Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Задачи надежности современного электроснабжения

Покупка
Основная коллекция
Артикул: 767775.02.99
Изложены основы системного подхода к анализу современных систем электроснабжения (СЭС). Приведены основные определения, необходимые для понимания и оценки сложности СЭС. Рассмотрен математический аппарат, используемый для решения задач создания, эксплуатации и развития СЭС. Дано формализованное описание современных СЭС, отмечена необходимость расширения понятия «надежность», рассмотрены вопросы кибербезопасности. Особое внимание уделено задачам оценки надежности и эффективности структур СЭС с учетом развития систем распределенной генерации. Даны рекомендации по оценке вероятностей катастрофических ситуаций и вопросам, связанным с оценкой и управлением риском при обеспечении надежности СЭС. Для широкого круга читателей, занимающихся теорией и практикой обеспечения надежности систем энергетики, включая научных работников и специалистов, занятых в сфере электроснабжения, проектировщиков, студентов и аспирантов энергетических специальностей.
Папков, Б. В. Задачи надежности современного электроснабжения : монография / Б. В. Папков, А. Л. Куликов, П. В. Илюшин. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2022. - 260 с. - ISBN 978-5-9729-0774-8. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1902455 (дата обращения: 20.07.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
Б. В. Панков, А. Л. Куликов, П. В. Илюшин





                ЗАДАЧИ НАДЕЖНОСТИ СОВРЕМЕННОГО ЭЛ ЕКТРОСНАБЖЕН И Я





Монография














Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2022


�ДК 621.311
ББК 31.28
      П17

Рецензенты:
доктор технических наук, старший научный сотрудник, директор Института социально-экономических и энергетических проблем Севера Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук Ю. Я. Чукреев;
доктор технических наук, профессор, профессор кафедры автоматического управления электроэнергетическими системами ФГБОУ ВО «Ивановский государственный энергетический университет им. В. И. Ленина» В. А. Шуин








     Папков, Б. В.
П17       Задачи надежности современного электроснабжения : монография /
     Б. В. Папков, А. Л. Куликов, П. В. Илюшин. - Москва ; Вологда : ИнфраИнженерия, 2022. - 260 с. : ил., табл.
           ISBN 978-5-9729-0774-8



       Изложены основы системного подхода к анализу современных систем электроснабжения (СЭС). Приведены основные определения, необходимые для понимания и оценки сложности СЭС. Рассмотрен математический аппарат, используемый для решения задач создания, эксплуатации и развития СЭС. Дано формализованное описание современных СЭС, отмечена необходимость расширения понятия «надежность», рассмотрены вопросы кибербезопасности. Особое внимание уделено задачам оценки надежности и эффективности структур СЭС с учетом развития систем распределенной генерации. Даны рекомендации по оценке вероятностей катастрофических ситуаций и вопросам, связанным с оценкой и управлением риском при обеспечении надежности СЭС.
       Для широкого круга читателей, занимающихся теорией и практикой обеспечения надежности систем энергетики, включая научных работников и специалистов, занятых в сфере электроснабжения, проектировщиков, студентов и аспирантов энергетических специальностей.
УДК 621.311
ББК 31.28







ISBN 978-5-9729-0774-8

  © Б. В. Папков, А. Л. Куликов, П. В. Илюшин, 2022
  © Издательство «Инфра-Инженерия», 2022
                         © Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2022


           СОДЕРЖАНИЕ



АББРЕВИАТУРЫ.........................................................................6
ВВЕДЕНИЕ.............................................................................7
1.  СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ - БОЛЬШАЯ И СЛОЖНАЯ СИСТЕМА............................11
1.1. Вводные замечания..............................................................11
1.2. Основные определения...........................................................12
1.3. Основы классификации...........................................................15
1.4. Особенности «простых» систем...................................................17
1.5. Особенности «больших» систем...................................................18
1.6. Особенности «сложных» систем...................................................20

2.  ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕОРИИ ГРАФОВ..................................................26
2.1. Способы задания, операции и отношения на множествах.........................26
2.2. Основные понятия и определения теории графов...................................31
2.3. Ориентированные графы..........................................................34
2.4. Отношения на графах............................................................37
2.5. Теоретико-множественное и матричное представление графов....................38

