Estimation of the short circuit accident probability at the overhead electric transmission lines

Volodymyr Litvinov; Mykola Kosterev

doi:10.15587/2312-8372.2020.195897

Автор(и)

Volodymyr Litvinov ПрАТ «Укргідроенерго», філія «Дніпровська ГЕС», бул. Вінтера, 1, м. Запоріжжя, Україна, 69096, Україна https://orcid.org/0000-0003-1974-0976
Mykola Kosterev Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0001-5601-2607

DOI:

https://doi.org/10.15587/2312-8372.2020.195897

Ключові слова:

коротке замикання, лінія електропередачі, технічний стан, рівень кваліфікації персоналу, метеорологічні умови, функції приналежності, еталонні матриці

Анотація

Об'єктом дослідження є імовірнісні характеристики виникнення короткого замикання (КЗ) на повітряних лініях електропередачі (ЛЕП) класів напруги 110 кВ і вище, відмова яких може призвести до розвитку аварії в електроенергетичній системі (ЕЕС). Імовірнісні характеристики виникнення КЗ на ЛЕП залежать від великої кількості факторів: довжини та траси проходження ЛЕП, класу напруги, погодних умов, кваліфікації персоналу, в віданні, управлінні та обслуговуванні якого знаходиться ЛЕП. Найбільш проблемними питаннями при оцінці імовірності виникнення КЗ на повітряних ЛЕП є виділення пошкоджуваності від КЗ із загальної статистики пошкоджень, кількісне врахування таких особливостей функціонування повітряних ЛЕП, як метеорологічні умови, рівень кваліфікації персоналу та технічний стан окремої одиниці обладнання.

В ході дослідження розроблено нечітко-статистичний підхід до оцінювання імовірності виникнення КЗ на повітряній ЛЕП з урахуванням її індивідуальних особливостей роботи, таких як кваліфікаційний рівень обслуговуючого персоналу, метеорологічні умови функціонування та технічний стан ЛЕП. Для визначення безумовної імовірності виникнення КЗ на повітряній ЛЕП використовуються статистичні дані щодо КЗ на лініях відповідного класу напруги. Технічний стан ЛЕП та метеорологічні умови функціонування кількісно оцінюються за нечіткими моделями, кваліфікаційний рівень персоналу визначається на стандартних інтервалах шкали Харрінгтона. Умовні імовірності стану функціонування ЛЕП визначаються за допомогою спрощеного нечіткого виводу, що дає можливість кількісної оцінки умовної імовірності при відсутності чітких аналітичних зв’язків між ознаками умов роботи ЛЕП.

Отримані за розробленим підходом результати рекомендовано використовувати в зачах ризик-орієнтованого управління ЕЕС для підвищення надійності функціонування шляхом зниження величини ризику розвитку системної аварії при виникненні КЗ в елементах ЕЕС. Також визначено обмеження на застосування розробленого підходу в задачах оцінювання імовірності відмови обладнання та організації ризик-орієнтованого управління.

Біографії авторів

Volodymyr Litvinov, ПрАТ «Укргідроенерго», філія «Дніпровська ГЕС», бул. Вінтера, 1, м. Запоріжжя, Україна, 69096

Кандидат технічних наук

Виробничо-технічний відділ

Mykola Kosterev, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Доктор технічних наук, професор

Кафедра відновлюваних джерел енергії

Посилання

Kosterev, M., Litvinov, V. (2018). Priority events determination for the risk-oriented management of electric power system. EUREKA: Physics and Engineering, 3, 21–32. doi: http://doi.org/10.21303/2461-4262.2018.00643
Handschin, E., Jurgens, I., Neumann, C. (2008). Long term optimization for risk-oriented asset management. 16^th Power Systems Computation Conference. Glasgow.
Neklepaev, B., Vostrosablin, A. (1999). Veroiatnostnye kharakteristiki korotkikh zamykanii v energosistemakh. Elektrichestvo, 8, 15–23.
Sitnikov, V., Skopincev, V. (2007). Veroiatnostno-statisticheskii podkhod k ocenke resursov elektrosetevogo oborudovaniia v processe ekspluatacii. Elektrichestvo, 11, 9–15.
Neklepaev, B., Vostrosablin, A. (1994). Statisticheskaia veroiatnost vozniknoveniia korotkikh zamykanii v energosistemakh. Elektricheskie stancii, 7, 51–54.
Nazarychev, A., Andreev, D. (2005). Metody i matematicheskie modeli kompleksnoi ocenki tekhnicheskogo sostoianiia elektrooborudovaniia. Ivanovo: IGEU, 224.
Kosteriev, M., Bardyk, Ye. (2011). Pytannia pobudovy nechitkykh modelei otsinky tekhnichnoho stanu obiektiv elektrychnykh system. Kyiv: NTUU «KPI», 148.
Kosteriev, M., Bardyk, Ye., Vozhakov, R. (2011). Nechitke modeliuvannia LEP dlia otsinky ryzyku znyzhennia nadiinosti elektropostachannia. Visnyk VPI, 6, 159–163.
Ciapessoni, E., Cirio, D., Gagleoti, E. (2008). A probabilistic approach for operational risk assessment of power systems. CIGRE, С4–114.
Ciapessoni, E., Cirio, D., Kjolle, G., Massucco, S., Pitto, A., Sforna, M. (2016). Probabilistic Risk-Based Security Assessment of Power Systems Considering Incumbent Threats and Uncertainties. IEEE Transactions on Smart Grid, 7 (6), 2890–2903. doi: http://doi.org/10.1109/tsg.2016.2519239
Bonelli, P., Lacavalla, M., Marcacci, P., Mariani, G., Stella, G. (2011). Wet snow hazard for power lines: a forecast and alert system applied in Italy. Natural Hazards and Earth System Science, 11 (9), 2419–2431. doi: http://doi.org/10.5194/nhess-11-2419-2011
Lacavalla, M., Marcacci, P., Frigerio, A. (2015). Forecasting and monitoring wet snow sleeve on overhead power lines in Italy. IEEE Workshop on Environmental, Energy and Structural Monitoring Systems Proceedings, 78–83. doi: http://doi.org/10.1109/eesms.2015.7175856
Kosteriev, M., Litvinov, V. (2019). Otsiniuvannia rivnia prypustymoho ryzyku vynyknennia avariinoi sytuatsii v elektroenerhetychnii systemi za dopomohoiu nechitkykh modelei. Elektrotekhnika ta elektroenerhetyka, 2, 43–50.
Remennikov, V. (2005). Upravlencheskie resheniia. Minsk: Iuniti, 144.
Hines, P., Blumsack, S., Sanchez, E., Barrows, C. (2010). The topological and electrical structure of power grids. Proceeds of 43^rd Hawaii International Science Conference. Honolulu, 1–10. doi: http://doi.org/10.1109/hicss.2010.398