Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Содержание проблемы электромагнитной совместимости технических средств в замкнутых сетях от 6 до 35 кВ удалённых от электроэнергетических систем объектов 11
1.1 Исходные положения. Выбор базового объекта исследования 11
1.2 Направление и основные допущения при исследовании электромагнитной обстановки в местной сети как рецепторе 16
1.3 Кондуктивные электромагнитные помехи в местных сетях как предмет исследования 20
1.4 Постановка задач исследования 28
Глава 2 Исследование кондуктивной электромагнитной помехи по установившемуся отклонению напряжения в замкнутой сети 10 кВ базового полигона исследования 34
2.1 Алгоритм определения кондуктивной электромагнитной помехи по установившемуся отклонению напряжения 34
2.2 Кондуктивная электромагнитная помеха по установившемуся отклонению напряжения на шинах 10 кВ КТП «Ямбург» при разомкнутой сети 39
2.3 Кондуктивная электромагнитная помеха по установившемуся отклонению напряжения на шинах 10 кВ КТП «Елец» при разомкнутой сети 49
2.4 Кондуктивная электромагнитная помеха по установившемуся отклонению напряжения на шинах 10 кВ КТП «Ямбург» при замкнутой сети 52
2.5 Кондуктивная электромагнитная помеха по установившемуся отклонению напряжения на шинах 10 кВ КТП «Тула» при разомкнутой сети 55
Глава 3 Исследование кондуктивной электромагнитной помехи по отклонению частоты напряжения переменного тока 61
3.1 Анализ электромагнитной обстановки в сети при изменениях частоты напряжения переменного тока 61
3.2 Алгоритм определения кондуктивной электромагнитной помехи по отклонению частоты 68
3.3 Кондуктивная электромагнитная помеха по отклонению частоты в сети 10 кВ при питании от электростанций собственных нужд 71
3.4 Кондуктивная электромагнитная помеха по отклонению частоты на подстанции «Ямбург» 110/10 кВ Северных электрических сетей 74
Глава 4 Влияние режима работы замкнутой сети 10 кВ на появление кондуктивной электромагнитной помехи по коэффициенту искажения синусоидальности кривой напряжения 79
4.1 Алгоритм определения кондуктивной электромагнитной помехи по коэффициенту искажения синусоидальности кривой напряжения 79
4.2 Определение закона и параметров распределения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения на шинах 10 кВ КТП «Ямбург» при разомкнутой сети 82
4.3 Кондуктивная электромагнитная помеха по коэффициенту искажения синусоидальности кривой напряжения на шинах 10 кВ КТП «Ямбург» при замкнутой сети 92
4.4 Расчётное определение коэффициента искажения синусо идальности кривой напряжения в Северной электрической сети ПОкВ 95
Глава 5 Повышение уровней электромагнитной совместимости технических средств в замкнутых сетях от 6 до 35 кВ 98
5.1 Концепция объективности проблемы 98
5.2 Выбор рациональных мест размыкания замкнутых сетей от 6 до 35 кВ удалённых от электроэнергетических систем объектов 98
5.3 Подавление кондуктивной электромагнитной помехи по коэффициенту искажения синусоидальности кривой напряжения в разомкнутой части замкнутой сети от 6 до 35 кВ 104
5.3.1 Направление поиска решения задачи 104
5.3.2 Исследование влияния обобщённого параметра режима сети на коэффициент искажения 105
5.3.3 Подавление кондуктивной электромагнитной помехи по коэффициенту искажения синусоидальности кривой напряжения в разомкнутой части разомкнутой сети 108
5.4 Подавление кондуктивной электромагнитной помехи по установившемуся отклонению напряжения 112
Основные выводы и рекомендации 120
Список литературы 122
Приложение 137
- Направление и основные допущения при исследовании электромагнитной обстановки в местной сети как рецепторе
- Кондуктивная электромагнитная помеха по установившемуся отклонению напряжения на шинах 10 кВ КТП «Ямбург» при разомкнутой сети
