По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621.311.2:621.311.22

Анализ методов резервирования для повышения надежности объектов электроэнергетики

Гуляев И. В. д-р техн. наук, руководитель НОЦ «Энергоэффективные двигатели двойного питания», НИУ МГУ им. Н. П. Огарева, г. Саранск
Крюков О. В. д-р техн. наук, зам. директора по науке, ООО «ТСН-электро», г. Нижний Новгород
Иванов А. А. руководитель технико-коммерческого отдела ООО «ТСН-электро», г. Нижний Новгород
Васенин А. Б. зав. группой АСУ ТП, ООО «ТСН-электро», г. Нижний Новгород
Степанов С. Е. канд. техн. наук, ведущий инженер Инженерного центра, ООО «ТСН-электро», г. Нижний Новгород

Рассмотрены пути повышения надежности работы объектов электроэнергетики путем резервирования элементов систем электроснабжения на примере компрессорных станций и линейных потребителей. Предложены варианты реализации структурообразования систем электроснабжения в части объектов повышенной опасности. Представлены теоретически обоснованные показатели расчета надежности, позволяющие оценить вероятность безотказной работы и среднее время безотказной работы при различных способах резервирования систем. Выполнены численные расчеты надежности для характерных примеров систем электроснабжения с резервированием. Показано, что наилучшие показатели надежности обеспечивают системы электроснабжения компрессорных цехов при резервировании с замещением и при скользящем резервировании. Представлены также структурные схемы практической реализации способов резервирования электроэнергетических объектов и оценка показателей надежности, исходя из особенностей проектирования магистральных газопроводов.

Литература:

1. Пужайло А.Ф. и др. Энергосбережение и автоматизация электрооборудования компрессорных станций / Под ред. О.В. Крюкова. – Н. Новгород: Вектор ТиС, 2010. – 570 с.

2. Milov V.R., Suslov B.A., Kryukov O.V. Intellectual management decision support in gas industry // Automation and Remote Control. – 2011. – Vol. 72, N 5. – P. 1095–1101.

3. Бабичев С.А., Захаров П.А., Крюков О.В. Автоматизированная система оперативного мониторинга двигателей ГПА // Автоматизация в промышленности. – 2009. – № 6. – С. 3–6.

4. Крюков О.В., Степанов С.Е. Пути модернизации электроприводных ГПА // Електромеханiчнi I енергозберiгаючi системи. – 2012. – № 3 (19). – С. 209–212.

5. Папков Б.В., Крюков О.В. Надежность функционирования резервированных систем в электроэнергетике газовой промышленности // Газовая промышленность. – 2016. – № 4 (736). – С. 96–100.

6. Крюков О.В., Степанов С.Е. Повышение устойчивости работы электроприводов центробежных нагнетателей на компрессорных станциях ПАО «Газпром» // Газовая промышленность. – 2014. – № 8 (710). – С. 50–56.

7. Васенин А.Б., Крюков О.В. Вопросы электропитания вдольтрассовых объектов ЕСГ России // Научно-технический сборник «Вести газовой науки». – 2020. – № 2 (44). – С. 181–192.

8. Саушев А.В., Романов Л.Р., Крюков О.В. Многоуровневый подход к анализу отказоустойчивости средствами резервирования, релейной защиты и автоматики электроснабжения // Автоматизация и IT в энергетике. – 2023. – № 4 (165). – С. 34–43.

9. Valtchev S., Kryukov O.V., Meshcheryakov V. N., Belousov A.S. Comparative analysis of electric drives control systems applied to two-phase induction motors // В сб.: Proceedings – 2020 2nd International Conference on Control Systems, Mathematical Modeling, Automation and Energy Efficiency, SUMMA 2020. – N 2. – Р. 918–922.

10. Васенин А.Б., Степанов С.Е., Крюков О.В. Обеспечение устойчивости электроэнергетических систем автоматическим регулированием возбуждения // Автоматизация и IT в энергетике. – 2023. – № 5 (166). – С. 16–25.

11. Гуляев И.В., Васенин А.Б., Степанов С.Е., Крюков О.В. Автоматизация системы ПКЗ трубопроводов на объектах ТЭК и нефтегазопроводов // Автоматизация и IT в энергетике. – 2023. – № 1 (162). – С. 29–39.

12. Гуляев И.В., Старов А.В., Крюков О.В. Перспективы развития систем электроснабжения объектов ПАО «Газпром» по результатам анализа текущего состояния электроэнергетики // Автоматизация и IT в нефтегазовой области. – 2022. – № 4 (50). – С. 45–53.

13. Степанов С.Е., Васенин А.Б., Крюков О.В. Интеллектуальные функции систем управления и мониторинга распределительных устройств КТП «КАСКАД» // Автоматизация и IT в энергетике. – 2022. – № 5 (154). – С. 4–13.

