Подать статью
Стать рецензентом
EN
Online First
Научная статья
Энергетика

Оценка параметров надежности схем цехового электроснабжения горных предприятий с однотрансформаторными подстанциями при различных способах их резервирования

Авторы:
Р. М. Петрова1
Е. И. Грачева2
Об авторах
  • 1 — аспирант Казанский государственный энергетический университет ▪ Orcid
  • 2 — д-р техн. наук профессор Казанский государственный энергетический университет ▪ Orcid
Дата отправки:
2025-01-31
Дата принятия:
2025-07-02
Дата публикации онлайн:
2025-12-23

Аннотация

С усложнением электротехнического оборудования горных предприятий актуализируются разработка и исследование способов повышения надежности технических устройств, входящих в систему электроснабжения. Статья посвящена оценке параметров надежности схем участков цеховых сетей горных предприятий с однотрансформаторными подстанциями 10 и 0,4 кВ и различными способами их резервирования. Цель исследования – проведение оценки параметров надежности различных способов резервирования схем электроснабжения объектов с трансформаторными подстанциями на среднем и низком напряжении (СН и НН) относительно электропотребителей распределительного устройства низкого напряжения горно-добывающих предприятий. Объектом исследования является система электроснабжения цеха вспомогательного производства горно-добывающего предприятия (Кемерово). В работе исследуются параметры надежности участков сети – вероятность безотказной (исправной) работы P(t), вероятность появления отказа Q(t), параметр потока отказов ωсхемы и время наработки на отказ Тнар.отк для следующих вариантов схем: без резервирования; с резервированием на СН; с резервированием на НН; с двойным резервированием (на СН и НН). Данные расчетов показывают, что время наработки на отказ для схемы без резервирования в 2,04 и в 2,11 раз меньше, чем для схем с резервированием на НН и на СН соответственно, и в 2,8 раз меньше, чем для схемы с двойным резервированием. Резервирование является технически и экономически обоснованным методом повышения параметра P(t) системы электроснабжения объекта. Полученные результаты могут быть интегрированы в проектирование систем электроснабжения объектов (для оптимизации структурной схемы и выбора рационального способа резервирования элементов); разработку программ технического обслуживания (для формирования обоснованных регламентов технического обслуживания и ремонтов); создание систем мониторинга надежности (для организации непрерывного контроля текущего состояния оборудования цехов горных предприятий).

Область исследования:
Энергетика
Ключевые слова:
горное предприятие цех петлевая схема кольцевая схема логическая схема надежности параметр потока отказов время наработки на отказ резервирование двойное резервирование
Online First

