Оценка работоспособности и причин аварийности объектов электросетевого комплекса севера европейской части России

Обложка
  • Авторы: Забелин М.А.1, Клименко В.В.1,2,3,4, Локтионов О.А.1,3
  • Учреждения:
    1. Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования “Национальный исследовательский университет “МЭИ”
    2. Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования “Национальный исследовательский технологический университет “МИСиС”
    3. Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт энергетических исследований Российской академии наук
    4. Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт географии РАН
  • Выпуск: № 3 (2024)
  • Страницы: 3-21
  • Раздел: Статьи
  • URL: https://rjonco.com/0002-3310/article/view/660225
  • DOI: https://doi.org/10.31857/S0002331024030012
  • ID: 660225

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследуются проблемы влияния климатических факторов на аварийность в распределительных сетях России. Выполнен обзор известных исследований в этой области в России и за рубежом. На основании годовых отчетов филиалов компании представлен краткий анализ влияния основных факторов на аварийность в различных частях обслуживания ПАО “Россети”. На основании ежегодной сводной информации о технологических нарушениях на территории обслуживания ПАО “Россети Северо-Запад” и ПАО “Россети Ленэнерго” и архивов метеонаблюдений Росгидромета проведен анализ климатических причин аварий в электросетевом комплексе России за период 2018–2023 гг., выявлена зависимость между наблюдаемыми скоростями ветра и вероятностью отключения на объектах электросетевого комплекса, представлен анализ ретроспективных данных метеонаблюдений за последние 50 лет. Опираясь на данные межмодельного сравнения CMIP5, выполнен прогноз изменения ветрового режима и аварийности в электрических сетях на рассматриваемой территории в ближайшие десятилетия.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

М. А. Забелин

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования “Национальный исследовательский университет “МЭИ”

Автор, ответственный за переписку.
Email: ZabelinMA@mpei.ru
Россия, Москва

В. В. Клименко

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования “Национальный исследовательский университет “МЭИ”; Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования “Национальный исследовательский технологический университет “МИСиС”; Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт энергетических исследований Российской академии наук; Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт географии РАН

Email: nilgpe@mpei.ru
Россия, Москва; Москва; Москва; Москва

О. А. Локтионов

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования “Национальный исследовательский университет “МЭИ”; Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт энергетических исследований Российской академии наук