14. Крюков О.В. Особенности релейной защиты и автоматики вдольтрассовых линий электропередачи // Электричество. – 2018. – № 11. – С. 4–9.

15. Крюков О.В., Сарычев А.П., Карачун Н.Д. Оптимальное управление электроэнергетическими комплексами в условиях стохастических возмущений. – М.: АО «ВНИИЭМ», 2017.

16. Захаров П.А., Крюков О.В. Принципы инвариантного управления электроприводами газотранспортных систем при случайных возмущениях // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. – 2008. – № 2. – С. 98–103.

17. Крюков О.В., Киянов Н.В. Электрооборудование и автоматизация водооборотных систем предприятий с вентиляторными градирнями: монография. – Н. Новгород: НГТУ, 2007. – 260 с.

18. Кононенко А.Б., Косоротов А.А., Крюков О.В. Новые возможности мониторинга распределительных устройств КТП «КАСКАД» // В сб.: Состояние и перспективы развития электро- и теплотехнологии (ХХI Бенардосовские чтения). Материалы МНТК. – Иваново, 2021. – С. 84–87.

19. Крюков О.В., Саушев А.В., Широков Н.В. Алгоритм превентивной защиты судовой электроэнергетической системы // Труды Международного симпозиума «Надежность и качество». – 2023. – Т. 1. – С. 177–179.

20. Васенин А.Б., Степанов С.Е., Проскуряков Д.В., Крюков О.В. Иерархическая модель Единого комплекса стандартов на АСУ ПТК ЕСГ // Автоматизация и IT в нефтегазовой области. – 2021. – № 2 (44). – С. 4–11.

21. Крюков О.В. Исследование ЭГПА по нормативным требованиям в процессе эксплуатации // Трубопроводный транспорт: теория и практика. – 2015. – № 6 (52). – С. 20–25.

22. Папков Б.В., Крюков О.В. Оценка надежности резервирования объектов электроэнергетики газовой промышленности // Наука и техника в газовой промышленности. – 2016. – № 3 (67). – С. 60–70.

23. Груздев В.В., Волков А.С., Крюков О.В. Анализ способов аппаратного резервирования объектов электроэнергетики // Главный энергетик. – 2021. – № 2. – С. 4–13.

24. Васенин А.Б., Степанов С.Е., Крюков О.В. Ретроспективный анализ развития и перспективы применения трубопроводов с ВГП // Автоматизация и IT в нефтегазовой области. – 2022. – № 3 (49). – С. 46–56.

25. Крюков О.В. Резервирование как способ повышения надежности электроэнергетики газотранспортных систем // Компрессорная техника и пневматика. – 2017. – № 5. – С. 37–42.

Наиболее эффективным способом повышения надежности объектов электроэнергетики, включая компрессорные станции (КС) магистральных газопроводов (МГ) [1–3], является резервирование наиболее ответственных элементов путем введения избыточности, т. е. дополнительных средств и ресурсов, сверх минимально необходимых для этих целей [4–7]. Существуют различные виды резервирования объектов повышенной опасности, среди которых выделим структурное резервирование, которое получило наибольшее распространение в системах электроснабжения (СЭС) компрессорных станций [8–10] и линейных потребителей, включая системы электрохимической защиты [11– 14]. Однако для последних необходимо оценивать влияние возмущающих воздействий [15–17] и обеспечить эффективную защиту [18, 19] в соответствии с нормативно-технической документацией [20, 21].

Структурное резервирование может быть организовано [22–25]:

• по соотношению количества основных и резервных элементов;

• способу включения резерва;

• режиму работы резервных элементов;

• способам их подключения.

Резервирование является:

- общим, если резервируется вся система (объект);

- раздельным (поэлементным), если резервируются отдельные элементы;

- групповым, при резервировании группы элементов;

- скользящим, когда все основные элементы одинаковы, а резервные не закрепляются за основными и могут заменить любой из них.

Системы с общим структурным резервом относятся к последовательно-параллельным, а с раздельным – к параллельно-последовательным соединениям. При общем резервировании в системе имеется только одна резервированная группа, а при раздельном – столько, сколько элементов в последовательной системе.

По способу включения различают резервирование с постоянно включенным резервом и с резервом, включаемым замещением основных элементов. При постоянно включенном резерве основные и резервные подсистемы функционируют одновременно. Недостаток общего резервирования с постоянным включением резервной системы заключается в значительном увеличении объема используемого оборудования. Его рекомендуется применять при небольшой кратности резервирования, поскольку его основное преимущество – простота.

Для Цитирования:
Гуляев И. В., Крюков О. В., Иванов А. А., Васенин А. Б., Степанов С. Е., Анализ методов резервирования для повышения надежности объектов электроэнергетики. Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2025;1.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: