PROBLEMELE ENERGETICII REGIONALE 1(24) 2014

INGINERIE. PRACTICA

93

DETERMINATION OF THE INFLUENCE OF RANDOM

FACTORS ON THE QUALITY AND RELIABILITY

OF POWER SUPPLY V.S. POPESCU

Agrarian University of Moldova

Abstract. The operation of power networks is accompanied by a number of issues including

the key issue is the reliability of these networks. At the present stage in the transmission and

distribution of electricity held a significant number of disconnections, subject to various

random factors of influence. The problem of ensuring continuity and quality of electricity

supply to consumers is a fairly current Republican power generation and its solution is

imperative to know the influence factors and their impact on the reliability of the equipment

installed in the electrical network. This paper is dedicated to the criteria for assessing the

impact of influence factors on the reliability of electrical networks and forecasting mechanism

and continuity of power supply to consumers.

Keywords: Quality of operation, electrical networks, indicators of reliability, random factors,

characteristics of faults in electric networks.

DETERMINAREA NIVELULUI DE INFLUEN A FACTORILOR ALEATORI ASUPRA

CALITII I FIABILITII ALIMENTRII CU ENERGIE ELECTRIC

Popescu V.S.

Universitatea Agrar de Stat din Moldova Rezumat. Funcionarea reelelor electrice se confrut cu mau multe dificulti i cerine, printre care problema funcionrii fiabile se prezint ca una din cele mai semnificative. n stadiul actual de dezvoltare a reelelor electrice fie de transport a energiei, fie de distribie deconectrile prezint un eveniment destul de semnificativ ce influeneaz asupra fiabilitii- Aceste deconecri sunt condiinate de o gm ntreag de factori aleatori , care sunt greu de prognozat. Totui rmne actual problma prognozei idiclor de fiabilitate ale reelelor ntru asigurarea continuitii i calitii aprovizionrii cu energie electric a consumatorilor. n prezenta lucrare se examineaz criteriile de evaluare a factorilor, care afecteaz gradul de fiabilitate a retelelor electrice i asupra metodologiei de prognozare a siguraei aprovizionrii cu energie electric a consumatorilor. Cuvinte cheie: Fiabilitatea funcional, indicatori de fiabilitate, factori aleatori, reele electrice, caracteristica refuzurilor.

.C.

. , . , . , . . : , , , , x .

Introducere

Asigurarea alimentrii consumatorilor cu energie electric de calitate este problema cheie a electroenergeticii. Pentru energetica republican, aceast problema devine din ce n ce mai stringent, din cauz c sistemul energetic republican are o vrst de peste 50 de ani i elementele sale sunt nvechite i au un grad sporit de uzur. Din cauza acestei situaii, n prezent, n reelele electrice au loc un numr mare de refuzuri care afecteaz sigurana

PROBLEMELE ENERGETICII REGIONALE 1(24) 2014

INGINERIE. PRACTICA

94

alimentrii cu energie electric a consumatorilor. Asigurarea nivelului de fiabilitate poate fi realizat numai prin cunoaterea tuturor fenomenelor ce nsoesc procesul de funcionare a reelelor electrice, ceea ce d posibilitatea de a prognoza factorii de influen i de a planifica lucrrile de profilaxie [3-6,9].

n prezent, factorii ce cauzeaz apariia refuzurilor i impactul lor asupra fiabilitii reelelor electrice nu sunt studiai, iar nivelul de siguran privind alimentarea cu energie electric a consumatorilor poate fi sporit numai prin cunoatere profund a fenomenelor i a factorilor, ce au o influen direct asupra procesului de funcionare a reelelor electrice [1,2,5,8].

Aceast lucrare este consacrat elaborrii criteriului de estimare i prognoz a influenei diferitor factori asupra fiabilitii reelelor de alimentare cu energie electric a consumatorilor, avnd drept obiective elaborarea i aplicarea modelelor matematice privind determinarea impactului diferitor factori aleatori asupra nivelului de fiabilitate a

echipamentelor instalate n reelele electrice.

Dezvluirea problemei Pentru a determina factorii de influen asupra procesului de alimentare cu energie

electric a consumatorilor a fost procesat informaia statistic cu privire la fluxurile de refuzuri nregistrate n reelele electrice. Stabilirea factorilor de cauz a ntreruperilor s-a efectuat n baza unui concept elaborat pentru analiza i sistematizarea datelor experimentale privind refuzurile din reelele electrice, care a dat posibilitatea de a evidenia factorii de influen asupra procesului de furnizare a energiei electrice. n conformitate cu conceptul propus, au fost determinate dousprezece grupe de factori aleatori care au condiionat apariia refuzurilor n funcionare a reelelor electrice i au influenat procesul de alimentare cu energie electric a consumatorilor de toate categoriile de fiabilitate.

ntru estimarea impactului factorilor de influen s-a elaborat algoritmul de calcul analitic al nivelului de fiabilitate, ce sistematizeaz consecutivitatea operaiilor realizate n procesul de evaluare a factorilor de influen asupra fiabilitii. Algoritmul are la baz urmtoarele etape:

1) Procesarea datelor experimentale privind fluxurile de refuzuri din reelele electrice; 2) Clasificarea refuzurilor aleatorii n funcie de factorii de cauz; 3) Elaborarea modelelor matematice pentru determinarea coeficienilor de pondere a

factorilor de influen; 4) Determinarea indicatorilor de baz ai fiabilitii sistemelor de distribuie; 5) Estimarea ponderilor factorilor de influen asupra indicatorilor de fiabilitate; 6) Trasarea msurilor de diminuare a influenei factorilor aleatori; 7) Elaborarea mecanismului de asigurare a continuitii i calitii alimentrii

consumatorilor cu energie electric. Reieind din cele expuse s-a propus de estimat impactul factorilor de influen reieind

din urmtorii parametrii ai deconectrilor condiionate: frecvena de apariie, durata lor i numrul consumatorilor de energie afectai. Acest fapt poate fi explicat prin aceea c orice ntrerupere i cauzat de un factor oarecare n are o anumit durat Ti i afecteaz un anumit numr de consumatori NCi. Totodat, cu creterea numrului de ntreruperi pe un interval de timp determinat , cauzate de factorii aleatori, are loc o variaie semnificativ a indicatorilor de fiabilitate. De aceea fiecare factor are o pondere asupra indicatorilor de fiabilitate reieind din numrul de ntreruperi cauzate, de durata lor i de numrul de consumatori afectai. n baza criteriului propus pentru estimarea impactului factorilor de influen a fost introdus noiunea de coeficieni de pondere asupra calitii de funcionare a reelelor electrice, n conformitate cu care au fost elaborate expresiile matematice pentru determinarea nivelului

PROBLEMELE ENERGETICII REGIONALE 1(24) 2014

INGINERIE. PRACTICA

95

de influen al fiecrui factor n parte asupra indicatorilor calitii i continuitii de funcionare.

Coeficienii de pondere, pentru fiecare factor aleator, se determin: - coeficientul de pondere al factorului f1 se determin conform [1]:

%;100

...1

3

1

32

1

21

1

1

1

11

1

nv

t

v

nvr

s

r

rl

p

l

lk

m

k

k

m

k

kk

p

TNCTNCTNCTNC

TNC

k (1)

- coeficientul de pondere al factorului f2 se determin cu expresia:

%;100

...1

3

1

32

1

21

1

1

2

1

2

2

nv

t

v

nvr

s

r

rl

p

l

lk

m

k

k

l

p

l

l

p

TNCTNCTNCTNC

TNC

k (2)

- coeficientul de pondere al factorului f3 se determin, dup formula:

%;100

...1

3

1

32

1

21

1

1

3

1

3

3

nv

t

v

nvr

s

r

rl

p

l

lk

m

k

k

r

s

r

r

p

TNCTNCTNCTNC

TNC

k (3)

- coeficientul de pondere al factorului fn se determin:

%.100

...11

32

1

21

1

1

1

nv

t

v

nv

s

r

rl

p

l

lk

m

k

k

t

v

nvnv

p

TNCNCTNCTNC

TNC

kn

(4)

Unde:

1kNC numrul consumatorilor afectai de ntreruperile k, cu durata 1kT , cauzate de

factorul aleator de influen f1;

2lNC numrul consumatorilor afectai de ntreruperile l, cu durata 2lT , cauzate de

factorul aleator de influen f2;

3rNC numrul consumatorilor afectai de ntreruperile r, cu durata 3rT , cauzate de

factorul aleator de influen f3;

nvNC numrul consumatorilor afectai de ntreruperile v, cu durata nvT , cauzate de

factorul aleator de influen fn. n baza expresiilor matematice elaborate au fost determinai coeficienii de pondere a

factorilor aleatori asupra indicatorilor calitii de funcionare pentru reelele cercetate. n tabelul 1 se prezint ca exemplu valorile coeficienilor calculai pentru reele de medie tensiune.

Tabelul 1. Valorile sezoniere ale coeficienilor de pondere asupra indicatorilor de continuitate

PROBLEMELE ENERGETICII REGIONALE 1(24) 2014

INGINERIE. PRACTICA

96

Factorii Valorile coeficienii de pondere

Iarna Primvara Vara Toamna

Nr. Descrierea Kp, % Kp, % Kp, % Kp, %

1 Condiii climaterice 37,3 35,7 37,6 41,5

2 Defecte n echipamente 18,3 26,1 31,1 23,7

3 Factori cu caracter nedeterminat 21,2 21,1 17,7 21,3

4 Acte de vandalism 3,8 3,1 2,4 2,9

5 Defecte n reelele de transport 2,1 2,2 2,5 2,8

6 Defecte la PDC-uri 2,1 1,9 1,7 1,8

7 Aciunea animalelor i a psrilor 2,1 1,9 1,3 1,9

8 Aciunea mecanismelor 2,3 1,4 1,6 1,3

9 Avarii cauzate de vegetaie 2,1 1,6 1,5 0,7

10 Defecte din cauza consumatorului 1,6 1,4 1,5 1,7

11 Calitatea energie electrice 7,0 0,6 0,7 0,3

12 Erori de exploatare 0,1 3,0 0,4 0,1

Conform valorilor obinute ale coeficienilor de pondere s-a fcut o caracteristic general a factorilor de influen asupra calitii i continuitii alimentrii cu energie electric a consumatorilor, care este prezentat grafic n figura 1. Din aceast caracteristic se pot evidenia factorii cu influen semnificativ asupra procesului de alimentare cu energie electric.

Fig.1. Caracteristica factorilor aleatori de influen

Din analiza rezultatelor obinute reiese c, cei mai semnificativi factori care influeneaz indicatorii de continuitate i calitate a alimentrii cu energie electric a consumatorilor sunt: condiiile climaterice, defecte n echipamente i factorii cu caracter nedeterminat.

k p. med , %

1,7

0,4

1,6 4,6

20,91

27,5

0,7 1,5

2,1 4,0

0,5

34,1

Condiii climaterice

Defecte n echipamente

Factori necunoscuti

Acte de vandalism

Aciunea animalelor i psrilor Aciunea mecanismelor Defecte din cauza consumatorului Avarii cauzate de vegetatie Defecte in retelele de transport Defecte la PDC-uri

Erori de exploatare

Calitatea energie electrice

PROBLEMELE ENERGETICII REGIONALE 1(24) 2014

INGINERIE. PRACTICA

97

n figura 2 este prezentat variaia ponderilor factorilor de influen asupra indicatorilor

de fiabilitate pe o perioad de cinci ani, din care reiese uniformitatea repartiiei ponderilor

factorilor de influen.