3.  ПРИКЛАДНЫЕ ЗАДАЧИ ТЕОРИИ ГРАФОВ.................................................42
3.1. Задача нахождения кратчайшего пути.............................................42
    3.1.1. Кратчайший путь в графе с ребрами единичной длины.....................42
    3.1.2. Кратчайший путь в графе с ребрами произвольной длины..................43
3.2. Задачи управления проектами, сетевого планирования и управления................43
3.3. Задача нахождения максимального потока в сети при ограниченных пропускных способностях отдельных участков.......................................47
3.4. Применение понятия дерева для конструирования кратчайшей сети..................49
3.5. Построение программы поиска неисправности системы..............................52
    3.5.1. Первый способ построения дерева проверок.................................53
    3.5.2. Второй способ построения дерева проверок.................................54
    3.5.3. Третий способ построения дерева проверок.................................55
3.6. Оценка надежности электрической сети...........................................55
    3.6.1. Отказ и безотказная работа системы.......................................55
    3.6.2. Расчёт надёжности электрической сети на основе построения дерева отказов.58
    3.6.3. Оценка условий работоспособности системы.................................64
3.7. Задачи, решаемые на основе использования Марковских процессов..................66
    3.7.1. Марковские процессы в задачах надежности.................................66
    3.7.2. Расчет надежности простейшей нерезервированной системы...................67
    3.7.3. Постоянное резервирование................................................68
    3.7.4. Резервирование замещением................................................70
    3.7.5. Задачи, решаемые на основе использования цепей Маркова...................71

4.  ПРИМЕНЕНИЕ ТЕОРИИ ГРАФОВ В ЗАДАЧАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ...............................................................74
4.1. Определение места положения пункта оперативной выездной бригады................74
4.2. Определение места повреждения на ЛЭП с ответвлениями...........................75
4.3. Применение графов при построении релейной защиты шин...........................79
    4.3.1. Постановка задачи........................................................79
    4.3.2. Операции на графе для определения зоны защиты............................82
    4.3.3. Матричные операции по формированию зон действия релейной защиты..........85
4.4. Надежность цифровой дифференциальной релейной защиты...........................88
    4.4.1. Постановка задачи........................................................88
    4.4.2. Количественная оценка надёжности.........................................90

3


�АДАЧИ НАДЁЖНОСТИ
СОВРЕМЕННОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

    4.4.3. Режим дежурства..........................................................92
    4.4.4. Режим повреждений на защищаемом объекте..................................94
    4.4.5. Расчет для системы с дифференциальной защитой сети ..............95

5.  НЕЧЕТКИЕ МНОЖЕСТВА, НЕЧЕТКИЕ ГРАФЫ И НЕЧЕТКИЕ ОТНОШЕНИЯ.........................97
5.1. Основные понятия...............................................................97
5.2. Операции над нечеткими множествами.............................................108
5.3. Виды функций принадлежности и показатели размытости нечетких множеств.111
5.4. Нечеткие графы и нечеткие отношения...................................114
5.5. Методы приведения к чёткости..........................................117
5.6. Приложение к проблеме оценки надёжности...............................119

6.  СТРУКТУРНЫЕ МОДЕЛИ НАДЁЖНОСТИ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ...........................123
6.1. Вводные замечания..............................................................123
6.2. Структурные модели больших систем..............................................123
6.3. Примеры простейших структур сложных СЭС...............................125
6.4. Модель участка производства для анализа последствий нарушений электроснабжения.133
6.5. Сложность системы энергетики с объектами распределённой генерации ....137

7.  ОСНОВЫ ФОРМАЛИЗОВАННОГО ОПИСАНИЯ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ...........................................................143
7.1. Вводные замечания.....................................................143
7.2. Формальное понятие сложности..........................................144
7.3. Особенности учёта возможных колебаний системных параметров............151

