В связи с реализацией Продовольственной программы к энергосистемам предъявляются новые требования по наиболее качественному электроснабжению сельскохозяйственных потребителей. В Белглавэнерго была проведена многоплановая работа по тщательному анализу существующего состояния электрических сетей сельскохозяйственного назначения с учетом категорийности потребителей в настоящее время и в дальнейшем. Объективно оценив техническое состояние электрических сетей энергосистемы республики и перспективу развития потребителей, на основании технико-экономических расчетов и с учетом возможных материальных и людских ресурсов в энергосистеме было найдено наиболее целесообразное решение вопросов надежности.
В последние годы во многих энергосистемах отрасли наметилось новое направление в повышении надежности сельских электрических сетей путем осуществления комплексной автоматизации распределительных электрических сетей, которая включает в себя осуществление ряда технических мероприятий, но не охватывает многие другие меры, безусловно влияющие на надежность, га-кие, сак организационные, структурные, подготовка и повышение квалификации персонала, организация рабочих мест и т. д.
В Белглавэнерго было принято другое направление, принципиальное отличие которого заключается не в технических мероприятиях комплексной автоматизации, а в комплексном (системном) подходе к решению поставленной задачи.
Комплексный подход основывается на разработке и реализации целевой комплексной программы (ЦКП), являющейся директивным и адресным документом, представляющий собой увязанный по ресурсам, исполнителям и срокам осуществления полный комплекс мероприятий, направленных на достижение конечной цели --повышении надежности сельских электрических сетей путем перевода их в автоматизированный режим работ:
Конечная цель программы: повышение надежности путем перевода сельских электрических сетей з автоматизированный режим работы. Программа включает в себе следующие вопросы.
Обязательным условием при разработке конкретных мероприятий по всем разделам комплексной программы должна быть их экономическая обоснованность.
Проводимые мероприятия по обеспечению надежного электроснабжения потребителей можно разделить на три направления: снижение количества повреждений в сети (повышение надежности элементов, проведение предупредительного обслуживания); уменьшение длительности отключений (противоаварийная автоматика, средства отыскания мест повреждения); снижение величины отключенной нагрузки (резервирование).
Мероприятия различаются по эффекту и оказывают друг на друга существенное взаимовлияние: проведение одного мероприятия может снижать и усиливать эффект другого. Поэтому важная задача — определение наиболее целесообразного комплекса мероприятий с распрелением их во времени, с обеспечением максимального эффекта от затрат, произведенных на повышение надежности сети. Таким комплексом должна стать целевая комплексная программа по повышению надежности сети.
В настоящее время реализуются все три направления повышения надежности: первое — повышение надежности -элементов сети (опор, проводов, изоляторов) и остальные два — резервирование и автоматизация. Осуществление этих мероприятий существенно меняет технические характеристики сети, что, с одной стороны, обеспечивает повышение надежности электроснабжения потребителей, а с другой — повышает экономичность ее эксплуатации.
Для осуществления управления системой обслуживающая сеть должна располагать определенными ресурсами (трудовыми и материальными), величина расхода которых на управление с учетом ущерба от недоотпуска электроэнергии и определяет экономичность работы сети. Такой подход обеспечивает возможность получения величины расходуемых на управление ресурсов в зависимости от объема сети и от ее технических характеристик.
Повышение технических характеристик сети за счет сооружения разукрупняющих подстанций и оснащения ее средствами повышения надежности должно приводить к снижению расхода ресурсов системы, обслуживающей сеть, т. е. эксплуатационных расходов.
В этом состоит принципиальная основа целевой комплексной программы повышения надежности сельских сетей. Такой подход включает основные принципы повышения экономичности работы сети при реализации в ней мероприятий, предусматриваемых в ЦК.П повышения надежности (ПН).
В результате проведения ЦКП ПН появляются также дополнительные возможности повышения экономичности эксплуатации за счет углубления специализации, централизации обслуживания и других усовершенствований организации эксплуатации.