- Алгоритм определения кондуктивной электромагнитной помехи по отклонению частоты
- Определение закона и параметров распределения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения на шинах 10 кВ КТП «Ямбург» при разомкнутой сети
Введение к работе
Актуальность темы. Нарастающие темпы добычи, транспортировки и первичной переработки природных ресурсов (нефть, газ, полиметаллы, алмазы и т.д.) в районах Сибири и Дальнего Востока России обусловливают интенсивную их электрификацию. Замкнутые электрические сети (далее сети) от 6 до 35 кВ этих объектов в наибольшей мере, по сравнению с питающими от удалённых электроэнергетических систем (ЭЭС) сетями 110 кВ и выше, связаны с особенностями технологических процессов и характером воздействия окружающей среды. В этих сетях должны обеспечиваться уровни электромагнитной совместимости (ЭМС) технических средств для кондуктивных электромагнитных помех (ЭМП) в соответствии с требованиями ГОСТ 13109-97. Это необходимо: для обеспечения мероприятий по защите жизни и здоровья граждан, имущества физических и юридических лиц, государственного имущества, по охране окружающей среды; для повышения технико-экономических показателей производств и качества выпускаемой ими продукции.
Конструктивным научным направлением решения проблем ЭМС технических средств в региональных ЭЭС, развитым В.П.Гореловым, Е.В.Ивановой, Н.Н.Лизалеком, В.З.Манусовым, В.Г.Сальниковым и др., является подавление кондуктивных ЭМП, распространяющихся по сетям. Однако, проблема ЭМС, обусловленная взаимодействием электромагнитных процессов производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии различными приёмниками, достаточно многогранна и постоянно развивается, поэтому решены не все научные задачи, связанные с особенностями электрических сетей и режимами работы искажающих нагрузок. В частности, нет рекомендаций по определению рациональных мест размыкания замкнутых сетей от 6 до 35 кВ при кондуктивных ЭМП и подавлению помех. Решение подобных задач обеспечивает получение новых знаний в области ЭМС технических средств и повышение эффективности электроснабжения удалённых от региональных ЭЭС объектов.
В связи с изложенным тема диссертации является актуальной.
Объектом исследования являются замкнутые сети от 6 до 35 кВ удалённых от ЭЭС объектов. В качестве базового полигона исследования выбрана система электроснабжения на напряжении 10 кВ Ямбурского месторождения газа, которое интенсивно развивается.
Предметом исследования являются кондуктивные ЭМП в замкнутых сетях от 6 до 35 кВ в удалённых от ЭЭC объектов, распространяющиеся по проводам и нарушающиеся ЭМС технических средств.
Связь темы диссертации с общенаучными (государственными) программами и планом работы академии. Работа выполнялась в соответствии: с научными направлениями технического комитета №77 Международной электротехнической комиссии (МЭК) «Электромагнитная совместимость электрооборудования, присоединённого к общей электрической сети»; с научной целевой комплексной темой «Разработка мероприятий по повышению надёжности работы оборудования в условиях пониженных температур» (раздел «Повышение уровней электромагнитной совместимости технических средств региональных электроэнергетических системах») ФГОУ ВПО «НГАВТ» Гос. регистр №0188.0004137 и «Планом развития научных исследований на 2007-2010 гг. ФГОУ ВПО «НГАВТ» (раздел 1.10 «Разработка мероприятий и технологий по модернизации систем теплоэлектроснабжения России».
Идея работы заключается в представлении сложной электромагнитной обстановки (ЭМО) в замкнутых сетях от 6 до 35 кВ удалённых от ЭЭС объектов, обусловленной нестандартными показателями качества электроэнергии (КЭ), кондуктивными ЭМП, распространяющимися по сетям, подавление которых обеспечивает ЭМС технических средств.
