На главную страницу Rambler's Top100

О журнале

Архив

Разделы

Полезные ссылки

Rambler's Top100

Yandex.CN Сделано для России , тематический каталог отборных русских сайтов.

 

П. И. Моисеенков


ВИ (ИТ) ВА МТО, кафедра электроснабжения, электрооборудования и автоматики, адъюнкт, г. Санкт-Петербург

 

М. А. Монахов


ВИ (ИТ) ВА МТО, профессор кафедры электроснабжения, электрооборудования и автоматики, кандидат технических наук, г. Санкт-Петербург

 

А. М. Павленок


ВИ (ИТ) ВА МТО, доцент кафедры электроснабжения, электрооборудования и автоматики, г. Санкт-Петербург
  • Энергобезопасность и энергосбережение №2, 2014

    Оценка ущерба в системе электроснабжения

    В настоящей работе рассматривается способ балльной оценки риска, сопряжённого с причинением потребителю ущерба, связанного с отсутствием электроснабжения в заданной точке. Аналогичным образом могут быть оценены риски, вызванные возможными затратами на ремонт, замену и техническое обслуживание элементов системы.

    Ключевые слова: система электроснабжения, безопасность, отказ, риск, ущерб

    В общем случае оценка риска возникновения опасного состояния технической или любой другой системы может быть рассмотрена с точки зрения взаимодействия потребителя и снабжающей системы, обеспечивающей данного потребителя определённым видом ресурса. Рассматриваемая в статье методика оценки риска и ущерба в системе электроснабжения базируется на некоторых фундаментальных понятиях. В соответствии с [1, 2], под безопасностью понимается отсутствие недопустимого риска; под риском – сочетание вероятности нанесения ущерба и тяжести этого ущерба; под опасностью – потенциальный источник возникновения ущерба; под отказом – потеря способности выполнить требуемую функцию (что является событием, которое приводит к неисправности).

    На вход системы поступает ресурс (тепло, электроэнергия и др.), сама система в этом случае выступает как вентиль, пропуская через себя данный ресурс и ранжируя его на своих выходах (q1…qn) в зависимости от внешних, внутренних воздействий и действий обслуживающего персонала. Уровень выходного ресурса будет меняться в пределах от 100 до 0 % от первоначального, образуя три области состояний системы, представленные на рис. 1:

    – безопасное состояние (полное функционирование, 100 % ресурса);

    – опасное состояние (ограниченное функционирование);

    – катастрофа (гибель системы и срыв выполнения задачи, 0 % ресурса).

    Из области опасного состояния объект можно вернуть в область безопасного состояния, повысив уровень ресурса на выходе системы. В то же время существует область катастрофы, отделённая от области опасного состояния линией невозврата. При переходе объекта в данную область он теряет устойчивость, следствием чего является невыполнение им своей задачи, гибель или катастрофа.

    Зависимость интенсивности отказов во времени λ(t), представленная на рис. 2, условно имеет три характерных участка:

    0–t1 – участок приработки, на котором интенсивность отказов относительно велика и быстро падает (отказы являются следствием дефектов изготовления оборудования, ошибок монтажа и т. п.);

    t1–t2 – участок нормальной работы, на котором интенсивность отказов практически постоянна (отказы обусловлены случайными причинами: колебаниями внешних условий, нагрузок, неблагоприятными сочетаниями различных факторов, ошибками обслуживающего персонала);

    t2–t3 – участок старения, на котором интенсивность отказов вновь возрастает (отказы являются следствием накопления необратимых изменений материалов механического износа, коррозии, усталости металла и т. п).


    Пикообразное увеличение интенсивности отказов на участке нормальной работы t1–t2 обусловлено износом элементов вследствие колебания внешних условий, нагрузок, неблагоприятных сочетаний различных факторов, ошибок обслуживающего персонала и характеризуется отрезком [a; b]. Снижение интенсивности отказов на отрезке [b; с] связано с восстановлением отказавших элементов системы. Вместе с тем существует такая область (заштрихованная часть), где к элементам системы прикладываются внешние или внутренние воздействия, превышающие параметр стойкости самого элемента, вследствие чего происходит его полное разрушение.


    Исходя из приведённых в начале статьи определений, оценка риска может быть представлена как сопоставление вероятности возникновения опасного события на последствия от этого события с учётом его минимизации:


    (1)

    (2) где R – риск функционирования системы; Ri – риск функционирования на i-м уровне выходного ресурса; Pi – вероятность возникновения опасного состояния на i-м уровне выходного ресурса, полученная расчётным или экспериментальным путём; Wi – последствия опасного события (ущерб) на i-м уровне выходного ресурса; ψi – коэффициент снижения риска на i-м уровне выходного ресурса.