Методические основы целевой комплексной программы повышения надежности представляют собой реализацию ее основных принципов в виде комплекса расчетных методик, алгоритмов, программ, который разделяется ;;а две части:
Методики первой группы основываются на математических моделях процессов восстановления электроснабжения, которые используются для расчета показателей надежности (длительности отключения, недоотпуска электроэнергии). Эти модели модифицируются в двух направлениях: для выполнения точных расчетов и для упрощенных проектных расчетов, в частности в виде номограмм. В качестве экономического критерия при обосновании мероприятий по повышению надежности используется величина предельных приведенных затрат на предотвращение 1 кВт-ч недоотпуска электроэнергии, составляющая 0,75 руб.
Методики второй группы основываются как на упомянутых выше моделях, так и на моделях эффекта обслуживания и моделях, описывающих зависимость этого эффекта от технических характеристик сети.
Реализация целевой комплексной программы позволит существенно повысить надежность и экономичность электроснабжения сельских потребителей.
Эффективность применения способов повышения надежности электроснабжения сельскохозяйственных потребителей определяется затратами на реализацию этих способов и получаемым эффектом как в энергетике, так и у потребителей, т. е. народнохозяйственным эффектом.
Основной экономический эффект от повышения надежности проявляется у потребителей в виде снижения народнохозяйственных потерь, вызванных нарушениями электроснабжения. Кроме того, имеется ряд сопутствующих эффектов, к которым относятся:
Экономическая эффективность применения способов повышения надежности определяется по «Типовой методике определения экономической эффективности капиталовложений». Общая (абсолютная) эффективность применения способов повышения надежности определяется как отношение экономии от снижения себестоимости передаваемого 1 кВт-ч электроэнергии к вызвавшим эту экономию капиталовложениям:
где
Согласно решению Минэнерго СССР, Зн для сельских электрических сетей принята равной 75 коп./(кВт-ч).
Применение способов повышения надежности экономически целесообразно, если фактическая величина абсолютной эффективности капиталовложений больше норматнвного коэффициента: Эс>Еа В целом по народному хозяйству коэффициент Еа равен 0,14.
Сравнительная экономическая эффективность применения средств повышения надежности в действующих электрических сетях может быть определена как снижение народнохозяйственных потерь, связанных с ненадежностью электроснабжения, и вариантах без рассматриваемых способов повышения надежности и с ними:
где Зо—приведенные затраты по варианту без применения средств повышения надежности.
Ниже приведена оценка зффективности основных мероприятии по повышению надежности электроснабжения сельскохозяйственных потребителей, выполненная Украинским отделением института «Сельэнергопроект».
Затраты на совершенствование схемы сети 35, 110 кВ подсчитываются каждого района электрической сети в зависимости от конкретного объема и состава мероприятий.
Обеспечение требуемой надежности электроснабжения 1 категории.Оценка экономического эффекта от выполнения этих мероприятий не производится, поскольку речь идет о выполнении директивных требований Правил устройств электроустановок: обеспечение питания от автоматических источников с автоматическим вводом резерва. Однако по важности эти мероприятие относится к первоочередным. Кроме того, если обеспечивается надежность потребителей I категории, повышается надежность сети в целом.
Совершенствование схем сети 10 кВ. К этим мероприятиям относятся: обеспечение полноценного резервирования линий 10 кВ; сокращение числа и длины нерезевированных оветвлений, сооружение трансформаторных подстанций 10/0,4 кВ с развитым распредуст-ройстаом закрытого типа 10 кВ и присоединением к ним ответвлений; сооружение магистральной части линии усиленной механической прочности и пр.
Модернизация действующего оборудования. Выполнение этих мероприятий позволит сократить количество нарушений электроснабжения из-за низкой надежности действующего оборудования, обеспечить требуемое количество электроэнергии в нормальном и послеаварийном режимах, даст возможность оснастить электросеть устройствами автоматики и телемеханики. Эффективность мероприятий зависит от объема и состава выполняемых работ. Так, замена привода ПП-67 на головном выключателе линии 10 кВ на более совершенный и надежный сократит число отключений секции шин 10 кВ подстанции примерно на 20—30 %. Экономический эффект от замены одного привода составит примерно 150 руб.
Оснащение сети устройствами отыскания мест повреждения.Эти устройства сокращают время обнаружения поврежденного участка и места повреждения. Экономический эффект, по данным ПО «Союзтехэнерго», от внедрения одного устройства, например типа ФТП и ФМК, составит примерно 350 руб./год; типа ФИС — 900 руб./год; типа УПУ — 140 руб./год.
Установка в сети 10 кВ автоматических секционирующих аппаратов. Использование секционирующих выключателей и отделителей снижает величину нагрузки, отключаемой при повреждении в сети, сокращает время восстановления электроснабжения. Экономический эффект от установки на линии 10 кВ длиной более 15 км одного секционного выключателя составит примерно 1500 руб./год; от установки двух секционных выключателей на линии длиной более 20 км составит примерно 850 руб./год на один выключатель. Эффект от установки автоматического секционного отделителя на нерезервируемом ответвлении оценивается примерно в 3200 руб./год.
Установка в сети 10 кВ аппаратов автоматического резервирования. Установка пунктов АВР эффективна на линиях 10 кВ, оснащенных секционирующими выключателями, и особенно на линиях, присоединенных к одно-трансформаторным подстанциям и подстанциям с односторонним питанием. Экономический эффект от установки пункта АВР для таких условий составит примерно 600 руб./год.
Совершенствование релейной защиты.Электрические сети сельскохозяйственного назначения должны быть оснащены такими видами защит, которые позволят обеспечить требования к чувствительности, селективности и быстродействию при любом количестве последовательно устанавливаемых коммутационных аппаратов, выбираемых по условиям надежности.
Оснащение секционных выключателей, например, дистанционной защитой, имеющейся в устройстве релейной защиты и автоматики типа КРЗА-С, дает возможность устанавливать на линии 10 кВ не один, а два секционных выключателя; эффект от этого для линии длиной более 20 км составит примерно 250 руб./год.
Оснащение сетей 10 кВ противоаварийной автоматикой. Эти мероприятия сокращают число отключений за счет повторного включения, обеспечивают полноценное сетевое резервирование путем отключения поврежденного оборудования и т. п. Так, эффект от применения устройств делительной защиты в резервированных сетях 10 кВ позволит обеспечить согласованность действия устройств АПВ и АВР в сетях 10 и 35(110) кВ, даст возможность использовать устройства двукратного АПВ и составит (в расчете на одну линию 10 кВ) примерно 600 руб.
Применение средств диспетчерского и технологического управления. Объем СДТУ в районе электрических сетей устанавливается в соответствии с «Руководящими указаниями по выбору информации, проектированию систем и передачи информации в энергосистемах» (Союзтехэнерго). Однако в связи с ограниченностью капиталовложений, выделяемых для развития электросетей, разработок соответствующей аппаратуры, отвечающей условиям работы в электросетях сельскохозяйственного назначения, состав, объем и очередность реализации СДТУ устанавливаются исходя из наличия и стоимости соответствующей аппаратуры и минимальных затрат на их ремонтно-техническое обслуживание.
Применение вычислительной техники для выполнения оптимизационных расчетов.Электронно-вычислительная техника является базой для АСУ и используется для решения широкого круга задач повышения надежности электроснабжения и экономичности эксплуатации электросетей сельскохозяйственного назначения. Поэтому эффективность решения задач надежности должна рассматриваться в комплексе с другими задачами, решаемыми на ЭВМ на соответствующем структурном уровне.
Оснащение районов электросетей вычислительной техникой производится на этапе, когда осуществлены основные мероприятия по совершенствованию сетей 10, 35 и ПО кВ; сеть оснащена устройствами отыскания мест повреждений, автоматики и телемеханики. Целесообразность установки ЭВМ в РЭС определяется в уставе АСУ ПЭС.
Эффективность мероприятий по повышению надежности зависит от параметров электрических сетей, системы их обслуживания, оснащенности сетей техническими средствами. Ниже приведен ориентировочный перечень основных мероприятий по повышению надежности для сетей усредненными для средней полосы европейской части СССР параметрами (порядок перечисления мероприятий—по мере снижения их эффективности):
Мероприятия по автоматизации действующих электрических сетей предусматриваются в рабочих проектах их реконструкции и технического перевооружения. По заказам районных энергоуправлений или предприятий электрических сетей разрабатывается следующая документация: схемы развития электрических сетей 6—20 кВ РЭС; схема организации эксплуатации электросетей;
Рабочие проекты: на новое строительство электросетевых объектов; расширения электросетевых объектов; реконструкции электросетевых объектов; технического перевооружения электросетевых объектов. Рабочие проекты разрабатываются в соответствии с этапами, предусмотренными в утвержденных схемах развития электрических сетей 6—20 кВ РЭС. При разработке схем развития электрических сетей РЭС реализуются основные направления, предусмотренные ЦКП ПН.
В объем работ по схемам РЭС должны входить, расчет электрических нагрузок; выбор основных параметров сетей 10 кВ с учетом требований надежности электроснабжения и обеспечения качества передаваемой электроэнергии; расчет линий 10 кВ в нормальном и послеаварийном режимах; выбор средств компенсации реактивной мощности и регулирования напряжения; уточнение количества, мест размещения и схем электрических соединений центров питания 35—-НО кВ, количества и мощности устанавливаемых на них силовых трансформаторов; определение объемов работ по развитию сетей 10 кВ по видам воспроизводства; оценка потребности в капиталовложениях на развитие еетей 10 кВ по видам воспроизводства.
Разработка рабочих проектов на новое строительство, расширение, реконструкцию и техническое перевооружение электросетевых объектов осуществляется за счет государственных капитальных вложений. Разработка схем организации эксплуатации электрических сетей осуществляется за счет средств основной деятельности заказчика. Строительство, расширение, реконструкция и техническое перевооружение электросетевых объектов осуществляются за счет капитальных вложений, выделяемых по отраслям «Сельское хозяйство» и «Электроэнергетика».
Схемы РЭС используются: для текущего и перспективного планирования развития сетей 10 кВ; для составления заданий на проектирование В Л 10 кВ; при выдаче технических условий на присоединение потребителей к электросетям РЭС; для разработки рабочих проектов на расширение, техническое перевооружение, реконструкцию и новое строительство ВЛ 10 кВ; при выполнении проектов строительства сетей 0.38 кВ; при составлении схем развития сетей 35—НО кВ; при разработке мероприятий повышения надежности работы электрических сетей.
Планирование капитальных вложений. В целях эффективного планирования капитальных вложений разрабатываются схемы развития сетей 35—ПО кВ и определяются объемы работ по сетям 0,38—20 кВ в сельской местности по областям с пятилетней периодичностью. Схемы составляются по утвержденным методическим указаниям и эталонам за счет госбюджетных средств.
Главные эксплуатационные и главные производственные управления энергетики и электрификации (Минэнерго республик), получив контрольные цифры от Минэнерго СССР, планируют объемы капитальных вложений районным энергетическим управлениям с разбивкой по годам пятилетки, по формам воспроизводства и в сроки, установленные директивными документами. При этом руководствуются утвержденными схемами развития электросетей 35—110 кВ н кормами удельных капитальных вложений на повое строительство, расширение, реконструкцию и техническое перевооружение объектов электроснабжения сельского хозяйства.
Руководствуясь схемами развития сетей 35—110 кВ, схемами развития сетей 6—20 кВ РЭС и разработанными рабочими проектами, районные энергетические управления (или ПЭС) планируют выполнение работ по всем формам воспроизводства в пределах выделенных лимитов капитальных вложений и подрядных работ. В годовых планах объемы работ уточняются.
Выполнение строительно-монтажных работ. Подрядные организации Минэнерго СССР выполняют весь комплекс работ по строительству линий и подстанций, монтажу технологического оборудования, автоматики и телемеханики. Диспетчерские щиты распределяются ЦДУ ЕЭС СССР, оборудование, средства автоматики, СДТУ поставляются трестом «Энергосельхозконструкция» Комплектация оборудования осуществляется управлениями производственно-технической комплектации (ЦПТК) подрядных организаций или заказчиком — районным энергетическим управлением.
Работы по строительству закрытых трансформаторных подстанций 10/0,4 кВ выполняются подрядными организациями Минсельхозом или хозяйственным способом колхозами и совхозами, комплектация и монтаж электротехнического оборудования — подрядными организациями Минэнерго СССР. В исключительных случаях допускаются монтаж оборудования и другие работы эксплуатационным персоналом ПЭС.
Наладочные работы выполняются наладочными подразделениями ПО «Союзэнергоавтоматика» или специализированными организациями главных производственных управлений энергетики и электрификации. Во всех случаях финансирование наладочных работ осуществляется за счет основной деятельности предприятий.