8.  РАСШИРЕНИЕ НАДЁЖНОСТНЫХ СВОЙСТВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ...................158
8.1. Вводные замечания.....................................................158
8.2. Основные единичные и комплексные показатели надёжности СЭС............161
8.3. Надёжностные свойства современных СЭС.................................165

9.  ВОЗМОЖНЫЕ УЯЗВИМОСТИ И СТОЙКОСТЬ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ.......................................................170
9.1. Вводные замечания.....................................................170
9.2. Основные уязвимости и стойкость ИЭС...................................171
9.3. Основы оценки стойкости СЭС...........................................176

10.  КИБЕРУГРОЗЫ И КИБЕРАТАКИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ.....................178
10.1. Вводные замечания....................................................178
10.2. Проблема кибербезопасности...........................................179
10.3. Анализ графов атак...................................................182
10.4. Моделирование противодействия хакерским атакам.......................187

11.  ОЦЕНКА ДОСТОВЕРНОСТИ РАБОТЫ СИСТЕМ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ...............................................................190
11.1. Вводные замечания....................................................190
11.2. Критерии оценки достоверности информации.............................191
11.3. Показатели достоверности работы систем защиты........................193
11.4. Достоверность функционирования канала связи..........................196

12.  ВЕРОЯТНОСТИ КРИТИЧЕСКИХ И КАТАСТРОФИЧЕСКИХ СИТУАЦИЙ В СИСТЕМАХ ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ...................................202
12.1. Вводные замечания....................................................202
12.2. Особенность прогнозирования экстремальных ситуаций...................203

4


�ОДЕРЖАНИЕ

12.3. Постановка задачи.....................................................204
12.4. Несколько примеров....................................................206
12.5. Элементарная оценка вероятности редких событий........................207
12.6. Сравнительные результаты..............................................209

13.  ОЦЕНКА НАДЁЖНОСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ СТРУКТУРНЫХ СХЕМ СИСТЕМ РАСПРЕДЕЛЁННОЙ ГЕНЕРАЦИИ............................................213
13.1. Вводные замечания.....................................................213
13.2. Условия работоспособности простейших структур СЭС.....................214
13.3. Системы РГ с перекрывающимися зонами действия.........................216
13.4. Оценка эффективности систем РГ с перекрывающимися зонами действия.....220
13.5. Примеры ориентировочной оценки эффективности систем РГ................221

14.  ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ЗАДАЧ РИСК-МЕНЕДЖМЕНТА В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ................................................230
14.1. Вводные замечания.....................................................230
14.2. Постановка задачи принятия решений при неопределённости...............231
14.3. Оценка и управление риском при обеспечении надёжности СЭС.............236
14.4. Основы теории потенциальной эффективности.............................243
14.5. Вопросы страхования рисков в СЭС......................................245
ЗАКЛЮЧЕНИЕ..................................................................250
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...........................................................252

5


           АББРЕВИАТУРЫ



АСУТП - автоматизированное управление технологическим процессом
АЧР   - автоматическая частотная разгрузка                     
АЭС   - атомная электрическая станция                          
ВИЭ   - возобновляемый источник энергии                        
ГПП   - главная понизительная подстанция                       
ГЭС   - гидроэлектростанция                                    
ДФ    - дестабилизирующий фактор                               
ЕНЭС  - единая национальная (общероссийская) электрическая сеть
ЕЭС   - единая энергетическая система                          
ЖКХ   - жилищно-коммунальное хозяйство                         
ИИ    - источник информации                                    
ИКС   - информационно-коммуникационные системы                 
ИКТ   - информационно-коммуникационные технологии              
ИТКС  - информационно-телекоммуникационная сеть                
ИЭС   - интеллектуальная электрическая сеть                    
КИУМ  - коэффициент использования установленной мощности       
ЛПР   - лицо, принимающее решение                              
ЛЭП   - линия электропередачи                                  
НАК   - национальный антитеррористический комитет              
НВИЭ  - нетрадиционные возобновляемые источники энергии        
НСД   - несанкционированный доступ                             
НЭ    - накопитель электроэнергии                              
ОВБ   - оперативная выездная бригада                           
ПЭС   - предприятие электрических сетей                        
РГ    - распределённая генерация                               
РЗ    - релейная защита                                        
РЗА   - релейная защита и автоматика                           
РЗиПА - релейная защита и противоаварийная автоматика          
РП    - распределительная подстанция                           
РУ    - распределительное устройство                           
СЗИ   - система защиты информации                              
СТС   - сложная техническая система                            
СЭС   - система электроснабжения                               
СЭС   - системообразующая электрическая сеть                   
ТП    - трансформаторная подстанция                            
ТСО   - территориальная сетевая организация                    
ТЭР   - топливно-энергетические ресурсы                        
ЭСО   - энергоснабжающая организация                           
ЭЭС   - электроэнергетическая система                          