20102009

20082007

2006

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

kp, %

Anii

Condiii climaterice

Defecte n echipamente

Factori neidentificai

Acte de vandalism

Defecte n reelele de

transport Defecte la PDC-uri

Aciunea animalelor i

a psrilorAciunea mecanismelor

Avarii cauzate de

vegetaieDefecte din cauza

consumatoruluiCalitatea energie

electriceErori de exploatare

Fig. 2. Evoluia factorilor aleatori n funcie de ponderea lor

asupra indicatorilor de fiabilitate

Expresiile matematice pentru determinarea coeficienilor de pondere au permis de a scoate n eviden factorii dominani cu influen pronunat asupra nivelului de fiabilitii de funcionare a reelelor electrice, care determin calitatea i continuitatea procesului de furnizare a energiei. Rezultatele obinute cu privire la estimarea impactului diferitor factori cu caracter aleatoriu permit planificarea msurilor de asigurare a indicatorilor normai de fiabilitate, n conformitate cu cerinele corespunztoare.

Concluzii

Criteriul de estimare a nivelului de influen a factorilor aleatori asupra fiabilitii cu utilizarea coeficienilor de pondere a dat posibilitatea de a aprecia impactul diferitor factori asupra calitii alimentrii cu energie lund n consideraie numrul de refuzuri cauzate de fiecare factor n particular, de durata refuzurilor i de numrul consumatorilor afectai.

Rezultatele obinute n baza utilizrii expresiilor matematice elaborate pentru determinarea coeficienilor de pondere au scos n eviden faptul c factorii cu influen semnificativ asupra calitii i continuitii alimentrii cu energie electric sunt: condiiile climaterice, defectele n echipamente i factorii cu caracter nedeterminat.

Bibliografie

[1] Popescu V. Analiza fiabilitii sistemelor electrice de distribuie. Problemele energeticii regionale, AM, Chiinu, 2012 nr.1 (18) p. 52-57.

[2] Felea I., Dziac Simona. Fiabilitatea Echipamentelor i Sistemelor Energetice. Editura Universitii din Oradea, 2006.

[3] Matica L. About non-sinusoidal situations energetics effects in electrical networks. Analele universitii din Oradea. Universitatea din Oradea, Romnia, 2009, Fascicula de Energetic, Nr. 15, p. 73-76.

[4] Felea I., Secui D., Oltean M. The impact analyze of electric stress level in content of insulating oil gases in power transforrmers. Journal of sustainable energy,

Romnia, Oradea, 2011, Vol-II,, Nr. 4, p. 7-12.

PROBLEMELE ENERGETICII REGIONALE 1(24) 2014

INGINERIE. PRACTICA

98

[5] Popescu V., Gaina A, Bodarev G. Reliability analysis of power distribution systems the voltage of which is 6 and 10 KV. n: Intelectus, AGEPI, nr. 1, Chiinu 2012, p.

90-97.

[6] Georgescu O., Sarchiz D., Bucur D. Maintenance Based on Reliability With Applications to Components of Transmission and Distribution Power Lines. Jurnal

of Sustainable Energy vol.1 Oradea 2010.

[7] Felea I., Coroiu N., Manea I., Albut D. Electric Switchers Parametrical Reliability Evaluate of an Electric Energi Distribution Zone. Analele Universitatii din Oradea,

Fascicula de Energetica vol 13, Oradea 2007.

[8] Erchan F., The Influence of the Asymmetrical Mode of the Reliability on the Quality Electric Energi of the Distributing Networks. Analele Universitatii din

Oradea, Fascicula de Energetica vol 15, Oradea 2009.

[9] Erchan F., Vilcov I., The Problem of the Reliability of the Electric Power Equipment. Annales of the University of Craiova nr.13, Craiova 2007.

Despre autor.

Popescu Victor Serghei, doctor n tehnic, confereniar universitar al catedrei Electrificarea i automatizarea mediului rural, Universitatea Agrar de Stat din Moldova. Interesele tiinifice se afl n planul asigurrii fiabilitii reelelor electrice, auditul energetic al consumatorilor din sectorul agrar i al ntreprinderilor de prelucrare primar a produciei agricole. Autor i coautor a 67 de lucrri tiinifice i metodico-didactice i o serie de articole tiinifice publicate n reviste recenzate, raporturi la Conferine tiinifice Internaionale. E-mail: vspopescu @mail.ru