20
Январь–февраль 2013
|
www.tdworld.com, www.tdworld.ru
20
Январь–февраль 2013
|
www.tdworld.com, www.tdworld.ru
Расположение
региональных
энергетических
предприятий
в
Северной
Аме
-
рике
,
экспертные
оценки
надёжности
которых
анализировала
рабочая
группа
.
ОЦЕНКА
Надёжности
В
энергетической
отрасли
всё
чаще
возникает
вопрос
,
какая
надёжность
системы
считается
достаточной
.
Кроме
того
,
продолжается
дис
-
куссия
о
том
,
что
должно
быть
сделано
,
чтобы
достичь
следующего
уровня
надёжности
.
Ответом
на
этот
вопрос
может
стать
использование
различных
по
-
казателей
надёжности
.
Чтобы
понять
,
что
представляет
собой
надёжность
энергетической
системы
,
рабочая
группа
института
IEEE
решила
составить
перечень
ключевых
оценочных
Возрастающий интерес
энергетических предприятий
к надёжности систем
Рабочая группа по оценке надёжности при институте
IEEE разрабатывает систему экспертных оценок, чтобы
помочь предприятиям увеличить надёжность
их энергетических систем.
Хайдемари Касвел (Heidemarie C. Caswell),
PacifiCorp
показателей
надёжности
.
Работа
началась
с
изучения
экспертных
оценок
,
полученных
в
Северной
Америке
,
где
проводилась
оценка
надёжности
энергетических
систем
.
Однако
рабочая
группа
(
РГ
)
посчитала
,
что
ме
-
тоды
измерений
и
методики
расчётов
надёжности
энер
-
гетических
систем
были
противоречивыми
.
Опираясь
на
наработки
,
выполненные
ранее
,
ещё
в
1980-
х
годах
,
Роем
Биллинтоном
(Roy Billinton),
РГ
провела
дополнительную
работу
в
1990-
х
годах
,
в
ре
-
зультате
которой
введённые
ею
показатели
позволили
упорядочить
измерения
,
относящиеся
к
на
-
дёжности
работы
энергетических
систем
.
Приняв
эти
показатели
за
основу
,
РГ
в
настоящее
время
изучает
ежегодные
экс
-
пертные
оценки
,
чтобы
обобщить
широкий
спектр
результатов
по
оценке
надёжности
равнозначных
предприятий
.
Частота
и
продолжительность
отказов
Как
часто
средний
потребитель
электро
-
энергии
сталкивается
с
перебоями
в
подаче
электричества
?
В
каком
месте
происходит
авария
,
какое
время
в
среднем
требуется
на
её
устранение
?
Какова
в
среднем
продолжи
-
тельность
времени
,
на
которое
потребитель
остаётся
без
электричества
?
Эти
вопросы
привели
к
показателям
,
характеризующим
практически
каждое
энергетическое
пред
-
приятие
:
• SAIFI —
средняя
частота
отказов
системы
;
• CAIDI —
средняя
продолжительность
ре
-
монта
системы
;
• SAIDI —
средняя
продолжительность
от
-
каза
.
Анализируя
показатели
работы
,
РГ
от
-
метила
,
что
существуют
обычные
отказы
21
www.tdworld.ru, www.tdworld.com
|
Январь–февраль 2013
21
www.tdworld.ru, www.tdworld.com
|
Январь–февраль 2013
Значения
показателя
SAIDI
в
минутах
по
квартилям
за
2003—2011
гг
.,
рассчи
-
танные
рабочей
группой
.
Разброс
по
годам
объясняется
возможными
измене
-
ниями
режима
работы
системы
,
различиями
в
подходе
при
сборе
информации
,
а
также
различиями
между
оцениваемыми
предприятиями
.
ОЦЕНКА
Надёжности
в
подаче
электроэнергии
и
экстремальные
(
или
главные
)
отказы
,
обусловленные
форс
-
мажорными
обстоятельствами
,
такими
как
ле
-
дяной
шторм
и
ураган
.
Обобщая
результаты
,
полученные
начиная
с
2003
г
.,
РГ
предоста
-
вила
исчерпывающий
анализ
промышленных
отказов
.
Эта
работа
позволила
определить
характерные
признаки
главных
промышлен
-
ных
отказов
и
в
настоящее
время
использо
-
вать
многолетний
опыт
изучения
фактов
каж
-
додневных
отказов
.
