Bibliografická citace práce: MILKA, J. Statistické vyhodnocení nepřetržitosti dodávky elektrické energie v zadané části distribuční sítě. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, 2013. 64 s., 16 s. příloh. Vedoucí diplomové práce doc. Ing. Vladimír Blažek, CSc. Děkuji vedoucímu diplomové práce doc. Ing. Vladimíru Blažkovi, CSc. za metodickou, pedagogickou a odbornou pomoc a další cenné rady při zpracování mé diplomové práce. Prohlašuji, že jsem svoji diplomovou práci vypracoval samostatně a použil jsem pouze podklady (literaturu, projekty, SW atd.) uvedené v přiloženém seznamu...
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Ústav elektroenergetiky Diplomová práce Statistické vyhodnocení nepřetržitosti dodávky elektrické energie v zadané části distribuční sítě Bc. Jiří Milka Vedoucí: doc. Ing. Vladimír Blažek, CSc. Ústav elektroenergetiky, FEKT VUT v Brně, 2013 Brno
BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Faculty of Electrical Engineering and Communication Department of Electrical Power Engineering Master s Thesis Statistical evaluation of distribution supply continuity in given part of distribution network by Bc. Jiří Milka Supervisor: doc. Ing. Vladimír Blažek, CSc. Brno University of Technology, 2013 Brno
abstrakt 6 ABSTRAKT Diplomová práce je zaměřena na statistické vyhodnocení nepřetržitosti distribuce elektrické energie v zadané části distribuční sítě. Jejím cílem je vysvětlit základní pojmy a výpočty v oblasti spolehlivosti distribuce elektrické energie, která je základním prvkem pro zvyšování kvality dodávané elektrické energie koncovým zákazníkům. Práce je rozdělena do dvou celků (teoretické části a praktické části), které se dále dělí na kapitoly a podkapitoly dle jednotlivých oblastí zaměření. V úvodu je vysvětlen cíl práce a obsah kapitol. Ty jsou dále věnovány určité problematice a jejímu vysvětlení. V závěru jsou shrnuty výsledky praktické části práce. Celá práce je doplněna přílohami a seznamem obrázků, tabulek, symbolů a zkratek, které slouží k lepší názornosti a orientaci. KLÍČOVÁ SLOVA: Elektrizační soustava; ukazatele spolehlivosti; metody výpočtu spolehlivosti; standardy nepřetržitosti distribuce
abstract 7 ABSTRACT The thesis is focused on the statistical analysis of the continuity of power distribution in a specified part of the distribution network. Its aim is to explain the basic concepts and calculations in reliability distribution of electrical energy, which is an essential element for improving the quality of electricity supplied to end customers. The work is divided into two parts (theoretical part and a practical part), which are further divided into chapters and subchapters according to individual areas of focus. In the introduction the explains the aim and content of the of chapters work. You are also given a specific issue and its explanation. The conclusion summarizes the results of the practical part. The work is supplemented by annexes a list of images, tables, symbols and abbreviations that are used for better clarity and orientation. KEY WORDS: Power systém; indicators of reliability; methods of calculating reliability; standards continuity distribution
Obsah 8 OBSAH SEZNAM OBRÁZKŮ... 9 SEZNAM TABULEK... 10 SEZNAM SYMBOLŮ A ZKRATEK... 11 1 ÚVOD... 13 2 ELEKTROENERGETICKÝ SYSTÉM (ES)... 14 2.1 SPECIFICKÉ VLASTNOSTI ES... 14 2.2 MOŽNOSTI ZAJIŠTĚNÍ POŽADOVANÉ KVALITY ELEKTRICKÉ ENERGIE... 14 2.3 SPOLEHLIVOST DODÁVKY ELEKTRICKÉ ENERGIE... 15 2.4 ŘÍZENÍ ELEKTRIZAČNÍ SOUSTAVY... 16 2.4.1 ŘÍZENÍ CHODU ES... 16 2.4.2 ŘÍZENÍ ROZVOJE ES... 16 3 UKAZATELÉ NEPŘETRŽITOSTI DISTRIBUCE A JEJICH VYHODNOCENÍ... 17 3.1 KVALITA DISTRIBUCE ELEKTRICKÉ ENERGIE... 19 3.2 UKAZATELE SPOLEHLIVOSTI... 21 3.2.1 OBECNÉ SPOLEHLIVOSTNÍ UKAZATELE... 21 3.2.2 UKAZATELE NEPŘETRŽITOSTI DISTRIBUCE... 22 3.3 METODY POUŽÍVANÉ K VÝPOČTU SPOLEHLIVOSTI... 26 3.3.1 METODA SPOLEHLIVOSTNÍCH SCHÉMAT... 26 3.3.2 SIMULAČNÍ METODA MONTE-CARLO... 28 4 PŘEHLED HODNOT UKAZATELŮ NEPŘETRŽITOSTI DOSAHOVANÝCH DISTRIBUČNÍMI SPOLEČNOSTMI... 30 4.1 VYKAZOVÁNÍ DOSAHOVANÉ ÚROVNĚ KVALITY DISTRIBUCE ELEKTŘINY... 31 5 EKONOMICKÉ KONSEKVENCE NEPŘETRŽITOSTI DISTRIBUCE... 31 5.1 STANDARDY NEPŘETRŽITOSTI DISTRIBUCE... 32 5.2 REGULACE NEPŘETRŽITOSTI DISTRIBUCE V ČR... 33 6 STATISTICKÉ VYHODNOCENÍ UKAZATELŮ NEPŘETRŽITOSTI DISTRIBUCE V ZADANÉ ČÁSTI DISTRIBUČNÍ SÍTĚ.... 38 7 ZÁVĚR... 62 POUŽITÁ LITERATURA... 64 PŘÍLOHY
Seznam obrázků 9 SEZNAM OBRÁZKŮ Obr. 4-1 Znázornění výpočtu faktoru kvality... 34 Obr. 6-1: Počet výpadků v letech... 39 Obr. 6-2: Doba trvání výpadků v letech... 39 Obr. 6-3: Počet poruch rozdělených podle příčin... 40 Obr. 6-4: Doba trvání poruch rozdělených podle příčin... 41 Obr. 6-5: Počet poruch v letech podle příčin... 42 Obr. 6-6: Doba trvání výpadků v letech podle příčin... 43 Obr. 6-7: Počet poruch v průběhu roku... 44 Obr. 6-8: Doba trvání výpadků v průběhu roku... 45 Obr. 6-9: Počet výpadků v průběhu 5. roku... 46 Obr. 6-10: Doba trvání výpadků v průběhu 5. roku... 47 Obr. 6-11: Počet výpadků v průběhu 3. roku... 48 Obr. 6-12: Doba trvání výpadků v průběhu 3. roku... 49 Obr. 6-13: Doba trvání výpadků za celé období pro kategorii výpadků... 50 Obr. 6-14: Rozdělení počtu výpadků na vývodech... 53 Obr. 6-15: Počet poruch na nejporuchovějších vývodech... 54 Obr. 6-16: Počet výpadků na vybraných vývodech podle kategorie... 55
Seznam tabulek 10 SEZNAM TABULEK Tabulka. 3-1 Vzájemné převody mezi ukazateli:... 22 Tabulka 4-1: Ukazatelé nepřetržitosti distribuce... 31 Tabulka 6-1: Pořadník vývodů... 51 Tabulka 6-2: Pořadník vývodů podle dosahovaných hodnot SAIFI... 56 Tabulka 6-3: Pořadník vývodů podle dosahovaných hodnot SAIDI... 59
Seznam symbolů a zkratek 11 SEZNAM SYMBOLŮ A ZKRATEK CAIDI ukazatel průměrné doby trvání přerušení u odběratele ČR Česká republika ES elektrizační soustava F(t) distribuční funkce f(t) funkce hustoty pravděpodobnosti I proud l u MAIFI m(t) N nn n s,u n z P Q(t) Q de R(t) S Sn SAIDI SAIFI t t p,z t s,z t spu U U celk vn Z s W ned β λ(t) délka úseku ukazatel průměrné systémové četnosti krátkodobých přerušení střední doba bezporuchového provozu počet poruch nízké napětí počet poruch na u-tém úseku počet přerušení u daného zákazníka v určitém období činný výkon pravděpodobnost poruchy faktor kvality pravděpodobnost bezporuchového provozu zdánlivý výkon jmenovitý výkon ukazatel průměrné systémové doby trvání přerušení ukazatel průměrné systémové četnosti přerušení čas průměrná doba trvání jednoho přerušení celková doba přerušení u daného odběratele souhrnná roční doba trvání poruch na úseku napětí celkový počet úseků na vedení vysoké napětí celkový počet všech zákazníků nedodaná elektrická energie součinitel zatížení intenzita poruch
Seznam symbolů a zkratek 12 λ k λ u měrná poruchovost vedení intenzita poruch úseku
1 Úvod 13 1 ÚVOD Úroveň života všech lidí, ale i společnosti je úzce vázána na elektrickou energii, která jí svým způsobem vytváří. To má za následek potřebu poskytovat dodávku elektrické energie v dobré kvalitě a spolehlivosti. Cílem této práce je vysvětlit základní pojmy a výpočty v oblasti spolehlivosti distribuce elektrické energie. V první kapitole je popsán elektroenergetický systém, který je významným parametrem všech elektrizačních soustav. Nejdříve je rozebrán elektrizační systém, dále jeho spolehlivost, řízení a uspořádání. Další kapitola se věnuje spolehlivosti elektrických sítí. Jsou vysvětleny základní pojmy, kvalita distribuce elektrické energie a převážná část této kapitoly je věnovaná ukazatelům spolehlivosti nepřetržitosti distribuce a metodám výpočtu spolehlivosti. V páté kapitole je popsána regulace nepřetržitosti distribuce elektrické energie. Pro přiblížení systémů standardů spolehlivosti je uvedena vyhláška č. 540/2005 Sb. o dodávce elektřiny. Dále je rozebrán faktor kvality (komponenta Q), který převzal funkci obecného standardu. Šestá kapitola je věnována praktické části diplomové práce, kde se vyhodnocuje počet poruch a dob trvání výpadků podle kategorií a příčin na venkovním vedení 22 kv.
2 Elektroenergetický systém (ES) 14 2 ELEKTROENERGETICKÝ SYSTÉM (ES) 2.1 Specifické vlastnosti ES Elektrizační soustava zahrnuje výrobní zdroje elektrické energie a tepla, přenosovou a distribuční soustavu a zařízení pro konečnou spotřebu elektrické energie a tepla. ES představuje dynamický systém, ve kterém okamžité hodnoty stavových veličin jsou závislé na okamžitých hodnotách řízení a na stavu systému v určitém okamžiku. Stav systému lze chápat jako soubor stavových veličin systému, jež sobě integruje mimo jiné i informace o proběhlých stavech systému. Základní provozní stav představuje rovnovážný stav, když jsou stavové veličiny systému konstantní. Rovnovážným stavem ES je její ustálený chod. Při ustáleném chodu ES se základní provozní parametry nemění. Dojde-li k změně provozních parametrů, poté vzniká přechodový děj, po jehož odeznění soustava přejde do nového ustáleného chodu. Jsou-li změny provozních stavů velké, může dojít k porušení stability chodu ES.[1] Ustálený chod ES se popisuje soustavou algebraických nelineárních rovnic, kdežto přechodné jevy pomocí parciálních diferenciálních rovnic. Soustavy zásobování elektrickou energií a teplem zahrnují dvě dílčí soustavy. První zajišťuje výrobu a dodávku elektrické energie nazývaná elektrizační soustavou. Druhá zajišťující dodávku tepla nazývaná soustava zásobování teplem. Elektrizační soustava a soustava zásobování teplem má většinou stejnou výrobní základnu a tudíž je mezi nimi silná vazba. Hlavním úkolem elektrizační soustavy je dodávka elektrické energie odběratelům v požadovaném množství, čase, dohodnuté kvalitě a s co nejmenšími dopady na životní prostředí. Zásadní podmínkou konkurenceschopnosti výrobců elektrické energie je minimalizace nákladovosti výroby.[1] Zajištění dostatečného množství elektrické energie především závisí na přesném odhadu spotřeby energie a správné bilance výkonu a energie ES při plánování a přípravě jejího provozu. Jestliže má být zajištěna dodávka potřebného množství elektrické energie, musí být v každém okamžiku celkový maximální výkon ES větší než výkon odebíraný elektrickými spotřebiči včetně jejich ztrát. P MAX P P ( W;MW,MW) (2.1) ZMAX r 2.2 Možnosti zajištění požadované kvality elektrické energie Provozní parametry uzlu ES, ze kterých jsou napájeni odběratelé elektrické energie, určují kvalitu elektrické energie. Mezi provozní parametry elektrické energie patří kmitočet, napětí, podíl vyšších harmonických v křivce napětí a symetričnost napětí. K zajištění požadované kvality elektrické energie, je třeba regulovat kmitočet ES a napětí ve vybraných uzlech podle stanovených mezí přípustných hodnot napětí a frekvence.
