8. СОВЕТУВАЊЕ Охрид, 22 24 септември Невенка Китева Роглева Вангел Фуштиќ Факултет за електротехника и информациски технологии Ева Шуклева ЕВН-Македонија ПРИМЕНА НА МЕНАЏМЕНТ НА РИЗИК ЗА ДОНЕСУВАЊЕ НА ОДЛУКИ ВО ЕНЕРГЕТСКИ КОМПАНИИНАПАТСТВИЈА КУСА СОДРЖИНА Процесот на донесувањето на одлуки во енергетските компании, во однос на можни инвестиции и одржување на опремата, е една од фазите на менаџмент на ризик. Анализата на ризик во преносните и дистрибутивните компании најмногу се фокусира на доверливоста и сигурноста на системот и на опремата и обезбедување на безбедни услови за работа и заштита на околината. Во трудот ќе бидат анализирани методите за пресметка на ризици кои можат да се искористат за анализирање на проблемите, идентификување на ризиците, квалитативно и квантитативно анализирање на ризикот и донесување на одлуки во енергетските компании. Во трудот ќе биде обработен пример на моделирање и анализа на ризик на високонапонска опрема во постројките, и како резултат на извршената анализа ќе биде даден одговор на ризик кој може да се искористи при донесување на одлуки за одредување на интервалите за одржување и ремонти или можни инвестиции во постројките. Клучни зборови: Менаџмент на ризик, преносен систем, доверливост, енергетски прекинувачи 1 ВОВЕД Развојот на енергетиката е од витално значење за економската стабилност на земјата. Создавањето стабилен и доверлив електроенергетски систем значи не само непрекинато и квалитено снабдување на потрошувачите со електрична енергија, туку и активно партиципирање на потрошувачите во планирањето, оптимизација на енергетската ефикасност, отпор на надворешни упади и брзо реагирање на системски нарушувања. Застарената инфраструктура на мрежата и долгиот животен век на производните капацитети, значат оптимизирање на планирањето, анализа на грешките и прекините, зголемени ревизии и ремонти, воведување на менаџмент на ризик во компаниите и зголемени барања за инвестиции во мрежата и во изградбата на нови производни капацитети и имплементација на обновливи извори. Улогата на преносните систем-оператори станува се поголема и поодговорна. Преносниот систем оператор треба да овозможи не само пренос на електрична енергија преку високонапонските мрежи, туку да му овозможи пристап до мрежата на секој учесник на пазарот: производните компании, трговците, снабдувачите, дистрибутерите и директните потрошувачи. Пристапот треба да биде според транспарентни и недискриминирачки правила, а притоа да се обезбеди сигурност и безбедност при испораката на електрична енергија, доверливо функционирањето и управување на системот, планирање и развој на преносната инфраструктура. A3-139R 1/9
MAKO CIGRE 2013 A3-139R 3/9 Одговорот на првото прашање претставува опис на настанот. Со него ги дефинираме причините за ризик, односно креираме сценарио на ризик. Второто прашање се однесува на проценката на ризикот, односно колку често се случуваат овие настани. Ризикот може да се случи само еднаш или пак може да имаме повеќекратни случувања. Услови за појава на ризик може да создаде самата работна околина на проектот или системот, недоволното познавање на системот, малото искуство во областа на менаџмент на ризик, примената на нова технологија во процесот, илиегални права, кражба на идентитет, неорганизираност, несреќа, неповолни временски услови или елементарни непогоди и сл. Одговорот на третото прашање се добива со одредување на природата на ризикот и последиците од штетата. Ризикот кој се јавува може да биде од материјална или нематеријална природа и може да предизвика промени во функцијата на системот, компанијата и сл. Последиците можат да бидат од директни (примарен) или секундарен, односно индиректни карактер, кои влијаат на дел од проектот/процесот или пак на системот во целост. Колку се сериозни последиците може да се одреди од целокупното влијание врз менаџментот, корисниците, трошоците за отстранување на дефектот, фактот за значењето на ентитетот за правилно функционирање на процесот и др [3,4]. Основните процесите на менаџментот на ризик и во директниот и во индиректниот менаџмент на ризик се прикажани на сл.2 (ISO/IEC 2002). Слика 2 Процес на менаџмент на ризик (ISO/IEC 2002). Менаџмент и евалуација на ризик, во енергетските компании, се применува сé со цел да се обезбедат услови за безбедна и сигурна работа, да се подобри