Литература

  1. Багаутдинов И.З. Расчет надежности // Теория и практика современной науки. 2017. № 4 (22). С. 96-99.
  2. Ivanova S.P., Pestryaev D.A., Myasnikova T.V., Sveklova O.V. Reliability assessment of switching process control equipment // 2022 4th International Youth Conference on Radio Electronics, Electrical and Power Engineering (REEPE), 17-19 March 2022, Moscow, Russia. IEEE, 2022. 6 p. DOI: 10.1109/REEPE53907.2022.9731393
  3. Скамьин А.Н., Добуш В.С., Шклярский Я.Э., Васильков О.С. Параметры энергосистемы в электротехнических комплексах с нелинейными электрическими нагрузками // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2024. № 6. С. 88-104. DOI: 10.25018/0236_1493_2024_6_0_88
  4. Садыков Р.Р. Оценка надежности низковольтных цеховых сетей промышленного электроснабжения // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2017. Т. 19. № 5-6. С. 98-108. DOI: 10.30724/1998-9903-2017-19-5-6-98-108
  5. Петрова Р.М., Абдуллазянов Э.Ю., Грачева Е.И. и др. Исследование вероятностных характеристик надежности электрооборудования внутрицеховых систем электроснабжения // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2023. Т. 15. № 1 (57). С. 93-105.
  6. Кирпичникова И.М., Шипилов С.С. Обеспечение бесперебойного электроснабжения высокотехнологичных предприятий // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Энергетика». 2022. Т. 22. № 1. С. 55-61. DOI: 10.14529/power220106
  7. Бельский А.А., Глуханич Д.Ю., Иванченко Д.И. Электроснабжение контролируемых телемеханических пунктов линейной части нефтепровода // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 4. С. 183-191. DOI: 10.24412/2071-6168-2021-4-183-191
  8. Зацепина В.И., Астанин С.С. Анализ надежности системы электроснабжения с учетом отказоустойчивости релейной защиты // Вестник ТГТУ. 2020. Т. 26. № 4. С. 564-570. DOI: 10.17277/vestnik.2020.04.pp.564-570
  9. Shpiganovich A., Shpiganovich A., Boychevskiy A. Assessment of Reliability of Individual Units Electrical Equipment by Characteristics Power Supply Systems // 2021 3rd International Conference on Control Systems, Mathematical Modeling, Automation and Energy Efficiency (SUMMA), 10-12 November 2021, Lipetsk, Russia. IEEE, 2021. P. 1088-1090. DOI: 10.1109/SUMMA53307.2021.9632126
  10. Абдуллазянов Э.Ю., Грачева Е.И., Ибатуллин Э.Э. и др. Анализ основных показателей промышленнного производства объектов средней мощности // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2023. Т. 15. № 2 (58). С. 93-108.
  11. Токарев И.С. Формирование отраслевой методики расчета параметров системы накопления электроэнергии для объектов газовой промышленности // Записки Горного института. 2025. Т. 272. С. 171-180.
  12. Шпиганович А.Н., Зацепин Е.П. Оценка отказоустойчивости систем электроснабжения промышленных предприятий // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. Вып. 12. С. 29-35.
  13. Changchao Gu, Yihai He, Yi Wei, Xu Ming. Reliability modeling of manufacturing systems based on the task network evolved by key quality characteristics // 2015 First International Conference on Reliability Systems Engineering (ICRSE), 21-23 October 2015, Beijing, China. IEEE, 2015. 5 p. DOI: 10.1109/ICRSE.2015.7366468
  14. Ying Gao, Qiang Dong, Mo Tao et al. Sensitivity-Analysis-Based Reliability Enhancement for Networked Control Systems // 2021 3rd International Conference on System Reliability and Safety Engineering (SRSE), 26-28 November 2021, Harbin, China. IEEE, 2021. P. 113-117. DOI: 10.1109/SRSE54209.2021.00027
  15. Конюхова Е.А. Исследование и анализ надежности схем при сравнении вариантов систем промышленного электроснабжения с двухтрансформаторными подстанциями // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2018. № 4 (40). С. 66-76.
