Dane do oceny niezawodności sieci elektroenergetycznych wysokiego napięcia

(1)

ZESZY TY N A U K O W E PO LITEC H NIK I ŚLĄSKIEJ Seria: ELEK TR Y K A z. 174

2000 N r kol. 1472

Joachim BA R G IEL W iesław GOC Bogusław TEIC H M A N

DANE DO OCENY NIEZAWODNOŚCI SIECI

ELEKTROENERGETYCZNYCH WYSOKIEGO NAPIĘCIA

S treszczenie. W artykule przedstaw iono w yniki badań statystycznych awaryjności generatorów , transform atorów oraz linii napow ietrznych w Polsce w okresie 1992-1997 oraz m etodologię obliczania kosztów aw aryjności i oszacow aną aktualną i prognostyczną w artość jednostkow ego kosztu niedostarczonej energii.

DATABASE FOR HIGH VOLTAGE NETWORK RELIABILITY ESTIMATION

S u m m a ry . Results o f statistic investigations o f failures o f generators, transform ers and transm ission lines in Poland during the period 1992-1997 as w ell as the methodology o f the calculations o f failure costs and estim ation o f the present prognosis o f unit cost o f unserved energy are presented in the paper.

1. W PR O W A D ZEN IE

Dane do oceny niezawodności sieci elektroenergetycznych można podzielić na dwie grupy:

a) w skaźniki aw aryjności elem entów sieciowych, które są utw orzone z w ielu urządzeń funkcjonalnie zw iązanych ze sobą,

b) koszty jednostkow e niedostarczonej energii, które w uproszczeniu określają szkody (straty) gospodarcze spow odow ane przerw am i dostaw y energii elektrycznej.

D ane te potrzebne są do planow ania rozw oju układu elektroenergetycznego, a także do planow ania bieżących układów pracy sieci. Z punktu w idzenia oceny niezawodności, sieć podzielono n a n astępujące elementy:

• źródła, tj. bloki energetyczne (wytwórcze) w elektrowniach,

• w ęzły, tj. poszczególne system y szyn zbiorczych stacji elektroenergetycznych,

(2)

120 J. Bargiel, W. Goc, B. Teichman

• gałęzie, które dzielą się na:

- linie,

- transform atory.

E lem enty te oddzielone są od siebie łącznikam i sam oczynnie działającym i podczas zakłóceń.

2. C H A R A K T E R Y ST Y K A BA D A Ń N IEZA W O D N O ŚC IO W Y C H ELEM EN TÓ W SIEC IO W Y C H K R A JO W EG O SY STEM U ELEK TR O EN ER G ETY C ZN EG O (KSE)

W P olsce prow adzi się aktualnie w różnych ośrodkach fragm entaryczne badania staty

styczne dotyczące aw aryjności elem entów sieciow ych K SE, tj. m .in. bloków energetycznych, transform atorów , szyn zbiorczych oraz linii napow ietrznych. A nalizy zbiorcze pow stają z następujących m ateriałów źródłow ych oraz opracowań:

• dzienników operacyjnych oraz raportów dobow ych prow adzonych w K rajowej Dyspozycji M ocy (KD M ),

• dzienników operacyjnych oraz raportów dobow ych prow adzonych w w ybranych oddzia

łach terenow ych P olskich Sieci Elektroenergetycznych S.A. (PSE S.A.),

• badań w łasnych w ykonyw anych przez K D M [4, 5 ,6 ],

• badań w łasnych w ykonyw anych w oddziałach terenow ych PSE S.A. [7, 8],

• badań w łasnych w ykonyw anych przez niektóre elektrow nie [1 1],

• badań w łasnych w ykonyw anych przez A gencję R ynku Energii (ARE) [2],

• opracow ań Instytutu Energetyki, Energoprojektu oraz ośrodków uczelnianych [1, 3, 12], B adania te obejm ują:

• bloki energetyczne 500 M W , 360 M W , 200 M W , 120 M W ,

• transform atory blokow e oraz sieciowe: 400/220 kV , 400/110 kV, 220/110 kV,

• szyny zbiorcze: 400 kV , 220 kV , 110 kV,

• linie napow ietrzne: 400 kV , 220 kV, 110 kV

w 10-letnim przedziale czasow ym 1988-1997. Z e w zględu na zm iany w polskiej elektro

energetyce do analiz końcow ych należy w ykorzystyw ać głów nie dane z okresu 1992-1997.