6


           ВВЕДЕНИЕ



     Одним из важных направлений системных исследований в энергетике является изучение проблемы надёжности и эффективности электроснабжения потребителей. Системы электроснабжения (СЭС) промышленных предприятий, предприятий агропромышленного комплекса, электрифицированного транспорта, магистральных нефте- и газопроводов, ЖКХ, крупных объектов торговли и социального назначения являются одной из подсистем электроэнергетической системы (ЭЭС) и основой её формирования. В состав ряда СЭС включены источники малой и распределённой генерации (РГ), в том числе возобновляемые источники энергии (ВИЭ). Всё более широкое применение интеллектуальных систем управления электрическими сетями, элементами электрооборудования и режимами потребления электроэнергии требуют исследования и анализа СЭС с позиций теории систем. Актуальность этих задач несомненна, поскольку свойства, режимы и параметры СЭС существенным образом определяют свойства и тенденции развития систем энергетики и энергетических комплексов, включая как традиционную ЭЭС, так и объекты РГ с традиционными и ВИЭ.
     Современные СЭС представляют совокупность связанных между собой электроустановок и электрических устройств, предназначенных для обеспечения электроэнергией различных потребителей (приемников электрической энергии). Системный подход к разработке и исследованию режимов функционирования СЭС основан на результатах анализа связанных с СЭС технологических процессов производства продукции, технико-экономического анализа последствий управления режимами электропотребления, анализа возможных изменений экологических и социальных показателей. Системы потребления также, как и СЭС (ЭЭС) обладают временной, структурной, нагрузочной и информационной избыточностью, за счет которой можно ликвидировать или значительно уменьшить недовыпуск товарной продукции из-за нарушения нормального режима их работы и не допустить разрыва внешних производственных связей. Поэтому при решении комплексных задач создания, размещения и использования генерирующих мощностей (в том числе систем РГ, необходимо учесть возможность рационального использования имеющихся, включая все виды резервов потребителей.
     Совместное использование избыточности ЭЭС, систем РГ, ВИЭ и потребителей основано на рациональном подборе объектов, управление режимами которых приводит к минимуму экономических потерь. Вместе с тем известно, что разработка методических принципов решения поставленных задач достаточно сложна. Это связано с трудностями прогноза спроса мощности и энергии потребителями, а ретроспективный анализ режимов электропотребления не может обеспечить получение достоверных оценок ожидаемых нагрузок. Аналогичная ситуация и с прогнозированием возможных ущербов. Поэтому сейчас очевидна необходимость исследований возможностей как ЭЭС, (РГ,

7


�АДАЧИ НАДЁЖНОСТИ
СОВРЕМЕННОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