Email: LoktionovOA@mpei.ru
Россия, Москва; Москва

Список литературы

  1. Клименко В.В, Кондратьева О.Е., Терешин А.Г. и др. Изменение ветрового режима на территории России и аварийность воздушных линий электропередач // Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 2021. Т. 497, № 1. С. 57–64.
  2. Climate Change 2021. The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change // Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change.
  3. IEA “Power systems in transition - Challenges and opportunities ahead for electricity security”, 2020. P. 70.
  4. Overhead Line Design Guidelines for Mitigation of Severe Wind Storm Damage. CIGRE, 2012. No. 485.
  5. Guidelines for the Management of Risk Associated with Severe Climatic Events and Climate Change on OHL CIGRE, 2014. No. 598.
  6. Design of Overhead Lines in a Changing Climate // CIGRE, 2022. No. B2-10974.
  7. Lee S. and Ham Y. Probabilistic framework for assessing the vulnerability of power distribution infrastructures under extreme wind conditions // Sustainable Cities and Society, 2021 V. 65. P. 1–11.
  8. Allen-Dumas M. R., Lee S. and Chinthavali S. Analysis of Correlation between Cold Weather Meteorological Variables and Electricity Outages // IEEE International Conference on Big Data (Big Data), 2022. P. 3398–3401.
  9. Loktionov O.A., Fedotova E.Т., Kondrateva O.E., Dolchinkov N.T. and Kuznetsov N.S. Actual and design wind loads for overhead transmission lines in the Central European part of Russia” // Proceedings of the 6th Int. Conf. on Clean En. And Tech., IOP Conf. S.: Earth and EnТ. Sc, 2023. P. 1281(1).
  10. Pineda S., Morales J.M., Ding Y. and Østergaard J. Impact of equipment failures and wind correlation on generation expansion planning // Electric Power Systems Research, 2014. V. 116. P. 451–458.
  11. Rocchetta R., Zio E. and Patelli E. A power-flow emulator approach for resilience assessment of repairable power grids subject to weather-induced failures and data deficiency” // Applied Energy, 2018. V. 210. P. 339–350.
  12. Fant C., Boehlert B., Strzepek K., Larsen P., White A., Gulati S., Li Y. and Martinich J. Climate change impacts and costs to U.S. electricity transmission and distribution infrastructure // Energy. V. 195, 2020, P. 1–10.
  13. European Network of Transmission System Operators for Electricity. URL: https://www.entsoe.eu/publications/system-operations-reports
  14. Кузнецов Н.С., Забелин М.А., Локтионов О.А. Сравнительная оценка структуры климатических причин аварий в электросетевом комплексе России // Технологии будущего: сборник трудов VII международной научно-технической конференции студентов и аспирантов, 2023. С. 461–467.
  15. Adler R.B., Daniel S.L., Heising C.R., Lauby M.G., Ludorf R.P. and White T.S. An IEEE survey of US and Canadian overhead transmission outages at 230 kV and above // in IEEE Transactions on Power Delivery. 1994. V. 9. No. 1. P. 21–39.
  16. Shield S.A, Quiring S.M, Pino J.V, Buckstaff K. Major impacts of weather events on the electrical power delivery system in the United States // Energy, 2021.
  17. Ren H., Hou Z.J., Ke X., Huang Q. and Makatov Y. Analysis of Weather and Climate Extremes Impact on Power System Outage // IEEE Power & Energy Society General Meeting (PESGM), 2021. P. 1–5.
  18. Ekisheva S., Rieder R., Norris J., Lauby M. and Dobson I. Impact of Extreme Weather on North American Transmission System Outages, 2021 IEEE Power & Energy Society General Meeting (PESGM), 2021. P. 1–5.
  19. Schaller J. and Ekisheva S. Leading causes of outages for transmission elements of the North American bulk power system, 2016 IEEE Power and Energy Society General Meeting (PESGM), 2016. P. 1–5.
  20. Arif A. and Wang Z. Distribution Network Outage Data Analysis and Repair Time Prediction Using Deep Learning, 2018 IEEE International Conference on Probabilistic Methods Applied to Power Systems (PMAPS), 2018. P. 1–6.
  21. Panteli M., Pickering C., Wilkinson S., Dawson R. and Mancarella P. Power System Resilience to Extreme Weather: Fragility Modeling, Probabilistic Impact Assessment, and Adaptation Measures // IEEE Transactions on Power Systems, 2017. V. 32. No. 5. P. 3747–3757.
  22. Клименко В.В., Кондратьева О.Е., Терешин А.Г. и др. Изменение ветрового режима на территории России и аварийность воздушных линий электропередач // Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 2021. Т. 497. № 1. С. 57–64.
  23. Локтионов О.А., Забелин М.А., Белова Е.А. Comparative analysis of evaluation approaches for the climatic factors influence on power grid facilities reliability // 5th International Youth Conference on Radio Electronics, Electrical and Power Engineering (REEPE), 2023. P. 1–5.
  24. Локтионов О.А., Забелин М.А., Кузнецов Н.С., Максимов Д.О. Estimation of Accident Rates in Russian Power Grid System Under Climate Factors // 6th International Youth Conference on Radio Electronics, Electrical and Power Engineering (REEPE), 2024. P. 1–5.
  25. Локтионов О.А., Кузнецов Н.С., Забелин М.А., Максимов Д.О. Assessment Approaches of Climate Factors Influence for Design of Overhead Transmission Lines // 6th International Youth Conference on Radio Electronics, Electrical and Power Engineering (REEPE), 2024. P. 1–5.
  26. Акентьева Е.М., Клюева М.В., Фасолько Д.В. Влияние наблюдаемых изменений климата на энергетическую отрасль (на примере Псковской, Смоленской и Брянской областей) // Труды Главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова, 2019. № 595. С. 7–21.
  27. Локтионов О.А., Забелин М.А. Особенности аварийности линий электропередачи от воздействия ветровых нагрузок на примере ПАО “Россети Центра и Приволжья” // ENVIROMIS 2022: Международная конференция и школа молодых ученых по измерениям, моделированию и информационным системам для изучения окружающей среды, Томск, 12–17 сентября 2022 года. Томск: Томский центр научно-технической информации, 2022. С. 354–357.
  28. Распоряжение Правительства РФ от 09.06.2020 № 1523-р “Об Энергетической стратегии РФ на период до 2035 г.”.
  29. Указ Президента РФ от 01.12.2016 № 642 “О Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации”.
  30. Забелин М.А., Локтионов О.А., Кузнецов Н.С. Сравнительная оценка структуры климатических причин аварий в электросетевом комплексе России // Технологии будущего: сборник трудов VII международной научно-технической конференции студентов и аспирантов, Москва, 22–26 июня 2023 года, 2023. С. 461–467.
  31. ВНИИГМИ-МЦД. Специализированные массивы для климатических исследований [Электронный ресурс] // http://aisori-m.meteo.ru
  32. Клименко В.В., Федотова Е.В. Долговременные перспективы развития ветроэнергетики России в условиях ожидаемых изменений климата // Теплоэнергетика, 2020. № 6. С. 6–20.
  33. Taylor K.E., Stouffer R.J., Meehl G.A. An Overview of CMIP5 and the experiment design // Bull. Amer. Meteor. Soc, 2012. V. 93. P. 485–498.
  34. ERA5: Fifth generation of ECMWF atmospheric reanalyses of the global climate. Copernicus Climate Change Service Climate Data Store. https://cds.climate.copernicus.eu/cdsapp#!/home
  35. Клименко В.В., Клименко А.В., Микушина О.В., Терешин А.Г. Избежать потепления на 2°C – миссия невыполнима // Теплоэнергетика, 2016. № 9. С. 3–8.
  36. Клименко В.В., Клименко А.В., Терешин А.Г. Опыт построения дальних прогнозов воздействия мировой энергетики на атмосферу Земли // Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 2015. Т. 51, № 2. С. 158–168.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Вклад основных причин в аварийность на объектах напряжением 6 кВ и выше в различных филиалах ПАО “Россети”.