3. B A ZA D A N Y C H N IE ZA W O D N O ŚC IO W Y C H B LO K Ó W EN ER G ETY C ZN Y C H

D o program ów niezaw odnościow ych są potrzebne dla każdego bloku energetycznego następujące w skaźniki aw aryjności:

• praw dopodobieństw o w ym uszonego odstaw ienia generatora (FOR)

(3)

D ane do oceny niezaw odności sieci elektroenergetycznych wysokiego napięcia 121

gdzie:

Ta - łączny czas w yłączeń aw aryjnych w roku, h, Tp - łączny czas pracy w roku, h,

• w skaźnik niezdatności (FOF)

T FOF = -7-,

Tr gdzie Tr = 8760 h,

• średni czas postoju aw aryjnego (wym uszonego)

Ti r = y - h/wył.,

wa

gdzie l„a - liczba w yłączeń aw aryjnych w roku.

Statystyki krajow e p o d ają bezpośrednio w artości wskaźników FOR, FOF, natom iast śred

nie czasy trw ania w yłączeń aw aryjnych w ym agają przeprow adzenia dodatkow ych obliczeń.

W skaźniki te opracow uje A gencja R ynku Energii n a podstaw ie w ieloletnich analiz awa

ryjności bloków energetycznych.

4. BA ZA D A N Y C H N IEZA W O D N O ŚCIO W Y CH GAŁĘZI

Do gałęzi należą linie napow ietrzne oraz transform atory. D la linii oraz transform atorów potrzebne są następujące w skaźniki awaryjności:

D - liczba w yłączeń aw aryjnych w roku w ył./a,

t - średni czas w yłączenia awaryjnego h/wył.,

dpo - liczba w yłączeń aw aryjnych podczas złej pogody wył./a, tpo - średni czas w yłączenia awaryjnego podczas złej pogody h/wył.,

V - w zględny czas rem ontu planowego -

tp - średni czas trw ania rem ontu planowego h/wył.plan.

Przedstaw ione w skaźniki pow inny być określone dla każdej gałęzi oddzielnie. W celu uzyskania potrzebnych w skaźników m ożna - w zależności od dostępnych danych - podejść alternatywnie:

a) szczegółow o, indyw idualnie dla każdej gałęzi w ykonując żm udne analizy i obliczenia z długich przedziałów czasu,

b) w u p ro szc ze n iu , w ykorzystując w yznaczone w skaźniki awaryjności dla zbiorów podob

nych elem entów , a nie dla danego określonego elem entu (jak wyżej w a)). N a przykład, dla linii w ykorzystuje się tutaj w yznaczone dla zbioru podobnych linii jednostkow e wskaźniki

(4)

aw aryjności i szacuje się w ypadkow y w skaźnik aw aryjności biorąc pod uw agę długość rozpatryw anej linii.

C zęść danych gałęziow ych m ożna uzyskać obecnie ze statystyk i raportów aw aryjności linii i transform atorów N N (tabl.3 oraz [3, 5, 6, 8]) prow adzonych w K D M i oddziałach terenow ych P SE S.A. U zyskanie korelacji pom iędzy stanam i pogodow ym i a awaryjnościam i gałęzi je s t aktualnie m ożliw e jedynie n a podstaw ie badań w łasnych. K onieczna je st restaura

cja i now elizacja krajow ego system u ewidencji danych o aw aryjnościach gałęzi.

