You are currently viewing Оценка безопасности и эффективности электроснабжения разреза «Кедровский»

Оценка безопасности и эффективности электроснабжения разреза «Кедровский»

Содержание

Основная производственная деятельность филиала ОАО «УК Кузбассразрезуголь» «Кедровский угольный разрез» со­стоит в добыче угля открытым способом.

Схема электроснабжения разреза состоит из семи подстанций, обеспечивающих с помощью понижающих трансформаторов и масляных ВМПЭ-10, ВМПЭ-6 и вакуумных выключателей ВВ-6 подачу напряжения 6 кВ на следующих потребителей:

  • Экскаваторы ЭКГ-12,5.
  • Экскаваторы ЭКГ-10.
  • Экскаваторы ЭКГ-8.
  • Экскаваторы ЭКГ-5а.
  • Экскаваторы ЭШ-10/70.
  • Буровые станки.
  • Насосы.
  • Конвейеры.
  • Дробилки.
  • Тяговая сеть элек­тровозной откатки и другие.

Анализ энергосети промышленного предприятия

Основная задача производственной энергосети, это бесперебойное обеспечение электроэнергией инфраструктуры службы главного энергетика:

  • Участок энергоснабжения.
  • Энергетический участок.
  • Участок тяговой сети.

Диспетчеры и дежурные подстанций, а также механики участков, относятся к оперативному персоналу, который обеспечивает бесперебойность работы электросети разреза. 

На рисунке 1 приведена структура, отражающая схему электроснабжения основных потребителей разреза и ее оперативно-диспетчерское управление:

Рисунок 1 – Структура схемы электроснабжения Кедровского разреза и ее диспетчерского управления
Рисунок 1 – Структура схемы электроснабжения Кедровского разреза и ее диспетчерского управления

где

  • 1 — отдел главного энергетика.
  • 2 — старший механик.
  • 3 — участок энергоснабжения.
  • 4 — старший диспетчер.
  • 5 — энергоучасток.
  • 6 — участок тяговой сети.
  • 7 — диспетчер.
  • 8 — дежурный подстанции № 30 «Кедровская».
  • 9 — дежурный подстанции № 29 «Кедровская — Тяговая».
  • 10-14 — механики участков.
  • 15 — дежурный подстанции № 24.
  • 16 — дежурный подстанции «Владимирская».
  • 17 — дежурный подстанции «Латыши».
  • 18 — дежурный подстанции № 33 «Кедровская — Обогатительная».
  • 19 — дежурный подстанции «КФП».
  • 20-36, 45-64 — масляные выключатели.
  • 37-44 — вакуумные выключатели.
  • 65-125 — токоприемники.

Особенностью подстанции «Владимирская» является наличие в ней телеуправления и телесигнализации положения выключателей 6 кВ и 110 кВ, а также телесигнализации индивидуальных сигналов, которые осуществляются с помощью компьютера в отдел главного энергетика:

  • «Авария на подстанции».
  • «Неисправность на подстанции».

Детализация структуры произведена до уровня крупных потребителей энергии:

  • Экскаваторов.
  • Локомотивов.
  • Насосов откачки.

Полученная структура имеет следующие показатели и особенности:

  • Показатель смежности Д=0.696.
  • Упорядоченность G=4.442 [1].
  • Количество циклов Кц зависит от числа элементов, входящих в них.
  • Реально в структуре используются циклы, содержащие до четырех элементов.
  • При этом полное число циклов Кц=320.
  • При расчете информационного ресурса системы учтено 225 циклов [2].

За состояния выключателей ВМПЭ-6 и ВВ-6 принимались следующие состояния оборудования:

  • Нормальная работа.
  • Срабатывание максимальной токовой защиты.
  • Срабатывание токовой отсечки.
  • Срабатывание земляной защиты.

За состояния выключателей ВМПЭ-10 принимались следующие состояния оборудования:

  • Нормальная работа.
  • Срабатывание максимальной токовой защиты.
  • Срабатывание токовой отсечки.

К мощных токоприемников отнесены следующие состояния:

  • Рабочее.
  • Отключенное.
  • Аварийное.

Был произведен подсчет информационного ресурса системы, который составил:

  • R=38.87 бит/с .

Информационная нагрузка отдельных элементов приведена в таблице 1:

Таблица 1 – Информационная нагрузка элементов структуры
Таблица 1 – Информационная нагрузка элементов структуры

Рассмотренная структура одинакова и при нормальной работе, и при авариях:

  • Меняется лишь насыщенность циклов оперативной информацией.
  • Повышение уровня детализации не изменяет нагрузку отдельных элементов, но увеличивает информационный ресурс всей системы, за счет роста циклов с оперативной информацией.

Разработанная методика оценки информационной нагрузки [2] не учитывает напряженности работы отдельных элементов:

  • Нагрузка элементов определяется количеством оперативной информации.
  • Скоростью ее циркуляции и достоверностью.