Целью работы является разработка новых научных положений подавления кондуктивных ЭМП в замкнутых сетях от 6 до 35 кВ удалённых от ЭЭС объектов, совокупность которых обусловливает решение крупной научно-технической задачи по обеспечению ЭМС технических средств в этих сетях.
В соответствии с идеей и целью работы ставились и решались следующие взаимоувязанные научно-технические задачи:
– осуществить экспериментальное исследование кондуктивных ЭМП по показателям качества электроэнергии (установившееся отклонение напряжения, коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения, отклонение частоты), которые не соответствуют требованиям ГОСТ 13109-97, в замкнутой сети 10 кВ базового полигона исследования;
– разработать методику определения рациональных мест размыкания замкнутых сетей от 6 до 35 кВ удалённых объектов при условии подавления кондуктивных ЭМП в разомкнутых частях;
– разработать методику подавления кондуктивной ЭМП по установившемуся отклонению напряжения в замкнутой сети от 6 до 35 кВ удалённого от ЭЭС объекта.
Методы исследования. При выполнении исследований использовались методы теоретических основ электротехники и теории электрических сетей, методы математической статистики и теории вероятностей, теоремы и следствия из теории производящих функций, методы теории кондуктивных ЭМП, методы системного анализа и теории ошибок, методы решения некорректно поставленных задач. Измерение показателей КЭ в сети 10 кВ осуществлялось в течение расчётного периода (24 ч.) электроизмерительным прибором контроля качества электроэнергии типа ППКЭ-1-50, который имеет сертификат Госстандарта России. При расчётах режимов сетей на компьютере использовались исследовательская программа REGIM и пакет программ Matlab.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается: выбранными методами исследований и средствами измерений, общепринятыми уровнями допущений при математическом описании явлений; обоснованностью исходных посылок, вытекающих из фундаментальных законов естественных наук; достаточным объёмом выполненных исследований, позволившим с вероятностью 0,95 определить удовлетворительное совпадение результатов теоретических исследований с результатами экспериментов; практической реализацией основных выводов и рекомендаций.
На защиту выносятся следующие научные положения и результаты.
1 Результаты экспериментальных исследований кондуктивных ЭМП по установившемуся отклонению напряжения, по коэффициенту искажения синусоидальности кривой напряжения и по отклонению частоты в замкнутой сети 10 кВ базового полигона исследования:
– математические модели плотностей вероятности распределения и параметры распределения;
– математические модели вероятности появления кондуктивных ЭМП и параметры.
2 Методика определения рациональных мест размыкания замкнутых сетей от 6 до 35 кВ удалённых от ЭЭC объектов.
3 Методика подавления кондуктивной ЭМП по установившемуся отклонению напряжения в замкнутых сетях от 6 до 35 кВ удалённых от ЭЭC объектов.
Научная новизна работы заключается в развитии теории замкнутых сетей от 6 до 35 кВ. В рамках сформулированных научно-технических задач она характеризуется тем, что впервые:
– установлены на основе измерений в замкнутой сети 10 кВ базового полигона исследования закон и параметры распределения кондуктивных ЭМП по коэффициенту искажения синусоидальности кривой напряжения, по установившемуся отклонению напряжения и по отклонению частоты;
– разработана методика определения рациональных мест размыкания замкнутых сетей от 6 до 35 кВ удалённых от ЭЭС объектов на основании решения задачи по минимизации целевой функции суммарных потерь мощности при условии подавления кондуктивных ЭМП;
– предложена методика подавления кондуктивной ЭМП по установившемуся отклонению напряжения в замкнутых сетях от 6 до 35 кВ удалённых от ЭЭС объектов.
Практическая ценность работы заключается в том, что внедрение полученных следующих научных результатов в проектную и эксплуатационную практику способствует подавлению кондуктивных ЭМП в замкнутых сетях от 6 до 35 кВ удалённых от ЭЭС объектов, повышает уровень ЭМС технических средств:
– методика определения рациональных мест размыкания замкнутых сетей от 6 до 35 кВ;
– методика подавления кондуктивной ЭМП по установившемуся отклонению напряжения в замкнутых сетях от 6 до 35 кВ.