W tablicy 1 przedstaw iono przykładow e w yniki badań statystycznych w Polsce, natom iast w tablicy 2 zestaw iono dane statystyczne w skaźników niezaw odnościow ych elem entów sie

ciow ych w Polsce, zaś w tablicy 3 zam ieszczono dodatkowo dane statystyczne am erykańskie i niem ieckie [12, 13, 14, 15].

Tablica 1 W yłączenia transform atorów i linii w okresie 1995-1997

Lp E lem ent

Liczba planow anych

w yłączeń

Liczba wym uszonych

w yłączeń

Całkow ity czas trw ania planow any [h] w ym uszony [h]

1. T ransform ator 709 85 40833,8 9120,5

2. Linie 400 kV 879 152 29304,1 1961,4

3. Linie 220 kV 3097 473 146541,3 6866,3

5. K O SZ T Y N IE D O ST A R C Z O N E J EN ER G II

P rzerw y dostaw y energii elektrycznej pow odują u odbiorców straty (szkody) gospodarcze zależne od w ielu czynników . D la pojedynczej przerw y straty te zależeć b ęd ą m.in. od:

- rodzaju odbiorcy i je g o działania, - lokalizacji odbiorcy w sieci,

- czasu p rzerw y dostaw y energii elektrycznej, - częstości przerw ,

- m om entu w ystąpienia przerw y w okresie doby, dniu tygodnia i m iesiącu,

- rozm iaru ograniczenia (od niew ielkich ograniczeń m ocy aż do całkow itego jej prze

rw ania),

- uprzedzenia o przerw ie lub ograniczeniu, które je st określone przez czas m iędzy zawia

dom ieniem o m ożliw ości w ystąpienia przerw y i jej pojaw ieniem się, - w arunków zew nętrznych, panujących w chw ili w ystąpienia przerwy.

Z tego zestaw ienia w ynika, że przerw a zasilania odbiorcy o tym sam ym czasie, a naw et o tej samej energii niedostarczonej m oże w różnych w arunkach jego działania pow odow ać znacznie różniące się straty gospodarcze. N ie m a zatem prostej zależności m iędzy energią

(5)

Dane do oceny niezaw odności sieci elektroenergetycznych wysokiego napięcia 123

220 kV 3,60 O

30,0 ₁

&

£

400 kV r-H

t—<

o

30,0 ₁

110 kV 2,50 0,6; 6,0 30,0

o"

Szynyzbiorcze 220 kV 4,11 0,5; 6,0 30,0

o"

400 kV 3,29 0,5; 5,0 30,0 m

©

Jednostka zakł./100jedn./a h/zakł.

Ja

h/przeł.

Wskaźnik Średniaczęstość zakłóceńawaryjnych Średni czas wyłączenia | awaryjnego1' Średni łącznyczas wyłączeń planowych2' Średni czastrwania przełączana

’S

Linienapowietrzne 110kV 2,90 8,0 40+1,1L 0,4

| 220 kV 1,46 ©

r n

i 0,5

400 kV 0,59 ©^

w-T »■—< ? vo

u - ł

0,5

Transformatory I 220/110kV 9,42 9,0 50,0 0,5

| 400/110kV 12,40 12,0 100,0 0,5

400/220kV 12,40 12,0 100,0 0,5

Jednostka

c d

•*—i » o o

h/zakł. h/a h/przeł.

Wskaźnik Średniaczęstość zakłóceńawaryjnych Średni czas wyłączenia awaryjnego1' Średni łącznyczas wyłączeń planowych2' Średni czastrwania przełączenia

(6)

124 J Bargiel, W. Goc, B. Teichman

Tablica 3 Z estaw ienie danych statystycznych dla linii napow ietrznych, transform atorów oraz

generatorów w Polsce, U S A i N iem czech - linie napowietrzne

Poziom napięcia kV

Średnia częstość zakłóceń awaryj

nych zakł/lOOkm/a

Średni czas zakłóce

nia awaryjnego h/zakł.

