Анализ трансформаторного хозяйства центральной части России

Лесниченко А.Ю. аспирант, Кудрин Б.И. д.т.н., профессор

Московский Энергетический Институт (Технический Университет)

 

Износ оборудования в электроэнергетическом комплексе достаточно велик. Для того чтобы правильно расставить приоритеты в управлении технологически­ми активами необходимо прежде всего создать достоверную и полную базу дан­ных по установленным единицам оборудования. Один из таких способов является внедрение систем класса ERP. Такие информационные системы позволяют созда­вать многомиллионные базы данных по установленному оборудованию и его тех­ническим характеристикам.

Благодаря внедрению паспортизации активов в распределительном сетевом комплексе Центра России стало возможным провести масштабный анализ транс­форматорного хозяйства в 11 областях. Область исследований сопоставима по площади с территориями таких стран как Швеция, Испания, по населению - с Нидерландами. Численность населения в областях около 14,5 млн. человек. Чис­ленность персонала распределительных сетей около 28 000 человек.

Технический вид - основное понятие классификации, служащее для выра­жения отношения между техническими классами при разбиении их на семейства и роды. Это структурная единица в систематике изделий: изделия двух разных видов отличаются количественной и обязательно качественной характеристика­ми; изделия одного вида изготавливают по одной проектно-конструкторской до­кументации. К общим признакам относятся: некоторая заданная численность; тип организации; способность в процессе работы и воспроизводства сохранять каче­ственную определенность; дискретность; целостность. Выделение каждой едини­цы оборудования происходит присвоением ей номера, паспорта. В представлен­ных исследованиях под особью понимаем конкретный трансформатор, на балансе сетевой организации или арендованные, т.е. установленные в электросетях, нахо­дящиеся в ремонте или запасе. Под видом понимаем присвоение единице обору­дования какого-либо класса в электронном паспорте, согласно принятой класси­фикации в корпоративной информационной системе.  Используя моделирование структуры установленного оборудования гиперболическими H-распределениями, были рассчитаны характеристические показатели и величины достоверности ап­проксимации кривыми. В данном исследовании в качестве базового было принято ранговидовое распределение, математическая запись которого:

Δ(r) = B/ ,

где В - константа ранговидового распределения, β - характеристический коэффи­циент, r - ранг вида.

В таблице 1 приведены результаты расчета характеристического коэффици­ента β, величина достоверности аппроксимации выбранным распределением, а также мощность популяции 10 самых распространенных видов для различных об­ластей центральной части России.

Таблица 1. Результаты моделирования структуры установленных трансформато­ров H-распределением

 

Область

β

Величина достоверности аппроксимации R2

Количество видов

Процент 10 самых распространенных видов от общего количества

Белгородская

1,94

0,97

195

71,1%

Брянская

1,81

0,98

148

75,9%

Воронежская

1,81

0,98

176

88,2%

Костромская

1,81

0,97

166

70,8%

Курская

2,02

0,97

115

89,3%

Липецкая

1,99

0,97

128

82,9%

Орловская

1,81

0,98

127

87,3%

Смоленская

1,93

0,96

161

70,0%

Тамбовская

1,88

0,98

128

84,1%

Тверская

1,95

0,97

162

80,9%

Ярославская

1,86

0,97

137

80,5%

 

В таблице 2 приведены самые распространенные виды трансформаторов в МРСК Центра. Таблица была получена путем анализа данных о 10 самых распро­страненных видах по 11 областям (поэтому общее количество видов в таблице 2 стало равным 18).

 

Таблица 2. Наиболее распространенные виды трансформаторов в распредели­тельных сетях в зоне ответственности МРСК Центра.