Формирование прогрессивной структуры электросети для оценки при принятии решений

Следует учесть, что ответственности за принятие решения операторов энергетической системы зависит:

  • От взаимодействий с сотрудниками разных уровнях в иерархии разреза.
  • От разных технологических процессов предприятия.
  • От важности своевременно принятой диспетчером информации обусловливают дифференциацию ценности информации.

В рамках методологии приняты следующие допущения:

  • Ценность использования оперативной информации определяет уровень возможного повреждения и уровнем нормального функционирования системы.
  • Ценность информации измеряется баллом, определяемым количеством уровней иерархии, нормальное функционирование которых зависит от принятого решения.
  • Каждый бит оперативной информации имеет свою цену в баллах.
  • Повышение ценности оперативной информации равносильно увеличению её количества.
  • В свою очередь, достоверность распознавания информации определяется ее объемом и ценой.

В понятие информационная нагрузка элемента, главным образом, оператора энергетической системы, входит:

  • Получение информации по подходящим к элементу путям.
  • Также выдача команд по отходящим путям, причем цена полученной информации или отданной команды может быть различной.

Таким образом, насыщенность связей оперативной информацией отдельного j — го элемента Dj системы, входящая в уравнение для расчета информационной нагрузки [2].

Следовательно насыщенность связей определяем по формуле:

(1)

где

  • pji — вероятность получения достоверной оперативной информации в i — м пути.
  • fji -скорость циркуляции оперативной информации в i — м пути.
  • Cji — цена информации в i — м входящем или выходящем пути j -го элемента.
  • Iji — количество оперативной информации в i -м пути.
  • Nj — количество входящих путей в j -й элемент.
  • Lj -количество выходящих путей из j -го элемента.
  • Mj — общее количество связей j-го элемента.

На основании расчетов и преобразований получилась оценочная структура на рисунке 2:

Рисунок 2 – Оценочная структура
Рисунок 2 – Оценочная структура

Данная структура выстроена по иерархии, позволяющая отчетливо понять цену информации в различных ее участках, как правило, чем выше расположен элемент по иерархии, тем выше цена принимаемых им решений.

Максимальная величина балла ценности у элементов высшего уровня иерархии равна количеству уровней иерархии в системе, но может изменяться от максимальной величины до единицы.

В нашем случае:

  • Максимальный балл равен шести.
  • У элементов низшего уровня цена равна единице.

Информационная нагрузка отдельных элементов с учетом цены информации приведен в таблице 1, информационный ресурс системы с оценочной шкалой оперативной информации увеличился до R= 139.52 бит/с.

При анализе оценочной структуры можно определить следующие закономерности: 

  • Следует учитывать, что наибольшая нагрузка приходится на диспетчера службы главного энергетика и дежурных подстанций.
  • Но, учитывая тот факт, что отдел главного энергетика состоят из нескольких сотрудников, а дежурный подстанции один несет всю нагрузку, максимально загруженным является диспетчер.
  • Следовательно, необходимо использовать старшего диспетчера на одном уровне иерархии с диспетчером, разделив общую диспетчерскую нагрузку пополам с полномочиями у одного из них принимать окончательное решение в аварийной ситуации.
  • Из дежурных подстанций максимум нагрузки наблюдается на подстанции «Владимирская», объяснением чему является наличие большого объема оперативной информации.
  • Сравнение методов определения информационной нагрузки показало, что учет цены информации позволяет рассчитать нагрузку элементов системы, принимающих стратегические решения на уровнях 1 и 2.
  • Следует учесть, что неверное решение на уровне 5 возможен в следствии предоставлении не верной информации от элементов 1 и 2.
  • У элементов системы 6 информационная нагрузка достаточно высока.

Для снижения информационной нагрузки отдельных элементов операторов энергетической системы необходимо:

  • Ограничивать количество связей к данным элементам, так как выход из строя либо ошибочная работа элементов, задействованных во многих путях системы, с большей вероятностью может привести к неисправности самой системы.
  • Максимальная автоматизация управляющих процессов.

Список литературы

  1. Матвеев В.Н. Информационная оценка системы // Вести. КузГТУ.- 2001.- № 2.- С.63-68.
  2. Повышение безопасности и эффективности функционирования диспетчерской службы энергопредприятия / Матвеев В.Н., Микрюков А.М., Науменко С.Н., Романенко Т.Ю. // Вести. КузГТУ. 2005. №2. С. 41-43.
  3. Повышение безопасности и эффективности функционирования диспетчерской службы энергопредприятия.

Источник: Оценка безопасности и эффективности электроснабжения разреза «Кедровский» / В.Н. Матвеев, А.М. Микрюков, Т.Ю. Романенко // Вестник КузГТУ. — 2005. — №2. — C. 43-46.

Добавить комментарий

Gekoms LLC

Коллектив экспертов большая часть опыта и знаний которых востребованы в области промышленной автоматизации, разработке технически сложного оборудования, программировании АСУТП, управлении электроприводом. Телефон: +7(812) 317-00-87 Email: info@gekoms.com Сайт: https://gekoms.org