  16. Конюхова Е.А. Оценка показателей надежности схем при выполнении ТЭО варианта электроснабжения объектов // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2018. № 3 (39). С. 34-44.
  17. Шпиганович А.Н., Шпиганович А.А., Петрова Р.М., Грачева Е.И. Исследование отказоустойчивости систем электроснабжения промышленных предприятий // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2024. Т. 16. № 2 (62). С. 94-105.
  18. Yao Cheng, Haitao Liao, Elsayed E.A. From Reliability to Resilience: More Than Just Taking One Step Further // IEEE Transactions on Reliability. 2024. Vol. 73. Iss. 1. P. 42-46. DOI: 10.1109/TR.2023.3330960
  19. Gasparyan A.A., Komarova G.V. Reliability assessment of a technical equipment complex of a monitoring system of parameters for electrical equipment taking into account reserve elements // 2018 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus), 29 January 2018 – 01 February 2018, Moscow and St. Petersburg, Russia. IEEE, 2018. P. 632-635. DOI: 10.1109/EIConRus.2018.8317176
  20. Виноградов А.В., Перьков Р.А. Анализ повреждаемости электрооборудования электрических сетей и обоснование мероприятий по повышению надежности электроснабжения потребителей // Вестник НГИЭИ. 2015. № 12 (55). С. 12-21.
  21. Акимов В.А., Мишурный А.В. Аварии на системах электроснабжения: определение индекса приоритета восстановления электроснабжения // Технологии гражданской безопасности. 2022. Т. 19. № 4 (74). С. 44-47. DOI: 10.54234/CST.19968493.2022.19.4.74
  22. Shenggang X., Jin L., Jiale L., Rushan C. Research on Reliability and Working Life Assessment Method of Mechanical and Electrical Products in Weapon Equipment // 2019 4th International Conference on System Reliability and Safety (ICSRS), 20-22 November 2019, Rome, Italy. IEEE, 2019. P. 364-368. DOI: 10.1109/ICSRS48664.2019.8987718
  23. Xueyong Tang, Ning Luo, Xin He et al. Energy Production Element Planning of Integrated Gas and Power systems Considering the Coordination between Economic and Reliability // 2021 6th Asia Conference on Power and Electrical Engineering (ACPEE), 08-11 April 2021, Chongqing, China. IEEE, 2021. P. 1740-1745. DOI: 10.1109/ACPEE51499.2021.9436885
  24. Zhang Ruifeng, Hao Shuqing, Deng Donglin et al. Low Voltage Power Supply Reliability Evaluation of Distribution Network Based on Data Quality Governance // 2020 4th International Conference on Power and Energy Engineering (ICPEE), 19-21 November 2020, Xiamen, China. IEEE, 2020. P. 75-78. DOI: 10.1109/ICPEE51316.2020.9311017
  25. Zehua Li, Dingkang Liang, Jiahao Wang et al. A Data-driven Technique Based on Power System Reliability Assessment // 2023 3rd Power System and Green Energy Conference (PSGEC), 24-26 August 2023, Shanghai, China. IEEE, 2023. P. 576-581.DOI: 10.1109/PSGEC58411.2023.10255984
  26. Bo He, Yong Liang, Jinlong Xie. Research on Power Supply Reliability of Intelligent Distribution Network with Automatic Blocking Evaluation // 2024 IEEE 3rd International Conference on Electrical Engineering, Big Data and Algorithms (EEBDA), 27-29 February 2024, Changchun, China. IEEE, 2024. P. 207-210. DOI: 10.1109/EEBDA60612.2024.10485856
  27. Congcong Pan, Bo Hu, Changzheng Shao et al. Reliability-Constrained Economic Dispatch With Analytical Formulation of Operational Risk Evaluation // IEEE Transactions on Power Systems. 2024. Vol. 39. Iss. 2. P. 4422-4436. DOI: 10.1109/TPWRS.2023.3317973
  28. Чжан Цзысюань, Курносов Р.А., Юй Чжичжэн. Анализ надежности систем электроснабжения шахт Китая // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2024. Вып. 3. С. 389-396. DOI: 10.24412/2071-6168-2024-3-389-390
  29. Chen Ying, Ma Qichao, Wang Ze, Li Yingyi. Reliability analysis of k-out-of-n system with load-sharing and failure propagation effect // Journal of Systems Engineering and Electronics. 2021. Vol. 32. Iss. 5. P. 1221-1231. DOI: 10.23919/JSEE.2021.000104
