržba (RCM) Vztah mezi spolehlivostí a údržbou Historie údržby Kritéria prvků pro RCM Možné přístupy pro aplikaci RCM Software pro aplikaci RCM Dosažené výsledky v rámci RCM

38 Vliv údržbových prostojů na spolehlivost intenzita poruch  P (rok -1 ) střední doba poruchy  P (h) intenzita údržby  U (rok -1 ) střední doba údržby  U (h)

39 Zachování spolehlivosti s minimem nákladů můžeme dosáhnout •Prováděním koordinované údržby, tj.: Provádí-li se údržba na několika prvcích, které jsou z hlediska spolehlivosti v sérii (např. jednotlivé přístroje vývodu rozvodny), provádí se zpravidla v jednom údržbovém prostoji, nedochází tedy ke sčítání intenzit údržby. •Zavedením principu spolehlivostně orientované údržby.

40 RCM Reliability Centered Maintenance Cílem spolehlivostně orientované údržby je vytvořit takovou strategii údržby, aby se minimalizovaly celkové provozní náklady při zachování nezbytné míry spolehlivosti, bezpečnosti a ohleduplnosti k životnímu prostředí provozovaných zařízení.

41 Historie údržby •zařízení jednoduchá a ve většině případů předimenzovaná •nepříliš vysoká mechanizace •korektivní údržba do 50. let 20. století 50. – 70. léta 20. století •poválečné období •rozvoj průmyslu, složitější zařízení preventivní údržby •první koncepce preventivní údržby

42 •rozvoj měřicích a diagnostických metod údržba podle stavu •podřizování údržby skutečným potřebám zařízení – údržba podle stavu 80. léta 20. století 90. léta 20. století •snaha o co nejvyšší efektivitu údržby •přihlíží se k tzv. důležitosti zařízení spolehlivostně orientované údržby •nástup spolehlivostně orientované údržby

43 1.Kritéria, která odráží důležitost prvků pro danou rozvodnou společnost. 2.Kritéria v této skupině musí vyjadřovat „úplnost“ a dostatečný počet vstupních podkladů pro zavedení systému RCM. 3.Třetí skupina kritérií musí brát v úvahu návratnost, tedy fakt, že u některých prvků se asi nebude měnit stávající systém údržby. Kritéria výběru prvků pro RCM

44 Důležitostí se rozumí významnost daného zařízení z hlediska dopadu jeho výpadku. Důležitost zařízení tedy nesouvisí se samotnou spolehlivostí zařízení, ale závisí výhradně na jeho umístění v soustavě. TR 22/0,4 kV důležitost nižší vyšší maloodběr domácnostíprůmyslový závod Důležitost zařízení

45 Možné přístupy k aplikaci RCM

46 Stanovení prvků pro aplikaci RCM (střednědobý horizont) optimalizace údržbového cyklu − distribuční trafostanice (DTS) vn/nn, − venkovní vedení vn (vyjma spínacích prvků) stanovení optimálního pořadí prvků do údržby – transformátory 110 kV/vn – vývodová pole 110 kV – vedení 110 kV, – spínací prvky ve venkovních vedeních vn

47 Nákladová funkce

48 Optimální intenzita údržby je 0,105 rok -1. Aplikace metodiky na DTS SME

49 N MOO počet maloodběratelů domácností připojených k dané DTS N MOP počet maloodběratelů podnikatelů připojených k dané DTS N VO počet velkoodběratelů připojených k dané DTS k MOO koeficient maloodběratelů domácností s hodnotou 1 k MOP koeficient maloodběratelů podnikatelů s hodnotou 5 k VO koeficient velkoodběratelů s hodnotou 50 Ttyp DTS - 2 pro kioskové a zděné, 1 pro ostatní Pzatížení DTS (kW) k P váhový koeficient zatížení zatím s hodnotou 0 Rozdělení DTS podle kreditů

50 Optimalizace údržbového cyklu u DTS

51 Stanovení optimálního pořadí prvků do údržby

52 U každého prvku se stanoví identifikace, stav a důležitost prvku Aplikace na výkonové vypínače 110 kV

53

54

55 Software RCM

56 DTS

57 Venkovní vedení 22 kV

58 Vypínače 110 kV ELF

59 Transformátory 110 kV/vn

60 Sledováníspolehlivosti dodávky (ERÚ) Sledování spolehlivosti dodávky (ERÚ) Globální ukazatele spolehlivosti –Četnost výpadků –Celková doba trvání všech výpadků –Doba trvání jednoho výpadku

