НЕЧІТКЕ МОДЕЛЮВАННЯ КОМУТАЦІЙНОГО ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ЗАДАЧ ОЦІНКИ РИЗИКУ ВИНИКНЕННЯ АВАРІЙНИХ СИТУАЦІЙ В ЕНЕРГОСИСТЕМІ ПРИ ВІДМОВАХ ЕЛЕКТРООБЛАДНАННЯ

Є. І. Бардик; О.Л. Бондаренко

doi:10.20535/1813-5420.4.2022.273409

Автор(и)

Є. І. Бардик Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0002-5776-1500
О.Л. Бондаренко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0001-9444-8428

DOI:

https://doi.org/10.20535/1813-5420.4.2022.273409

Ключові слова:

нечітка логіка, вимикач, ресурс, ризик, відмова, технічний стан.

Анотація

На сьогоднішній день в електроенергетиці України особливо важливими є питання оцінки ризику експлуатації ЕЕС внаслідок відмов електрообладнання, пов’язаних перш за все зі значним рівнем його старіння і низькими темпами заміни, а також з можливим одночасним аварійним виведенням з експлуатації декількох елементів внаслідок терористичних атак.

Для оцінки ризику виникнення аварійних ситуацій в ЕЕС при відмовах електрообладнання пропонується лінгвістична модель визначення загального спрацьованого ресурсу та імовірності відмови елегазових високовольтних вимикачів різних типів на основі агрегування інформації щодо технічного стану окремих функціональних вузлів. Запропоновано підхід для врахування значущості окремих елементів вимикача в частині впливу на загальний спрацьований ресурс ваговими коефіцієнтами, які визначаються на основі статистики по відмовам.

Результатом визначення загального спрацьованого ресурсу є можливість оцінки імовірності його відмови на інтервалі часу спостереження. Налаштування і адаптація розробленої лінгвістичної моделі елегазового вимикача до реальних умов експлуатації забезпечується корегуванням параметрів функцій належності термів вхідних лінгвістичних змінних з використанням вагових коефіцієнтів і нечіткого логічного висновку із середньозваженою істинністю.

Розроблена лінгвістична математична модель оцінки технічного стану та імовірності відмови елегазових вимикачів може бути використана як складова комплексу програм аналізу ризиків в ЕЕС та формування превентивних дій щодо забезпечення експлуатаційної надійності електрообладнання і режимної надійності ЕЕС при аварійних відмовах обладнання.

Посилання

. N. V. Kosterev, E. I. Bardyk, and V. V. Litvinov, “Preventive risk-management of power system for its reliability increasing,” in Wseas Transactions on Power Systems, 2015, pp. 251-258.

E. I. Bardyk, М. V. Kosterev, and N. P. Bolotnyi, “Improving reliability of operation of power companies on the basis of risk assessment of emergency situations at the failures of electrical equipment,” Proceedings of the Institute of Electrodynamics of the National Academy of Sciences of Ukraine, no. 39, pp. 13-19, 2014.

E. I. Bardyk, and N. P. Bolotnyi, “Electric power system simulation for risk assessment of power transformer failure under external short-circuit conditions,” in 2017 IEEE First Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineering (UKRCON), Kyiv, Ukraine, 2017, pp. 452-456. https://doi.org/10.1109/UKRCON.2017.8100527.

Ye. Bardyk, and O. Bondarenko, “Assessment of regime reliability of electric power system based on the definition of risk index in case of failure of the load with responsible consumers,” Technical sciences and technologies, no. 2(16), pp. 105-117, 2019.

E. I. Bardyk, М. V. Kosterev, The issue of building fuzzy models for assessing the technical condition of objects of electrical systems. Kyiv: NTUU «KPI», 2010, 131 pp.

M. Abdurakhmanov, M. Misrikhanov, and A. Shuntov, “Influence of service life on failures of circuit breakers in high-voltage electrical networks,” Electrical stations, no. 7, pp. 59-63, 2007.