Реализация работы. Разработанные в диссертации научные положения внедрены в: ОАО «Тюменьэнерго» – филиал «Тюменские распределительные сети. Тобольское ТПО» (г. Тобольск) с ожидаемым годовым экономическим эффектом в 480 тыс. руб. при сроке окупаемости капиталовложений до 2 лет; ООО «ПНП Болид» (г. Новосибирск) с годовым экономическим эффектом 627 тыс. руб. при сроке окупаемости капитальных вложений около 2-х лет.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на:
- международной научно-технической конференции «Энергосистема: исследование свойств, управление, автоматизация» (18-20 апр. 2009 г., г. Новосибирск);
- третьей международной научно-технической конференции «Энергетика, экология, энергосбережение, транспорт» (5-7 июня 2007 г., г. Омск);
- Всероссийской научно-технической конференции «Электроэнергия: от получения и распределения до эффективного использования» (12-14 мая 2008 г., г. Томск);
- конференции профессорско-преподавательского состава и научно-технических работников НГАВТ речного транспорта и других отраслей (16-19 апр. 2007 г., г. Новосибирск).
Личный вклад. Постановка задач исследования, выбор способов их решения, экспериментальные исследования и основные научные результаты принадлежат автору. Личный вклад в работах, опубликованных в соавторстве, составляет не менее 50%.
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 30 научных работ, в том числе 5 статей в периодических изданиях по перечню ВАК и две монографии. Выпущено 7 отчётов о НИР.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы, включающего 137 наименований, и приложения. Изложена на 140 страницах машинописного текста, содержит 33 рисунка и 8 таблиц.
Направление и основные допущения при исследовании электромагнитной обстановки в местной сети как рецепторе
Направление и объём исследований электрических сетей от 6 до 35 кВ удалённых от электроэнергетических систем объектов определим с помощью метода эквивалентирования системного анализа [59,60,89,90,94]. Под эквива-лентированием в формализованном аспекте понимается преобразование одной математической модели в другую, более простую в том или ином смысле, но соответствующую с определённой точностью исходной при сохранении в получаемой модели требуемых свойств первичной модели. Применение ныне созданных формализованных методов декомпозиции и эквивалентирования математических моделей допустимо при предпосылке о том, что ранее кто-то и каким-то методом создал некую исходную математическую модель реальной системы. Эта модель далее используется как отправная для формализованных процедур декомпозиции и эквивалентирования [59,94]. В связи с этим в своём дальнейшем исследовании будем опираться на разработанные уже математические модели электрических сетей и режимов их работы [23,24,26-31,32,33,68,69,113,114,116], на рекомендованные методы и средства измерений показателей качества электроэнергии [10-12,25,38,44,45,52-54,73,74,104], на методики расчёта кондуктивных ЭМП и методы их подавления [5,7-9,13,14,17-19,21,35,58,62-66,71,72,80,82,92,95-98,100-103,105,117,122, 123,135,136]. Таким образом, главный аспект системного анализа применительно к задачам исследования формулируется как обеспечение условий оптимального функционирования замкнутых электрических сетей от 6 до 35 кВ объектов, удалённых от электроэнергетических систем, и технических средств на основе применения новых решений. Эти научные положения должны быть результатом исследования причинных связей, снижающих надёжность работы технических средств, выявление тех их структур и свойств, использование которых обеспечит наиболее эффективное решение [94]. Применяя такой подход к анализу ЭМО в местных замкнутых сетях, определили направление наших исследований: повышение уровней ЭМС технических средств в замкнутых сетях от 6 до 35 кВ удалённых от электроэнергетических систем объектов. Однако известно [42,133], что при расчёте сетей напряжением от 6 до 35 кВ используются определённые допущения. В связи с этим необходимо выяснить степень их влияния на параметры ЭМО. В соответствии с [23,27] основные допущения при расчётах местных сетей обосновываются особенностями этих сетей: - небольшой радиус действия (15-30) км; - сравнительно невысокое напряжение (6-35) кВ. Сущность этих допущений заключается в том, что схему замещения линии местной сети можно значительно упростить по сравнению со схемой замещения линии электропередачи напряжением 110 кВ и выше. Действительно любая линия электрической сети напряжением ПО кВ и выше характеризуется равномерно распределёнными вдоль её длины сопротивлениями и проводимостями. При расчёте местных сетей эти параметры линии считают сосредоточенными, что не вносит ощутимой погрешности. Так, например, эквивалентное сопротивлении линии без потерь с учётом равномерности распределения параметров определяется по математической модели [23] хч =zb since-I, (1-1) где zh = J /с — волновое сопротивление; a - o).yjL0C0 - коэффициент изменения фазы на единицу длины линии; L0 и С0 - соответственно индуктивность и ёмкость на единицу длины линии; со — угловая частота тока; / — длина линии. Учитывая небольшой радиус действия местной сети, принимают где х0 - удельное сопротивление линии, Ом/км. Отсюда видно, что степень влияния принятых допущений на точность расчётов параметров сети не велика. Местные сети можно исследовать по упрощенным схемам замещения, состоящим только из активно-индуктивных сопротивлений; проводимостями линий можно пренебречь. Следовательно, при анализе ЭМО в местной сети допустимо не учитывать поперечную составляющую падения напряжения, а величину потери напряжения оценивать продольной составляющей падения напряжения. Проблемы ЭМС технических средств (ЭЭС) возникают, прежде всего, у приёмников электрической энергии, если нарушается их нормальное функционирование. Обнаруживается наличие электромагнитных влияний. ГОСТ Р 50397-92 вводит понятие влияния электромагнитной помехи: снижение показателей качества функционирования технического средства, вызванного ЭМП [1]. На рисунке 1.5 приведена схема влияния источника ЭМП на рецептор [5]. Между источником ЭМП и рецептором существует некоторый механизм связи, который неизвестен. Поэтому данная схема требует дальнейшего уточнения [9]. Прежде всего, отметим, что рассматриваемая схема отображает модель действия ЭМП между двумя системами: источником ЭМП и рецептором. Если принять это во внимание, то представленная схема отображает все случаи взаимодействия, является основной при дальнейших исследованиях [5,7,9,13]. Во-вторых, следует уточнить, что источником ЭМП может быть источник искусственного или естественного происхождения, который создаёт или может создать ЭМП. Генерируемая источником энергия может излучаться в пространство или распространяться индуктивным путём. Излучение представляет явление, процесс, при котором энергия излучается источником в пространство в виде электромагнитных волн [5].
Кондуктивная электромагнитная помеха по установившемуся отклонению напряжения на шинах 10 кВ КТП «Ямбург» при разомкнутой сети
В соответствии с направлением исследования производилось измерение установившегося отклонения напряжения на ІСШ 10 кВ КТП «Ямбург» (рисунки 1.1 и 1.2) в режиме, когда электростанции собственных нужд КТП «Елец» и КТП «Тула» были отключены. В таблице 2.1 приведены вероятности попадания 5иуів z -ый интервал / определённые опытным путём, а на рисунке 2.2 приведена гистограмма распределения установившихся отклонений напряжения 10 кВ за сутки. Параметры распределения установившихся отклонений напряжения составляют: - математическое ожидание М [б /,,] = -1,53%; - среднее квадратическое отклонение а[бС/ ,] = 3,4%.; - относительное значение времени превышения нормально допустимого уровня ЭМС WyHза сутки Г; = 20,5%; - относительное значение времени превышения предельно допустимого уровня ЭМС Ьиуп за сутки 7 = 