Średni czas wyłączenia planowego

h/wył.

Średni czas trwania przełączenia

h/przel.

Dane statystyczne polskie

2 2 0 1,46 13,0 15 0,5

400 0,59 15,0 18 0,5

Dane statystyczne amerykańskie

230 1,47 2,7 3 0,3

500 1,3 4,6 5 0,3

Dane statystyczne niemieckie

2 2 0 0,285 3,2 8 0,3

380 0,33 11,3 1 2 0,3

- transformatory Poziom napięcia kV

Średnia częstość zakłóceń awaryj

nych zakł/lOOkm/a

Średni czas zakłóce

nia awaryjnego h/zakl.

Średni czas wyłączenia planowego

h/wył.

Średni czas trwania przełączenia

h/przeł.

400/220 0 , 1 2 1 2 40 0,5

400/110 0 , 1 2 1 2 18 0,5

2 2 0 / 1 1 0 0 , 1 9 1 0 0,5

Dane statystyczne niemieckie

380 0,05 170'* 1 2 0,3

2 2 0 0,03 ^{1 0 1}° 1 0 0,3

1 1 0 0 , 0 1 40° 8 0,3

' Łączny czas zakłócenia awaryjnego wraz z wymianą transformatora.

- generatory_________________________________________________

P FOR FOF Tx a T_{•* sr}

MW % % h/a h/wył.

Dane statystyczne amerykańskie

100-199 4,00 3,18 278,5

200-299 4,70 4,00 350,4

300-399 6,44 4,81 421,3

400-599 5,67 4,81 421,3

P FOR FOF X Tir

MW % % wył ./a h/wył.

1 2 0 2,7 0,9 5,64 14,7

2 0 0 3,3 0,94 4,9 16,8

360 0,9 0,09 1,04 7,6

500 7,95 0,57 3,25 15,5

Tjr - średni czas postoju.

(7)

niedostarczoną a stratam i gospodarczym i (szkodam i), ja k ie poniesie odbiorca. Zależy to od w ielu czynników , do w ażniejszych m ożna zaliczyć zm ienną intensyw ność działania przed

siębiorstwa. N a przykład m oże to być:

- w przem yśle - faza procesu technologicznego, rodzaj zm iany, dzień tygodnia, pora roku, itp.,

- w handlu - intensyw ność zakupów lub sprzedaży, w arunki m agazynowania itp.,

- w gospodarstw ach dom ow ych - pow iązanie z pracam i dom owników, przygotow aniem i przechow yw aniem żyw ności, kom fortem życia itp.; istotny je st tutaj czas przerwy.

M ożna zatem pow iedzieć, że nie zaw sze w ystępuje silna korelacja m iędzy energią niedostarczoną a stratam i gospodarczym i odbiorcy. Bow iem ta sam a w artość niedostarczonej energii w różnych okresach działania przedsiębiorstw a m oże w yw oływ ać różne jego straty gospodarcze. O szacow anie strat nie je st łatw e ani dla odbiorcy ani dla dostaw cy energii. Na przykład, w badaniach ankietow ych strat gospodarczych prosi się odbiorcę, żeby zastanowił się i udzielił sobie odpow iedzi na pytanie: ja k ą sum ę m iałby ochotę zapłacić, aby uniknąć przerw y zasilania, która m oże wystąpić? Zw ykle ustalana w ten sposób w artość energii niedostarczonej stanow i jej cenę krańcow ą za p rzerw ę o określonym czasie. P odkreśla to dość luźny zw iązek strat gospodarczych z energią niedostarczoną, bow iem faktycznie w różnych w arunkach pracy i sytuacji przedsiębiorstw a straty odbiorcy przy tej samej energii nie

dostarczonej m o g ą być zupełnie inne. Badania szczegółowe strat np. dla huty cynku w skazują na bardzo d u żą rozpiętość strat gospodarczych dla tego samego czasu przerw y dostawy energii elektrycznej. M im o tych zastrzeżeń odczuw a się potrzebę takiej zgrubnej m iary ja k ą je st w skaźnik w artości niedostarczonej energii, w literaturze polskiej nazw any równo

w ażnikiem gospodarczym niedostarczonej energii elektrycznej lub w skaźnikiem wartości niedostarczonej energii elektrycznej i oznaczony ka, a w literaturze am erykańskiej nazwany Interrupted E nergy A ssessm ent Rate i oznaczony IEAR.