квалитетот на испораката на електрична енергија, да се намали бројот на испади, да се намалат трошоците за отстранување на грешки и инвестирање во нова опрема, да се заштити околината (Brown and Humphrey, 2005) и да се обезбеди поголема доверливост на енергетскиот систем (Bilinton, 2001; Schilling 2009). (Sand, 2007) [5]. За енергетските компании компании за производство и дистрибуција на електрична енергија и преносните систем оператори можат да се издвојат неколку категории на ризик. Ризик кој влијае на: квалитетот и текот на електричната енергија, безбедноста, економијата; околината, комуникациите, реномето на компанијата и др. Категориите пред се зависат од импактот односно влијанието на последиците од ризикот. Влијанието може да биде: Локално ако настанатите грешки на опремата или системот предизвикуваат незгоди или инциденти од помал размер;
MAKO CIGRE 2013 A3-139R 4/9 Влијание на ниво на систем ако последиците од испадите на опремата или некој подсистем предизвикуваат имакт од поширок размер (еден дел од системот е во прекин) Корпоративно влијание последиците се однесуваат на нарушена функција на компанијата. Според истражувањата на Sand и Hughes (2005), и Hamond [2007] повеќето од овие ризици се немерливи, а ефектите врз работата на компанијата се поклопуваат и тешко можат да се разграничат. Затоа во своите истражувања од 2009 година, Hughes предложил: ако влијанијата од ризиците се поклопуваат, тогаш повеќе идентификувани ризици можат да се спојат во еден тип на ризик. На пример, ако се идентификува ризикот кој настанува при изведба на дистрибутивна мрежа, а потоа се материјализира, ефектите од изградбата врз безбедноста и сигурноста, околината и финансиите можат да се спојат во еден ризик економски ризик. Почетната точка во анализата на ризик без разлика дали станува збор за енергетска компанија чија дејност е производство, дистрибуција или пренос на електрична енергија е перцепцијата на ризикот и неговото прифаќање. Перцепцијата на ризик претставува оценка на стејкенхолдерите за одредена категорија на ризик врз основа на неговите карактеристики и честотата на неговото случување. Аспекти кои влијаат на перцепцијата на ризик (Starr, 1996; Slovic, 1998) се: несигурност, доброволност, контралабилност, блискост со проблемот/процесот, потенцијал за предизвикување катастрофа, ефекти врз луѓето и околината, користи, довербата, привлекување внимание на медиумите и сл. Врз база на искуствата на експертите во областа на енергетиката и карактеристиките на постоечката опрема во постројките (електрани, дистриутивни и високонапонски трфостаници, надземни и кабелски водови) техничките ризици се однесуваат најмногу на старосната граница, механички напрегања, околината во која функционираат (загадена/незагадена, високи/ниски температури, ерозија, корозија, трева/дрвја во близина...), планираните ревизии и ремонти [магистерски труд, OREDA Handbook, NRC Regulatory Guides (NRC 1987; NRC 1985), IEEE 500 (IEEE 1983) и извештаи од North American Electric Reliability Council (NERC), Generation Availability Data System (GADS) (Curley 1994) [6, 7]. 3 АНАЛИЗА НА СТАБИЛНОСТА И ДОВЕРЛИВОСТА НА ПРЕНОСНИТЕ СИСТЕМИ Преносните Систем Оператори (Transmission System Operators - TSOs) имаат специфични обврски за да му овозможат на електростопанството да ги постигне овие цели. Овозможувајќи ефикасни и конкурентни енергетски пазари и доверлива работа на електроенергетските системи на дневна основа, TSOs мора да ја прилагодат и развијат преносната мрежа за создавање на услови во насока на постигање на разновидно производство (European generation mix), особено од обновливи извори како и замена на постарите термоенергетски со поефикасни гасни агрегати. Можно е да се идентификуваат неколку важни несигурности (неизвесности) кои влијаат на планирачката постапка, и тоа: несигурности во прогнозата на оптоварувањето, производството и размената на електрична енергија, хидролошките услови и еволуцијата на пазарот на електрична енергија. Одредените несигурности при прогноза на влезните податоци при изработка на развојните планови може да се земе предвид преку детерминистички или веројатносен пристап. Мрежните правила за пренос на електрична енергија ги вклучуваат основните принципи на планирање, листа на податоците кои се потребни за планирање, обврски на корисниците на мрежата во однос на доставување на податоци релевантни за планирањето, како и критериумите за планирање. Основни критериуми за планирање кои се дефинирани во Мрежните правила се [8]: N-1 критериум на сигурност, критериум за термички преносен капацитет на преносните водови,