2 Elektroenergetický systém (ES) 15 Frekvence je při ustáleném chodu ES v každém místě soustavy stejná, kdežto napětí může mít v různých bodech jinou velikost a kvalita elektrické energie je potom dána optimální hodnotou napětí uzlu ES, z nichž jsou napájeni spotřebitelé.[1] Základní charakteristika kvality elektrické energie Frekvence Jmenovitá frekvence napájecího napětí je 50 Hz. Střední hodnota frekvence základní harmonické u systému se synchronním připojením k propojenému systému UCTE musí být v mezích: 50 Hz ± 1 % (49,5 50,5 Hz) během 99,5 % roku. 50 Hz ± 4 % (47 52 Hz) během 100 % času. Střední hodnota frekvence základní harmonické u systému bez synchronního připojení k propojenému systému (ostrovní provoz) musí být v mezích: 50 Hz ± 2 % (49 51 Hz) během 99,5 % roku. 50 Hz ± 15 % (42,5 57,5 Hz) během 100 % času. Velikost napětí Velikost napájecího napětí je dána jmenovitým napětím sítě (Un). Hodnoty normalizovaných jmenovitých napětí jsou dány normou ČSN IEC 38 Normalizovaná napětí IEC. Sítě nn - platí pro trojfázové čtyřvodičové sítě - Un = 230 V mezi fázovým a středním vodičem - Un = 400 V mezi fázovými vodiči Sítě vn - platí pro trojvodičové sítě Sítě vvn - Un = 3, 6, 10, 22 a 35 kv - Un = 110 kv Hodnoty napětí v uzlech přenosových sítí - Un = 400 kv± 5 %; 220 kv± 10 %; 110 kv± 10 % 2.3 Spolehlivost dodávky elektrické energie Příčiny přerušení nebo snížení kvality dodávky jsou obvykle náhodné jevy, které mohou být způsobené poruchami v ES, živelnými pohromami mající vliv na výrobu elektrické energie, nesprávným odhadem odebíraného elektrického výkonu. Z toho důvodu je třeba pro výpočty a analýzy spolehlivosti dodávek elektrické energie využít metod teorie pravděpodobnosti. Při výpočtech je také třeba uvažovat skutečnosti, jež mohou spolehlivost dodávky ovlivnit příznivě, např. teplé počasí přesahující teplotní průměr daného ročního období, zkrácení potřebné doby k opravě nebo údržbě elektrického zařízení. Při výpočtu ztrát, vzniklých přerušením dodávky elektrické energie, je potřeba také přihlédnout k citlivosti odběratelů na dobu přerušení dodávky elektrické energie. Z toho důvodu se odběratelé dělí do několika skupin:[1]
2 Elektroenergetický systém (ES) 16-1. - zde jsou zahrnuti odběratelé, u nichž velikost škody je pouze závislá na době přerušení dodávky. Ztráty způsobené přerušením dodávky jsou přímo úměrné množství nedodané elektrické energie, při známé době přerušení jsou ztráty přímo úměrné odebranému výkonu. - 2. - tvoří ji odběratelé, u kterých škoda není závislá jen na množství dané produkce, ale také na narušení technologického procesu a na době potřebné k opětovnému zahájení výroby. - 3. - sem patří tací odběratelé elektrické energie, u nichž důsledkem přerušení dodávky dojde také k zničení produkce. - 4. - zahrnuje odběratele, u nichž je riziko poškození výrobního zařízení při přerušení dodávky elektrické energie. Takto vzniklé ztráty jsou veliké, závislé na době trvání opravy, nebo výměně celého zařízení. Přerušení napájení je u těchto odběratelů ošetřeno jistými opatřeními jak u dodavatele, tak u odběratele. Výpočty spolehlivosti jsou důležité při stanovení optimální výkonové rezervy v různých obdobích v závislosti na ceně elektrické energie na trhu, dále také při volbě elektrické části elektráren a schématu elektrických sítí, při návrhu specifických schémat pro objekty požadující zvýšenou spolehlivost dodávky [1]. 2.4 Řízení elektrizační soustavy Dělí se do dvou základních úrovní, které na sebe navazují a vzájemně se ovlivňují. Jedná se o řízení chodu ES a řízení rozvoje ES. 2.4.1 Řízení chodu ES Je zajišťováno operativním hospodářským řízením, jehož součástí je dispečerské řízení. Toto zajišťuje řízení nepřetržitého technologického procesu ES. Specifika výroby, přenosu a užití elektrické energie: - neskladovatelnost nelze ve větší míře akumulovat, proto je potřeba dodržet rovnováhu mezi výrobou a spotřebou - velmi rychlé průběhy přechodových jevů (vlnové procesy tisíciny sekundy, elektromechanické a elektromagnetické jevy desetiny až jednotky sekund) - výroba elektrické energie probíhá ve více paralelně pracujících zařízeních, mezi jimiž mohou být větší vzdálenosti. Tato specifika kladou velké nároky na řízení výroby a rozvodu elektrické energie. 2.4.2 Řízení rozvoje ES Jedná se o nejdůležitější časovou etapu hospodářského řízení ES. Časovou posloupnost při řízení ES lze rozdělit na následující etapy: - analýza současného stavu a minulého vývoje - vypracování předpovědi vývoje v několika variantách - volba optimální varianty rozvoje a její další rozpracování (ekologické a ekonomické hodnocení) do postupu realizace Z důvodu dlouhých dob výstavby energetických zařízení se používají dlouhodobé prognózy ES. Poslední Státní energetická koncepce z roku 2004 byla schválena do roku 2030. Krátkodobé
3 Ukazatelé nepřetržitosti distribuce a jejich vyhodnocení 17 předpovědi rozvoje elektrizační soustavy, které navazují na dlouhodobou prognózu, se zpracovávají na období 10 20 let. Řízení rozvoje ES se skládá z volby optimální struktury ES, stanovení podílu jednotlivých zdrojů energie, schémat rozvodných soustav, pokrytí proměnné části diagramu zatížení ES při respektování dynamiky změn jeho charakteru. Volbu rezervy elektrárenských a teplárenských výkonů a volbu prostředků pro řízení chodu ES, v havarijních a provozních stavech.[1] 3 UKAZATELÉ NEPŘETRŽITOSTI DISTRIBUCE A JEJICH VYHODNOCENÍ Spolehlivost je obecná vlastnost objektu spočívající ve schopnosti objektu plnit požadované funkce při zachování hodnot stanovených provozních ukazatelů v daných mezích a v čase podle stanovených technických podmínek. [2]. Objekty jsou předměty určitého zaměření, jejichž spolehlivost se studuje, zkoumá nebo zkouší. Objekty se při analýze obvykle dělí na: - prvek - představuje jeden objekt, jenž je předmětem zkoumání - systém jedná se o skupinu prvků spojených funkčními vazbami, jež jsou podstatné při analýze spolehlivosti Stavy objektů jednotlivé objekty se mohou nacházet v rozdílných stavech. Objekty elektrizační soustavy se mohou nacházet v těchto stavech: - provoz je to takový stav, při kterém objekt vykonává předem danou funkci plný provoz jeho funkce není nijak omezena omezený provoz funkce je částečně omezena - prostoj jedná se o stav, při kterém objekt v době jeho používání není v provozu poruchový prostoj (hledání, oprava poruchy, kontrola funkce) údržbový prostoj zálohový prostoj Jevy způsobují přechod objektu z jednoho stavu do jiného - porucha jedná se o jev, při němž objekt přestane plnit požadovanou funkci. Porucha může mít nejrůznější příčiny a může také ovlivnit schopnosti provozu. Dělí se na náhlé a postupné. Podle vlivu na schopnost provozu se rozlišují poruchy úplné a částečné. Závada se vyznačuje zhoršením schopnosti provozu, které není tak vážné, aby způsobilo poruchu. Degradační porucha je částečná porucha, jež vznikla postupným zhoršením schopnosti provozu. Havarijní porucha způsobí úplnou ztrátu schopnosti provozu. - ukončení opravy jev, při kterém dojde k obnovení schopnosti objektu konat požadovanou funkci. Poruchy mohou mít různé příčiny a mohou také ovlivňovat schopnosti provozu. - ukončení prostoje jev spočívající v ukončení prostoje.
3 Ukazatelé nepřetržitosti distribuce a jejich vyhodnocení 18 Jev je událost, která je charakteristická určitým diskrétním časovým okamžikem, kdežto stav je charakterizován časovým úsekem, který je vymezen časem vzniku a ukončení stavu (délka časového úseku bývá často nazývána jako doba trvání.[2] Poruchy mohou vznikat vlivem různých příčin. Ve výpočtu spolehlivosti se uvažují pouze poruchy, které vznikají bez předchozích příčin, a nelze tedy přesně určit dobu jejich výskytu. Činnosti sem patří oprava a údržba - oprava jedná se o činnost prováděnou až po výskytu poruchy. Jejím účelem je vrátit objekt do provozního stavu. - údržba činnost vykonávána za účelem udržet objekt v provozním stavu po dobu stanovenou technickými podmínkami. Spočívá v pravidelné kontrole stavu objektu a provedení preventivních zásahů. Další vlastnosti spolehlivosti - bezporuchovost objekt koná předepsané funkce bez poruchy po stanovenou dobu a za určitých podmínek. Dá se vyjádřit jako intenzita poruch, střední doba bezporuchového provozu atd. - opravitelnost vlastnost objektu, jež umožňuje zjistit příčiny vzniku poruchy a odstraňuje jejich následky opravou. Může se vyjádřit jako pravděpodobnost provedení opravy ve stanovené době nebo střední dobou opravy. - pohotovost vlastnost objektu, která zahrnuje jak bezporuchovost, tak i opravitelnost objektu v podmínkách provozu. Vyjadřuje se jako pravděpodobnost, kdy se objekt bude nacházet v určitém okamžiku v provozuschopném stavu. - udržovatelnost vlastnost objektu, jež umožňuje předcházet poruchám předepsanou údržbou. Číselně se vyjadřuje např. pravděpodobností provedení údržby ve stanovené době nebo střední dobou údržby. - životnost jedná se o schopnost objektu pracovat do krajního stavu při daném řádu předepsané údržby a oprav. Vyjadřuje se technickou životností, střední dobou používání nebo střední technickou životností. - skladovatelnost jedná se o schopnost objektu zachovat provozuschopný stav po dobu skladování a přepravy při dodržení předepsaných podmínek. Dá se vyjádřit jako střední doba skladovatelnosti. - bezpečnost jde o vlastnost objektu neohrožovat lidské zdraví nebo životní prostředí při plnění požadované funkce po stanovené období a za určitých podmínek. Číselně se vyjadřuje pravděpodobností výskytu nebezpečné poruchy v daném časovém intervalu, intenzitou nebezpečných poruch. Bezporuchovost (jedna z dílčích spolehlivostních vlastností), která zahrnuje tyto ukazatele: pravděpodobnost bezporuchového provozu, pravděpodobnost poruchy, intenzita poruch, hustota pravděpodobnosti poruchy, střední intenzita poruch, střední doba mezi poruchami, střední doba do poruchy. Částečné poruchy se zejména projevují na začátku provozu zařízení. Jejich četnost s postupem doby klesá. Tyto poruchy jsou většinou způsobeny nedostatky při návrhu a výrobě. Vlivem opotřebení a stárnutí zařízení se vyskytují poruchy dožitím. Ve spolehlivosti se rozlišují dva pojmy: - opotřebení postupné změny soustavy nebo prvků, které vznikají zatížením způsobeným provozními podmínkami - stárnutí jedná se o změny, jež vznikají mimo provoz
3 Ukazatelé nepřetržitosti distribuce a jejich vyhodnocení 19 V teorii spolehlivosti se uvažují pouze náhodné poruchy, které vznikají bez zjevných předchozích příčin. Ostatní poruchy, které lze předpovědět anebo vysvětlit na základě jiných závislostí nelze označit jako náhodné. Poruchy, které souvisí s jinými poruchami, se dělí na závislé a nezávislé. Závislé poruchy vznikají následkem poruchy jiného prvku. Podle doby trvání dělíme poruchy na trvalé a dočasné. Trvalou poruchu je možné odstranit opravou nebo náhradou nefunkčního prvku. Dočasné poruchy se mohou buď samovolně ztratit, nebo trvat jen po dobu působení vnějšího vlivu. 3.1 Kvalita distribuce elektrické energie Po dlouhou dobu energetické společnosti představovaly vertikálně integrované monopoly. Zabývaly se výrobou, přenosem a rozvodem elektrické energie, proto si odběratelé nemohli vybrat jiného dodavatele elektrické energie. Při uvolnění trhu s elektrickou energií došlo k rozdělení jednotlivých činností. Mezi účastníky trhu patří výrobci, provozovatel přenosové soustavy, provozovatelé distribučních soustav, operátor trhu, obchodníci s elektrickou energií a nakonec zákazníci. Na chod trhu mají velký vliv rozhodnutí vydaná energetickým regulačním úřadem. Elektrická energie je proto považovaná jako zboží, tudíž je potřeba definovat jeho kvalitu. Tuto lze rozdělit na: - kvalita napětí, do kterého jsou zahrnována tato hlediska: kmitočet napájecího napětí odchylky napájecího napětí přepětí flikr krátkodobé poklesy napětí přepětí nesymetrie napájecího napětí harmonická napětí meziharmonická napětí - Nepřetržitost distribuce, jež je dána dobou a počtem přerušení. Nepřetržitost distribuce mohou vyvolat různé události v elektrizační soustavě. Za přerušení je (přerušení napájecího napětí) považován stav, při kterém je napětí v předávacím místě menší než 1% dohodnutého (jmenovitého) napětí. Podle vyhlášky o kvalitě dodávky a souvisejících služeb v elektroenergetice 540/2005 Sb. se rozumí přerušením přenosu nebo distribuce elektřiny stav v předávacím nebo odběrném místě účastníka trhu s elektřinou, při kterém není přenosová nebo distribuční soustava schopna dopravovat do tohoto místa elektřinu; za přerušení přenosu nebo distribuce elektřiny není považován stav, jehož příčinou je elektrické zařízení zákazníka nebo elektrická přípojka, která není ve vlastnictví provozovatele distribuční soustavy a není provozovatelem distribuční soustavy provozována podle 45 odst. 6 energetického zákona, nebo společné elektrické zařízení v nemovitosti.[5] Přerušení podle doby trvání se dělí na: - dlouhodobé s dobou trvání delší než 3 minuty - krátkodobé s dobou trvání alespoň 1 sekunda a současně ne delší než 3 minuty
3 Ukazatelé nepřetržitosti distribuce a jejich vyhodnocení 20 Podle příčiny se přerušení přenosu nebo distribuce elektřiny dělí na: - neplánované přerušení přenosu nebo distribuce elektřiny, které není plánovaným přerušením. Neplánované přerušení přenosu nebo distribuce elektřiny se dále dělí na: poruchové přerušení přenosu nebo distribuce elektřiny při vzniku a odstraňování poruchy na zařízení provozovatele soustavy a přerušení způsobené chybným nebo bezdůvodným vypnutím zařízení soustavy jejím provozovatelem. Poruchové přerušení přenosu nebo distribuce elektřiny se dále dělí na způsobené poruchou mající původ v zařízení provozovatele soustavy nebo jejím provozu. o za obvyklých povětrnostních podmínek přerušení způsobené poruchou, které není přerušením způsobeným poruchou za nepříznivých podmínek o za nepříznivých povětrnostních podmínek přerušení způsobené vlivem nepříznivých povětrnostních podmínek, jestliže provozovatel soustavy takovou skutečnost do 10 pracovních dní ode dne, ve kterém k přerušení došlo, oznámí a prokáže ERÚ způsobené v důsledku zásahu nebo jednání třetí osoby vynucené přerušení z důvodu bezprostředního ohrožení života, zdraví nebo majetku osob a při likvidaci těchto stavů mimořádné přerušení při stavech nouze nebo předcházení stavu nouze v důsledku události mimo přenosovou nebo distribuční soustavu provozovatele soustavy a u výrobce - plánované přerušení při provádění plánovaných prací na zařízení soustavy nebo v jejich ochranném pásmu (zejména oprav, rekonstrukcí, údržby a revizí), jejichž započetí a skončení bylo oznámeno způsobem v místě obvyklým, nejméně však 15 dnů předem. Výše uvedené dělení včetně formulací bylo uvedeno v platnost novelizací vyhlášky č. 540/2005 Sb. prostřednictvím vyhlášky č. 41/2010 Sb. pro potřeby vykazování ukazatelů nepřetržitosti distributory ERÚ. V tomto dělení přibylo oproti původnímu rozdělení poruchových přerušení, pod které spadají situace, za které provozovatel soustavy přímo nemůže, ale znamenaly poruchu na zařízení. Doba trvání přerušení distribuce t i čas, po který nebyla zajištěna distribuce elektrické energie. Přerušení podle doby trvání se dělí na: - dlouhodobé s dobou trvání delší než 3 min, - krátkodobé s dobou trvání alespoň 1 s a současně ne delší než 3 min. Dělení na krátkodobé a dlouhodobé se používá v mnoha zemích, ale hranice doby trvání přerušení se mohou lišit. Přerušení mohou vznikat ve všech napěťových hladinách sítě. Zákazníci mohou být postiženi přerušeními vzniklými na napěťové hladině, ze které jsou napájeni, i na vyšších napěťových hladinách. S rostoucí napěťovou hladinou lze snadněji zajistit náhradní napájení při poruše, ovšem roste počet poškozených zákazníků. Škody způsobené přerušením napájení jsou závislé na délce trvání a době jeho vzniku. Denní doba a stav technologického procesu. Delší plánovaná přerušení, na které se zákazníci mohou připravit, způsobují menší škody, jak krátkodobá neplánovaná
3 Ukazatelé nepřetržitosti distribuce a jejich vyhodnocení 21 přerušení. Nepřetržitost distribuce, kterou charakterizuje doba trvání a počet přerušení, je dílčí vlastností spolehlivosti.[1] 3.2 Ukazatele spolehlivosti Jedná se o kvantitativní charakteristiku vlastností tvořící spolehlivost objektu. 3.2.1 Obecné spolehlivostní ukazatele Základním ukazatelem bezporuchovosti neopravovaných objektů je pravděpodobnost bezporuchového provozu. Z ní jsou odvozené další veličiny: pravděpodobnost poruchy, hustota poruch, intenzita poruch a střední doba bezporuchového provozu. Bezporuchovost objektu sledujeme v závislosti na čase. Někdy je potřeba použít i jiné veličiny, než čas např. počet sepnutí u vypínačů. Dále budeme uvažovat, že objekt bude ve stavu plného provozu nebo poruchy. Přechod mezi těmito stavy bude okamžitý.[3] Pravděpodobnost bezporuchového provozu objektu jde o pravděpodobnost, že v časovém intervalu od 0 do t porucha objektu nenastane. kde ξ je náhodná veličina (doba do poruchy). ( ) ( ) (3.1) Pravděpodobnost poruchy objektu - jedná se o pravděpodobnost, že v daném časovém intervalu porucha nastane ( ) ( ) ( ) (3.2) kde R(t) je nerostoucí funkce času, Q(t) je neklesající funkce času. Obě veličiny jsou kladná bezrozměrná čísla nejvýše rovná jedné. Předpokládá se, že R(0) = 1, R( ) = 0. Hustota pravděpodobnosti poruchy příslušná k distribuční funkci Q(t) je dána vztahem ( ) ( ) ( ) (3.3) Bezporuchovost neopravovaného prvku je udávána intenzitou poruch. Ta je definovaná jako poměr hustoty pravděpodobnosti poruchy a pravděpodobnosti bezporuchového provozu. ( ) ( ) ( ) (3.4) Hustota a intenzita poruch mají rozměr (čas -1 ), obvykle se udávají v jednotkách (h -1 ) nebo (rok -1 ). Každá z výše uvedených veličin popisuje bezporuchovost neopravovaného objektu a z každé z nich lze odvodit zbývající veličiny [1],[3].