Почему
происходят
отказы
Отказы
в
подаче
электроэнергии
проис
-
ходят
во
время
короткого
замыкания
.
Це
-
лью
системы
защиты
является
обеспечение
безопасности
во
время
короткого
замыкания
и
отключение
электричества
.
Короткое
замы
-
кание
может
быть
вызвано
ударом
молнии
,
дорожно
-
транспортным
происшествием
или
выходом
из
строя
устаревшего
оборудования
.
В
таких
случаях
система
защиты
отключает
электричество
,
чтобы
мож
-
но
было
провести
ремонтные
работы
.
Восстановление
подачи
электроэнергии
осущест
-
вляется
прибывшими
на
место
происшествия
ава
-
рийными
бригадами
или
при
помощи
специального
автоматического
оборудования
.
Инженерам
и
опера
-
тивным
специалистам
энергетического
предприятия
важно
знать
,
как
часто
и
где
происходят
отказы
в
ра
-
боте
сети
,
были
ли
уже
аналогичные
случаи
,
чтобы
се
-
рьёзно
подойти
к
решению
проблем
надёжности
.
Изучение
экспертных
оценок
Другой
важный
подход
к
ответу
на
вопрос
,
какая
на
-
дёжность
системы
считается
достаточной
,
заключается
в
том
,
чтобы
оценить
и
сравнить
работу
равнозначных
энергетических
предприятий
.
Для
этого
РГ
начала
про
-
водить
изучение
и
анализ
экспертных
оценок
надёжно
-
сти
каждый
год
,
чтобы
собрать
большой
объём
данных
.
Предприятия
,
отобранные
рабочей
группой
,
в
основ
-
ном
были
расположены
в
Северной
Америке
,
хотя
ограничений
по
месту
расположения
не
было
и
любое
энергетическое
предприятие
могло
предоставить
свои
данные
.
Предприятия
-
участники
были
классифицированы
по
количеству
потребителей
электроэнергии
:
мало
-
численные
,
обслуживающие
всего
лишь
несколько
тысяч
потребителей
,
и
крупные
,
обслуживающие
миллионы
потребителей
.
Предприятиям
были
розда
-
ны
анонимные
опросные
листы
,
при
этом
сами
пред
-
приятия
были
разделены
по
размеру
и
по
регионам
.
Каждое
предприятие
предоставляло
полную
еже
-
дневную
информацию
об
отказах
,
которая
обрабаты
-
валась
,
чтобы
отделить
главные
отказы
от
обычных
(
каждодневных
).
Полная
ежедневная
информация
включала
в
себя
как
количество
потребителей
,
пода
-
ча
электроэнергии
которым
прерывалась
в
течение
дня
,
так
и
общую
длительность
(
в
минутах
)
отказов
за
день
.
Затем
общую
длительность
делили
на
коли
-
чество
потребителей
,
обслуживаемых
системой
,
по
-
лучая
таким
образом
ежедневные
значения
показате
-
лей
SAIFI
и
SAIDI.
В
разделе
«
Данные
за
последние
годы
»
приведены
диаграммы
,
показывающие
результирующие
значения
показателей
SAIDI, SAIFI
и
CAIDI
как
с
учётом
только
каждодневных
отказов
(
без
главных
отказов
),
так
и
с
учётом
всех
отказов
,
включая
главные
.
Данные
разде
-
лены
по
квартилям
*
,
указано
размещение
энергетиче
-
ских
предприятий
по
регионам
без
указания
названий
предприятий
.
Для
сравнения
квартилей
приводятся
данные
по
годам
,
а
также
усреднённые
по
годам
ука
-
затели
надёжности
энергосистем
Северной
Америки
.
За
короткое
время
создаётся
список
,
указываю
-
щий
предприятия
,
участвующие
в
работе
по
оценке
их
надёжности
.
Предприятия
могут
использовать
свои
названия
вместе
с
собственниками
,
такими
как
пра
-
вительственные
органы
,
однако
им
не
разрешается
рас
-
крывать
анонимность
других
предприятий
-
участников
.
Предоставленные
предприятиями
материалы
по
отка
-
зам
используются
РГ
,
а
графические
данные
доступны
на
вебсайте
рабочей
группы
.
Доступ
к
анонимным
дан
-
ным
для
последующего
частичного
анализа
разрешён
только
предприятиям
-
участникам
.
Используя
результаты
экспертных
оценок
,
следу
-
ет
быть
очень
осторожным
в
части
выводов
,
которые
можно
сделать
на
основании
этих
данных
.
