работоспособности и функционирования

Отказ работоспособности и отказ функционирования могут быть полными или частичными, внезапными или постепенными, независимыми или зависимыми, устойчивыми или неустойчивыми.

Полный отказ работоспособности – отказ работоспособности, приводящий объект в неработоспособное состояние.

Частичный отказ работоспособности – отказ работоспособности, приводящий объект в частично работоспособное состояние.

Внезапный отказ работоспособности – отказ работоспособности, характеризующийся внезапным снижением уровня работоспособности объекта.

Постепенный отказ работоспособности – отказ работоспособности, характеризующийся постепенным снижением уровня работоспособности объекта.

Независимый отказ работоспособности – отказ работоспособности объекта, не обусловленный отказами работоспособности других объектов.

Зависимый отказ работоспособности – отказ работоспособности объекта, обусловленный отказами работоспособности других объектов.

Устойчивый отказ работоспособности – отказ работоспособности, для восстановления которой требуется ремонт объекта.

Неустойчивый отказ работоспособности – отказ работоспособности, для восстановления которой требуется только отключение или изменение режима работы объекта без его ремонта.

Полный отказ функционирования – отказ функционирования, приводящий объект в нерабочее состояние.

Частичный отказ функционирования – отказ функционирования, приводящий объект в частично рабочее состояние.

Внезапный отказ функционирования – отказ функционирования, характеризующийся внезапным снижением уровня функционирования объекта.

Постепенный отказ функционирования – отказ функционирования, характеризующийся постепенным снижением уровня функционирования объекта.

Независимый отказ функционирования – отказ функционирования объекта, не обусловленный отказами функционирования других объектов.

Зависимый отказ функционирования – отказ функционирования, обусловленный отказами функционирования других объектов.

Устойчивый отказ функционирования – отказ функционирования, требующий для его ликвидации ремонта объекта.

Неустойчивый отказ функционирования – отказ функционирования, требующий для его ликвидации только отключения или изменения режима работы объекта без его ремонта.

Кроме перечисленных отказов, в группу отказов функционирования входят также: отказ срабатывания, излишнее срабатывание и ложное срабатывание. Эти понятия характеризуют отказ функционирования объектов дискретного действия.

Отказ срабатывания – отказ функционирования, заключающийся в невыполнении объектом требуемого срабатывания.

Излишнее срабатывание – отказ функционирования, заключающийся в срабатывании объекта при требовании срабатывания других объектов и отсутствии требования срабатывания данного объекта.

Ложное срабатывание – отказ функционирования, заключающийся в срабатывании объекта при отсутствии требования срабатывания данного и других объектов.

Примером отказа срабатывания может быть отказ срабатывания выключателя ЛЭП при коротком замыкании на ЛЭП из-за отказа работоспособности привода выключателя. Излишнее срабатывание может быть при срабатывании защиты сборных шин подстанции при КЗ на одной из ЛЭП, отходящих от этой подстанции. Ложным срабатыванием будет, например, срабатывание релейной защиты при обрыве в цепях напряжения.

При крупных нарушениях режима системы вместо понятия «отказ» используется понятие «авария».

Авария – событие, заключающееся в переходе объекта с одного уровня работоспособности или уровня функционирования на другой, существенно более низкий, с крупным нарушением режима работы объекта.

Авария может привести к разрушению объекта, массовому нарушению питания потребителей, созданию условий, опасных для людей и окружающей среды.

Фиксация факта отказа или аварии требует использования четких количественных критериев отказа и аварии. Критерием отказа (аварии) являются условия, в соответствии с которыми принимается решение о наличии или отсутствии отказа (аварии). Такие критерии либо устанавливаются ведомственной нормативно-технической документацией, либо специально оговариваются условиями, определяющими формирование решений по обеспечению требуемого уровня надежности.

Ограничение последствий отказов и повышение уровней работоспособности и функционирования возможно локализацией отказа функционирования и восстановлением функционирования объекта.