Y. Dementyev, M. Misrikhanov, E. Stolyarov, M. Abdurakhmanov, V. Fedorov, and A. Shuntov, “The reliability of the gas-filled 110-750 kV circuit breaker units of substations,” Electrical stations, no. 1, pp. 51-54, 2011.

M. Žarković, and Z. Stojković, “Artificial intelligence SF6 circuit breaker health assessment,” Electric Power Systems Research, no. 175, pp. 1-6, 2019. https://doi.org/10.1016/j.epsr.2019.105912.

P. Choonhapran, “Applications of high voltage circuit-breakers and development of aging models.” Ph.D. Thesis, Technical University of Darmstadt, Darmstadt, Germany, 2007. https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/930.

P. Choonhapran, and G. Balzer, “Cascading reliability model for HV circuit-breakers,” in 2007 IEEE Lausanne Power Tech, 2007, pp. 1770-1775. https://doi.org/10.1109/PCT.2007.4538584.

G. Balzer, K. Bakic, H.-J. Haubrich, C. Neumann, and C. Schorn, “Selection of an optimal maintenance and replacement strategy of HV equipment by a risk assessment process”, CIGRE, Report B3-103, 2006.

Y. Nakada, I. Takagi, M Shin, J. Kida, M. Toyoda, and H. Ito, “Reliability and electrical stress survey on high voltage circuit breakers in Japan”, CIGRE, Report A3-205, 2006.

B. S. Stognii, M. F. Sopel, L. D. Tretiakova, E. M. Tankevych, A. V. Panov, and V. I. Pankiv, “Evaluation of high-voltage circuit breaker interruption resource,” Technical Electrodynamics, no. 1, pp. 71-80, 2017. http://nbuv.gov.ua/UJRN/TED_2017_1_12.

S. V. Domoroshchyn, and P. V. Makhlin, “The developed resource definition of gas-insulated switch type HGF 100/2 B, C GEC ALSTHOM for a fuzzy model,” Electrical Engineering and Power Engineering, no. 2, pp. 72-81, 2016.

Ye. I. Bardyk, “Modelling and assessment of chances of failure of power systems electrical equipment taking into account the after repair resource restoration level,” Visnyk of National Mining University, no. 3, pp. 82-90, 2014.

P. Dehghanian, T. Popovic, and M. Kezunovic, “Circuit breaker operational health assessment via condition monitoring data,” in 2014 North American Power Symposium (NAPS), 2014, pp. 1-6. https://doi.org/10.1109/NAPS.2014.6965427.

P. Dehghanian, Y. Guan, and M. Kezunovic, “Real-time life-cycle assessment of high-voltage circuit breakers for maintenance using online condition monitoring data,” Transactions on Industry Applications, no. 55, pp. 1135-1146, 2018. https://doi.org/10.1109/TIA.2018.2878746.

E. A. L. Vianna, A. R. Abaidea L. N. Canha, and V. Miranda, “Substations SF6 circuit breakers: Reliability evaluation based on equipment condition,” Electric Power Systems Research, no. 142, pp. 36-46, 2017. https://doi.org/10.1016/j.epsr.2016.08.018.

S. D. Shtovba, Designing fuzzy systems using MATLAB. Moscow : Hot line – Telecom, 2007, 288 pp.

A. Leonenkoff, Fuzzy simulation in MATLAB and fuzzyTech. St.Petersburg : BHV-ST.PETERSBURG, 2003, 736 pp.

S. F. Telenyk, P. I. Bidiuk, L. O. Korshevniuk, and V. S. Khmeliuk, “The fuzzy logic based approach for problem of multicriterion expert estimation,” Problems in programming, no. 4, pp. 73-83, 2008.

N. V. Kosterev, E. I. Bardyk, and V. V. Litvinov, “Assessment of the probability of failure of electrical equipment in the electrical system management mode,” Scientific works of DonNTU. Series: “Electrical engineering and energy”, no. 11, pp. 199-204, 2011.