W w ielu przypadkach taka zgrubna ocena strat je st wystarczająca. W ynika to m.in. stąd, że każda popraw a niezaw odności sieci elektroenergetycznej następuje skokowo. N a przykład przejście z jednostronnego układu zasilania odbiorcy (albo rejonu odbiorczego) na dwu

stronny pow oduje popraw ę niezaw odności rzędu kilkudziesięciu razy. Stw arza to znaczne złagodzenie w ym agań co do dokładności w oszacowaniu strat gospodarczych spowodo

wanych przerw am i zasilania - w wielu przypadkach m ogą w ystarczyć tylko wartości zgrubne.

M ożna je oszacow ać w przybliżeniu, pośrednio na podstaw ie wartości oczekiwanej nie

dostarczonej energii i w skaźnika w artości niedostarczonej energii. W ów czas koszt niedo

starczonej energii (koszt zaw odności) oblicza się z następującej zależności:

Kz — E„d ka

^,

gdzie:

E„d - w artość oczekiw ana niedostarczonej energii w badanym okresie, k tó rą otrzymuje się z obliczeń niezawodności, np. program em TRELSS lub NIEZ,

k„ - w skaźnik w artości niedostarczonej energii, oszacowany dla grupy odbiorców na podstaw ie innych badań.

(8)

126 J Bargiel, W. Goc, B. Teichman

W dziedzinie oceny kosztów przerw i ograniczeń dostaw y energii elektrycznej wykonano w Polsce w m inionych 40 latach w iele prac naukow o-badaw czych m etodycznych i obli

czeniowych. O szacow ane w ów czas dla w ielu zakładów przem ysłow ych i odbiorców nieprzem ysłow ych w artości kosztów przerw nie m o g ą być dzisiaj w ykorzystane ze względu na inną sytuację gospodarczą. N atom iast uzyskane w ów czas zależności kosztów przerw w funkcji czasu przerw y dostaw y energii elektrycznej m o g ą być pew ną ilustracją przebiegu krzyw ej tych strat w funkcji czasu przerw y zasilania. Jednak taka szczegółowość odw zorow ania tych kosztów potrzebna je st dla niższych poziom ów napięciow ych lub konkretnych odbiorców . W analizie sieci przesyłow ych i sieci o napięciu 110 kV w ystarcza szacunkow a ocena kosztów zaw odności. W obec braku aktualnych szczegółow ych wyników badań strat gospodarczych m ożliw ą do w ykorzystania w artością orientacyjną do oceny w artości gospodarczego rów now ażnika niedostarczonej energii elektrycznej je st stosunek produktu krajow ego brutto do zużycia energii elektrycznej ogółem , m ianow icie:

PKB

*. = — PLN/(kWh).

K rotność tego w skaźnika w odniesieniu do ceny energii, k ' , oblicza się z zależności:

gdzie:

ka - rów now ażnik gospodarczy niedostarczonej energii (jednostkow y koszt niedostar

czonej energii),

PK B - produkt krajow y brutto, który p odają spraw ozdania GUS w ykonyw ane corocznie, E - zużycie energii elektrycznej (w g spraw ozdań energetyki),

CE - średnia cen a energii elektrycznej.

W artość w skaźnika ka w yliczono dla okresu trzech lat (tj. od 1995 do 1997 r.) na pod

staw ie danych z R ocznika Statystycznego GUS i Statystyki Elektroenergetyki Polskiej. W y

niki obliczeń i dane w yjściow e dla gospodarki ogółem oraz w ydzielonych jej działów i gałęzi przedstaw iono w tablicy 4.