Аналитикам
следует
знать
,
какие
параметры
могут
быть
критери
-
альными
—
будет
ли
это
численность
потребителей
электроэнергии
,
риск
ухудшения
окружающей
сре
-
ды
,
увеличение
количества
потребителей
или
другие
аспекты
.
Оценка
показателей
по
квартилям
При
изучении
экспертных
оценок
рассчитывались
данные
по
квартилям
для
значений
показателей
SAIDI,
SAIFI
и
CAIDI.
Более
полную
картину
можно
получить
,
если
оценивать
данные
по
квартилям
для
тех
предпри
-
ятий
,
которые
участвуют
в
работе
по
оценке
надёжно
-
сти
ежегодно
.
В
течение
первых
лет
данные
по
каждой
из
квартилей
изменялись
из
-
за
перемен
в
самом
под
-
ходе
(
процессе
)
сбора
информации
по
отказам
.
Так
что
на
диаграммах
прослеживается
определённая
общая
тенденция
роста
показателей
,
за
которой
следует
спад
показателя
SAIFI (
частота
прерывания
подачи
электро
-
энергии
системой
).
С
учётом
этого
можно
получить
до
-
*
Квартиль
—
термин
из
математической
статистики
,
озна
-
чающий
любое
из
трёх
значений
случайной
величины
,
которые
делят
распределение
этой
величины
на
четыре
интервала
с
равными
вероятностями
по
25%.
(
Прим
.
ред
.).
22
Январь–февраль 2013
|
www.tdworld.com, www.tdworld.ru
22
Январь–февраль 2013
|
www.tdworld.com, www.tdworld.ru
ОЦЕНКА
Надёжности
Данные
за
последние
годы
По
результатам
были
составлены
диаграммы
,
отражающие
изменения
всех
показателей
надёжности
: SAIDI,
CAIDI
и
SAIFI.
Сравнение
обеих
диаграмм
показателя
SAIDI
показывает
,
что
в
добавление
к
главным
отказам
происходило
множество
каждодневных
,
которые
были
продолжительными
.
При
этом
был
накоплен
опыт
учёта
экстремальных
погодных
условий
.
Дальнейший
анализ
показал
,
что
они
имеют
место
в
северо
-
восточном
ре
-
гионе
и
в
центре
Атлантического
побережья
,
поскольку
цветные
полоски
,
обозначающие
эти
регионы
на
диа
-
граммах
,
значительно
выше
на
нижней
диаграмме
,
где
учтены
главные
отказы
.
Чтобы
просмотреть
оценочные
данные
и
графики
,
выполненные
рабочей
группой
по
изучению
надёжности
,
следует
зайти
на
сайт
http://grouper.ieee.org/groups/td/dist/sd/doc/.
Диаграмма
показателя
надёжности
SAIDI
по
квартилям
за
2011
г
.
Диаграмма
показателя
надёжности
SAIDI
по
квартилям
за
2011
г
.
(
Учтены
только
каждодневные
отказы
)
(
Учтены
как
каждодневные
отказы
,
так
и
главные
)
23
www.tdworld.ru, www.tdworld.com
|
Январь–февраль 2013
23
www.tdworld.ru, www.tdworld.com
|
Январь–февраль 2013
ОЦЕНКА
Надёжности
Увеличение
значений
показателя
SAIDI
при
учёте
отказов
систем
распределения
и
отказов
систем
передачи
.
Усреднённая
картина
отказов
.
ступ
к
полным
и
точным
данным
,
чтобы
улучшить
рабо
-
ту
системы
.
Однако
,
как
оказывается
,
для
устранения
сбоя
в
работе
требуется
в
среднем
больше
времени
,
чем
определено
показателем
CAIDI.
Усреднённая
картина
отказов
Все
данные
каждого
предприятия
-
участника
сумми
-
руются
,
чтобы
получить
усреднённую
картину
отказов
для
всех
предприятий
.
По
приведённым
на
графике
изменениям
показателей
надёжности
можно
сделать
вывод
,
что
никакой
существенной
разницы
между
пред
-
приятиями
в
тенденциях
роста
и
спада
отказов
не
на
-
блюдается
.
Более
того
,
такая
тенденция
,
как
оказывает
-
ся
,
является
по
существу
постоянной
для
показателей
CAIDI (
время
ремонта
)
и
SAIFI (
частота
отказов
)
и
с
не
-
большими
отклонениями
—
для
показателя
SAIDI (
про
-
должительность
отказа
).