3 Ukazatelé nepřetržitosti distribuce a jejich vyhodnocení 22 Tabulka. 3-1 Vzájemné převody mezi ukazateli: R(t) Q(t) f(t) λ(t) R(t) ( ) ( ) ( ) ( ) Q(t) ( ) ( ) ( ) ( ) f(t) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) λ(t) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) Střední doba bezporuchového provozu je pro neopravované objekty rovna střední době do poruchy. Definuje se jako střední hodnota E náhodné veličiny, doby poruchy ξ ( ) ( ) ( ) (3.5) Na rozdíl od předchozích čtyř veličin, které jsou funkcemi, představuje agregovanou hodnotu. Hodnota m je integrální hodnota, která vyjadřuje bezporuchovost jedním údajem. Obvykle se udává v hodinách. Dosadíme-li hustotu pravděpodobnosti poruchy do vztahu střední doby bezporuchového provozu a po integraci per partes dostaneme tento vztah: ( ) ( ) (3.6) 3.2.2 Ukazatele nepřetržitosti distribuce K popsání spolehlivosti distribučních sítí lze použít celou řadu různých ukazatelů, jež jsou právě určeny pro tyto sítě. Obecné spolehlivostní ukazatele se při analýzách distribučních sítí nepoužívají, s výjimkou analýz prvkové spolehlivosti. Když není jinak uvedeno, do výpočtů ukazatelů jsou jenom zahrnuta dlouhodobá přerušení. Ukazatele nepřetržitosti distribuce dělíme na: - základní ukazatele každý zákazník má svoji vlastní hodnotu ukazatele - agregované ukazatele označují se také jako systémové ukazatele. Udávají spolehlivost v daném síťovém celku (jeden vývod, všechny vývody z rozvodny, napěťová hladina). Základní ukazatele nepřetržitosti distribuce - počet přerušení u daného zákazníka v určitém období n z (nejčastěji v roce) - celková doba přerušení u daného odběratele (nejčastěji v roce)
3 Ukazatelé nepřetržitosti distribuce a jejich vyhodnocení 23 (3.6) kde t i,z je doba trvání i-tého přerušení v určitém období u z-tého zákazníka, - průměrná doba trvání jednoho přerušení u daného odběratele za určité období (nejčastěji v roce) (3.7) Tyto ukazatele charakterizují distribuci elektrické energie u jednotlivých odběratelů. V distribučních sítích často dochází k situaci, kdy u skupiny zákazníků dojde k přerušení ve stejnou dobu, přestože jsou napájeni ze stejného uzlu (zákazníci v jednom bytovém domě, všichni zákazníci napájení danou DTS. V případě, že se zabýváme jen poruchami v síti vn, ale hodnotíme i dopady na zákazníky nn). Pro u-tý uzel sítě lze psát: - počet přerušení v daném uzlu v určeném období n u (nejčastěji v roce) - souhrnnou dobu trvání přerušení v daném uzlu v určeném období (nejčastěji v roce) t s,u Pro každý uzel pak počet zákazníků napájených z tohoto uzlu označíme Z u [2]. Agregované ukazatele nepřetržitosti distribuce Pro získání přehledu o nepřetržitosti distribuce v síti jako celku se obvykle provádí agregace jednotlivých přerušení. Z toho se vypočítávají tzv. agregované ukazatele nepřetržitosti distribuce, které představují průměrné hodnoty. Nejobvyklejší agregované ukazatele: - SAIFI ukazatel průměrné systémové četnosti přerušení (3.8) kde Z s představuje počet všech zákazníků v síti a sumace se provádí přes všechny zákazníky nebo všechny uzly sítě - SAIDI ukazatel průměrné systémové doby trvání přerušení (3.9) - CAIDI ukazatel průměrné doby trvání přerušení u odběratele (3.10) Ukazatele SAIFI a SAIDI představují průměr hodnot z hodnot základních ukazatelů t s,z, a do výpočtu jsou zahrnuti všichni odběratelé, i když během sledovaného období nezaznamenali výpadek [2]. Jednotlivá přerušení se nemusí vždy vztahovat na zákazníky, ale na počet postižených stanic nebo transformátorů nebo na množství nedodaného výkonu. Tyto způsoby výpočtu se většinou používají z důvodu nedostatku dat, aby mohl být proveden korektní výpočet podle rovnic (3.8, 3.10).
3 Ukazatelé nepřetržitosti distribuce a jejich vyhodnocení 24 Každý ze způsobů výpočtu vede k rozdílným výsledným hodnotám ukazatelů, což ztěžuje srovnávání hodnot ukazatelů v rámci Evropy apod. Jsou země, kde ukazatele pro hladinu nn vypočítávají se zákazníky a pro hladinu vn s výkony. Výše uvedené ukazatele mají obecný charakter, a tudíž se jedná o průměrné hodnoty počtu přerušení (SAIFI), celkové doby trvání přerušení (SAIDI) a průměrné doby trvání přerušení u zákazníka (CAIDI). K výsledné hodnotě ukazatelů je nutné vždy dodat, která data byla ve výpočtu obsažena. Pro výpočet agregovaných ukazatelů jsou níže uvedené komponenty: - zákazníci do výpočtu lze zahrnout zákazníky z jedné napěťové hladiny (nn), z více napěťových hladin (nn + vn) anebo ze všech napěťových hladin (nn + vn + vvn). - přerušení mezi ně mohou být zahrnuta jak všechna přerušení, tak jen přerušení z jistých příčin. U poruchových přerušení mohou být do výpočtu zahrnuty jen některé příčiny. - doba trvání přerušení výpočet doby přerušení může být prováděn na základě základních ukazatelů pro jednotlivé odběratele tak, jak odpovídá skutečnému procesu postupné obnovy distribuce, nebo se tento proces zjednoduší do několika významných okamžiků, pro které se zjistí počet postižených odběratelů. Nastane-li více po sobě vzniklých poruch, jako důsledek jedné události v soustavě, může se brát každé přerušení jednotlivě (tj. jeden případ se svou dobou trvání) nebo se všechna přerušení sloučí do jednoho a doba trvání přerušení je měřena od začátku prvního do konce posledního přerušení. Existují také jiné koncepce výpočtu přerušení, které zahrnují či nezahrnují důsledky opětovného zapínání, zpětných manipulací v sítí atd. Ukazatele pro krátkodobá přerušení Jelikož se zvětšuje citlivost zákazníků na krátkodobá přerušení, proto byly zavedeny ukazatele i na tato přerušení. Většinou se používá ukazatel MAIFI, který představuje průměrný počet krátkodobých přerušení. ( ) (3.11) kde n z (kr) udává počet krátkodobých přerušení u z-tého zákazníka ve sledovaném období (1 rok). Tento ukazatel je také řazen mezi agregované ukazatele, výpočet je stejný jako u SAIFI, s tím, že jsou zahrnuta jen krátkodobá přerušení. Provozovatelům distribučních sítí ukládá vyhláška č. 540/2005 Sb. povinnost vypočítat tři ukazatele nepřetržitosti distribuce: - průměrnou četnost přerušení distribuce elektrické energie u odběratelů. - průměrnou souhrnnou dobu přerušení distribuce elektrické energie u odběratelů v posuzovaném období - průměrnou dobu trvání jednoho přerušení distribuce elektřiny u odběratelů v posuzovaném období
3 Ukazatelé nepřetržitosti distribuce a jejich vyhodnocení 25 Provozovatelé distribučních soustav většinou vypočítávají tyto ukazatele ze všech ukončených přerušení v daném posuzovaném období (měsíci nebo kalendářním roce) a to vždy samostatně pro jednotlivé kategorie přerušení, jednotlivé napěťové hladiny a celou distribuční soustavu. Poté se ukazatele dělí na: - hladinové ukazatele SAIFI h, SAIDI h a CAIDI h, kde (h je zástupným symbolem za zkratku napěťové hladiny nn, vn, resp.vvn). Započítáni jsou jen zákazníci dané hladiny (do jmenovatele se zapíše celkový počet zákazníků přímo napájených z dané napěťové hladiny), - systémové ukazatele SAIFI s, SAIDI s a CAIDI s započítáni jsou všichni zákazníci v soustavě (ve jmenovateli je uveden celkový počet zákazníků v dané soustavě). Všechny ukazatele se počítají pouze z dlouhodobých přerušení. Provozovatel distribuční soustavy předkládá Souhrnnou zprávu dosažené úrovni kvality distribuce elektrické energie ERÚ. ten poté zpracuje a zveřejní Zprávu o dosažené úrovni nepřetržitosti distribuce elektrické energie. Nedodaná elektrická energie Jedná se o další spolehlivostní ukazatel W ned, který vyjadřuje závažnost přerušení pomocí doby trvání a velikostí odběru. Nejedná se o skutečnou energii, ale o předpokládanou nedodanou elektrickou energii. Je dána integrálem odhadovaného odebraného výkonu za dobu sledovaného přerušení. Pro výpočet nedodaného výkonu existuje mnoho možností. Nedodaná energie během jednoho přerušení u daného zákazníka lze určit z: - hodnoty měřené těsně před začátkem přerušení P i,z, a přitom uvažovat, že zákazník odebíral konstantní výkon během doby trvání přerušení (3.12) - diagramu zatížení zákazníka integrace energie se provede podle diagramu zatížení v čase od začátku do konce přerušení kde P z (t) výkon závislý na čase podle diagramu zatížení T zač,i,z čas začátku i- tého přerušení T kon,i,z čas konce i-tého přerušení ( ) (3.13) - průměrného výkonu výkon je odvozený z diagramu zatížení a uvažuje se konstantní po celou dobu přerušení (3.14) kde P pz průměrný odebíraný výkon z-tého zákazníka P max,z maximální odebíraný výkon z-tého zákazníka v určitém období T u,z doba užívání maxima z-tého zákazníka T s doba sledovaného období
3 Ukazatelé nepřetržitosti distribuce a jejich vyhodnocení 26 K výpočtu nedodané elektrické energie pro za všechna přerušení během sledovaného období u z-tého zákazníka při výpočtu s průměrným odebíraným výkonem, ovšem vyjádřeným maximálním výkonem a dobou užívání maxima [2]. (3.15) 3.3 Metody používané k výpočtu spolehlivosti Metody používané k odhadu spolehlivosti se dělí na analytické (metoda spolehlivostních schémat, metoda seznamu, metoda drah a řezů a metody založené na Markovových modelech) a simulační metody (obvykle vycházejí z metody Monte Carlo). V případě obou metod se jednotlivé prvky řešené soustavy nahrazují modelem se stavy porucha a provoz. Při výpočtu se předpokládá, že prvky provozované v období normálního využívání mají stejnou intenzitu poruch během doby simulace. Dalším předpokladem je, že doba do poruchy je spojitá náhodná veličina T nabývající hodnot t (0; > a má exponenciální rozdělení, kterému odpovídá distribuční funkce ( ) ( ) (3.16) Tato distribuční funkce odpovídá pravděpodobnosti, že se porucha objeví do doby t. Uvedená pravděpodobnost poruchy se bude dále značit Q(t), protože může být závislá na čase. ( ) ( ) (3.17) Výše uvedený předpoklad exponenciálního rozdělení doby do poruchy (konstantní intenzita poruch) nemusí být přesný. Ověření přesnosti se provádí analýzou dat za dostatečně dlouhý časový úsek. Doba opravy T opr je náhodná spojitá veličina, jež nabývá hodnot t opr (0; >. Vyčíslení se používají různá rozdělení, např. logaritmicko-normální, exponenciální, Weibullovo, Gama apod. Dále se při odhadu spolehlivosti považují uvažované jevy za nezávislé. Pak pravděpodobnost výskytu dvou jevů současně je rovna součinu pravděpodobnosti nastoupení jednotlivých jevů [1]. 3.3.1 Metoda spolehlivostních schémat Tato metoda spočívá v sestavení spolehlivostního schématu přiřazením spolehlivostních veličin k jednotlivým prvkům schématu a následně jeho zjednodušením do jediného prvku. Vzhledem k její celkové jednoduchosti je tato metoda hojně využívána pro odhad spolehlivosti elektrických sítí. Analýzou spolehlivosti distribučních sítí pomocí metody spolehlivostních schémat lze určit základní spolehlivostní ukazatele všech uzlů v síti. Z nich se dále dají vypočítat systémové ukazatele spolehlivosti. Výsledkem bývají pouze střední hodnoty počítaných ukazatelů. Získání rozdělení ukazatelů pomocí analytického řešení u rozsáhlejších sítí bývá velmi složité. K plánování a rozvoji distribuční sítě, ale i připojení nových odběratelů, jež jsou citliví na přerušení dodávky elektrické energie, je nutné znát rozdělení spolehlivostních ukazatelů [1], [2].
