Методы расчета надежности системы электроснабжения

Цель – определение показателей надежности системы электроснабжения с применением модели искусственной нейронной сети. Для разработки модели расчета технической надежности использованы алгоритм расчета показателей надежности систем электроснабжения, метод интенсивности отказов системы электроснабжения, модель прогнозирования с использованием искусственных нейронных сетей. Установлено, что систему электроснабжения образует разомкнутая радиальная схема электроснабжения. Определена интенсивность отказов подсистемы электроснабжения с помощью расчета интенсивности отказов i-го элемента подсистемы. В результате рассчитанной вероятности безотказной работы подсистемы для различных условий (5 временных интервалов) установлено, что при увеличении времени эксплуатации со 100 до 500 ч происходит линейное увеличение интенсивности отказов системы с 0,0051 до 0,0073 1/ч. Проведено сравнение полученных значений наработки до отказа основной и такой же резервной подсистемы, находящейся в ненагруженном режиме с абсолютно надежным переключателем (269,62 ч) с основной и такой же резервной подсистемы, находящейся в нагруженном режиме (202,21 ч), значения различны между собой на 67,41 ч, что говорит о более высокой степени надежности первого способа. Разработан программный комплекс «Прогноз_ИНС_2020». В результате сравнения результатов традиционного расчета интенсивности отказов системы электроснабжения и с помощью программного комплекса «Прогноз_ИНС_2020» получена допустимая точность не более 2,17%, что говорит о жизнеспособности данного программного комплекса при расчетах надежности на действующих энергетических предприятиях. Предлагаемые методы оценки технической надежности как с помощью традиционной модели, так и с применением модели на основе искусственной нейронной сети позволяют оценить состояние систем электроснабжения, что способствует предотвращению опасных аварийных ситуаций. 
 

1. Рыбаков В.В., Пешехонов Н.Е., Воронин А.Е. Актуальные проблемы учета требований к надежности электроэнергетической системы при построении системы электроснабжения специальных объектов // Известия Тульского государственного университета. 2018. Вып. 10. С. 392–398.

2. Malafeev A., Iuldasheva A. The structural reliability and adequacy assessment of the industrial electric power systems with local power plants // Machines. Technologies. Materials. 2018. Vol. 12. Iss. 4. P. 165–168.

3. Ayuev B.I., Davydov V.V., Erokhin P.M. Fast and reliable method of searching power system marginal states // IEEE Transactions on Power Systems. 2016. Vol. 31. No. 6. Р. 4525–4533. https://doi.org/10.1109/TPWRS.2016.2538299

4. Бык Ф.Л., Мышкина Л.С. Технологическая и эксплуатационная надежность системы электроснабжения // Надежность и безопасность энергетики. 2018. Т. 11. № 3. С. 200–207. https://doi.org/10.24223/1999-5555-2018-11-3-200-207

5. Алейников Д.В. Разработка автоматизированной системы расчета надежности в моделях систем электроснабжения // Прикладная математика и фундаментальная информатика: IX Междунар. молодеж. науч.практ. конф. с элементами научной школы, посвященная 80-летию со дня рождения академика РАН Ю.Г. Евтушенко (г. Омск, 23–30 апреля 2019 г.). Омск, 2019. С. 85–88.

6. Niwas R. Reliability analysis of a maintenance scheduling model under failure free warranty policy // Reliability: theory & applications. 2018. Vol. 13. No. 3. P. 49–65.

7. Ванин А.С. Определение расчетных состояний системы электроснабжения для анализа показателей надежности // Электричество. 2014. № 3. С. 11–18.

8. Urgun D., Singh C., Vittal V. Importance sampling using multilabel radial basis classification for composite power system reliability evaluation // IEEE Systems Journal. 2020. Vol. 14. Iss. 2. Р. 2791–2800. https://doi.org/10.1109/JSYST.2019.2944131

9. Ефимов А.Ю., Алехин А.О. Оценка надежности электроснабжения потребителей первой и второй категории // Интеллектуальная электротехника. 2019. № 2. С. 74–84.

10. Latipov S.T., Aslanova G.N., Nematov L.A., Akhmedov A.A., Charieva M.R. Calculation of reliability indicators of power supply systems of consumers // Methodological problems in reliability study of large energy systems: E3S Web of Conferences. 2019. Vol. 139. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201913901037

11. Rahmat M.K., Jovanovic S., Lo K.L. Reliability and availability modelling of uninterruptible power supply systems using Monte-Carlo simulation // International Review of Electrical Engineering. 2006. Vol. 1. No. 3. Р. 374–380.

12. Володарский В.А. О расчете надежности систем из элементов нестареющего типа // Методы менеджмента качества. 2017. № 3. С. 50–55.

13. Mantilla-Florez B., Silva-Ortega J., Candelo-Becerra J. Fault effect analysis based on elements loadability to evaluate reliability in power systems // IEEE Latin America Transactions. 2018. Vol. 16. Iss. 10. Р. 2649–2656. https://doi.org/10.1109/TLA.2018.8795146

14. Беляев Н.А., Егоров А.Е., Коровкин Н.В., Чудный В.С. Учет критерия балансовой надежности при оптимизации перспективной структуры энергосистемы // Надежность и безопасность энергетики. 2020. Т. 13. № 1. С. 11–16. https://doi.org/10.24223/1999-5555-2020-13-1-11-16

15. Tsumura T., Takeda T., Hirose K. A tool for calculating reliability of power supply for information and communication technology systems // INTELEC 2008 - 2008 IEEE 30th International Telecommunications Energy Conference (San Diego, 14–18 September 2008). San Diego: IEEE, 2008. https://doi.org/10.1109/INTLEC.2008.4664080

16. Володарский В.А. Оценка параметров функций распределения при неполноте информации о постепенных отказах электрооборудования // Промышленная энергетика. 2019. № 8. С. 8–13.

17. Амузаде А.С., Танкович Т.И. Анализ показателей надежности систем электроснабжения // Ресурсосберегающие технологии сельского хозяйства: сб. науч. ст. Вып. 11 / под ред. Н.В. Кузьмина, В.А. Козлова, Н.М. Романченко. Красноярск: Изд-во КрасГАУ, 2019. С. 61–66.

18. Христинич Р.М., Луковенко А.С. Прогнозирование надежности и режимов работы тяговых трансформаторов в условиях предельной нагрузки // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2015. № 2. С. 130–136.

19. Карагодин В.В., Ревяков Б.А., Рыбаков Д.В. Подход к определению надежности систем электроснабжения // Труды военно-космической академии имени А.Ф. Можайского Вып. 663. СПб.: Изд-во Военнокосмической акад. им. А.Ф. Можайского, 2018. С. 121–125.

20. Луковенко А.С. Повышение надежности работы оборудования электросетевого комплекса с применением нейросетевого моделирования // Электроэнергия. Передача и распределение. 2017. С. 23–30.