Именно
небольшие
отличия
в
данных
по
квартилям
подтверждают
,
что
различия
между
энергетическими
предприятиями
могут
быть
при
-
чиной
отклонений
при
значительном
количестве
энерге
-
тических
систем
всей
Северной
Америки
.
Характеристики
увеличенного
набора
данных
Когда
РГ
продолжила
оценку
регионов
,
в
которых
она
должна
была
собрать
дополнительную
информа
-
цию
,
два
добавления
уже
имелись
.
Во
-
первых
,
установление
местонахождения
линий
электропередачи
,
т
.
е
.
являются
ли
они
отдалёнными
,
городскими
или
пригородными
,
как
ожидается
,
со
вре
-
менем
принесёт
большую
пользу
.
Во
-
вторых
,
поскольку
чрезвычайные
ситуации
(
от
-
казы
)
в
системах
передачи
могут
очень
сильно
влиять
на
работу
систем
распределения
,
то
в
процессе
иссле
-
дований
в
2011
г
.
были
собраны
и
изучены
все
случаи
таких
отказов
.
В
результате
каждый
показатель
надёж
-
ности
работы
предприятий
увеличился
и
,
как
видно
из
диаграммы
,
получил
приращение
к
обозначающей
его
полоске
.
Пример
такой
диаграммы
приведён
на
рисун
-
ке
,
где
при
оценке
показателя
SAIDI
учитывались
каж
-
додневные
отказы
и
не
учитывались
главные
отказы
.
Основные
цветные
полоски
обозначают
рассматривае
-
мые
регионы
и
соответствуют
только
отказам
в
работе
систем
распределения
.
Розовые
сегменты
на
вершине
каждой
цветной
полоски
показывают
вли
-
яние
отказов
систем
передачи
на
увели
-
чение
показателя
SAIDI,
которое
ощутили
потребители
при
распределении
.
Нако
-
нец
,
серые
полоски
отображают
влияние
главных
отказов
на
показатель
SAIDI
для
данного
муниципального
предприятия
.
Деятельность
рабочей
группы
Рабочей
группе
по
надёжности
инсти
-
тута
IEEE
было
поручено
максимально
использовать
показатели
надёжности
для
оценки
работы
предприятий
.
Она
рассма
-
тривает
результаты
своих
исследований
как
важный
инструмент
,
который
следует
использовать
при
каждом
анализе
надёж
-
ности
.
Кроме
того
,
РГ
проделала
большую
работу
,
выпустив
сборник
P1782
под
назва
-
нием
«
Руководство
по
сбору
,
классифика
-
24
Январь–февраль 2013
|
www.tdworld.com, www.tdworld.ru
24
Январь–февраль 2013
|
www.tdworld.com, www.tdworld.ru
ОЦЕНКА
Надёжности
ции
и
использованию
информа
-
ции
по
надёжности
»,
который
содержит
как
эти
экспертные
оценки
,
так
и
множество
других
разделов
по
надёжности
.
Чтобы
гарантировать
по
-
следовательный
подход
к
экспертным
оценкам
и
при
-
менение
методик
по
оценке
надёжности
,
РГ
также
со
-
трудничает
с
такими
органи
-
зациями
,
как
Национальная
лаборатория
Лоуренса
Беркли
(Lawrence Berkeley National
Laboratories)
в
области
надёж
-
ности
.
Рабочая
группа
стре
-
мится
быть
главной
промыш
-
ленной
организацией
в
части
нахождения
методик
измере
-
ния
и
оценки
надёжности
.
В
дальнейшем
РГ
хочет
обеспе
-
чить
соответствие
своих
рас
-
чётов
и
методик
стандартам
в
области
надёжности
,
продви
-
гать
свои
ключевые
методики
,
чтобы
обеспечить
полноцен
-
ный
анализ
работы
распреде
-
лительных
систем
.