3 Ukazatelé nepřetržitosti distribuce a jejich vyhodnocení 27 3.3.1.1 Sériová spolehlivostní metoda Bezporuchový stav systému s prvky zapojenými v sérii bude jen v případě, že všechny prvky modelu se nachází v bezporuchovém stavu. Nastane-li porucha u jednoho prvku, dojde k poruše celého systému. Sériové spojení prvku v síti nemusí zcela odpovídat reálnému uspořádání. Základním předpokladem je, že poruchy prvků systému jsou nezávislé. Uvažuje-li se systém s dvěma prvky zapojenými v sérii, pak pravděpodobnosti bezporuchového stavu jsou vyjádřeny R 1 a R 2. Pravděpodobnost bezporuchového stavu systému R je rovna součinu pravděpodobnosti jevů, které mají nastat současně [1] (3.18) Pro systém, který obsahuje více sériově řazených prvků lze uvést rovnici: (3.19) Většinou je pravděpodobnost bezporuchového stavu prvku závislá na čase. V případě dvouprvkového systému: R 1 (t) a R 2 (t). Dále se dosadí tato závislost do rovnic (3.18), resp. (3.19). Mají-li doby do poruchy u obou prvků exponenciální rozdělení s parametry λ 1 a λ 2 (viz (3.17), má také doba do poruchy celého systému exponenciální rozdělení [1]. ( ) ( ) ( ) (3.20) Výsledné rozdělení j dáno součtem parametrů rozdělení prvků λ= λ 1 + λ 2. Potom lze psát: ( ) (3.21) Pokud se doba do poruchy uvažuje jako exponenciální rozdělení, potom je možno získat výslednou intenzitu poruch pro sériový systém jako součet intenzit poruch na jednotlivých prvcích systému. (3.21) Sériové řazení prvků se často používá ve VN distribučních sítí. Převážně se provozují jako radiální. Výsledná intenzita poruch určitého vývodu, který tvoří U v sérii zapojených úseků vedení s intenzitami poruch λ u, pak lze psát: (3.22) Na počet poruch v distribuční síti mají velký vliv jednotlivá vedení. Vypínače a ochrany mají také určitý vliv na počet poruch, ovšem v porovnání s vedeními je zanedbatelný. Pak se intenzita poruch vyjadřovala pomocí měrné poruchovosti λ k a délky příslušného vedení [1]. (3.23) Měrná poruchovost λ k se dá určit podle vztahu:
3 Ukazatelé nepřetržitosti distribuce a jejich vyhodnocení 28 (3.24) kde n su je počet poruch na u- tém úseku za dobu T S a U celk je celkový počet částí vedení určitého typu v dané oblasti. V dnešní době se přístup s měrnou poruchovostí ve spolehlivostních analýzách nepodporuje, protože se vyskytují venkovní vedení stejného typu a stejných délek, ovšem počty poruch na nich se liší i řádově. Poruchovost venkovních vedení je z 80-90% ovlivňováno působením atmosférických vlivů i lokalitou, kterou vedení vede. Poruchovost vedení je tedy vhodnější rozdělit v delším období než na základě délky vedení [1]. 3.3.1.2 Paralelní spolehlivostní metoda Porucha systému paralelního spolehlivostního modelu nastane při poruše všech prvků. Pravděpodobnost systému Q je potom dána součinem pravděpodobnosti poruch všech prvků Q 1, Q 2, Q 3, Q i [1] (3.25) Pravděpodobnost bezporuchového stavu vypočteme z Q. (3.26) Jestliže jednotlivé prvky pravděpodobnosti poruchy Q i jsou funkcí času, pak výsledná pravděpodobnost Q je také funkcí času. ( ) ( ) (3.27) U paralelního spolehlivostního systému však neplatí, že při exponenciálním rozdělení jednotlivých dob do poruchy má výsledná doba do poruchy exponenciální rozdělení [1]. ( ) ( ) ( ) ( ) (3.19) 3.3.2 Simulační metoda MONTE-CARLO Výpočet pomocí metody Monte-Carlo je tvořen modelem, který zachycuje jeho vnitřní vazby. Oproti analytickému výpočtu, kde je chování prvku popsáno analytickými modely, je u metody Monte-Carlo simulováno skutečné chování systému pomocí vztahů zachycených v modelu. Ukazatele spolehlivosti se vypočítávají na základě dostatečné dlouhé doby, která je nutná k dosažení požadované přesnosti z dosažených počtů průchodů stavy systému. Metody matematické statistiky se používají při výpočtu ukazatelů a určování nezbytného počtu kroků simulace. Největším úskalím při modelování je určení doby, kdy dojde ke změně stavu prvků. Tato doba se určuje pomocí generátoru náhodných čísel a z inverzní funkce distribučního rozdělení. Metodou Monte-Carlo je umožněno lehce modelovat různé případy obnovitelných akcí popř. zachytit i jiné provozní vztahy v ES, např. programy, jež využívají metodu Monte-Carlo, často obsahují i optimalizaci nákladů na provoz ES [1].
3 Ukazatelé nepřetržitosti distribuce a jejich vyhodnocení 29 V praxi existují dva základní přístupy při použití metody Monte-Carlo, nesekvenční (náhodná) a sekvenční. V nesekvenční simulaci je každý vzorek systému zvolen náhodně dle svého rozdělení a to nezávisle na předchozím stavu systému. Naopak sekvenční simulace vztah k minulosti zachovává a náhodně je zvolena jen změna systému. Sekvenční simulace je využita například při modelování hydrosystémů, kde jejich závislost na předcházejícím stavu je podmíněna použitým způsobem modelování [2]. Simulační metody jsou obvykle velmi náročné na výpočty. Aby bylo dosaženo uspokojivé přesnosti výpočtu, je proto nutné provést velký počet pokusů. Tudíž z vlastnosti simulačních metod vyplývá, že výpočetní náročnost není příliš závislá na velikosti modelu, ale na požadované přesnosti. Obecně platí, že počet pokusů závisí nepřímosměrně na kvadrátu požadované přesnosti. Je snaha zmenšit počet pokusů simulačních metod v kombinaci s analytickými metodami. Sestrojení analytického modelu, jež je úzce korelovaný a částí nebo celým simulačním modelem, je základem této metody. I když analytický model bývá jednodušší, tak poskytuje poměrně přesné přiblížení hledaných pravděpodobností. Simulační model potom zpřesní prvotní odhad, např. velmi jednoduše je možné sestavit spolehlivostní model pro generátorický systém. Tento model je využíván jako prvotní odhad pro spolehlivost systému, jež je dále upřesněna uvážením modelu přenosové sítě modelovaným Monte-Carlo modelem [1]. Simulace Monte Carlo uvažuje stochastické chování systému, neprovádí analytické výpočty. Základem myšlenky je nalézt souvislosti mezi veličinami, jež jsou řešením zkoumaného problému a charakteristikami náhodných procesů. Použitím této metody získáváme hodnoty, které jsou řešením daného problému za pomoci umělé realizace náhodných procesů. Jsou konstruovány tak, aby jejich statistiky (např. střední hodnota) byly hledanými hodnotami, nebo se na ně daly transformovat [1]. Při simulaci je využíván generátor náhodných čísel, proto z tohoto důvodu jsou i při stejných vstupech rozdílné výsledky. Různé výsledky jsou vítány, neboť při opakovaných simulacích se dostanou statistické rozložení výsledků, z něhož lze vypočítat žádané hodnoty, jako je např. střední hodnota, rozptyl a odchylka. Vzhledem k tomu, že jsou rozdílné výsledky, je potřeba provést velký počet simulací, aby bylo dosaženo správného výsledku. Poté lze psát: kde x střední hodnota, x i výsledek i-té simulace, N počet simulací. ( ) (3.28) Počet simulací je možno založit na střední hodnotě všech výsledků. Pokud tato střední hodnota konverguje k ustálené hodnotě, počet simulací je uspokojivý. Tato metoda má oproti analytickým několik výhod, včetně té, jež už byla zmíněna, a sice že dostáváme statistické rozložení možných výsledků, jež se nechají lépe zpracovat. Další výhodou je použití hustoty pravděpodobnosti při výpočtech. Metoda Monte-Carlo rovněž snadno modeluje celkové chování systému včetně kaskádových poruch, které jsou podmíněny pravděpodobností atd [1]. Metoda má i nevýhody, a sice výpočet je náročný. Jsme totiž omezeni výkonem výpočetních prostředků a také dobou výpočtu. Jako další nevýhoda je mírná nepřesnost výpočtu. Ta je však
4 Přehled hodnot ukazatelů nepřetržitosti dosahovaných distribučními společnostmi 30 nahrazena schopností provést citlivostní analýzy. Také určení dopadu malých změn ve velkých systémech [1]. 3.3.2.1 Sekvenční simulace Při použití této simulace se systém chová stejně jako ve skutečnost. Náhodné události navazují na sebe, jak se systém vyvíjí s časem. Některé náhodné děje jsou namodelovány pravděpodobnostním rozdělením, a tudíž mohou nastat v jakémkoliv okamžiku simulace. Oproti tomu některé události jsou závislé na výskytu předchozí události nebo na stavu systému. Proto odezvy systému jsou také modelovány pravděpodobnostním počtem. Sekvenční simulace rozděluje celý výpočet do jednotlivých řezů. Ty následně testuje, zda se v nich vyskytují náhodné události a také určují, jak systém reaguje na předchozí jevy. Výpočet dovoluje modelovat složité prvky a chování systému. S množstvím řezů roste přesnost výpočtů, ale čas potřebný k simulaci narůstá. Ke zkrácení doby výpočtu lze využít různých časově dlouhých řezů. Sekvenční simulace se s výhodou používá u simulace, kde je systémová odezva závislá na předcházejících událostech [1]. 3.3.2.2 Nesekvenční simulace Pokud chování systému není závislé na předchozích událostech, potom lze s výhodou využít nesekvenční simulace, která není náročná na výpočet. Na začátku simulace je množina náhodných událostí, kde pro každou je číslo generováno tolikrát, kolikrát se může vyskytnout v simulační metodě. Přesné číslo je závislé na použitém pravděpodobnostním rozdělení. Má-li prvek stále stejnou intenzitu poruch λ za rok, potom je pravděpodobnost poruchy Q(t) vynásobena počtem poruch n za rok: ( ) (3.29) Aby bylo možno zjistit, s jakou četností porucha nastane v simulovaném roce, tak se generuje náhodné číslo mezi 0 a 1. Jestliže je: x < e -λ během sledovaného období nedojde k poruše e -λ < x < λ.e -λ nastane jen jedna porucha λ.e -λ < x nastane více poruch. 4 PŘEHLED HODNOT UKAZATELŮ NEPŘETRŽITOSTI DOSAHOVANÝCH DISTRIBUČNÍMI SPOLEČNOSTMI Podle vyhlášky č. 540/2005 Sb. jsou všichni provozovatelé distribučních soustav povinni vést záznamy o dlouhodobých přerušení distribuce elektřiny v jejich soustavě. Provozovatelé distribučních soustav vypočítávají ukazatele nepřetržitosti distribuce elektřiny z přerušení ukončených v hodnoceném období nebo v kalendářním roce. Ukazatele vypočítává samostatně pro jednotlivé kategorie přerušení, jednotlivé napěťové hladiny a pro celou distribuční soustavu.
5 Ekonomické konsekvence nepřetržitosti distribuce 31 4.1 Vykazování dosahované úrovně kvality distribuce elektřiny Provozovatel distribuční soustavy zpracuje souhrnnou zprávu o: - dosažené úrovně kvality distribuce elektrické energie za minulý kalendářní rok - dodržování standardů dodávek v předchozím kalendářním roce Provozovatel regionální distribuční soustavy zpracovává formou výkazů měsíční zprávu o dodržování standardů nepřetržitosti distribuce elektrické energie. Ukazatelé nepřetržitosti distribuce elektrické energie mohou sloužit také k porovnání výkonnosti provozovatelů distribučních soustav. Tyto ukazatelé započítávají všechna přerušení distribuce s dobou trvání delší jak 3 minuty, aniž by se hledělo na to, zda příčina vzniku přerušení byla v zařízení provozovatele distribuční soustavy anebo v zařízení jiného provozovatele. Mezi přerušení se nepovažuje přerušení, jež vzniklo na odběrném zařízení nebo elektrické přípojce vlastněné zákazníkem a není přitom omezen další zákazník. Ukazatelé nepřetržitosti distribuce elektřiny vyjadřují jenom průměrné hodnoty za celou distribuční soustavu, proto provozovatel této soustavy nezaručuje jejich dodržení ve všech odběrných místech. V Tabulka 4-1 jsou uvedeny dosahované hodnoty SAIFI, SAIDI a CAIDI distributorů elektrické energie za rok 2011.[8] Tabulka 4-1: Ukazatelé nepřetržitosti distribuce Distribuční společnosti ČEZ Distribuce E.ON Distibuce PRE Distribuce Česká republika Napěťová hladina Počet zákazníků [-] Délka kabelových vedení [km] Délka venkovních vedení [km] NN 3 519 281 50 677 47 962 VN 14 393 9 777 40 131 VVN 296 13 9 707 NN 1 480 810 22 902 16 838 VN 8 339 3 533 18 630 VVN 41 6 2 391 NN 747 566 7 756 80 VN 1 942 3 746 117 VVN 5 58 144 NN 5 747 657 81 335 64 880 VN 24 674 17 056 58 878 VVN 342 77 12 242 SAIFI [přerušení/rok] SAIDI [min/rok] 2,88 296,70 CAIDI [min] 103,15 2,00 314,40 157,26 0,65 46,79 72,13 2,36 268,82 113,87 5 EKONOMICKÉ KONSEKVENCE NEPŘETRŽITOSTI DISTRIBUCE Dříve se pro regulaci služeb distribuce používala určitá cenová hranice bez standardu kvality nebo pobídkových či penalizačních režimů. Regulací pobídek, které se týkají kvality, může být zajištěno požadované snížení nákladů na cenový strop. U regulace kvality pobídkami může dojít ke zhoršení kvality vlivem tlaku na snižování nákladů u cenového stropu, ovšem současně ve zvyšování požadavků zákazníků na vyšší kvalitu služeb. Z toho důvodu stále roste počet evropských regulátorů jakousi formu pobídkové regulace kvality. Omezením investic nebo údržby se na spolehlivosti promítne až za delší dobu. Oprava poruch, jež se vyskytnou vlivem dnes již provedených opatření, bude trvat delší dobu. I z tohoto důvodu se kvalita služeb reguluje po více regulačních období.[2]
5 Ekonomické konsekvence nepřetržitosti distribuce 32 Nástroje regulace slouží regulátorům k dosažení cílů regulace. Jsou děleny do dvou kategorií: - přímé ekonomické nástroje jsou založené na standardech nepřetržitosti distribuce, jež jsou spojeny s penalizacemi (příp. bonusy, resp. pobídkami) placenými distribuční společností jednotlivým zákazníkům, případně regulátorovi, nebo které vstupují do jiných regulačních mechanismů ovlivňujících zisk společnosti. - nepřímé nástroje zveřejňování srovnávacích studií kvality distribuce, povinnost realizovat při nedostatečné úrovni spolehlivosti v dané síti rozvojové programy navržené distribuční společností a schválené regulátorem nebo jiným orgánem státní správy apod.[2] - Základní přístupy k regulaci. Konkrétní aplikace nástrojů regulace (příp. jejich kombinace) může vyústit ve dva základní přístupy k regulaci nepřetržitosti distribuce. - přístup orientovaný na kvalitu distribuce - se soustřeďuje na úroveň nepřetržitosti distribuce u jednotlivých zákazníků prostřednictvím posuzování základních ukazatelů nepřetržitosti. Nevýhodou je nutnost sledování nepřetržitosti u všech zákazníků, což může v případě jeho zavádění přinášet komplikace.[2] - přístup orientovaný na kvalitu soustavy - je převážně zaměřen na nepřetržitost provozu soustavy jako celku a pracuje s vyhodnocováním zvolených systémových ukazatelů [2]. 5.1 Standardy nepřetržitosti distribuce Standardy nepřetržitosti distribuce jsou důležitými nástroji regulace nepřetržitosti. Standardem regulační úřad stanovuje interval, v němž vybraný ukazatel nepřetržitosti se má nacházet. Pokud hodnota ukazatele bude nabývat horší úrovně než stanovený interval, poté bude distribuční společnost čelit finančnímu postihu. Nabude-li ukazatel lepší hodnoty nepřetržitosti, může distribuční společnost obdržet bonifikaci. Každý standard nepřetržitosti se skládá ze základních nebo agregovaných ukazatelů nepřetržitosti, limitů každého z posuzovaných ukazatelů a ekonomické vazby (penalizace, pobídka). Kategorizace standardů nepřetržitosti - zákaznický standard nepřetržitosti distribuce v tomto případě je posuzován základní ukazatel. Tento standard stanovuje minimální úroveň kvality distribuce, jež by měla být splněna u každého zákazníka na sledované napěťové hladině a vybrané oblasti sítě. Za nedodržení distribuční společnosti vyplácejí zákazníkům náhrady, u kterých byl tento limit překročen. - systémový standard nepřetržitosti zde se posuzují jen agregované ukazatele nepřetržitosti. Úroveň kvality se definuje pro danou napěťovou hladinu a určitou oblast sítě. Při nedodržení kvality se náhrady vyplácí regulátorovi nebo všem zákazníkům v dané oblasti. Podle počtu ukazatelů obsažených ve standardu se rozlišuje na jednoduchý standard, který obsahuje jenom jeden sledovaný ukazatel a složený standard, jež obsahuje více sledovaných ukazatelů, mezi nimiž je definovaná jistá logická relace nebo podmínka. Limity a ekonomická vazba se může měnit v závislosti na typu zákazníka, sledované oblasti a na napěťové hladině. Standardy lze dále měnit na asymetrické (pouze s penalizační složkou nebo s oběma složkami, kdy se liší v konstrukci) a symetrické (s penalizační a bonifikační složkou stejné konstrukce). Některé standardy mají nastavenou ekonomickou vazbu tak, že výše penalizace