ВИЭ) так и потребителей при управлении режимами электропотребления в нормальных и аварийных условиях, а также при прогнозировании развития СЭС и ЭЭС с учётом особенностей электроснабжения технологических систем потребителя. Анализ предельных параметров возможных состояний реальных производственных систем позволяет выработать требования к надёжности их внешнего энергоснабжения с учетом длительности введения режима регулирования, его периодичности, глубины ограничения. Это послужит основанием для согласованного изменения графика нагрузки с одновременной минимизацией экономических последствий изменения нормального режима электропотребления.
     Математический аппарат, используемый при исследовании, проектировании, эксплуатации СЭС включает классические разделы дискретной математики, теории вероятностей, общей и специальной теории систем и другие разделы современной прикладной математики.
     Теория графов дает простой, доступный и мощный инструмент исследования и построения моделей сложных систем различной природы. В каждом конкретном случае та или иная схема, цепь, график, диаграмма имеют строго определенный смысл применительно к решаемой задаче. Использование понятий теории графов (совместно с теорией множеств) позволяет получить обобщенное представление об объекте исследования независимо от его назначения, вида, сложности, параметров. Это задачи, где требуется выяснить какие-либо особенности устройства, объекта, системы; найти часть, удовлетворяющую некоторым условиям или требованиям; построить систему с заданными свойствами и т.п. Для их решения требуется информация о структуре анализируемой системы.
     Так, многие территориально распределённые объекты, начиная с древних коммуникационных систем, сети автомобильных дорог, железнодорожные сети, авиационные линии, сети трубопроводов (транспорт нефти, газа воды), электрические сети (от магистральных до локальных распределительных сетей), сети связи и передачи данных, вычислительные сети, Интернет) имеют сетевую структуру. Для них характерно то, что все включённые в их состав объекты могут быть разделены на два класса: 1) терминальные и транзитные пункты - места отправления материальных, энергетических или информационных потоков, а также места их переадресации и получения и 2) коммуникационные каналы - линии связи между терминальными и транзитными пунктами. Несмотря на существенные отличия всех этих систем они обладают множеством сходных черт. Поэтому для их математического описания оказывается весьма удобным использовать математические модели, представляемые теорией графов.
     Обоснование надёжности и безопасности всех видов электрических систем и установок требует рассмотрения всего арсенала методов и средств на основе системного подхода и применения современных аналитических и стати

8


�ВЕДЕНИЕ

стических методов оценки и анализа. Надёжность - важнейшее свойство современной техники. От неё зависят такие показатели, как безопасность, живучесть, готовность, качество, эффективность, риск.
      Значимость прикладной теории надёжности определяется потребностями практики. Это всё возрастающая сложность технических систем, важность решаемых в них задач, ответственность за принимаемые решения, возможная катастрофичность последствий, связанных с ненадёжным (некачественным) выполнением системой возложенных на неё задач. Процессы, протекающие в СЭС, являются сложными случайными процессами. Их моделирование требует составления и решения алгебраических и дифференциальных уравнений высокого порядка. В результате их решения получают показатели надёжности, имеющие вероятностный смысл.
      Представление о том, что каждый элемент СЭС за период жизненного цикла проходит ряд последовательных изменений своих состояний, приводит к множеству состояний самой СЭС и изменениям их с течением времени. Выделение подмножества состояний, принадлежность к которому считается отказом, подчеркивает важность представлений теории множеств для описания простейших и одновременно центральных понятий теории систем. Элементы теории графов позволяют наглядно и достаточно просто представлять процесс изменений, происходящих в системах сложной структуры. На основе фундаментальных понятий теории множеств и теории графов вводятся вероятностные категории системного анализа.
      Теория вероятностей и математическая статистика - области, тесно связанные друг с другом. В задачах теории вероятностей на основе принятой статистической модели рассматриваются вероятности появления различных событий; в задачах математической статистики имеются результаты наблюдений и необходимо найти модель, приемлемую для описания этих результатов. Обе эти задачи часто возникают при использовании системного подхода к решению сложных технических, экономических и социальных проблем.
      Системы электроснабжения стали такими, что в них постоянно что-то происходит: изменяется режим электропотребления, напряжение на шинах потребителя, возникают отказы отдельных элементов, сбои устройств РЗА и другие случайные события. Глубокое понимание физических основ поставленных задач требует системного подхода, основой которого является формализованное описание исследуемой СЭС с учётом технологических особенностей потребителя. Поэтому в монографии на примере СЭС рассматриваются проблемы больших технических систем и основы их формализованного описания; даны рекомендации по расширению надёжностных свойств СЭС при анализе кибербезопасности интеллектуальных электрических сетей; даны основы оценки вероятностей катастрофических ситуаций в СЭС; показаны возможности учёта особенностей структур систем РГ при оценке их надёжности и эффективности; рассмотрены возможности реализации задач риск менеджмента.

