Evaluation of the Idle time of Single-Chain and Double-Chain Overhead Power Lines of 6–10 kV by Methods of Queuing Theory

PROBLEMELE ENERGETICII REGIONALE 4 (56) 2022 Evaluation of the Idle time of Single-Chain and Double-Chain Overhead Power Lines of 6–10 kV by Methods of Queuing Theory Basmanov V.G., Kholmanskikh V.M. Vyatka State University Kirov, Russian Federation Abstract. The aim of this work is to substantiate the idle time evaluation of the overhead power line (OPL) according to the reliability indicators of its main elements using the probability value of the overhead power line availability factor. Statistical studies of the 17 OPL were performed to achieve this goal. The results of the statistical data processing made it possible to consider overhead lines as objects of a multiple action, and their failure and recovery flows as the primitive Poissonian flows. The calculation of the Wilcoxon and Pearson criteria confirmed the uniformity of the statistical material both in terms of failure times and recovery time for all 17 studied OPL, which allowed combining the uniform statistical data into two representative samples, according to failures and recoveries, for the generalized district OPL and calculate its reliability indicators. The most significant result is the justification of applying queuing theory methods to evaluate the idle time of 6–10 kV single-chain and double-chain of overhead lines. The significance of the results obtained consists in that a simple engineering method is proposed to evaluate the availability factor of the overhead power line according to the reliability indicators of its main elements, which allows predicting the idle time of the overhead line for the upcoming calendar year of its operation. The newly obtained availability factors of the main overhead line elements can be used in the overhead power lines’ design. Keywords: overhead power lines, technical availability factor, comprehensive reliability indicators, idle time, graph of states, queuing equations. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2022.4-56.01 UDC: 621.315.17 Estimarea timpului de repaus al liniilor electrice aeriene de înaltă tensiune cu un singur circuit și cu dublu circuit de 6-10 kV prin metodele teoriei cozilor de așteptare Basmanov V.G., Holmanskih V.M. Universitatea de Stat din Veatka Kirov, Federația Rusă Rezumat. Scopul lucrării este de a fundamenta evaluarea timpului de nefuncţionare a unei linii electrice aeriene de înaltă tensiune (LEA) 6–10 kV în ceea ce priveşte fiabilitatea elementelor sale principale folosind valoarea probabilistică a factorului de disponibilitate a LEA. Pentru a atinge acest scop, au fost efectuate studii statistice ale LEA. Pe parcursul de șase ani de observare, au fost înregistrate 251 de eșecuri. Volumul studiilor a constat din 17 linii aeriene, lungimea lor totală a fost de 337 km. Pentru a determina valorile statistice ale factorilor de disponibilitate ai liniilor aeriene au fost prelucrate date privind întreruperile alimentării cu energie electrică. Rezultatele prelucrării datelor statistice au făcut posibil să se considere liniile aeriene drept obiecte de acțiune multiplă, iar fluxurile lor de eșec și recu perare ca fiind cele mai simple procesele Poisson. Calculul criteriilor Wilcoxon și Pearson a confirmat omogenitatea materialului statistic atât în ceea ce privește timpul dintre defecțiuni, cât și timpul de recuperare pentru toate cele 17 linii aeriene studiate, ceea ce a făcut posibilă combinarea datelor statistice omogene în două eșantioane reprezentative, respectiv, pentru defecțiuni. şi refaceri pentru linia generalizată aeriană a regiunii şi calcularea indicatorilor de fiabilitate a acesteia. Rezultatul cel mai semnificativ este fundamentarea aplicării metodelor teoriei cozilor pentru estimarea timpului de nefuncţionare a LEA cu un singur circuit şi dublu circuit 6–10 kV. Semnificația rezultatelor obținute constă în faptul că metoda propusă face posibilă evaluarea factorului de disponibilitate al liniei aeriene în ceea ce privește fiabilitatea elementelor sale principale, ceea ce simplifică prognoza timpului de nefuncționare al liniei aeriene pentru viitorul anul calendaristic al funcționării acestuia. disponibilitate tehnică, indicatori complexi de fiabilitate, timp de nefuncționare, grafic de stare. Cuvinte-cheie: liniile electrice aeriene, factor de disponibilitate, indicatori complexi de fiabilitate, timp de nefuncționare, grafic de stare, ecuații de așteptare. © Басманов В.Г., Холманских В.М., 2022 1 PROBLEMELE ENERGETICII REGIONALE 4 (56) 2022 Оценка времени простоя одноцепной и двухцепной ВЛ 6—10 кВ методами теории массового обслуживания Басманов В.Г., Холманских В.М. Вятский государственный университет Киров, Российская Федерация Аннотация. Целью работы является обоснование оценки времени простоя ВЛ 6–10 кВ по показателям надежности её основных элементов с использованием вероятностного значения коэффициента готовности ВЛ. Для достижения поставленной цели выполнялись статистические исследования ВЛ. За шесть лет наблюдений зафиксирован 251 отказ. Объем исследований составил 17 ВЛ, их общая протяженность - 337 км. Для определения статистических значений коэффициентов готовности ВЛ обрабатывались данные о перерывах в электроснабжении. Результаты обработки статистических данных позволили рассматривать ВЛ как объекты многократного действия, а их потоки отказов и восстановлений простейшими пуассоновскими процессами. Расчет критериев Вилькоксона и Пирсона подтвердил однородность статистического материала как по наработкам на отказ, так и по времени восстановления для всех 17 исследуемых ВЛ, что позволило объединить однородные статистически данные в две представительные выборки соответственно по отказам и восстановлениям для обобщенной ВЛ района и рассчитать её показатели надежности. Процесс функционирования ВЛ изображался графами состояний и соответствующими дифференциальными уравнениями для установившегося режима эксплуатации, решение которых позволило рассчитать вероятностные значения коэффициентов готовности ВЛ. Наиболее существенным результатом является обоснование применения методов теории массового обслуживания для оценки времени простоя одноцепных и двухцепных ВЛ 6 –10 кВ. Вероятностное значение коэффициента готовности ВЛ района, вычисленное по результатам решения уравнений массового обслуживания обобщенной ВЛ района, имеет хорошее согласие со статистическим значением коэффициента готовности ВЛ района. Значимость полученных результатов состоит в том, что предложенный метод позволяет производить оценку коэффициента готовности ВЛ по показателям надёжности её основных элементов, что упрощает прогнозирование времени простоя ВЛ на предстоящий календарный год её эксплуатации. Вновь полученные показатели надежности основных элементов ВЛ могут быть использованы при проектировании ВЛ. Ключевые слова: воздушные линии, коэффициент технической готовности, комплексные показатели надёжности, время простоя, граф состояний, уравнения массового обслуживания. В работах [3–12] приведены характерные причины повреждений и результаты анали (...truncated)