5 Ekonomické konsekvence nepřetržitosti distribuce 33 je závislá na velikosti překročení limitu. U dalších standardů překročením limitu dojde k v\placení paušální částky, která je nezávislá na velikosti překročení daného limitu. 5.2 Regulace nepřetržitosti distribuce v ČR V České republice začala regulace nepřetržitosti distribuce v roce 2001, kdy ERÚ vydal vyhlášku č. 306/2001 Sb. o kvalitě dodávek elektřiny, souvisejících služeb v elektroenergetice, kde byly poprvé definovány standardy kvality dodávek elektrické energie a souvisejících služeb. Jako standardy byly v této vyhlášce stanoveny pouze standard kvality napětí, standard odstranění poruchového přerušení pojistky v hlavní domovní skříni nn a standard dodávky obnovení elektřiny. Roku 2006 vstoupila v platnost vyhláška č. 540/2005 Sb. Od roku 2009 byl do vyhlášky 140/2009 Sb. přidán faktor kvality (komponenta Q), která byla v roce 2012 novelizovaná vyhláškou 348/2012 Sb. Komponenta Q dei je tvořena součtem faktoru kvality Q de1i, který bere v úvahu počet přerušení distribuce elektřiny v odběrných místech zákazníků a faktorem kvality Q de2i beroucí v potaz doby přerušení distribuce elektřiny v odběrných místech zákazníků. To je vyjádřeno vztahem: (4.1) Každý z uvedených faktorů kvality je stanoven vztahy: ( ) (4.2) ( ) (4.3) (4.4) (4.5) (4.6) (4.7) (4.8) (4.9) kde: Z dei-2 [Kč] je zisk provozovatele distribuční soustavy pro rok i-2, MAX i-2 [-] je poměrné číslo, vyjadřující maximální hodnotu bonusu nebo penále ze zisku regulovaného roku, DQ maxi-2 je stanovená limitní hodnota dílčího ukazatele kvality roce i-2, od níž je uplatňována maximální hodnota bonusu za dosaženou kvalitu služeb,
5 Ekonomické konsekvence nepřetržitosti distribuce 34 DQ mini-2 je stanovená limitní hodnota dílčího ukazatele kvality roce i-2, do níž je uplatňována maximální hodnota penále za dosaženou kvalitu služeb, HHNP i-2, DHNP i-2 jsou horní a dolní hranice neutrálního pásma úrovně kvality, stanovené pro rok i-2, v jejichž rozmezí se bonus ani penále pro dílčí ukazatel kvality neuplatňují, DQ i-2 je hodnota dosažené úrovně dílčího ukazatele kvality v roce i-2, Q dei-2max [Kč] je maximální hodnota bonusu za dosaženou kvalitu služeb pro daný dílčí ukazatel kvality, Q dei-2min [Kč] je maximální hodnota penále za dosaženou kvalitu služeb pro daný dílčí ukazatel kvality [6]. Takto vypočítané faktory kvality lze jednoduše vysvětlit podle Obr. 1 [2]. Leží-li vypočtená hodnota ukazatele v tzv. neutrálním pásmu, potom distribuční společnost nemůže být penalizována ani žádat bonus za distribuci. Jestliže je ukazatel kvality menší než spodní hranice neutrálního pásma, potom je faktor kvality kladný a má charakter bonusu pro distribuční společnost, která díky tomu může účtovat vyšší cenu za distribuci. V případě, že ukazatel kvality je větší než horní hranice neutrálního pásma, potom je distribuční společnost penalizována nebo může účtovat nižší cenu za distribuci. Překročí-li ukazatele proporcionální pásma, faktor kvality bude konstantní, tudíž nebude závislý na hodnotě ukazatele. Nejdříve v roce 2014 se očekává první uplatnění komponenty Q ve výpočtu ceny za distribuci. Obr. 4-1 Znázornění výpočtu faktoru kvality Regulace nepřetržitosti distribuce elektrické energie podle vyhlášky č. 540/2005 Sb. Tato vyhláška postihuje jak přenosové, tak distribuční sítě. Standardy kvality dodávek dělí na: - Obecný standard přenosu nebo distribuce elektrické energie, kterým se porovná výkonnost a časový vývoj provozovatelů distribučních soustav a posouzení výkonnosti a jejího časového vývoje provozovatele přenosové soustavy
5 Ekonomické konsekvence nepřetržitosti distribuce 35 - Standardy přenosu nebo distribuce elektřiny a garantované standardy dodávek, jež stanovují kvalitu přenosu, distribuce a dodávek elektřiny, která musí být dodržena v každém případě. Nedodržením standardu může zákazník uplatňovat náhradu. Standardy přenosu nebo distribuce elektřiny: - 5 Standard ukončení přerušení přenosu nebo distribuce elektřiny - 6 Standard dodržení plánovaného omezení nebo přerušení distribuce elektřiny - 7 Standard výměny poškozené pojistky - 8 Standard kvality napětí - 9 Standard lhůty pro vyřízení reklamace kvality napětí - 10 Standard lhůty pro odstranění příčin snížené kvality napětí - 11 Standard zaslání stanoviska k žádosti o připojení žadatele k přenosové nebo distribuční soustavě - 12 Standard umožnění přenosu nebo distribuce elektřiny - 13 Standard ukončení přerušení distribuce elektřiny z důvodu prodlení zákazníka nebo dodavatele sdružené služby s úhradou plateb za poskytnutou distribuci elektřiny - 14 Standard ukončení distribuce elektřiny na žádost dodavatele nebo dodavatele sdružené služby - 15 Standard výměny měřícího zařízení a vyrovnání plateb - 16 Standard předávání údajů o měření - 17 Standard lhůty pro vyřízení reklamace vyúčtování distribuce elektřiny - 18 Standard dodržení termínu schůzky se zákazníkem Standardy dodávek - 19 Standard zajištění ukončení přerušení dodávky elektřiny z důvodu prodlení zákazníka s úhradou plateb za odebranou elektřinu. - 20 Standard lhůty pro vyřízení reklamace vyúčtování dodávky elektřiny Postupy pro vykazování dodržení kvality dodávek a služeb - 21 Ukazatele nepřetržitosti přenosu nebo distribuce elektřiny - 23 Vykazování dosahované úrovně kvality přenosu nebo distribuce elektřiny a dodávek elektřiny a souvisejících služeb [4] Jenom 5, 6, 7 se zabývají nepřetržitostí distribuce, proto budou dále více vysvětleny. Standard ukončení přerušení distribuce elektřiny Standardem ukončení přerušení distribuce elektřiny je ukončení přerušení mimo přerušení plánovaného, v odběrném nebo předávacím místě provozovatele lokální distribuční soustavy nebo zákazníka, ve lhůtě: - 18 hodin v síti distribuční soustavy s napěťovou úrovní do 1 kv a 12 hodin v síti distribuční soustavy s napěťovou úrovní do 1 kv na území města Prahy. - 12 hodin v síti distribuční soustavy s napěťovou úrovní nad 1 kv a 8 hodin v síti distribuční soustavy s napěťovou úrovní nad 1 kv na území města Prahy. Lhůta začíná od okamžiku, kdy se provozovatel distribuční soustavy dozvěděl o přerušení distribuce nebo kdy vznik přerušení distribuce mohl a měl zjistit. [4] Dojde-li u zákazníka ke vzniku několika dlouhodobých přerušení distribuce vzniklých následkem stejné události, je standard ukončení přerušení distribuce dodržen, pokud doba mezi
5 Ekonomické konsekvence nepřetržitosti distribuce 36 začátkem prvního a koncem posledního dlouhodobého přerušení, které vzniklo v důsledku téže události, ale nebylo způsobeno nutnými manipulacemi pro uvedení distribuční soustavy do stavu před poruchou, kratší než výše uvedená lhůta [4]. Standardem ukončení přerušení distribuce z výrobny elektrické energie připojené do distribuční soustavy je obnova schopnosti distribuční soustavy přenášet nebo distribuovat elektřinu z předávacího místa výrobny elektřiny ve lhůtě 48 hodin od okamžiku, kdy se provozovatel distribuční soustavy dozvěděl o vzniku přerušení nebo kdy vznik přerušení mohl zjistit. Za nedodržení standardu ukončení přerušení distribuce poskytuje provozovatel distribuční soustavy zákazníkovi náhradu ve výši 10% z jeho roční platby za distribuci - 6 000 Kč v sítích do 1 kv, - 12 000 Kč v sítích nad 1kV do 52 kv - 120 000 Kč v sítích nad 52 kv. [4] Standard dodržení plánovaného omezení nebo přerušení distribuce elektřiny Tento standard udává zahájení a ukončení omezení nebo přerušení distribuce v době, která byla zákazníkům ohlášena. Standard dodržení plánovaného omezení nebo přerušení distribuce elektřiny není dodržen, jestliže provozovatel distribuční soustavy omezí nebo přeruší distribuci dříve, než ohlásil, nebo ukončí omezení nebo přerušení distribuce elektřiny později, než ohlásil. Za nedodržení standardu plánovaného omezení nebo přerušení distribuce elektřiny poskytuje provozovatel distribuční soustavy zákazníkovi náhradu ve výši 10% z jeho roční platby za distribuci: - 6 000 Kč v sítích do 1 kv, - 12 000 Kč v sítích nad 1 kv do 52 kv, - 120 000 Kč v sítích nad 52 kv. [4] Standard výměny poškozené pojistky Jedná se o provedení výměny poškozené pojistky v hlavní domovní pojistkové nebo kabelové skříni zákazníka a umožnění obnovení distribuce elektřiny nejdéle do 6 hodin, na území města Prahy do 4 hodin, od okamžiku, kdy je příslušný provozovatel distribuční soustavy zákazníkem nebo dodavatelem sdružené služby informován o přerušení distribuce elektřiny do odběrného místa zákazníka. Standard se již nevztahuje na provozovatele distribuční soustavy a provozovatele lokální distribuční soustavy. Za nedodržení standardu se nepovažuje výměna poškozené pojistky a obnova distribuce elektřiny ve lhůtě delší než 6 hodin a na území města Prahy 4 hodiny, pokud se prokazatelně jedná o přerušení distribuce elektřiny v důsledku poškození pojistky způsobené odběrným elektrickým zařízením zákazníka nebo elektrickou přípojkou, která není ve vlastnictví provozovatele distribuční soustavy provozována podle energetického zákona nebo společným energetickým zařízením nemovitosti. Za nedodržení standardu výměny poškozené pojistky poskytuje příslušný provozovatel distribuční soustavy zákazníkovi náhradu ve výši 1 200 Kč [4]. O náhradu musí zákazník u všech tří standardů požádat do 60 kalendářních dnů, ve kterém uplynul limit podle příslušného standardu. Vzory potřebných žádostí jsou v příloze vyhlášky č. 540/2005 Sb.
5 Ekonomické konsekvence nepřetržitosti distribuce 37 Za nedodržení standardu se nepovažuje, jestliže držitel licence neprovedl úkony a postupy vyžadované standardy ve stanovených lhůtách z důvodu: - daný účastník trhu s elektřinou ve lhůtě stanovené pro dodržení standardu učiní projev vůle, ze kterého jednoznačně vyplývá požadavek provést tyto úkony a postupy ve lhůtě delší, než je lhůta stanovená standardem, - daný účastník trhu s elektřinou prokazatelně neposkytne součinnost nezbytnou k dodržení standardu, - není spravedlivě možné požadovat od příslušného držitele licence dodržení standardu, zejména v důsledku živelných událostí nebo havárií na zařízení distribuční soustavy, - nastal stav nouze nebo jsou prováděny činnosti bezprostředně zamezující jeho vzniku. [4]
6 Statistické vyhodnocení ukazatelů nepřetržitosti distribuce v zadané části 38 distribuční sítě. 6 STATISTICKÉ VYHODNOCENÍ UKAZATELŮ NEPŘETRŽITOSTI DISTRIBUCE V ZADANÉ ČÁSTI DISTRIBUČNÍ SÍTĚ. Tato kapitola je věnována samotnému vyhodnocení nepřetržitosti distribuce elektrické energie v zadané části distribuční sítě. Jedná se o venkovní vedení na napěťové hladině 22 kv. Z poskytnutých dat o přerušení dodávky bylo graficky zpracováno: - vyhodnocení počty poruch v letech (kategorie s poškozením a bez poškození, dle příčin), - vyhodnocení souhrnných dob trvání výpadků v letech (kategorie s poškozením a poškození, dle příčin), - příčiny poruch v průběhu roku, - doby trvání výpadků v celém období (kategorie s poškozením, bez poškození, dle příčin), - doby trvání výpadků v průběhu roku, - vyhodnocení počtu poruch na vývodech v celém období pořadník vývodů, rozdělení počtu poruch na vývodech, rozdělení vývodů do skupin podle počtu poruch (příp. dle příčin, kategorie poruchy), - vyhodnocení dopadu poruch na zákazníky.
6 Statistické vyhodnocení ukazatelů nepřetržitosti distribuce v zadané části 39 distribuční sítě. Obr. 6-1: Počet výpadků v letech Obr. 6-2: Doba trvání výpadků v letech
6 Statistické vyhodnocení ukazatelů nepřetržitosti distribuce v zadané části 40 distribuční sítě. Hlediskem poškození vlivem poruch se zabývá Obr. 6-1. Nejvíce poruch bez poškození bylo v 5. a 6. roce, kdežto nejméně těchto poruch bylo v 1. a 3. roce. Poruchy, které způsobily poškození, se ve sledovaném období výrazně neliší. Z hlediska zmíněných let v 5. roce tvořily poruchy bez poškození zařízení 81,9 % a 18,1 % byly poruchy, které poškodily zařízení. V 3. roce bylo zjištěno 64,4 % poruch bez poškození zařízení a 35,6 % poruch poškodilo zařízení. Dobu trvání poruchy lze sledovat na Obr. 6-2. Nejdelší poruchy s poškozením se vyskytovaly ve 3. roce, což činí 22,3 % z celkové doby 716 920 minut výpadků s poškozením. Naopak v 5. roce se vyskytovaly nejkratší poruchy s poškozením, které činily pouhých 6,6 %. Nejkratší doba výpadků distribuce elektrické energie bez poškození nastala ve 4. roce (tvořila 7 % z celkové doby 430 894 minut) a nejdelší doba ve 2. roce (18,4 %). Při srovnání grafů je patrné, že ve 3. roce byla z hlediska počtu poruch s poškozením doba trvání nejdelší ve srovnání s ostatními roky, ale na počet bylo výpadků nejméně. Obr. 6-3: Počet poruch rozdělených podle příčin V Obr. 6-3 je zkoumáno, kolik poruch vzniklo jistými příčinami. Tyto příčiny jsou seřazeny podle jejich četnosti. Jelikož některé příčiny jsou zanedbatelné z hlediska jejich příspěvků v celkovém počtu poruch, budou tedy brány v úvahu jen ty příčiny, které se nejvýznamněji podílely na výpadcích elektrické energie. Mezi tyto příčiny patří: bouře, nezjištěná příčina, pád větve, stromu, vítr, opotřebení materiálu, námraza, cizí zásah, spínací přepětí, porucha u zákazníka a výrobní vada, což činí 90 % všech výpadků. Zmíněné poruchy svým příspěvkem odpovídají stanovenému kritériu, jež bylo stanoveno na 1,5 % z celkového počtu poruch. Zmíněnému kritériu odpovídá 23,3 % uvedených příčin.
6 Statistické vyhodnocení ukazatelů nepřetržitosti distribuce v zadané části 41 distribuční sítě. Obr. 6-4: Doba trvání poruch rozdělených podle příčin Z Obr. 6-4 lze vyčíst dobu trvání poruch v důsledku daných příčin. Tyto příčiny jsou seřazeny podle doby trvání výpadku elektrické energie. Budou brány v úvahu jen ty příčiny, které odpovídají stanovenému kritériu 1,5 % z celkové doby trvání poruch. Stanovenému kritériu odpovídá 25,6 % uvedených příčin, do nichž lze zahrnout pád větve, stromu, bouře, atmosférické vlivy, vítr, opotřebení materiálu, nezjištěná příčina, průraz izolátoru, sníh, cizí zásah, námraza, výrobní vada a porucha u zákazníka. Doba přerušení u uvedených příčin činí 90% celkové doby přerušení.
6 Statistické vyhodnocení ukazatelů nepřetržitosti distribuce v zadané části 42 distribuční sítě. Obr. 6-5: Počet poruch v letech podle příčin Na Obr. 6-5 lze vidět zastoupení jednotlivých příčin v celkovém počtu poruch pro každý rok. Nejvíce poruch bylo zaznamenáno v 5. roce, kdežto ve 3. roce bylo poruch nejméně. Nejvýznamněji se na celkovém počtu poruch ve všech letech podílela bouře, nezjištěná závada, pád větve, stromu a vítr. Naopak nejméně se vyskytovaly tyto závady: výrobní vada, spínací přepětí a porucha u zákazníka.
6 Statistické vyhodnocení ukazatelů nepřetržitosti distribuce v zadané části 43 distribuční sítě. Obr. 6-6: Doba trvání výpadků v letech podle příčin Obr. 6-6 znázorňuje doby trvání jednotlivých výpadků podle příčin ve sledovaném desetiletém období. Ve druhém roce je hlavní příčinou většiny poruch pád větve, stromu, ve 3. roce mezi nejzávažnější příčiny patří vítr. Vliv cizího zásahu se sice vyskytuje ve všech letech, ale tvoří nepatrný podíl. Ve 3. a 6. roce měl také větší vliv na doby výpadku sníh.
6 Statistické vyhodnocení ukazatelů nepřetržitosti distribuce v zadané části 44 distribuční sítě. Obr. 6-7: Počet poruch v průběhu roku Příčinami poruch v průběhu roku se zabývá Obr. 6-7. Nejpodstatnější část výpadků v letních měsících tvoří bouře. Příčiny cizí zásah a výrobní vada se vyskytují ve všech měsících, ovšem v malém množství oproti ostatním výpadkům. Nezjištěné poruchy neměly na začátku roku takový význam jako v období od června do prosince. Výskyt poruch způsobených pádem stromů byl během všech měsíců stejný kromě prosince, kde byl zastoupen nejvíce.
6 Statistické vyhodnocení ukazatelů nepřetržitosti distribuce v zadané části 45 distribuční sítě. Obr. 6-8: Doba trvání výpadků v průběhu roku Doby poruch jsou znázorněny na Obr. 6-8. Zde je patrné, že nejdelší výpadky elektrické energie způsobila bouře v letních měsících a pád větve, stromu v zimních měsících. Nejkratší doby výpadku způsobily následující příčiny: výrobní vada, spínací přepětí, porucha u zákazníka a cizí zásah.
6 Statistické vyhodnocení ukazatelů nepřetržitosti distribuce v zadané části 46 distribuční sítě. Další grafy věnují pozornost příčinám poruch v průběhu nejkritičtějších let a to jak v počtu poruch, tak v jejich dobách trvání. Obr. 6-9: Počet výpadků v průběhu 5. roku Obr. 6-9 se zabývá příčinami poruch v průběhu 5. roku, který je z hlediska výpadků nejvýznamnější. Na první pohled je zřejmé, že bouře se nejčastěji vyskytuje ve 4. 8. měsíci. Nezjištěna závada je nejpatrnější v 7., 12. a 8. měsíci. Pád větve, stromu byl nejčastěji zaznamenán v 1., 3. a 4. měsíci. Opotřebení materiálu bylo příčinou nejvíce poruch ve 12., 11., 10. a 3. měsíci. Ostatní příčiny nejsou vůči předchozím tak výrazné, proto nebudou dále komentovány.
6 Statistické vyhodnocení ukazatelů nepřetržitosti distribuce v zadané části 47 distribuční sítě. Obr. 6-10: Doba trvání výpadků v průběhu 5. roku Dobou trvání poruchy v 5. roce se zabývá Obr. 6-10. V 5. 8. měsíci tvoří nejpodstatnější část všech dob poruch bouře. Během celého roku se objevuje příčina výpadku zaviněné pádem větve, stromu, přičemž v lednu, březnu a září jsou touto příčinou zaviněny nejdelší poruchy.
6 Statistické vyhodnocení ukazatelů nepřetržitosti distribuce v zadané části 48 distribuční sítě. Obr. 6-11: Počet výpadků v průběhu 3. roku Na Obr. 6-11 je možno vidět, že ve 4. 9. měsíci třetího roku má největší podíl na počtu výpadků elektrické energie bouře. V 1., 7. a 12. měsíci je častá porucha vlivem pádu větve, stromu. V lednu a prosinci byly výpadky způsobené větrem. Během třetího roku se často vyskytovala nezjištěná závada, ale nejdominantnější je právě v červnu.
6 Statistické vyhodnocení ukazatelů nepřetržitosti distribuce v zadané části 49 distribuční sítě. Obr. 6-12: Doba trvání výpadků v průběhu 3. roku Na Obr. 6-12 je řešena doba trvání poruch z hlediska různých příčin. Jako nejčastější příčina v zimních měsících se jeví vítr a pád větve, stromu a v letních měsících bouře. Ostatní příčiny jsou z výše zmíněného hlediska zanedbatelné.
6 Statistické vyhodnocení ukazatelů nepřetržitosti distribuce v zadané části 50 distribuční sítě. Obr. 6-13: Doba trvání výpadků za celé období pro kategorii výpadků Obr. 6-13 se zabývá dobami trvání výpadků v celém sledované období. Jak je patrné, poruchy s poškozením zařízení měly za následek delší dobu výpadků a naopak bez poškození kratší dobu výpadků. Následující tabulka a grafy se zabývají vyhodnocením výpadků na vývodech v celém období.
6 Statistické vyhodnocení ukazatelů nepřetržitosti distribuce v zadané části 51 distribuční sítě. Tabulka 6-1: Pořadník vývodů Pořadí Vývod Počet výpadků Pořadí Vývod Počet výpadků 1 V174 189 69 V265 50 2 V001 138 70 V132 50 3 V162 137 71 V123 50 4 V156 125 72 V201 49 5 V085 119 73 V202 48 6 V101 117 74 V244 48 7 V057 108 75 V176 47 8 V271 107 76 V190 47 9 V077 106 77 V005 47 10 V078 104 78 V093 47 11 V158 102 79 V040 47 12 V264 99 80 V177 46 13 V169 95 81 V149 46 14 V031 95 82 V164 46 15 V250 94 83 V119 46 16 V129 90 84 V197 46 17 V155 89 85 V205 45 18 V267 87 86 V257 45 19 V188 86 87 V231 44 20 V059 86 88 V037 44 21 V099 84 89 V236 44 22 V065 83 90 V028 43 23 V003 83 91 V096 43 24 V251 82 92 V185 43 25 V163 81 93 V237 41 26 V160 80 94 V055 41 27 V175 80 95 V181 40 28 V115 79 96 V223 39 29 V217 76 97 V144 39 30 V081 76 98 V154 39 31 V198 75 99 V083 39 32 V243 74 100 V053 38 33 V121 74 101 V021 38 34 V245 74 102 V194 38 35 V242 71 103 V173 37 36 V130 70 104 V266 36 37 V239 69 105 V214 35 38 V082 69 106 V140 35 39 V024 67 107 V002 35 40 V233 67 108 V224 35 41 V094 67 109 V092 35 42 V104 67 110 V230 34 43 V102 66 111 V182 34 44 V036 65 112 V142 34 45 V086 65 113 V249 34 46 V047 64 114 V148 34 47 V079 64 115 V152 33 48 V183 64 116 V159 33 49 V041 64 117 V033 33 50 V009 63 118 V064 33 51 V106 63 119 V097 33 52 V262 63 120 V008 32 53 V170 63 121 V216 32 54 V111 60 122 V153 32 55 V076 58 123 V054 32 56 V222 58 124 V012 31 57 V261 56 125 V052 31 58 V196 56 126 V254 31 59 V120 55 127 V043 30 60 V042 54 128 V241 30 61 V221 54 129 V218 29 62 V133 54 130 V157 28 63 V018 53 131 V014 28 64 V095 52 132 V098 28 65 V100 52 133 V034 28 66 V200 51 134 V048 28 67 V010 51 135 V049 27 68 V184 51 136 V006 26
6 Statistické vyhodnocení ukazatelů nepřetržitosti distribuce v zadané části 52 distribuční sítě. Pořadí Vývod Počet výpadků Pořadí Vývod Počet výpadků 137 V232 26 205 V273 12 138 V090 26 206 V270 12 139 V268 25 207 V229 12 140 V080 25 208 V038 12 141 V107 25 209 V118 12 142 V187 24 210 V247 11 143 V045 24 211 V252 11 144 V172 24 212 V139 11 145 V019 24 213 V260 11 146 V189 24 214 V088 11 147 V072 24 215 V114 11 148 V074 24 216 V112 11 149 V186 24 217 V039 11 150 V017 24 218 V191 10 151 V195 23 219 V203 9 152 V138 23 220 V168 9 153 V199 23 221 V204 9 154 V089 23 222 V026 9 155 V020 23 223 V258 8 156 V084 23 224 V209 8 157 V165 22 225 V073 8 158 V145 21 226 V058 8 159 V056 21 227 V166 7 160 V091 21 228 V180 7 161 V225 21 229 V240 6 162 V150 21 230 V255 5 163 V113 21 231 V063 5 164 V211 21 232 V015 5 165 V110 21 233 V137 4 166 V235 20 234 V161 4 167 V122 20 235 V016 4 168 V207 20 236 V023 4 169 V004 20 237 V061 4 170 V171 20 238 V032 4 171 V227 20 239 V068 4 172 V238 19 240 V192 3 173 V046 19 241 V128 3 174 V103 19 242 V067 3 175 V179 18 243 V027 3 176 V246 18 244 V069 3 177 V228 18 245 V062 3 178 V146 17 246 V050 3 179 V127 17 247 V109 3 180 V212 17 248 V253 2 181 V206 17 249 V030 2 182 V208 16 250 V126 2 183 V215 16 251 V051 2 184 V105 16 252 V044 2 185 V025 16 253 V141 2 186 V151 15 254 V143 2 187 V234 15 255 V087 2 188 V007 15 256 V117 2 189 V013 15 257 V213 1 190 V219 15 258 V210 1 191 V035 15 259 V029 1 192 V147 15 260 V220 1 193 V263 15 261 V022 0 194 V272 14 262 V060 0 195 V075 14 263 V066 0 196 V167 14 264 V070 0 197 V124 14 265 V071 0 198 V269 14 266 V108 0 199 V256 14 267 V116 0 200 V259 13 268 V131 0 201 V011 13 269 V134 0 202 V125 13 270 V135 0 203 V178 13 271 V136 0 204 V193 13 272 V226 0 273 V248 0
6 Statistické vyhodnocení ukazatelů nepřetržitosti distribuce v zadané části 53 distribuční sítě. Výše uvedená tabulka vypovídá o počtu přerušení, které nastalo na určitém vedení. Celá tabulka je stavena od nejporuchovějších vedení po nejméně poruchová. Z tabulky je vykreslen Obr. 6-14 (viz níže). Obr. 6-14: Rozdělení počtu výpadků na vývodech Obr. 6-14 zobrazuje počet poruch na jednotlivých vedeních za období deseti let. Modrá oblast grafu představuje počty poruch a červená křivka zobrazuje jednotlivé příspěvky počtu poruch od jednotlivých vývodů, které v součtu dají 100 % všech výpadků.
6 Statistické vyhodnocení ukazatelů nepřetržitosti distribuce v zadané části 54 distribuční sítě. Obr. 6-15: Počet poruch na nejporuchovějších vývodech Pořadí vývodu na Obr. 6-15 je určeno podle Tabulka 6-1. Ze všech 260 vedení bylo vybráno 50 nejporuchovějších, jejichž počty poruch tvoří 50% všech výpadků v síti. Uvedených 10 příčin bylo vybráno, protože se nejvíce podílely na poruchovosti daných vývodů. Jak je už z grafu patrné, bouře, nezjištěná závada a vítr zapříčinily nejvíce výpadků elektrické energie. Bouře nejčastěji způsobila výpadek na 1., 5. a 17. vývodu, naopak nejméně poruch způsobila na 7., 20., 23., 32., 37. a 49. vývodu. Nezjištěná příčina výpadku nejvíce ovlivnila 1., 3., 4. a 5. vývod a nejméně 12., 32., 45. a 50. vývod. Další příčina, které výrazně ovlivnily všechny vývody, byly pád větve, stromu a vítr, který nejvíce postihl 32. vývod. Ostatní příčiny poruchy se svou četností nepodílely v takové míře jako výše uvedené.
6 Statistické vyhodnocení ukazatelů nepřetržitosti distribuce v zadané části 55 distribuční sítě. Obr. 6-16: Počet výpadků na vybraných vývodech podle kategorie Obr. 6-16 je vykreslen z Tabulky 6-1. Z celkového počtu 273 bylo vybráno a seřazeno od nejporuchovějšího právě těchto 50 vývodů. Z grafu je patrné, že poruch bez poškození je daleko více jak s poškozením zařízení. Nejvíce poruch s poškozením i bez poškození nastalo na prvním vývodu. Nejméně poruch s poškozením je na 35. vývodu a bez poškození zařízení na 42. vývodu.