Благодарность
Автор
выражает
благодарность
Рою
Биллинтону
(Roy
Billinton),
ранние
работы
которого
обеспечили
базу
для
последующих
работ
,
рабочей
группе
,
включая
её
про
-
шлый
и
настоящий
составы
,
лично
Чери
Воррену
(Cheri
Warren, National Grid),
который
инициировал
работу
по
экспертным
оценкам
при
поддержке
Дана
Варда
,
Джо
-
ну
Мак
Даниэлу
,
Родни
Робин
-
зону
и
Вэлу
Вернеру
(Dan Ward,
Dominion Virginia Power; John
McDaniel, National Grid; Rodney
Robinson, Westar Energy; Val
Werner, We Energies),
коллекти
-
ву
,
который
разработал
документ
IEEE 1366-2003
для
выполнения
анализа
главных
отказов
;
а
также
руководству
Paci
fi
Corp
за
под
-
держку
деятельности
,
поддержи
-
ваемой
IEEE DRWG.
Хайдемари
Касвел
(
Heid-
marie C. Caswell
, heide.caswell@
paci
fi
corp.com)
является
дирек
-
тором
T&D asset performance
корпорации
Paci
fi
Corp,
принад
-
лежащей
холдингу
MidAmerican
Energy Holding Co.
Она
является
сотрудником
IEEE
и
активно
ра
-
ботает
с
рабочей
группой
,
а
также
в
подкомитете
NERC Perfomance
Analysis Subcommittee,
который
занимается
методиками
оценки
надёжности
крупных
энергети
-
ческих
систем
.
Имеет
степень
бакалавра
в
области
энергетики
Университета
Вашингтона
и
является
зарегистрирован
-
ным
профессиональным
инженером
.
Компании
,
упомянутые
в
статье
:
IEEE | www.ieee.org
Lawrence Berkeley National Laboratories | www.lbl.gov
Только
при
н а л и ч и и
целостной
системы
ко
-
личественных
расчётов
факти
-
ческих
показателей
надёжности
электроснабжения
потребите
-
лей
и
ущербов
,
обусловленных
пе
-
рерывами
подачи
электроэнергии
,
можно
определить
приемлемую
для
общества
цену
надёжности
энергосистем
.
Иначе
возможны
перекосы
как
в
сторону
низкой
на
-
дёжности
при
хроническом
недо
-
финансировании
отрасли
,
так
и
в
сторону
дорогостоящей
сверх
-
надёжности
.
За
рубежом
кон
-
кретные
показатели
надёжности
и
качества
электроснабжения
включаются
в
договоры
между
потребителем
и
энергоснабжаю
-
щей
компанией
.
К
сожалению
,
в
нашей
стра
-
не
пока
отсутствует
подобный
подход
.
Это
негативно
сказыва
-
ется
как
на
взаимоотношениях
потребителей
и
электросете
-
вых
компаний
,
так
и
на
динами
-
ке
тарифов
на
электроэнергию
.
В
нормативных
документах
ши
-
роко
используется
абстрактный
термин
«
системная
надёжность
»
и
практически
не
отражены
по
-
казатели
,
характеризующие
на
-
дёжность
электроснабжения
кон
-
кретного
потребителя
.
ОАО
«
ФСК
ЕЭС
»
предприни
-
мает
меры
по
развитию
и
прак
-
тическому
применению
в
России
методов
расчётов
показателей
надёжности
и
ущербов
потре
-
бителей
от
перерывов
электро
-
снабжения
,
а
также
учёта
данной
информации
при
планировании
развития
и
эксплуатации
элек
-
трических
сетей
.
В
связи
с
этим
любые
сведения
о
практических
работах
в
этом
направлении
представляют
интерес
.
Данная
статья
демонстри
-
рует
то
,
что
даже
в
странах
с
развитой
системой
нормирова
-
ния
надёжности
сохраняется
по
-
требность
в
регулярной
оценке
фактических
показателей
надёж
-
ности
электроснабжения
потре
-
бителей
.
Впечатляют
масштаб
исследования
и
количество
сете
-
вых
компаний
-
участников
.
Можно
предположить
,
что
полученные
результаты
участники
смогут
эффективно
использовать
при
оптимизации
своих
расходов
на
развитие
и
эксплуатацию
сетей
с
учётом
требований
к
надёжно
-
сти
.
КОММЕНТАРИЙ
Роман Шамонов, к.т.н., заместитель начальника службы
электрических режимов ОАО «ФСК ЕЭС»:
Оригинал статьи: Возрастающий интерес энергетических предприятий к надёжности систем
Рабочая группа по оценке надёжности при институте IEEE разрабатывает систему экспертных оценок, чтобы помочь предприятиям увеличить надёжность их энергетических систем.
Комментарий к статье:
Роман Шамонов, к.т.н., заместитель начальника службы электрических режимов ОАО «ФСК ЕЭС».