    Входящие в произведение сомножители могут быть оценены в баллах, как это сделано в [3]. Так, например, можно оценить последствия опасного события. Для этого необходимо провести анализ причин/последствий отказов, присвоив им числовые значения из табл. 1, предложенной в [3].


    Аналогичным образом можно оценить коэффициент снижения риска, который характеризует возможность снижения наступления опасного состояния, для его балльной оценки воспользуемся данными из табл. 2 [3].


    Получив балльные значения переменных путём их перемножения, можно проводить качественную или количественную оценку риска наступления опасного состояния.

    Таким образом, главной целью при количественной оценке риска является определение причинных взаимосвязей между исходными аварийными событиями, относящимися к оборудованию, персоналу или окружающей среде, а также отыскание способов устранения инициирующих событий путём проведения мероприятий, направленных на модернизацию оборудования, совершенствование эксплуатации с целью обеспечения безопасности системы электроснабжения. При этом начинать анализ риска необходимо с учёта и формализации всех структурных и технологических особенностей безопасного функционирования – построения вероятностной математической модели.

    Применяя данный подход для количественной оценки риска функционирования системы электроснабжения, необходимо определить основные составляющие.

    Под действием внешних и внутренних воздействий, а также влиянием человеческого фактора в снабжающей системе происходят повреждения, которые условно можно разделить на три категории: сильные, средние и слабые (рис. 3). Повреждения вызывают нарушения функционирования подсистем и элементов системы электроснабжения. Под действием этих повреждений система начинает работать как вентиль, ограничивая количество, снижая качество, а в некоторых случаях и прекращая подачу электроэнергии на шины потребителей. Соотношение уровней q1…qn (подача электроэнергии требуемого качества на шины потребителя) будет характеризовать уровень выполнения задачи системой. При этом под гибелью системы будем понимать отсутствие питания на шинах 0,4 кВ потребителей системы электроснабжения. Подсчитав вероятность выхода на уровни функционирования системы, получаем числовое значение первого сомножителя уравнения (2).


    Выполнив анализ причин/последствий отказов, представленный на рис. 3, и сопоставив им балльные значения из табл. 2 [3], получаем числовое значение второго сомножителя.

    Для облегчения составления перечня рекомендаций по уменьшению риска проведём ранжирование вида отказов по тяжести последствий (рис. 4) исходя из назначения системы электроснабжения – обеспечения надёжного питания электроприёмников во всех режимах функционирования – и анализа причин/последствий отказов, представленного на рис. 3. Под максимальным ущербом (область катастрофы) будем понимать невыполнение системой своей задачи. Соответственно, последний сомножитель уравнения (2) будет характеризовать продвижение случайной величины xi по оси абсцисс (рис. 4). Чем ближе xi будет к началу координат, тем меньшее значение из табл. 3 [3] будет ему соответствовать.


    Перемножив все сомножители, можно получить качественную и количественную оценку риска системы электроснабжения или любой другой технической системы, на основе которой можно дать рекомендации по уменьшению риска возникновения опасных ситуаций. Балльные оценки возможного ущерба отказов можно применять для объектов (технических систем), абсолютные оценки последствий отказов которых невозможны или нецелесообразны по этическим, техническим или экономическим соображениям. В целом настоящая методика позволяет сделать вывод, что применение балльных оценок является перспективным для оценки надёжности и риска эксплуатации технических систем.




    Литература

    1. ГОСТ Р 53480-2009. Надёжность в технике. Термины и определения. – М.: Изд-во стандартов, 2010. – 75 с.

    2. ГОСТ Р 51898-2002. Аспекты безопасности. Правила включения в стандарты. – М.: Изд-во стандартов, 2002. – 7 с.

    3. ГОСТ 27.310-95. Надёжность в технике. Анализ видов, последствий и критичности отказов. – М.: Изд-во стандартов, 1997. – 12 с.

  • © «Московский институт энергобезопасности и энергосбережения»
    Полное или частичное использование материалов возможно только с разрешения редакции.
    Политика в отношении персональных данных
    Зарегистрирован в Федеральной службе по надзору в сфере массовых коммуникаций, связи и охраны культурного наследия. Свидетельство ПИ № ФС77-28742

    webmaster: webmaster@endf.ru