9


�АДАЧИ НАДЁЖНОСТИ
СОВРЕМЕННОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

     Цель данной монографии - связать математические основы современной прикладной математики с их практическими применениями в работе инженера-электроэнергетика. Поэтому её содержание - не изложение теории и доказательство теорем, а попытка уделить повышенное внимание к математическому аппарату решения конкретных задач современной электроэнергетики.
     Материалы, представленные в монографии, неоднократно докладывались и были одобрены на постоянно действующем международном семинаре им. Ю.Н. Руденко «Методические вопросы исследования надёжности больших систем энергетики» при Институте систем энергетики (ИСЭМ) СО РАН им. Л.А. Мелентьева.
     Авторский коллектив выражает благодарность рецензентам монографии -доктору технических наук, старшему научному сотруднику Чукрееву Ю. Я. и доктору технических наук, профессору Шуину В. А. за доброжелательную помощь при подготовке рукописи.

10


           1. СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ -БОЛЬШАЯ И СЛОЖНАЯ СИСТЕМА


        1.1. Вводные замечания

     Осложнение энергетической ситуации в мире связано с ростом энергопотребления, ограниченностью запасов традиционных ископаемых органических энергоресурсов, конкуренцией на рынках топливно-энергетических ресурсов (ТЭР), повышением экологических требований к технологиям и оборудованию. Современная электроэнергетика определяет условия жизнедеятельности и развития общества, а мировая потребность в электроэнергии продолжает расти. Ещё в большей степени растут требования к надёжности, безопасности и качеству электроснабжения, так как в условиях высокой конкуренции растёт количество отказов и связанная с ними стоимость простоя оборудования потребителей.
     Исследование процессов функционирования систем электроэнергетики с учётом развития интеллектуальных электрических сетей (ИЭС), автоматизированного контроля параметров и управления режимами, необходимости обработки большого количества оперативной информации, внедрения распределённой генерации (РГ), нетрадиционных возобновляемых источников (НВИЭ) и накопителей электроэнергии (НЭ) обусловило необходимость уточнения и развития понятия сложной системы, что привело к постановке проблем методического, математического и технологического плана.
     Наиболее характерная структурная особенность сложной системы (сети, деревья, иерархические структуры) состоит во взаимосвязанности её элементов, которая обеспечивает ей возможность принимать большое число состояний, приспосабливаясь к изменению внешних условий и разрешая внутренние противоречия. Современный мир сложных (больших) технических, экономических и социальных систем отличается сильными взаимозависимостями между элементами, нелинейными реакциями на внешние и внутренние воздействия, зависит от редких (крайне редких) событий. Такие показатели, как
      •       многообразие природы элементов (технологические агрегаты, системы автоматики, люди-операторы);
      •      количество элементов (объём оборудования), составляющих систему;
      •      структура связей между ними;
      •       квалификация персонала, осуществляющего создание системы, её монтаж, наладку, эксплуатацию;
      •      удобство эксплуатации и т.п.
уже дают интуитивное представление о сложности системы, которая является одной из основных её характеристик.
     При разработке и в условиях эксплуатации в целевом пространстве системы 5 необходим выбор её поведения £, отвечающего совокупности поставленных условий (требований) а. Эта совокупность и определяет сложность, которая должна быть минимальна при оптимальном поведении £». Интуитивно


11


�АДАЧИ НАДЁЖНОСТИ
СОВРЕМЕННОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

сложная система - это система, статическая структура или динамическое поведение которой непредсказуемы, «запутаны», противоречат «здравому смыслу» и т.д. [25]. По [69] сложность системы в обобщённом виде представляется показателем, характеризующим техническое воплощение решений, обеспечивающих достижение основной цели её функционирования при заданном уровне качества управления. При этом качество управления - показатель, характеризующий степень (или полноту) выполняемой системой основной цели.