D la całej gospodarki w artości gospodarczego rów now ażnika niedostarczonej energii ka i jej krotności k ' w trzech rozpatryw anych latach są następujące:

- za 1995 r. k„ = 2,66 zł/(kW -h), k ' = 26,6, - za 1996 r. k . = 3,23 zł/(kW -h), k ' = 24,2, - za 1997 r. *. = 3,87 zł/(kW -h), k ' = 26,2.

Prognoza n a 2010 rok dla IEA R będzie:

IEA R = 5 z ł/(k W -h ).

D la odbiorców m ieszkaniow ych przeprow adzono badania ankietowe.

(9)

Tablica 4 O bliczenia w skaźnika w artości niedostarczonej energii dla gałęzi gospodarki w Polsce

W yszczególnienie Rok

Produkt krajo

w y brutto*’

w m in PLN

Zużycie energii elektrycznej

w GW h

W artość rów now ażnika niedostarczo

nej energii w PLN/kW -h

Ogółem 1995 306 316,3 115 373 2 , 6 6

1996 385 448,1 119 272 3,23

1997 469 372,1 121 311 3,87

Przem ysł 1995 84 961,3 71 559 1,19

1996 101 282,9 75 658 1,34

1997 121 024,9 83 085 1,46

Budow nictw o 1995 19 504,2 854 22,84

1996 25 046,9 991 25,27

1997 32 766,1 896 36,57

R olnictw o, łow iectw o i 1995 18 428,0 5 517 3,34

leśnictwo 1996 21 497,1 5 493 3,90

1997 2 2 610,8 5 374 4,14

Transport, m agazynow anie i 1995 17 546,0 6 497 2,70

łączność 1996 21 756,3 6 774 3,21

1997 26 611,2 6 507 4,09

6. POD SU M O W A N IE

Przedstaw ione w artykule dane dotyczące awaryjności elem entów sieciowych stanow ią podstaw ę do stosow ania m etod obliczania zawodności węzłów sieciowych, z których zasilani są różni odbiorcy. N ajw ażniejsze w skaźniki otrzym ywane dzięki stosowaniu tych metod, to:

- oczekiw ana liczba przerw w zasilaniu w ęzła lub jednego z systemów szyn zbiorczych, - niedostarczona energia w roku posiadająca w ym iar ekonom iczny, przy założeniu kon

kretnych w artości w skaźnika jednostkow ego niedostarczonej energii.

Istotnym elem entem , który w artościuje w arianty rozbudow y i m odernizacji systemu elektroenergetycznego są straty gospodarcze odbiorców wynikające z przerw i ograniczeń dostawy energii elektrycznej do odbiorców. Te straty gospodarcze m ożna oszacować w przybliżeniu, pośrednio, na podstaw ie w artości oczekiwanej niedostarczonej energii i w skaźnika w artości niedostarczonej energii (k„). W yniki obliczeń i dane w yjściowe dla gospodarki ogółem i w ydzielonych jej działów i gałęzi przedstaw iono w tablicy 4. N a rok 2010, jako prognozę ka przyjęto w artość ró w n ą kB = 5 zł/(kW h).

(10)

W celu oszacow ania następstw przerw zasilania dla sektora m ieszkaniow ego przepro

w adzono badania ankietow e. W yniki pokazują, że niezaw odność je st w ażnym problem em dla tych odbiorców . O dbiorcy m ieszkaniow i nie zaw sze stosują środki obniżające skutki przerw.

S zacują oni przew ażnie sw oje straty jednogodzinne w przedziale od 5 do 10 PLN. W yliczony na tej podstaw ie w skaźnik ka m ieści się w przedziale l,5-s-5 zł/(k W h ).