Локализация отказа функционирования – событие, заключающееся в ограничении последствий отказа функционирования объекта.

Восстановление – событие, заключающееся в повышении уровня работоспособности объекта или относительно уровня его функционирования.

Повышение уровня работоспособности системы возможно, например, проведением аварийного ремонта или вводом в работу элементов, находящихся в резерве.

Повышение уровня функционирования системы может, например, произойти в результате изменения режима работы системы, в частности, при суточном или сезонном снижении потребления электроэнергии.

                      Каскадные аварии

Возможна последовательность событий приводящих не к локализации первичных возмущений и восстановлению нормального режима работы системы, а к развитию первичных возмущений и распространению их на другие районы системы с крупными нарушениями режима, сопровождающимися массовым ограничением потребителей электроэнергий. Первичные возмущения могут быть как крупными, так и незначительными. Как показывает анализ подобных аварий, число событий при каскадном развитии аварии достаточно велико, обычно более 10, и, как правило, представляют собой зависимые отказы работоспособности элементов. Основной причиной возникновения каскадных аварий является короткое замыкание в отдельных элементах ЭСС (60%), затем перегрузка или наброс мощности на электропередачу вследствие нарушения баланса мощности в связывающих частях системы (20%). Ложное отключение релейной защитой или противоаварийной автоматикой ЛЭП, шин, трансформаторов – 16%. Отказы выключателей и ошибочное отключение персоналом (вручную) ЛЭП – 4%.

Развитие аварии может происходить самыми различными путями, которые практически не повторяются. Возможны и множественные первичные возмущения в разных точках системы, в том числе из-за процессов, происходящих в природе: тайфуны, вихри, снегопады, цунами, резкие похолодания; но возможны и преднамеренные внешние воздействия.

Предотвращение каскадных аварий обеспечивается действием автоматики и оперативно-диспетчерского персонала. Большую роль в предотвращении каскадного развития аварий играет быстродействующая автоматика деления системы (в 47% случаев), которая предотвращает возникновение или продолжение асинхронного хода. Автоматика, обеспечивающая разгрузку ЛЭП и АЧР предотвращают каскадное развитие аварий, соответственно в 24% и 22% случаев.

Рассмотрим в качестве примера одну из каскадных аварий в ЕЭЭС (рис.2). В одной из ЭЭС (в данном случае ОЭЭС-2) был ошибочно отключен блок с нагрузкой 300 МВт (рис. 2).

В результате перегрузилась ЛЭП-1. Подействовала система автоматического отключения нагрузки (САОН) в ОЭЭС-2 для снижения перетока мощности по ЛЭП-1 ( ). Однако из-за того, что был ранее выведен из работы канал высокочастотного

Рис. 3.2. Расчетная схема ЕЭЭС:

, - перетоки мощности между первой и второй подсистемами

и между второй и третьей подсистемами соответственно.

телеотключения, отключение нагрузки в ОЭЭС-2 не произошло. Диспетчер ОЭЭС-2 дал команду об отключении части нагрузки, но оперативной персонал не успел выполнить это указание в полном объеме. Нарушилась устойчивость по ЛЭП-1, после чего под действием автоматики ликвидация асинхронного режима (АЛАР) эта линия была отключена. После отделения ОЭЭС-1 в оставшейся дефицитной части системы, состоящей из подсистем ОЭЭС-2 и ОЭЭС-3, изменилось не только направление перетока мощности по ЛЭП-2 ( ), но он превысил еще и предельно допустимое по устойчивости значение и нарушилась устойчивость по ЛЭП-2, которая тоже была отключена под действием АЛАР. Частота в ЭЭС-2 понизилась до 48,2 Гц – подействовала АЧР, обеспечивающая отключение нагрузки мощностью около 1000 МВТ.    Восстановление нормальной схемы и режима энергообъединения потребовало более 3 часов.