128
Abstract
Background:
Improving the reliability and quality of power supply load nodes and stability of power transfer from parts of
power systems with an excess of electric capacities to parts with a deficit is largely associated with the technical condition and
operating conditions of transmission lines (TL).
Under conditions of insufficient inflow of investment funds in maintaining fixed assets, ensuring the reliability of existing
overhead transmission lines (OTL) has become a key problem in modern electric power industry. The specific damage of OTL with
a long service life increases significantly.
The task of increasing the reliability of TL is a means of achieving the strategic goal of innovative and scientific and technical
policies in the energy sector - maintaining the country's energy security, as outlined in the “Energy Strategy of Russia for the Period
until 2030” and the “Doctrine of Energy Security of the Russian Federation”.
The connection between the operation of OTL and the external environment is stochastic and we can only talk about the
probability of the complete achievement of the purpose of OTL - the transmission of electricity to the consumer. Therefore, the
reliability of the power system always also includes the concept of breakdown (technological infringement). Reducing the reliability
of OTL results in a loss of the output effect of their operation, in practice, a lack of electricity to consumers or a breakdown of the
stability of the power system, leading to the division of the power system into parts and/or the appearance of an asynchronous path
or overcurrent of shunt OTL.
Thus, it is necessary to obtain a methodology for probability-statistical modeling of technological disturbances on OTL.
Materials and methods:
We used mathematical statistics, probability theory, reliability theory, and mathematical modeling.
Results:
It is stated that mean time between failures for OTL 500 kV of the Middle Volga power system follows exponential
distribution law at the running-in and normal operation stages, and at the degradation stage of Weibull law.
Conclusions:
We conducted the analysis of the technical condition and operating conditions of OTL necessary for organization
of repairs, maintenance, integrated implementation of technical policy of electric grid companies and the acquisition of an
emergency reserve, in terms of operating OTL, based on the analysis of technological disturbances. A probability-statistical model
of technological disturbances on OTL is obtained, which allows obtaining an assessment of the technical condition and current
technological resource of OTL.
Key words:
overhead transmission lines, probabilistic-statistical model, technological infringements, breakdown.
I.
В
ВЕДЕНИЕ
Изучение статистических данных наработки до
возникновения технологического нарушения на ВЛ
являются основополагающими для принятия решений о
готовности
линий
к
дальнейшей
эксплуатации
(эксплуатационной
готовности)
и/или
реализации
программ технического обслуживания и ремонта. Для
решения проблем обеспечения надежности ВЛ проведен
вероятностно-статистический анализ технологических
нарушений
на
ВЛ,
позволяющий
установить
вероятностные законы распределений для интервалов
времени от момента ввода в эксплуатацию новых ВЛ до
момента возникновения технологических нарушений.
II.
В
ЕРОЯТНОСТНО
-
СТАТИСТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
Для анализа использованы статистические данные за
15-летний срок наблюдения по всем ВЛ 500 кВ ОЭС СВ (30
линий). Анализ технологических нарушений на ВЛ 500 кВ
выполнялся
на
основании
актов
расследования
технологических
нарушений
[1].
Обработка
статистического материала выполнялась с помощью
программных пакетов Microsoft Excel, MathCAD.
Проведен
анализ
однородности
исходного
статистического материала с целью объединения объема
информации в одну общую выборку для проведения
дальнейших исследований.
Оптимальное количество разрядов эмпирического
распределения L
опт
рассчитывается по формуле
Старджесса [2]
, 8,5
lg(221)
3,2 1
lg(n)
3,2 1 L
опт
+=
+=
(1)
где n – объем выборки или общее количество
технологических нарушений равное 221 для ВЛ 500 кВ в
ОЭС СВ за период 15 лет. Полученное значение Lопт
округляется до ближайшего целого числа K=9.
Найдена ширина разрядов статистического ряда
распределения h по выражению
,6
9
0 54
min
max
=
−
=
−
= =
K
t
t
К
Т
h
(2)
где Т – размах выборки; tmin, tmax – минимальная и
максимальная наработка на отказ в выборке объемом n
соответственно, при этом
t
min
= 0 лет, а
t
max
= 54 года.
Определена частота, соответствующая каждому
разряду по формуле (3)
,
n
m
p
i
i
=
*
(3)
В результате получается статистический ряд
распределений частот (m
i
), где m
i
– число точек, попавших
в интервал из статистического ряда относительных
*
i
p
частот. Построен статистический ряд, в котором
приведены разряды в порядке их расположения вдоль оси
абсцисс и соответствующие частоты. По этим данным
строятся гистограммы относительных частот
f*(t)
путем
откладывания разрядов по оси абсцисс и на месте