61 Vstupní údaje pro globální ukazatele T 0 Datum a čas začátku události (poruchy). T 1 Datum a čas začátku manipulací. T 2 Datum a čas konce manipulací pro vymezení poruchy. T 3 Datum a čas obnovení dodávky v úseku ovlivněném událostí. T 4 Datum a čas konce události, tj. čas obnovení schopnosti zařízení plnit svou funkci. TzDatum a čas zemního spojení

62 P 1 Výkon v čase T 0 v kVA. Pro výpočet nedodané energie se P 1 považuje za výkon nedodávaný (instalovaný) v čase od T 0 do T 1. P 2 Výkon v čase T 2 v kVA. Pro výpočet nedodané energie se P 2 považuje za výkon nedodávaný (instalovaný) v čase od T 2 do T 3, v čase od T 1 do T 2 se uvažuje střední hodnota z P 1 a P 2. D 1 Počet distribučních stanic bez napětí v čase T 0. D 2 Počet distribučních stanic bez napětí v čase T 2. Z 1 Počet zákazníků bez napětí v čase T 0. Z 2 Počet zákazníků bez napětí v čase T 2.

63 Tři základní přístupy ke stanovení globálních ukazatelů spolehlivosti:  důsledky výpadku se vztahují na počet odběratelů postižených výpadkem,  důsledky výpadku se vztahují na nedodaný výkon (instalovaný nebo deklarovaný), –důsledky výpadku se vztahují na počet postižených stanic nebo transformátorů.

64 Varianta omezení odběratelů Četnost výpadků  G (výpadek. rok -1 ) n j počet odběratelů ve skupině postižených odběratelů j (-) t j střední doba trvání výpadku pro odběratele skupiny j (min) N s celkový počet zásobovaných odběratelů (-)

65 Souhrnná doba trvání všech výpadků vztažena na jednoho odběratele  GV Doba trvání jednoho výpadku  G (min. rok -1 ) (min. výpadek -1 )

66 Střední doba t j je určena následujícím vztahem :

67 Vztah mezi globálními ukazateli spolehlivosti

68 Vztah klasických a globálních ukazatelů spolehlivosti Pro četnost výpadků je možno napsat : (výpadek. rok -1 )

69 Souhrnná doba trvání všech výpadků vztažena na jednoho odběratele  GV může být také vyjádřená vztahem : (min. rok -1 )

70 Globální spolehlivostní ukazatel  G může být vyjádřen následujícím vztahem : (min. výpadek -1 )  i intenzita výpadků v bodě „i“ sítě (rok -1 ) t i střední doba výpadku v bodě „i“ sítě (min) N i počet připojených odběratelů v bodě „i“ sítě ( )

71 Analýza kalamitních stavů Standardy dodávky elektrické energie (vyhl. 540/2005 ERÚ) Srovnání jednotlivých souvisejících legislativních podkladů : – Zákon č. 458/2000 Sb. (Energetický zákon) – Vyhláška MPO č. 219/2001 Sb. (Vyhláška o postupu v případě hrozícího nebo stávajícího stavu nouze v elektroenergetice) – Vyhláška č. 540/2005 Sb. (Vyhláška o kvalitě dodávek elektřiny a souvisejících služeb v elektroenergetice) – ČSN EN (Charakteristiky napětí elektrické energie dodávané z veřejné distribuční sítě) – Pravidla provozování distribučních soustav (DS) – Nařízení vlády 362/2005 Sb. – Oborová norma PNE

72 Definice „kalamitního“ stavu Analýza kalamitních stavů : – Celkem bylo analyzováno (prozatím) událostí, z toho bylo 2153 událostí označených jako kalamitní (1,84 %). – Pouze u 1380 kalamitních událostí byly údaje o události kompletní a bylo možné úplné vyhodnocení. – Analyzovány byly poruchové databáze oblastí „Sever“, „Střed“ a „Západ“ skupiny ČEZ (SČE, STE a ZČE). – Jako časové okno vyhodnocování bylo stanoveno období leden 2004 – červen 2006 (včetně).

73 Ukázka vyhodnocovací tabulky

74 Návrh metodiky pro stanovení kalamitního stavu K koeficient kalamity V X váha kritéria X L X limitní stav kritéria X S X skutečný stav kritéria X

75 Návrh metodiky pro stanovení kalamitního stavu Pro první návrh funkce bylo použito pouze čtyř kritérií : – Doba trvání události – Výkon P 2 – Počet postižených zákazníků (Z 2 ) – Vliv počasí (teplota a rychlost větru)

76 Návrh metodiky pro stanovení kalamitního stavu

77 Děkujeme Vám za pozornost


Stáhnout ppt "SPOLEHLIVOSTVELEKTROENERGETICE Stanislav Rusek Radomír Goňo."

Podobné prezentace


Reklamy Google