6 Statistické vyhodnocení ukazatelů nepřetržitosti distribuce v zadané části 56 distribuční sítě. Tabulka 6-2: Pořadník vývodů podle dosahovaných hodnot SAIFI Pořadí Vývod Počet zákazníků Počet výpadků SAIFI [rok -1 ] Pořadí Vývod Počet zákazníků Počet výpadků SAIFI [rok -1 ] 1 V162 4328 137 0,12874 69 V265 1727 50 0,01875 2 V077 4561 106 0,10497 70 V223 2141 39 0,01813 3 V101 4015 117 0,10200 71 V085 700 119 0,01809 4 V156 3138 125 0,08517 72 V244 1724 48 0,01797 5 V267 4031 87 0,07615 73 V221 1527 54 0,01790 6 V001 2518 138 0,07545 74 V238 4264 19 0,01759 7 V024 5176 67 0,07530 75 V179 4481 18 0,01751 8 V169 3324 95 0,06856 76 V086 1209 65 0,01706 9 V160 3768 80 0,06545 77 V230 2273 34 0,01678 10 V271 2740 107 0,06366 78 V268 3018 25 0,01638 11 V217 3771 76 0,06223 79 V184 1463 51 0,01620 12 V239 4136 69 0,06196 80 V262 1183 63 0,01618 13 V031 2925 95 0,06033 81 V080 2968 25 0,01611 14 V174 1446 189 0,05934 82 V187 3011 24 0,01569 15 V243 3689 74 0,05927 83 V195 3135 23 0,01566 16 V009 4293 63 0,05872 84 V138 3122 23 0,01559 17 V047 4201 64 0,05838 85 V115 893 79 0,01532 18 V079 4195 64 0,05829 86 V235 3496 20 0,01518 19 V264 2596 99 0,05580 87 V185 1623 43 0,01515 20 V078 2257 104 0,05097 88 V216 2140 32 0,01487 21 V121 3123 74 0,05018 89 V093 1457 47 0,01487 22 V242 3174 71 0,04893 90 V045 2776 24 0,01447 23 V065 2684 83 0,04837 91 V151 4426 15 0,01442 24 V028 5166 43 0,04823 92 V095 1269 52 0,01433 25 V233 3307 67 0,04811 93 V246 3637 18 0,01421 26 V018 4059 53 0,04671 94 V021 1722 38 0,01421 27 V094 3123 67 0,04543 95 V218 2147 29 0,01352 28 V003 2467 83 0,04446 96 V196 1099 56 0,01336 29 V106 3240 63 0,04432 97 V052 1980 31 0,01333 30 V102 2971 66 0,04258 98 V194 1598 38 0,01318 31 V053 5136 38 0,04238 99 V043 1986 30 0,01294 32 V099 2220 84 0,04049 100 V130 849 70 0,01290 33 V250 1918 94 0,03915 101 V234 3932 15 0,01281 34 V175 2247 80 0,03903 102 V059 685 86 0,01279 35 V177 3769 46 0,03764 103 V157 2086 28 0,01268 36 V008 5408 32 0,03758 104 V182 1681 34 0,01241 37 V129 1911 90 0,03734 105 V199 2464 23 0,01231 38 V076 2883 58 0,03631 106 V144 1447 39 0,01225 39 V231 3497 44 0,03341 107 V214 1598 35 0,01214 40 V163 1873 81 0,03294 108 V040 1189 47 0,01213 41 V012 4843 31 0,03260 109 V254 1787 31 0,01203 42 V042 2755 54 0,03230 110 V132 1098 50 0,01192 43 V222 2556 58 0,03219 111 V152 1643 33 0,01177 44 V200 2891 51 0,03201 112 V172 2249 24 0,01172 45 V010 2813 51 0,03115 113 V142 1535 34 0,01133 46 V155 1479 89 0,02858 114 V241 1728 30 0,01126 47 V158 1278 102 0,02830 115 V145 2462 21 0,01123 48 V036 1982 65 0,02797 116 V153 1599 32 0,01111 49 V261 2182 56 0,02653 117 V019 2126 24 0,01108 50 V081 1597 76 0,02635 118 V146 2916 17 0,01076 51 V198 1595 75 0,02597 119 V159 1489 33 0,01067 52 V188 1363 86 0,02545 120 V014 1700 28 0,01034 53 V202 2427 48 0,02529 121 V123 944 50 0,01025 54 V176 2460 47 0,02510 122 V056 2238 21 0,01020 55 V183 1796 64 0,02496 123 V181 1149 40 0,00998 56 V205 2511 45 0,02453 124 V082 665 69 0,00996 57 V096 2465 43 0,02301 125 V208 2847 16 0,00989 58 V041 1649 64 0,02291 126 V164 978 46 0,00977 59 V190 2211 47 0,02256 127 V272 3046 14 0,00926 60 V057 948 108 0,02223 128 V089 1824 23 0,00911 61 V251 1207 82 0,02149 129 V075 2903 14 0,00882 62 V005 2041 47 0,02083 130 V033 1223 33 0,00876 63 V245 1295 74 0,02081 131 V249 1177 34 0,00869 64 V266 2618 36 0,02046 132 V064 1180 33 0,00845 65 V257 2041 45 0,01994 133 V167 2773 14 0,00843 66 V173 2473 37 0,01987 134 V215 2403 16 0,00835 67 V120 1617 55 0,01931 135 V165 1742 22 0,00832 68 V149 1931 46 0,01929 136 V189 1586 24 0,00826
6 Statistické vyhodnocení ukazatelů nepřetržitosti distribuce v zadané části 57 distribuční sítě. Pořadí Vývod Počet zákazníků Počet výpadků SAIFI [rok -1 ] Pořadí Vývod Počet zákazníků Počet výpadků SAIFI [rok -1 ] 137 V133 700 54 0,00821 205 V171 387 20 0,00168 138 V091 1776 21 0,00810 206 V269 549 14 0,00167 139 V104 546 67 0,00794 207 V067 2524 3 0,00164 140 V006 1399 26 0,00790 208 V227 362 20 0,00157 141 V140 1039 35 0,00790 209 V170 114 63 0,00156 142 V232 1371 26 0,00774 210 V035 475 15 0,00155 143 V072 1477 24 0,00770 211 V228 365 18 0,00143 144 V100 654 52 0,00738 212 V256 447 14 0,00136 145 V127 1999 17 0,00738 213 V073 763 8 0,00133 146 V247 3046 11 0,00728 214 V253 2968 2 0,00129 147 V258 4140 8 0,00719 215 V161 1446 4 0,00126 148 V105 2020 16 0,00702 216 V147 384 15 0,00125 149 V122 1535 20 0,00667 217 V016 1414 4 0,00123 150 V054 948 32 0,00659 218 V023 1279 4 0,00111 151 V097 913 33 0,00654 219 V255 1007 5 0,00109 152 V119 635 46 0,00634 220 V270 380 12 0,00099 153 V212 1698 17 0,00627 221 V061 1090 4 0,00095 154 V002 777 35 0,00590 222 V107 172 25 0,00093 155 V201 547 49 0,00582 223 V030 2146 2 0,00093 156 V148 781 34 0,00577 224 V063 849 5 0,00092 157 V025 1652 16 0,00574 225 V229 342 12 0,00089 158 V111 438 60 0,00571 226 V168 447 9 0,00087 159 V273 2186 12 0,00570 227 V083 99 39 0,00084 160 V252 2311 11 0,00552 228 V204 411 9 0,00080 161 V237 593 41 0,00528 229 V015 654 5 0,00071 162 V154 621 39 0,00526 230 V263 218 15 0,00071 163 V259 1863 13 0,00526 231 V236 73 44 0,00070 164 V224 689 35 0,00524 232 V114 277 11 0,00066 165 V046 1257 19 0,00519 233 V027 777 3 0,00051 166 V098 831 28 0,00505 234 V126 1133 2 0,00049 167 V207 1155 20 0,00502 235 V038 183 12 0,00048 168 V166 3278 7 0,00498 236 V026 235 9 0,00046 169 V225 1067 21 0,00487 237 V051 1055 2 0,00046 170 V203 2482 9 0,00485 238 V112 191 11 0,00046 171 V074 882 24 0,00460 239 V110 100 21 0,00046 172 V150 985 21 0,00449 240 V058 258 8 0,00045 173 V055 500 41 0,00445 241 V213 2040 1 0,00044 174 V191 2036 10 0,00442 242 V044 866 2 0,00038 175 V197 438 46 0,00437 243 V178 122 13 0,00034 176 V113 944 21 0,00430 244 V180 219 7 0,00033 177 V103 1041 19 0,00429 245 V069 497 3 0,00032 178 V206 1140 17 0,00421 246 V032 315 4 0,00027 179 V004 956 20 0,00415 247 V068 310 4 0,00027 180 V034 659 28 0,00401 248 V039 97 11 0,00023 181 V186 751 24 0,00391 249 V141 525 2 0,00023 182 V139 1534 11 0,00366 250 V062 336 3 0,00022 183 V020 728 23 0,00364 251 V143 482 2 0,00021 184 V084 688 23 0,00344 252 V118 72 12 0,00019 185 V192 4718 3 0,00307 253 V050 283 3 0,00018 186 V017 587 24 0,00306 254 V193 61 13 0,00017 187 V037 319 44 0,00305 255 V087 364 2 0,00016 188 V011 1076 13 0,00304 256 V210 572 1 0,00012 189 V007 897 15 0,00292 257 V109 160 3 0,00010 190 V211 639 21 0,00291 258 V117 88 2 0,00004 191 V048 469 28 0,00285 259 V029 156 1 0,00003 192 V125 945 13 0,00267 260 V220 87 1 0,00002 193 V137 3010 4 0,00261 261 V022 1246 0 0,00000 194 V260 1091 11 0,00261 262 V060 223 0 0,00000 195 V049 438 27 0,00257 263 V066 425 0 0,00000 196 V240 1878 6 0,00245 264 V070 260 0 0,00000 197 V090 432 26 0,00244 265 V071 1309 0 0,00000 198 V013 640 15 0,00208 266 V108 408 0 0,00000 199 V092 270 35 0,00205 267 V116 185 0 0,00000 200 V209 1171 8 0,00203 268 V131 166 0 0,00000 201 V088 836 11 0,00200 269 V134 1093 0 0,00000 202 V128 2717 3 0,00177 270 V135 2366 0 0,00000 203 V124 580 14 0,00176 271 V136 2089 0 0,00000 204 V219 536 15 0,00175 272 V226 887 0 0,00000 273 V248 276 0 0,00000
6 Statistické vyhodnocení ukazatelů nepřetržitosti distribuce v zadané části 58 distribuční sítě. Tabulka 6-2 udává pořadník vývodů seřazený od maximálních dosahovaných hodnot průměrného počtu přerušení SAIFI po minimální. Celkový počet odběratelů v síti Z s = 460558 Sledované období r=10 let Počet odběratelů na vývodu Z u Počet výpadků n u Výpočet průměrné doby SAIFI za rok pro první řádek tabulky: Celková průměrná četnost přerušení za celou síť je:
6 Statistické vyhodnocení ukazatelů nepřetržitosti distribuce v zadané části 59 distribuční sítě. Tabulka 6-3: Pořadník vývodů podle dosahovaných hodnot SAIDI Pořadí Vývod Počet zákazníků Doba výpadků [min] SAIDI [min.rok -1 ] Pořadí Vývod Počet zákazníků Doba výpadků [min] SAIDI [min.rok -1 ] 1 V222 2556 57714 32,03006 69 V250 1918 4709 1,96107 2 V217 3771 23428 19,18260 70 V045 2776 3178 1,91553 3 V233 3307 23453 16,84024 71 V014 1700 5108 1,88545 4 V239 4136 16979 15,24784 72 V080 2968 2879 1,85533 5 V198 1595 36521 12,64792 73 V142 1535 5344 1,78111 6 V009 4293 12636 11,77840 74 V040 1189 6884 1,77721 7 V162 4328 12015 11,29085 75 V187 3011 2717 1,77630 8 V003 2467 19780 10,59525 76 V221 1527 5239 1,73701 9 V077 4561 9291 9,20107 77 V091 1776 4470 1,72372 10 V160 3768 10972 8,97661 78 V242 3174 2497 1,72084 11 V079 4195 9660 8,79883 79 V075 2903 2700 1,70187 12 V231 3497 11112 8,43730 80 V151 4426 1769 1,70002 13 V028 5166 7270 8,15463 81 V183 1796 4348 1,69555 14 V012 4843 7562 7,95182 82 V059 685 11217 1,66833 15 V188 1363 25044 7,41166 83 V085 700 10969 1,66717 16 V047 4201 8048 7,34102 84 V086 1209 6201 1,62781 17 V024 5176 6346 7,13198 85 V268 3018 2394 1,56877 18 V031 2925 11150 7,08136 86 V244 1724 4130 1,54598 19 V018 4059 7994 7,04529 87 V237 593 12005 1,54573 20 V010 2813 10654 6,50726 88 V172 2249 3165 1,54553 21 V001 2518 11268 6,16053 89 V232 1371 5049 1,50300 22 V121 3123 8599 5,83090 90 V254 1787 3772 1,46356 23 V008 5408 4914 5,77016 91 V218 2147 3012 1,40412 24 V078 2257 11758 5,76210 92 V261 2182 2929 1,38768 25 V094 3123 8311 5,63561 93 V033 1223 5125 1,36093 26 V076 2883 8910 5,57748 94 V265 1727 3506 1,31468 27 V036 1982 12699 5,46498 95 V216 2140 2825 1,31265 28 V190 2211 10894 5,22988 96 V152 1643 3558 1,26929 29 V271 2740 8515 5,06583 97 V230 2273 2564 1,26542 30 V174 1446 15625 4,90573 98 V262 1183 4894 1,25708 31 V169 3324 6642 4,79375 99 V052 1980 2900 1,24675 32 V156 3138 6951 4,73605 100 V181 1149 4940 1,23243 33 V163 1873 11369 4,62355 101 V145 2462 2284 1,22096 34 V065 2684 7695 4,48443 102 V157 2086 2657 1,20343 35 V243 3689 5281 4,23000 103 V006 1399 3960 1,20290 36 V042 2755 6982 4,17654 104 V056 2238 2458 1,19442 37 V101 4015 4720 4,11475 105 V153 1599 3387 1,17592 38 V106 3240 5576 3,92269 106 V082 665 7934 1,14559 39 V057 948 18807 3,87118 107 V161 1446 3572 1,12149 40 V267 4031 4290 3,75479 108 V273 2186 2346 1,11351 41 V200 2891 5886 3,69474 109 V122 1535 3292 1,09720 42 V041 1649 10287 3,68320 110 V084 688 7284 1,08811 43 V099 2220 7164 3,45322 111 V241 1728 2816 1,05655 44 V196 1099 14453 3,44883 112 V164 978 4966 1,05454 45 V175 2247 7054 3,44155 113 V176 2460 1912 1,02127 46 V202 2427 6517 3,43426 114 V144 1447 3218 1,01104 47 V053 5136 3039 3,38900 115 V184 1463 3148 0,99999 48 V102 2971 5139 3,31510 116 V140 1039 4368 0,98540 49 V214 1598 9420 3,26846 117 V095 1269 3572 0,98421 50 V264 2596 5786 3,26136 118 V132 1098 4122 0,98271 51 V177 3769 3956 3,23741 119 V072 1477 3022 0,96915 52 V093 1457 8915 2,82031 120 V249 1177 3764 0,96193 53 V173 2473 5233 2,80990 121 V021 1722 2558 0,95642 54 V238 4264 2963 2,74324 122 V123 944 4658 0,95474 55 V251 1207 10014 2,62440 123 V266 2618 1656 0,94134 56 V120 1617 7472 2,62339 124 V206 1140 3699 0,91560 57 V096 2465 4513 2,41545 125 V019 2126 1931 0,89138 58 V081 1597 6962 2,41410 126 V212 1698 2408 0,88779 59 V235 3496 3027 2,29773 127 V234 3932 1007 0,85972 60 V138 3122 3241 2,19699 128 V130 849 4572,4 0,84288 61 V129 1911 5270 2,18669 129 V064 1180 3215 0,82372 62 V149 1931 5132 2,15171 130 V223 2141 1763 0,81957 63 V005 2041 4798 2,12627 131 V115 893 4207 0,81572 64 V043 1986 4910 2,11727 132 V185 1623 2262 0,79713 65 V205 2511 3849 2,09851 133 V208 2847 1279 0,79063 66 V158 1278 7554 2,09616 134 V054 948 3656 0,75254 67 V257 2041 4572 2,02612 135 V224 689 4923 0,73649 68 V155 1479 6261 2,01061 136 V154 621 5296 0,71409