U żytkow nikam i danych o skutkach finansow ych przerw zasilania odbiorców s ą głównie przedsiębiorstw a energetyczne, i dlatego pow inny one podjąć prace z zakresu oceny tych strat (szkód) gospodarczych, w zorując się n a postępow aniu przedsiębiorstw energetycznych w in

nych państw ach.

LITER A TU R A

1. A bi-Sam ra N ., B argiel J., P aska J.: Com parison o f the Softw are Tools for Transm ission R eliability A ssessm ent - TRELSS and RELIA B (NIEZ) Program s. Proc. o f the „Present- D ay P roblem s in Electrical Pow er Engineering - A PE'99, Jurata-Poland, June 1999.

2. A garw al S.K ., T orre W .V .: D evelopm ent o f R eliability Targets for Planning Transm ission Facilities U sing P robabilistic A pproach - A U tility Approach. 96 SM 481-2 PW RS.

3. A llan R .N ., B illinton R.: P ow er System R eliability and its Assessm ent. Pow er Engineering Journal, July 1992, Nov. 1992, Aug. 1993.

4. A naliza i statystyka aw aryjności urządzeń i aparatury pierw otnej w krajow ym systemie elektroenergetycznym 110-750 kV za lata 1992-1994. PSE S.A. - D yrekcja Przesyłu, W y

dział Stacji, W arszaw a 1994.

5. A pplication o f EPR I's Transm ission Reliability Evaluation for L arge-Scale System s (TR ELSS). Program to B onneville P ow er A dm inistration System . EPRI TR-108815, Final Report, O ctober 1997.

6. B argiel J.: M iary niezaw odności zasilania z system u elektroenergetycznego. Z N Pol. Ślą

skiej, ser. „E lektryka” , n r 127, G liw ice 1992.

7. Bargiel J., C iura S., G oc W., Teichm an B.: W ykonanie obliczeń param etrów charakte

ryzujących nieciągłości zasilania z w ęzłów N N /1 10 kV. G liw ice 1996.

8. Bargiel J., G oc W .: O czekiw ania odbiorców w zakresie niezaw odności dostaw y energii elektrycznej. „R E E '99 R ynek Energii Elektrycznej - Rozwój rynku energii elektrycznej w Polsce a rynek europejski” . K azim ierz Dolny, 27-28 kw ietnia 1999.

9. B illinton R., A llan R.N.: Reliability Evaluation o f Pow er System s. Longm ans/Plenum Publishing, 1984.

10.B illinton R., A llan R.N.: R eliability A ssessm ent o f Large Electric Pow er System s. Kluwer A cadem ic P ublishers, 1988.

11.B illinton R., Salvaderi L., M cC alley J.D., Chao H., Seitz T., A llan R.N ., O dom J., F al

lon C.: R eliability Issues in T oday’s Electric Pow er U tility Environm ent. IEEE Trans

actions on P ow er System s, V ol. 12, No. 4, 1997.

12.Bojarski W.: P odstaw y m etodologiczne oceny strat pow odow anych u odbiorców losowymi przerw am i w dopływ ie energii. Biuletyn Elektroprojektu, 1969, nr 11 i 12.

(11)

13.B um s S., G ross G.: V alue o f Service Reliability. IEEE Transactions on Pow er Systems, Vol. 5, No. 3, 1990.

14.Com posite-System R eliability Evaluation: Phase 1-Scoping Study. EPRI Research Project EL-5290, Final Report, D ecem ber 1987.

15.Correa Sa Jr C.L., Scilling M .T., Licio R.V., Soares N ., Pessanha J., M elo A.: K ey Issues in Energy and Electric Pow er Reliability M odeling. 13th Pow er System Com putation Conference, T rondheim 1999.

Recenzent: Prof. dr hab. inż. Andrzej Kłos

W płynęło do R edakcji dnia 15 m aja 2000 r.

A b stra c t

R esults o f investigations on data for netw ork reliability evaluation are presented in this paper. These data can b e generally classified into two groups:

- failure indices o f netw ork elements,

- unit costs o f unserved energy, w hich - in a sim plified form - determ ine econom ic losses caused by interruptions o f energy supply.