MAKO CIGRE 2013 A3-139R 5/9 критериум за вредности на напонот во нормални погонски услови, критериум за големина на струјата на куса врска, критериум за фреквенцијата, критериум за стабилност. Но, честопати се случува, дредувањето на доверливоста да не може да подлежи на N-1 (Н-k) критериумот, особено кога преносната мрежа е ослабена и не може да се подобри со ремонти и испитувања. Во тој случај се применува анализа на ризик се со цел да се докаже дека настанатата грешка (несигурен настан) има релативно ниска веројатност на појава за периодот од интерес. Постојат неколку алатки за такви веројатна проценка, но заклучоците се уште во голема мера се предмет на лични интуиција и експертиза. Посебно треба да се внимава на случаи каде ризикот е неприфатлив и треба да се донесе одлука за понатапошното функционирање на системот или дел од системот Покрај тоа, донесување одлуки во суштина се води од безбедноста и квалитетот на услугата. Економските трошоци за преносниот систем оператор и општеството, честопати делумно или квалитативно се земаат во предвид, со што се намалува проценка на сценаријата и средствата за превземање акција, и може да се донесе не неоптимална одлука. 3.1 Практичен пример информационен систем за преносен систем оператор За потребите на анализата на ризици во електроенергетиката, изработен е модел на информационен систем, кој се состои од user interface, веб сервис и база на податоци. Базата на податоци ги содржи основните параметри на високонапонската опрема, во надлежност на преносниот операт МЕПСО: трафостаниците на 110, 220 и 400 kv-но ниво, преносните водови и опремата за мерење, релејна заштита и др [8]. Апликацијата е креирана во Xcode 4.1 со примена на Model-View-Controller-MVC. MVC се користи, за да може во иднина, доколку е потребно, да се додадат дополнителни модули без да се наруши останатиот дел од кодот. Model view controller (Слика бр. 12) е софтверска архитектура која се состои од три дела модел, приказ и контролер по што го добила и своето име. За креирање на базата на податоци се користи слободниот софтвер NetBeans IDE 7.3, кој обезбедува доверлива и флексибилна апликациска архитектура. Derby - open source генераторот на бази на податоци, се користи за креирање на базата на податоци од преносниот оператор. Derbi (Java DB) е целосно имплементиран и креиран во Java околина и гарантира интегритет на податоците и безбедноста при нивниот пренос. Базата на податоци се креира откако ќе се дефинираат ентитетите, атрибутите и врските меѓу нив. Ентитет претставува објект или процес за кој сакаме да складираме информации. Во нашиот случај тоа е основните елементи на преносниот електроенергетски систем трафостаници на 110, 220 и 400kV-но ниво, преносните надземни и кабелски водови, високонапонската опрема: прекинувачи, раставувачи, мерни трансформатори, одводници на пренапон, изолатори и друга помошна опрема и можните грешки кои се јавуваат на опремата.
MAKO CIGRE 2013 A3-139R 6/9 Слика 3 База на податоци Табела Substation (NetBeans Software) 3.2 Анализа на грешки кај ВН енергетски прекинувачи Апликацијата на моделот на информационионен систем и креираната базата на податоци за настанатите прекини во високонапонските постројки од македонскиот преносен систем, ќе ги искористиме за класификација и статистичка обработка на настанатите прекини. Доверливоста е карактеристика на системот да ја исполнува својата функција во одреден временски интервал t и претставува функција од доверливоста на елементите кои го сочинуваат системот [9, 10]. Вектор на состојба X( е показател на можните состојби на еден елемент/систем во интервал t: 1 ако компонентата фунционира во време t X ( = (1) 0 ако компонентата не фунционира во време t (евофаза на дефект) Нека t = 0 е времето на пуштање во погон на елемент х, а Т е времето на појава на првата грешка (прекин) на работата на елементот. Функцијата на распределба на прекинити (distribution function) F( е претставена со помош на густината на распределба на прекините во интервал (0, (probability density function) f( F( = Pr( T = f ( u) du за t > 0 t 0 Функцијата F( е веројатноста дека ќе настане прекин во интервалот [0,t]. Густината на веројатност f( сe дефинира со изразот: d F( t + Δ F( Pr( t < T Δt + f ( = F( = lim = lim dt Δt 0 Δt Δt 0 Δt (3) Pr( t < T Δt + f ( Δt, Δt 0 Интензитетот на прекини претставува функција од бројот на прекини N, бројот на елементи Z кои се во прекин (од ист тип) и периодот на разгледување-т (година): N N = = N Z T λ (4) t i i= 1 Функцијата на доверливост R(, претставува веројатност дека нема да дојде до појава на несакан настан, прекин, кај елементот во интервал (0,t] и се пресметува како: (2) R( = 1 F( = t f (τ ) dτ (5)