6 Statistické vyhodnocení ukazatelů nepřetržitosti distribuce v zadané části 60 distribuční sítě. Pořadí Vývod Počet zákazníků Doba výpadků [min] SAIDI [min.rok -1 ] Pořadí Vývod Počet zákazníků Doba výpadků [min] SAIDI [min.rok -1 ] 137 V225 1067 3003 0,69572 205 V055 500 1619 0,17577 138 V159 1489 2076 0,67118 206 V236 73 10793 0,17107 139 V148 781 3933 0,66695 207 V147 384 1799 0,15000 140 V246 3637 817 0,64518 208 V168 447 1528 0,14830 141 V245 1295 2258 0,63491 209 V209 1171 574 0,14594 142 V165 1742 1651 0,62447 210 V103 1041 612 0,13833 143 V195 3135 908 0,61807 211 V051 1055 603 0,13813 144 V089 1824 1557 0,61664 212 V166 3278 180 0,12811 145 V074 882 3186 0,61014 213 V107 172 3295 0,12306 146 V203 2482 1088 0,58634 214 V027 777 728 0,12282 147 V002 777 3473 0,58592 215 V063 849 666 0,12277 148 V097 913 2945 0,58381 216 V256 447 1227 0,11909 149 V272 3046 849 0,56150 217 V038 183 2640 0,10490 150 V127 1999 1279 0,55514 218 V253 2968 159 0,10247 151 V252 2311 1103 0,55347 219 V192 4718 98 0,10039 152 V146 2916 874 0,55337 220 V015 654 669 0,09500 153 V100 654 3876 0,55040 221 V088 836 494 0,08967 154 V194 1598 1512 0,52462 222 V023 1279 271 0,07526 155 V133 700 3366 0,51160 223 V229 342 941 0,06988 156 V020 728 3220 0,50898 224 V255 1007 313 0,06844 157 V098 831 2800 0,50521 225 V219 536 573 0,06669 158 V179 4481 518 0,50399 226 V258 4140 72 0,06472 159 V092 270 8382 0,49139 227 V026 235 1267 0,06465 160 V182 1681 1200 0,43799 228 V061 1090 254 0,06011 161 V128 2717 737 0,43478 229 V058 258 1046 0,05860 162 V104 546 3645 0,43212 230 V114 277 929 0,05587 163 V207 1155 1619 0,40602 231 V016 1414 162 0,04974 164 V011 1076 1729 0,40395 232 V044 866 261 0,04908 165 V119 635 2911 0,40136 233 V126 1133 198 0,04871 166 V197 438 4131 0,39287 234 V067 2524 85 0,04658 167 V199 2464 685 0,36648 235 V109 160 1334 0,04634 168 V189 1586 1007 0,34678 236 V263 218 952 0,04506 169 V105 2020 782 0,34298 237 V112 191 1012 0,04197 170 V046 1257 1244 0,33952 238 V110 100 1814 0,03939 171 V090 432 3575 0,33533 239 V039 97 1838 0,03871 172 V111 438 3419 0,32515 240 V186 751 230 0,03750 173 V025 1652 878 0,31493 241 V171 387 417 0,03504 174 V013 640 2239 0,31114 242 V068 310 459 0,03090 175 V191 2036 685 0,30282 243 V178 122 1160 0,03073 176 V227 362 3838 0,30167 244 V118 72 1867 0,02919 177 V049 438 3166 0,30109 245 V143 482 250 0,02616 178 V215 2403 576 0,30053 246 V032 315 357 0,02442 179 V240 1878 727 0,29645 247 V069 497 204 0,02201 180 V030 2146 632 0,29448 248 V141 525 168 0,01915 181 V139 1534 877 0,29211 249 V269 549 155 0,01848 182 V124 580 2310 0,29091 250 V029 156 538 0,01822 183 V228 365 3590 0,28451 251 V193 61 1237 0,01638 184 V201 547 2356 0,27982 252 V087 364 196 0,01549 185 V137 3010 427 0,27907 253 V062 336 78 0,00569 186 V113 944 1359 0,27855 254 V117 88 286 0,00546 187 V017 587 2161 0,27543 255 V213 2040 11 0,00487 188 V007 897 1350 0,26293 256 V050 283 60 0,00369 189 V260 1091 1079 0,25560 257 V180 219 61 0,00290 190 V247 3046 371 0,24537 258 V204 411 30 0,00268 191 V083 99 11220 0,24118 259 V210 572 20 0,00248 192 V211 639 1729 0,23989 260 V220 87 6 0,00011 193 V034 659 1658 0,23724 261 V022 1246 0 0,00000 194 V170 114 9012 0,22307 262 V060 223 0 0,00000 195 V048 469 2112 0,21507 263 V066 425 0 0,00000 196 V004 956 1031 0,21401 264 V070 260 0 0,00000 197 V035 475 2075 0,21401 265 V071 1309 0 0,00000 198 V150 985 996 0,21302 266 V108 408 0 0,00000 199 V037 319 2980 0,20641 267 V116 185 0 0,00000 200 V270 380 2467 0,20355 268 V131 166 0 0,00000 201 V259 1863 475 0,19214 269 V134 1093 0 0,00000 202 V125 945 914 0,18754 270 V135 2366 0 0,00000 203 V167 2773 305 0,18364 271 V136 2089 0 0,00000 204 V073 763 1074 0,17793 272 V226 887 0 0,00000 273 V248 276 0 0,00000
6 Statistické vyhodnocení ukazatelů nepřetržitosti distribuce v zadané části 61 distribuční sítě. Tabulka 6-3 udává pořadník vývodů seřazený od maximálních dosahovaných hodnot průměrné doby přerušení SAIDI po minimální. Celkový počet odběratelů v síti Z s = 460558 Sledované období r=10 let Doba výpadku t s,u Počet odběratelů na vývodu Z u Celková průměrná doba přerušení za celou síť je:
7 Závěr 62 7 ZÁVĚR V dnešní době se stále zvyšují nároky na elektrizační soustavu, a proto se energetické společnosti zabývají spolehlivostí dodávky elektrické energie. Proto bylo potřeba přijmout jistá opatření formou standardů dodávky elektrické energie. Tyto standardy jsou popsány ve vyhlášce č. 540/2005 Sb., jež je novelizována vyhláškou 41/2010 Sb. Za nedodržení jasně zavedených kritérií se udělují distribučním společnostem postihy formou penalizací. V současné době jsou společnosti penalizovány nejčastěji za nedodávku elektrické energie. Od roku 2014, kdy má vejít v platnost faktor kvality (komponenta Q), budou moci distribuční společnosti požadovat bonus za distribuci elektrické energie, pokud jejich hodnota spolehlivostního ukazatele byla menší, než je spodní hranice neutrálního pásma faktoru kvality. Třetí kapitola se věnuje ukazatelům spolehlivosti. Ty se dělí na obecné, kam se zahrnují pravděpodobnost bezporuchového provozu, pravděpodobnost poruchy, hustota poruch a střední doba bezporuchového provozu, a agregované ukazatele spolehlivosti. Sem patří průměrná četnost přerušení SAIFI, průměrná doba přerušení SAIDI, průměrná doba přerušení u zákazníka CAIDI a průměrný počet krátkodobých přerušení MAIFI. Dále byly popsány metody výpočtu spolehlivosti, které se dělí na analytické a simulační. Z analytických metod je nejpoužívanější sériový spolehlivostní model. Ve čtvrté kapitole jsou uvedeny hodnoty ukazatelů nepřetržitosti dosahovaných distribučními společnostmi. V tabulkách 4-1 jsou vypsány ukazatelé nepřetržitosti elektrické energie dosahované distribučními společnostmi ČEZ Distribuce, E ON Distribuce, PRE Distribuce a za celou Českou republiku. Tyto ukazatelé jsou uvedeny ve výroční zprávě za rok 2011. V poslední šesté kapitole je provedeno vyhodnocení a grafické zpracování počtu poruch a dob trvání výpadků v zadané distribuční síti za sledované 10-ti leté období. Jedná se o venkovní vedení 22 kv. Všechny body zadání jsou graficky zpracovány na Obr 6-1 až 6-15. První graf vykreslený na Obr. 6-1 se zabývá vyhodnocením počtu poruch za všechny roky podle kategorie s poškozením a bez poškození. Obr 6-2 je obdoba předchozího grafu s tím rozdílem, že jsou uvažovány doby přerušení dodávky elektrické energie. Na Obr 6-3 a 6-4 se řeší počet a doba poruch dle nastalých příčin, které se seřadily podle jejich četnosti. Z těchto grafů vyplývá, že prvních 10 příčin způsobuje 90 % všech výpadků, proto se dále s ostatními příčinami nepracuje. Zastoupení příčin v celkovém počtu poruch a doby trvání pro každý rok sledovaného období je zobrazeno na Obr. 6-5 a 6-6. Dalším úkolem bylo zjistit zastoupení příčin výpadků v průběhu roku (po měsících). To je vykresleno na Obr. 6-7, který se zabývá četností výpadků a na Obr 6-8, jenž ukazuje dobu trvání výpadku. Z Obr. 6-9 až 6-12 lze vyčíst, jak jsou zastoupené příčiny poruchy v kritických letech (5. a 3. rok sledovaného období). V Tabulce 6-1 jsou vypsány a seřazeny všechny vývody od nejporuchovějšího po nejméně poruchový, na Obr. 6-14 je dále vykreslen graf, jenž ukazuje rozdělení počtu poruch na vývodech. Z něj bylo vybráno 50 nejvíce poruchových vývodů. Z takto vybraných vývodů se vykreslil Obr. 6-15 podle příčin. Uvedených 10 příčin poruch ukazuje rozdělení těchto poruch na vývodech.
7 Závěr 63 Z tohoto grafu bylo zjištěno, že všechny vývody ve značné míře ovlivňuje příčina bouře, atmosférické vlivy, nezjištěna, pád větve, stromu a vítr. K omezení výpadků vzniklým příčinou bouře, atmosférické vlivy, je vhodné zkontrolovat správné umístění a funkčnost svodičů přepětí. S výpadky vzniklých neznámou příčinou je třeba počítat a nelze z důvodů nekonkrétních dat zpětně určit, co mohlo způsobit tuto poruchu. Co se týká závad způsobených pádem větve, stromu, je dobré zaměřit se na pravidelný pořez stromů a keřů podél vedení. Další nezanedbatelnou příčinou, jež ovlivňuje poruchovost vývodů je vítr. Z ekonomického důvodu není vhodné se zabývat výpadky elektrické energie na všech vývodech, nýbrž řešit pouze vybraných 50 vývodů. Nejvíc postižený vývod je právě V174 se 189 výpadky. U tohoto vývodu je 20% poruch způsobeno bouří, u 31% poruch není zjištěna příčina, 5,3% výpadků tvoří vítr, 4,23% poruch je způsobeno pádem větve, stromu. Jak je patrné z Obr. 15, tak na vývodu V243 tvoří 54% všech výpadků vítr. Posledním úkolem bylo vyhodnotit dopad poruch na zákazníky. Tato vyhodnocení byla provedena výpočtem ukazatelů průměrné četnosti přerušení SAIFI a průměrné doby trvání přerušení SAIDI. Tyto ukazatelé byly vypočteny jako příspěvky jednotlivých vývodů do celkové četnosti přerušení a doby trvání přerušení. Průměrná četnost přerušení SAIFI za rok činí 4,218, průměrná doba trvání přerušení SAIDI za rok činí 514,615 min. Tato hodnota trvání výpadku je dána tím, že se uvažovala celá doba přerušení pro všechny postižené zákazníky. Z příspěvků hodnot SAIFI byl sestaven pořadník vývodů v Tabulka 6-2.Jelikož takto sestavený pořadník zahrnuje i počet postižených zákazníků na vývodu, proto je patrné že záleží na počtu výpadků, ale i na počtu postižených zákazníků. Příkladem může být vývod V162, který má 4328 zákazníků a 137 výpadků a podle SAIFI je poruchovější, jak vývod V174, jenž má 1446 zákazníků a 189 výpadků. Tabulka 6-3 obsahuje pořadník vývodů podle hodnot SAIDI. U tohoto pořadníku záleží opět na počtu zákazníků a době trvání výpadků vývodu. Z hlediska SAIDI se jeví nejporuchovější vývod V225, kdežto z hlediska SAIFI je až 169 v pořadí. Podaří-li se omezit alespoň část poruch na venkovním vedení 22 kv vzniklých výše uvedenými příčinami, poté lze dosáhnout větší stability a lepší využitelnosti sítě.
Použitá literatura 64 POUŽITÁ LITERATURA [1] TŮMA J., RUSEK S., MARTÍNEK Z., CHEMIŠINEC I., GOŇO R., Spolehlivost v elektroenergetice, CONTE spol. s. r. o ČVUT Praha, 2005, 291 stran, ISBN 80-239- 6483-6 [2] SKALA P. Spolehlivost dodávky elektrické energie zákazníkům, VUT Brno 2011, 64 stran [3] POLSTEROVA H. Spolehlivost v elektrotechnice, VUT Brno 2003, 106 stran [4] VYHLÁŠKA 540/2005 SB. Vyhláška o kvalitě dodávek elektřiny a souvisejících služeb v elektroenergetice [5] VYHLÁŠKA 41/2010 SB. Vyhláška o kvalitě dodávek elektřiny a souvisejících služeb v elektroenergetice, kterou se mění vyhláška 540/2005 Sb. [6] VYHLÁŠKA 140/2005 SB.: Vyhláška o způsobu regulace cen v energetických odvětvích a postupech pro regulaci cen [7] BLAŽEK V., SKALA P.:Distribuce elektrické energie, Brno: VUT v Brně, 2004, 137 stran [8] Pravidla provozování distribučních soustav, Provozovatelé distribučních soustav, listopad 2011, schváleno ERÚ [9] HASMAN, T.: Přepětí v elektroenergetických soustavách. Praha: ČVUT, 2001, 128 stran [10] ERÚ. Energetický regulační úřad: Zpráva o dosažené úrovni nepřetržitosti přenosu nebo distribuce elektřiny za rok 2011 [online]. [cit. 22.5.2013]. Dostupný na WWW: http://www.eru.cz/user_data/files/kvalita_elektriny/zpráva%20o%20kvalitě%20za%20rok %202011.pdf
65 SEZNAM PŘÍLOH GRAFY POČTŮ A DOB TRVÁNÍ VÝPADKŮ V PRŮBĚHU ROKU... 66 ZDROJOVÝ KÓD... 74
66 Grafy počtů a dob trvání výpadků v průběhu roku Počet a doba výpadků v průběhu 1. roku
Počet a doba výpadků v průběhu 2. roku 67
Počet a doba výpadků v průběhu 4. roku 68
Počet a doba výpadků v průběhu 6. roku 69
Počet a doba výpadků v průběhu 7. roku 70
Počet a doba výpadků v průběhu 8. roku 71
Počet a doba výpadků v průběhu 9. roku 72
Počet a doba výpadků v průběhu 10. roku 73