F or purposes o f calculations the netw ork w as divided into:

- sources, i.e. pow er generation units in pow er stations, - nodes, i.e. individual busbars its in substations, - branches: lines, transform ers.

A profile o f netw ork com ponents’ reliability investigations o f the in Polish Pow er System is shown. A ssem bled analyses are carried out on the basis of:

- operating report as w ell as tw enty four hours report run on in the N ational Dispatch Centre (NDC)

- operating report as well as tw enty four hours report run on in local departm ents o f the Polish Pow er G rid Com pany (PPGC)

- investigations executed b y the N ational D ispatch Centre - investigations executed b y local section o f PPGC

- scientific researches o f the Institute o f Pow er System s and Control, Energoprojekt and university centres.

The investigations w ere carried out for the follow ing elements:

- pow er units 500 M W , 360 M W , 200 M W , 120 MW ,

- unit transform ers and netw ork transform ers 400/220 kV, 400/110 kV , 220/110 kV, - busbars 400 kV , 220 kV , 110 kV.

The all period o f investigations em braced 10-years interval 1988-1997. Taking into consideration changes in the P olish Pow er System, m ainly the 1992-1997 interval was used for the final analysis.

T he follow ing param eters o f interruption were taken into consideration for estim ation o f unserved energy costs: type o f custom er, location, duration, frequency, tim ing, m agnitude, tim e interval betw een notification o f possible interruption and its actual occurrence.

(12)

130 J. Bargiel, W. Goc, B. Teichman All these factors w ill effect the unserved energy costs and consequently the total costs o f each alternative.

C ustom ers’ costs o f interruptions m ay be difficult to evaluate directly from economic consequences o f interruptions. H ow ever, they m ay be estim ated indirectly on the basis o f the volum e o f expected unserved energy and the interrupted energy assessm ent rate (IEAR).

(13)

ZESZY TY N A U K O W E POLITEC H N IK I ŚLĄ SKIEJ Seria: ELEK TR Y K A z. 174

2000 N r kol. 1472

Joachim BA R G IEL W iesław GOC Bogusław TEIC H M A N

DANE DO OCENY NIEZAWODNOŚCI SIECI

ELEKTROENERGETYCZNYCH WYSOKIEGO NAPIĘCIA

Streszczenie. W artykule przedstaw iono wyniki badan statystycznych awaryjności generatorów , transform atorów oraz linii napow ietrznych w Polsce w okresie 1992-1997 oraz m etodologię obliczania kosztów aw aryjności i oszacow aną aktualną i prognostyczną w artość jednostkow ego kosztu niedostarczonej energii.

DATABASE FOR HIGH VOLTAGE NETWORK RELIABILITY ESTIMATION

Sum m ary. R esults o f statistic investigations o f failures o f generators, transform ers and transm ission lines in Poland during the period 1992-1997 as w ell as the methodology o f the calculations o f failure costs and estim ation o f the present prognosis o f unit cost o f unserved energy are presented in the paper.

1. WPROWADZENIE

Dane do oceny niezawodności sieci elektroenergetycznych można podzielić na dwie grupy:

a) w skaźniki aw aryjności elem entów sieciowych, które są utw orzone z w ielu urządzeń funkcjonalnie zw iązanych ze sobą,

b) koszty jednostkow e niedostarczonej energii, które w uproszczeniu określają szkody (straty) gospodarcze spow odow ane przerw am i dostawy energii elektrycznej.

D ane te potrzebne są do planow ania rozw oju układu elektroenergetycznego, a także do planow ania bieżących układów pracy sieci. Z punktu w idzenia oceny niezawodności, sieć podzielono na następujące elementy:

• źródła, tj. bloki energetyczne (wytwórcze) w elektrowniach,

• w ęzły, tj. poszczególne system y szyn zbiorczych stacji elektroenergetycznych,