 

Ранг

Название вида трансформатора

Количество особей

Количество от общего числа

1

ТМ-160/10

14 934

14,8%

2

ТМ-100/10

14 869

14,7%

3

ТМ-250/10

13 124

13,0%

4

ТМ-63/10

9 691

9,6%

5

ТМ-400/10

6 935

6,9%

6

ТМГ-100/10

4217

4,2%

7

ТМ-60/10

3 500

3,5%

8

ТМ-25/10

3 168

3,1%

9

ТМ-30/10

2 922

2,9%

10

ТМ-40/10

2 821

2,8%

11

ТМ-400/6

1 583

1,6%

12

ТМ-630/10

825

0,9%

13

ТМ-250/6

698

0,7%

14

ОМ-10,0/10

484

0,5%

15

ТМ-630/6

424

0,4%

16

ТМ-20/10

398

0,4%

17

ТМ-100/6

156

0,2%

18

ТМГ-160/10

137

0,1%

 

Исходя из распространенности трансформаторов, можно предложить про­изводителям направить основные усилия на проработку технических решений и конструкций именно этих типоразмеров, потому что именно они в целом опреде­ляют эффективность трансформаторного хозяйства. Повышая навыки эксплуата­ции данных видов можно увеличить срок службы и надежность трансформаторов.

Основываясь на данном исследовании можно доказательно утверждать, что распределительно-сетевой комплекс представляет собой сложную систему техно-ценологического типа. Поэтому для эффективного управления электрохозяйст­вом, грамотного планирования инвестиционной деятельности, четкой разработки планов перспективного развития необходимо учитывать системные ограничения.

Для повышения качества энергоснабжения и развития регионов сетевые ор­ганизации должны учитывать потребности потребителей. Взаимосвязь между се­тевой организацией и потребителем намного шире, чем может показаться на пер­вый взгляд. Дело не только в безусловном наличии электрической связи и дого­ворных обязательств, но еще и в более глубоком системном влиянии. Это влияние на наш взгляд заключается во взаимной увязке принципов построения структур ценозов. Различные ценозы электроснабжающей организации «подстраиваются» под потребности предприятий и организаций. Структуры оборудования и даже нанятый персонал для его обслуживания распределены в соответствии с необхо­димостью в электроснабжении. Для того чтобы это оценить был предложен спе­циальная методика.

Особенность предлагаемой методики по расчету корреляций различных це­нозов заключается в том, что позволяет учесть тот факт, что все ценозы имеют различное количество видов, особей. Основные положения методики можно све­сти к следующим:

1.       Построение гиперболического ранговидового Н-распределения выбран­ных для анализа ценозов;

2.       Определение необходимого количества кластеров для сравнения (необхо­дима техническая возможность все анализируемые ценозы разбить на выбранное число кластеров);

3.       Кластер-анализ исследуемых ценозов, т.е. расчет центров кластеров;

4.       Конструирование новых распределений, основываясь на замене интерва­лов значений на значение величины центра кластера;

5.       Сведение новых распределений в единую прямоугольную матрицу с рав­ным количеством значений (поскольку все ценозы мы разбивали на равное коли­чество кластеров);

6.       Корреляционный анализ получившейся матрицы.

На основе описанной методики мы провели анализ для трансформаторного хозяйства распределительных сетей Белгородской области, персонала по штат­ным должностям и потребителей региона по величине помесячного электропо­требления. Результаты этих исследований приведены в таблице 3.

Таблица 3. Результаты расчета корреляций между различными ценозами.

 

Ценоз

Персонал по

штатным должностям

Силовые трансформаторы

Потребители по ве­личине помесячного электропотребления

Персонал по штатным должностям

1

0,98

0,81

Силовые трансформаторы

0,98

1

0,89

Потребители по

0,81

0,89

1

величине помесячного

электропотребления

При расчете было установлено, что все корреляции значимы на уровне р<0,05. Очевидно, что приведенные данные расчетов доказывают:

1)  Инвариантность структуры ценозов любой природы;

2)  Ценологическую взаимосвязь между потребителем, энергоснабжающей орга­низацией, распределением персонала и оборудования.