MAKO CIGRE 2013 A3-139R 7/9 На слика 4 е прикажан интензитетот на грешките(λ/години), добиено по обработката на податоци од информациониот систем. Слика 4 Интензитет на грешки/години кај ВН прекинувачи По извршената ревитализација и ремонти на дел од високонапонските грешки на сл.5 може да се забележи намалување на во интензитетот на грешките по години (период 2010-2012 година). Слика 5 Интензитет на грешки/години кај ВН прекинувачи За да се пресмета доверливоста на елементите потребно е прво да се определи функцијата на густина на грешки. За апроксимирање на грешката се користи Weibul-овата распределба [7]. Една од најчесто употребуваните распределби при пресметка на доверливост на системите и нивните компоненти е Weibull-овата распределба. Овој тип на распределба е флексибилен и може да се користи за моделирање на различен тип на грешки и нивните однесувања. Времето на појава на грешка Т на една компонента е распределено по Weibull ако е изразено преку параметрите α ( > 0) и λ( > 0). Ако функцијата на распределба е дадена со изразот: F( = Pr ( T ( λt ) 1 e α за t > 0 = 0 соодветната функција на густина на распределба е: (6) f ( = d dt α ( α 1) ( λ αλ t e α за t > 0 F( = 0 каде α e параметар на крива, а λ обемот на кривата. (7)
MAKO CIGRE 2013 A3-139R 8/9 Слика 6 Апроксимација на густината на грешките со Weibul-овата распределба (Risk Software) Слика 7 Пресметка на доверливост на елементите во периот од 15-210 дена (Risk Software) Слика 7 Пресметка на чувствителност на елементите во првите 15 дена (Risk Software) 4 ЗАКЛУЧОК Стратегијата за управување со ризик вклучува алоцирање на одговорноста или изготвување на регистар на ризици (колкаво е значењето на ризикот и кој е одговорен за управување со ризикот) како и мерење и контрола (за да може да се предвидат настаните и нивните последици). За да се запази нивото на доверливоста на системите за управување во електроенергетскиот систем, базирани на примена на новите технологии, се превземаат одредени мерки на безбедност како: aвтентичност, aторизација, dверливост и iнтегритет.
MAKO CIGRE 2013 A3-139R 9/9 Енкрипцијата и дигиталните потписи се дел од мерките кои се превземаат за запазување на потребното ниво на безбедност на системот. Традиционалните заштити (network firewall), виртуалните приватни мрежи и слични техники не обезбедуваат доволна безбедност на системот. За таа цел OASIS има развиено посебен јазик SAML (Security Аssertion Мarkup Language) за комуникација меѓу системите. SAML има дефинирано безбедносни шеми за структурирање на документите и обезбедува безбеден пристап и авторизирани права за клиентите. 5 ЛИТЕРАТУРА [1] PMI. Project Management Book of Knowledge. Project Management Institute, 2010. [2] V. Fustic. Risk management., master studies, FEIT-Skopje, 2012. [3] Wenyuan Li. Risk Assessment of Power Systems, Models, Methods, and Applications. Wiley-IEEE Press, 2005. [4] Carl Wallnerstrom. Risk Management Applied to Electrical Distribution Systems. Proceeding of: Electricity Distribution - Part 1, CIRED 2009. [5] IEEE Standard 1366-2003, IEEE Guide for Electric Power Distribution Reliability Indices, May 31 2012 [6] NERC, Integrated Bulk Power System Risk Assessment Concepts, http://www.nerc.com, 2010. [7] NORDEL, Grid disturbance and fault statistics, 2007. [8] TSO MEPSO, Skopje, 2012 [9] Nevenka Kiteva Rogleva, Vangel Fustik. Risk Analysis for Data Management. Proc. of the InfoTech- 2011, Varna, Bulgaria, 2011. [10] Nevenka Kiteva Rogleva, Vangel Fustik, and Vladimir Trajkovic: Risk management methods for service oriented architecture implementation in electric power system. 10th IASTED European Conference on Power and Energy Systems (EuroPES 2011), June 22-24, 2011, Crete, Greece