  30. Yingying Wang, Vittal V., Khorsand M., Singh C. Composite System Reliability Evaluation With Essential Reliability Services Assessment of Wind Power Integrated Power Systems // IEEE Open Access Journal of Power and Energy. 2020. Vol. 7. P. 403-413. DOI: 10.1109/OAJPE.2020.3029119
  31. Волтковская Н.С., Семенов А.С., Федоров О.В. Энергоэффективность и энергосбережение в системах электроснабжения горнодобывающих предприятий // Вестник ГГТУ им. П.О. Сухого. 2019. № 3. С. 52-62.
  32. Угольников А.В., Макаров Н.В. Применение систем автоматизации для контроля и учета показателей энергоэффективности эксплуатации компрессорного хозяйства горных предприятий // Записки Горного института. 2019. Т. 236. С. 245-248. DOI: 10.31897/PMI.2019.2.245
  33. Ганзуленко О.Ю., Петкова А.П. Энергоэффективность линейного реечного привода штанговых глубинных насосов // Записки Горного института. 2023. Т. 261. С. 325-338.
  34. Бажин В.Ю., Устинова Я.В., Федоров С.Н., Шалаби М.Э.Х. Повышение энергетической эффективности руднотермических печей при плавке алюмокремниевого сырья // Записки Горного института. 2023. Т. 261. С. 384-391.
  35. Выстрчил М.Г., Гусев В.Н., Сухов А.К. Методика определения погрешностей сегментированных GRID моделей открытых горных выработок, построенных по результатам аэрофотосъемки с беспилотного воздушного судна // Записки Горного института. 2023. Т. 262. С. 562-570.
  36. Токарев И.С., Шклярский Я.Э., Андреева Ю.Е., Лаврик А.Ю. Анализ эффективности алгоритма планирования работы электротехнического комплекса с накопителем энергии // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2024. Вып. 3. С. 334-342. DOI: 10.24412/2071-6168-2024-3-334-335
  37. Шклярский Я.Э., Замятина Е.Н., Замятин Е.О. Влияние показателей качества электроэнергии на энергоэффективность электротехнических комплексов предприятий // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 12. С. 400-404.
  38. Skamyin A., Shklyarskiy Y., Gurevich I. Influence of Background Voltage Distortion on Operation of Passive Harmonic Compensation Devices // Energies. 2024. Vol. 17. Iss. 6. № 1342. DOI: 10.3390/en17061342
  39. Singh P., Singh L.K. Reliability and Safety Engineering for Safety Critical Systems: An Interview Study With Industry Practitioners // IEEE Transactions on Reliability. 2021. Vol. 70. Iss. 2. P. 643-653. DOI: 10.1109/TR.2021.3051635
  40. Ying Chen, Yanfang Wang, Song Yang, Rui Kang. System Reliability Evaluation Method Considering Physical Dependency with FMT and BDD Analytical Algorithm // Journal of Systems Engineering and Electronics. 2022. Vol. 33. Iss. 1. P. 222-232. DOI: 10.23919/JSEE.2022.000022
Статистика
Просмотр аннотаций
85
Просмотр полного текста
16
Процитировано
Scopus:
0
Crossref:
0
Меню статьи

Похожие статьи

Экспериментальное моделирование снижения алмазоносности кимберлита в условиях коровых кумулятивных центров
2025 А. В. Кузюра, А. В. Спивак, Г. Ю. Криулина
Перспективы редкоземельной рудоносности кор выветривания по гранито-гнейсам Соуктальского плутонического комплекса (Северный Казахстан)
2025 М. А. Джунусов, К. Р. Регми, Е. В. Климова, А. В. Резник
Реагентная очистка фторсодержащих сточных вод перерабатывающей промышленности
2025 Ю. Д. Пересунько, А. А. Писарева, С. В. Азопков, Е. Н. Кузин, Н. Е. Кручинина
Физические свойства палеозойско-мезозойских отложений из скважин Южно-Баренцевской впадины
2025 В. Л. Ильченко
Высокоглиноземистые гнейсы чупинской толщи Беломорского подвижного пояса: условия метаморфизма, парциальное плавление и возраст мигматитов
2025 А. В. Юрченко, Ш. К. Балтыбаев, Т. А. Мыскова
Плавающие биоплато Constructed Floating Wetlands – фитотехнология для очистки сточных вод: опыт применения и перспективы использования
2025 Л. А. Иванова, Е. А. Красавцева, Т. Т. Горбачева