Studies of reliability of power supply of the enterprise from the electric power system and autonomous loaded generators based on Markov processes

Abstract

The purpose of this work is to substantiate the use of probabilistic components of the availability factor of the power supply system (PSS) of the enterprise consisting of a electric power system and autonomous loaded generators, to calculate overpayments for electricity. To achieve this purpose, operation of the PSS during the last 5 years was studied. The PSS was considered as a restored system which has spinning reserve. The process of the PSS functioning was represented by a simple nonbranching graph with one repair team and described by systems of differential and algebraic equations. The solution of the latter allowed calculating the probability components of the PSS availability factor. The operating time of the PSS in a calendar year was calculated with a different number of serviceable generators. The method for calculating overpayment for electricity was proposed. The most significant result is the justification of the use of probability components of the PSS availability factor for as-sessing overpayment for electricity. The significance of the obtained results lies in the fact that the proposed formula for overpayment for electricity allows to estimate overpayment, identify main causes and recommend measures to reduce it. The reliability of the results is confirmed by the example of calculating overpayment for electricity for a real enterprise. The newly obtained indicators of generator reliability can be used in the analysis of overpayment by other enterprises, which have similar generators.

Scopul lucrării este de a fundamenta utilizarea componentelor probabilistice ale factorului de disponibilitate a sistemului de alimentare cu energie (PSS) al întreprinderii constând dintr-un sistem de energie electrică și generatoare autonome încărcate, pentru a calcula supraplățile pentru energie electrică. Pentru a atinge acest scop, a fost studiată funcționarea PSS în ultimii 5 ani. PSS a fost considerat un sistem restaurat care are rezervă de rotație. Procesul de funcționare a PSS a fost reprezentat printr-un grafic simplu non-ramificat cu o singură echipă de reparații și descris prin sisteme de ecuații diferențiale și algebrice. Soluția acestuia din urmă a permis calcularea componentelor de probabilitate ale factorului de disponibilitate PSS. Timpul de funcționare al PSS într-un an calendaristic a fost calculat cu un număr diferit de generatoare deservite. A fost propusă metoda de calcul a supraplatei pentru energie electrică. Rezultatul cel mai semnificativ este justificarea utilizării componentelor de probabilitate ale factorului de disponibilitate PSS pentru evaluarea plății în exces pentru energie electrică. Semnificația rezultatelor obținute constă în faptul că formula propusă pentru supraplata energiei electrice permite estimarea supraplatei, identificarea principalelor cauze și recomandarea măsurilor de reducere a acesteia. Fiabilitatea rezultatelor este confirmată de exemplul calculării supra-plății pentru energie electrică pentru o întreprindere reală. Indicatorii nou obținuți ai fiabilității generatorului pot fi utilizați în analiza plăților în exces de către alte întreprinderi care au generatoare similare.

Целью данной работы является обоснование использования для расчёта переплаты за электроэнергию вероятностных составляющих коэффициента готовности системы электроснабжения (СЭС) предприятия, имеющей несколько источников электроэнергии, в качестве которых выступают электроэнергетическая система и автономные нагруженные генераторы. Для достижения поставленной цели исследовались статистические данные об отказах и восстановлениях генераторов Упрощенная СЭС рас-сматривалась как восстанавливаемая система. Потоки отказов и восстановлений её элементов являлись простейшими пуассоновскими. Расчет критериев Вилькоксона подтвердил однородность статистического материала как по отказам, так и по восстановлениям генераторов, что позволило объединить статистические данные в две отдельные выборки по отказам и восстановлениям, и рассчитать показатели надежности генератора (интенсивности отказов и восстановлений). Математические модели отказов и восстановлений генераторов имеют экспоненциальный характер, что подтверждено расчетом критерия Колмогорова. Процесс функционирования СЭС изображался простым ветвящимся графом и описывался системами дифференциальных и алгебраических уравнений. Решение последних позволило рассчитать вероятностные составляющие коэффициента готовности СЭС для установившегося режима эксплуатации. Выполнен анализ физических, математических различий между статистическими и вероятностными значениями коэффициентов готовности. Рассчитано время работы СЭС в календарном году при разном количестве исправных генераторов. Предложен способ расчета переплаты за электроэнергию. Наиболее существенным результатом является обоснование использования для оценки переплаты за электроэнергию вероятностных составляющих коэффициента готовности упрощенной СЭС. Значимость полученных результатов состоит в том, что предлагаемая формула переплаты за электроэнергию позволяет оценить переплату в зависимости от надежности генераторов, выявить главные причины и рекомендовать мероприятия по её снижению. Достоверность результатов подтверждена на примере расчета переплаты за электроэнергию для реального предприятия. Вновь полученные показатели надежности генераторов могут быть использованы при анализе переплаты другими предприятиями с аналогичными генераторами.