Скачать (184KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Средние значения основных причин аварийности по данным из годовых отчетов ПАО “Россети”.

Скачать (141KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Динамика причин аварийности в рассматриваемых филиалах ПАО “Россети”.

Скачать (336KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Нормированная диаграмма влияния различных климатических факторов на аварийность в сетях разного напряжения.

Скачать (146KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Средняя продолжительность (tср) отключений, вызванных различными климатическими факторами, мин.

Скачать (62KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Средняя продолжительность отключений оборудования разного класса напряжения в рассматриваемых сетях, мин. ВЛ – воздушная линия; КВЛ – кабельно-воздушная линия; КЛ – кабельная линия; ПС – подстанция; РП – распределительная подстанция; ТП – трансформаторная подстанция.

Скачать (111KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Графики распределения вероятности аварийности объектов электросетевого комплекса от величины средних скоростей ветра.

Скачать (114KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Динамика изменения охвата скоростей ветра в рамках 95% интервала и диапазон значений за 50-летний период с 1974 по 2023 гг.

Скачать (147KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Повторяемость скоростей ветра на рассматриваемой территории, %.

Скачать (118KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Относительное изменение приповерхностной скорости ветра в 2045–2054 гг. (а) и в 2085–2094 гг. (б) по сравнению с 2007–2016 гг. для климатического сценария МЭИ [32].

Скачать (960KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024