Организация эксплуатации электрических сетей сельскохозяйственного назначения. Для внедрения мероприятий целевой комплексной программы повышения надежности электрических сетей на предприятиях электрических сетей (ПЭС) создаются лаборатории автоматизации распределительных сетей, которые являются производственным подразделением ПЭС и работают согласно «Положению о лаборатории автоматизации распределительных сетей ПЭС». Это подразделение имеет передвижную диагностическую лабораторию, оснащенную устройствами для наладки и проводки высоковольтной коммутационной аппаратуры и средств автоматизации (релейная защита, противопожарная и режимная телемеханика и связь). Численный состав, функции, обязанности и ответственность лаборатории, а также технических средств диагностической лаборатории определяются должностным положением, утвержденным директором ПЭС.
Приступая к разработке и внедрению мероприятий в соответствии с ЦКП ПН для решения вопроса о создании лаборатории автоматизации в ПЭС, следует тщательно проанализировать сложившуюся расстановку всего персонала предприятия.
Лаборатории автоматизации могут быть созданы из числа специалистов (ИТР и мастеров) за счет других подразделений ПЭС. По мере улучшения схемы сети РЭС и оснащения ее средствами автоматизации создаются возможности для снижения длительности аварийных отключений и величины отключенной нагрузки. Более надежная сеть требует меньших затрат :на обслуживание и, в первую очередь, на предупредительные (в основном капитальные) ремонты, создание лаборатории автоматизации и внедрения АСДУ в комплексе с другими средствами управления и автоматизации.
Оснащение электрических сетей с-х назначения средствами поиска мест повреждения автоматизированного выделения поврежденного участка (посредством автоматического к изменению условий работы персонала.
Рост протяженности и усложнение конфигурации электрических сетей РЭС, резкое повышение технического уровня энергетического производства и возросшие требования к надежности электроснабжения потребителей обусловливают необходимость глубокого и всестороннего обоснования каждого управленческого решения. Цепа ошибки, допущенной в настоящее время в управленческом решении, неизмеримо возрастает, в то же время правильно выбранные методы управления производственно-хозяйственной деятельностью дают значительный экономический эффект без каких-либо капитальных затрат. В связи с этим вопросам совершенствования производственного управления должно быть уделено большое внимание.
Современные требования к управлению предполагают не только организационную перестройку изменения потоков и структуры информации, но и методов ее обработки. Реализация этих требований возможна только на основе широкого развития АСУ. Необходимо при этом сосредоточить усилия на автоматизации таких функций управления, которые наибольшим образом влияют на эффективность управленческих решений.
Для оперативного управления производственно-хозяйственной деятельностью на уровне ПЭС—РЭС организуется специальное диспетчерское подразделение (группа) производственно-хозяйственной диспетчеризации (ПХД). В состав группы входят: старший инженер-диспетчер ПХД, инженер-нормировщик и оператор. Подразделение ПХД — это организационный центр планирования, оперативного управления и контроля выполнения ремонтно-эксплуатационных работ в РЭС и службах предприятия. Внедрение диспетчеризации улучшает производственную дисциплину: повышает производительность труда и качество работ.
Для организации сбора и обработки информации на базе ПХД должен быть организован абонентский пункт АСУ ПЭС. Передача информации из РЭС в диспетчерскую ПХД осуществляется по телетайпу. Обработка информации и решение задач производятся на электронно-вычислительной машине типа «Искра-500» (534, 555). Применение таких ЭВМ, имеющих устройство вывода-ввода на перфоленту и накопитель на магнитном диске, позволяет решать практически любую задачу ПХД уровня РЭС и ПЭС.
Одной из наиболее актуальных проблем в эксплуатации автоматизированных электрических сетей является подготовка персонала. Автоматизированные электросети оснащены в настоящее время дорогостоящей и сложной техникой. Большая роль отводится средствам диспетчерского и технологического управления, телемеханике (ТУ, ТИ, ТС), вычислительной технике. Управлять такими сетями должны профессионально пригодные и высококвалифицированные работники. Поэтому наиболее актуальной задачей становится выделение психофизиологического соответствия конкретного человека требованиям его деятельности, другими словами, задача диагностики профессиональной пригодности.