        1.2.  Основные определения

     Понятие «система» - достаточно широко и размыто, поскольку оно относится к числу наиболее общих и универсальных. Дать определение, относящееся ко всем без исключения видам систем и, вместе с тем, четко выделяющее их из внесистемных объектов, на современном этапе развития общей теории систем практически невозможно.
     Хотя фундаментальная наука предъявляет достаточно жесткие требования к формулировкам различных терминов и понятий, требуя их четкости и однозначности, выполнение их для определения понятия «система» пока не удается. Количество и содержание таких определений обусловлено большим разнообразием типов систем и разными задачами, возникающими при их исследовании, проектировании, монтаже и наладке, эксплуатации, ликвидации. Определения понятия «система» в течение многих лет изменялись не только по форме, но и по содержанию, которые происходили по мере развития теории систем и использования этого понятия на практике. В общем случае под системой S понимается непустое множество, класс или область Т объектов, между которыми установлены некоторые отношения. Наиболее распространенные смысловые вариации этого понятия приведены в [51].
     Система - 1) сущность, которая в результате взаимодействия её частей может поддерживать своё существование и функционировать как единое целое;
     2)      термин, используемый в случаях, когда исследуемый или проектируемый объект характеризуется как нечто целое (единое), сложное, о котором невозможно сразу дать представление, показав его, изобразив графически или описав математическим выражением (формулой, уравнением и т.п.);
     3)      любое, достаточно сложное образование, состоящее из множества взаимосвязанных элементов, которые как единое целое взаимодействуют с внешней средой;
     4)      совокупность элементов, объединенных конструкционно и (или) функционально для выполнения некоторых требуемых функций;
     5)      составной объект любого уровня сложности, который может включать персонал, процедуры, материалы, инструменты, оборудование, средства обслуживания, программное обеспечение;
     6)      объективное единство закономерно связанных друг с другом предметов, явлений, знаний о природе и обществе;

12


. СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ БОЛЬШАЯ И СЛОЖНАЯ СИСТЕМА

     7)       совокупность большого числа элементов с заданными между ними законами взаимодействия;
     8)       организованное множество элементов, находящихся в отношениях и связях между собой, образующих некоторое целостное единство;
     9)       объект, представляющий собой множество элементов, находящихся в рациональных (целесообразных, устойчивых, упорядоченных, предсказуемых) отношениях и связях между собой и образующих целостность (единство), границы которого задаются пределами управления;
     10)       множество взаимосвязанных элементов (подсистем), отношения которых между собой порождают системное качество интегративности и которые в совокупности обладают свойствами, не сводящимися к свойствам отдельных элементов (или подсистем);
     11)       совокупность элементов со связями и целью функционирования, отличной от целей функционирования отдельных элементов;
     12)       конечное множество функциональных элементов и отношений между ними, выделенное из среды в соответствии с определенной целью, в рамках определенного временного интервала;
     13)       отграниченное, взаимосвязанное множество, отражающее объективное существование конкретных отдельных взаимосвязанных совокупностей и не содержащее специфических ограничений, присущих этим частным совокупностям.
     Относительно систем электроэнергетики и электроснабжения отметим, что определения их более конкретны. Так, например:
     •        система энергетики - открытая (большая, сложная) человеко-машинная производственная система, предназначенная для добычи (производства, получения), переработки (преобразования), передачи, хранения и распределения соответствующего энергоресурса и снабжения им потребителей;
     •        энергетическая система - 1) совокупность энергетических ресурсов всех видов, методов их получения, преобразования, распределения и использования, а также технических средств и организационных комплексов, обеспечивающих потребителей всеми видами энергии;
     2) совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей (независимо от форм и принадлежности собственности), энергопотребляющих установок потребителей, соединенных между собой и связанных общностью режима в процессе производства, преобразования, распределения и потребления электрической энергии и тепла при общем управлении этим режимом;
     • электроэнергетическая система (ЭЭС) - 1) система энергетики, представляющая собой совокупность электрических станций, электрических и тепловых сетей, узлов потребления электрической энергии и тепла, объединенных процессом их производства, преобразования, передачи, распределения и предназначенная для снабжения потребителей электрической энергией и теплом;

13