0. Требования ГОСТ 13109-97 не выполняются. Для математического описания кондуктивной ЭМП необходимо определить закон или плотность вероятности распределения Ъиу в электрической сети [15]. Начнём поиск в соответствии с [15,55]. Величины м[ы/у] и a[bUy] могут являться параметрами нормальной вероятности ф {ьиу;м[аиу] Аиу)} если предположить, что распре плотности деление bUy соответствует нормальному закону распределения случайной величины теории вероятностей. Тогда нормальная плотность вероятности распределения Ъиу определяется по формуле (2.12) Произведём статистическую проверку гипотезы о соответствии распределения Ъиу нормальному закону распределения (закон Гаусса) теории вероятностей. Для этого первоначально сравним эмпирическое распределение случайной величины ъиу с теоретической кривой нормального закона распределения. В связи с этим пронормируем эмпирическое распределение. Ширину интервалов измерения выразим в долях сфгу ] где ДК = 2,5% - ширина интервала. Перенеся начало координат в точку м[бС/д;]=-1,53%, получим абсциссу середины 1-го интервала в долях в виде д\иу J где Ъиу - середина /-го интервала, %. В частности для первого интервала можно получить Учитывая, что AZ = 0,74, далее получаем Z2 = -1,39 + 0,74 = -0,65, и т.д. Расчёты заносим в таблицу 2.1. Для этих точек находим по таблице 1 приложений [15] значения плотности ф (Z;0;1). Помножая эти величины на ширину интервала AZ, найдём приближённую величину площади под кривой в каждом интервале, характеризующей вероятность попадания в него Для первого интервала имеем для второго Расчёты заносим в таблицу 2.1. Используя эти данные, строим график нормальной плотности вероятности ф(С/у;—1,53;3,4). Из рисунка 2.2 видно, что полученное из наблюдений эмпирическое распределение Ъиу довольно хорошо согласуется с нормальным распределением. Однако, этого глазомерного сравнения недостаточно, поэтому выполним более точное сравнение с помощью х" -критерия согласия [15,55]. Критерий согласия % (К.Пирсона) служит для проверки нулевой гипотезы Н0 о том, что эмпирическая функция распределения bUy равняется заданной (гипотетической) функции. Применительно к нашему случаю проверку соответствия выполним в следующей последовательности. Определяем координаты границ интервалов bUvi относительно математического ожидания Mpt/ ] в долях стандартного отклонения a{8Uy). Принимаем, что начало первого интервала Zx = -оо, а конец первого и начало второго интервала Z2, определяем по формуле
Алгоритм определения кондуктивной электромагнитной помехи по отклонению частоты
Частота переменного тока в ЭЭС определяется скоростью вращения генераторов электростанций. Отклонение частоты (Гц) определяется по формуле где / - усреднённое значение частоты, N— число наблюдений на интервале времени, равном 20 с, которое должно быть не менее 15. ГОСТом 13109-97 установлены уровни ЭМС технических средств в электрических сетях общего назначения по отклонению частоты, которые характеризуются нормально допустимым значением отклонения частоты (AfH, Гц) в пределах ±0,2 Гц и предельно допустимым значением отклонения частоты (А/п , Гц) в пределах ±0,4Гц. Изменение частоты со скоростью более 0,2 Гц в секунду относят к колебаниям частоты. ЭМС технических средств в ЭЭС обеспечивается в том случае, если усреднённые (интегрированные) оценки отклонения частоты не выходят за предельно допустимые уровни ЭМС, а в течение не менее 95% времени каждых суток значения А/ не выходят за пределы нормально допустимого уровня ЭМС [61]. Отклонение частоты зависит от многих случайных событий [15,55,116], поэтому величина А/ является непрерывно распределённой случайной величиной, связана с полем событий, характеризуется таблицей вероятностей [9] где Д/ Д/ Д/з,.--,4/ --,4/ - различные значения отклонения частоты в течение суток, Гц; Рх,Р2,Рг,...,Рі,...,Рп - вероятности появления этих значений. При отклонениях частоты свыше нормально допустимых уровней ЭМС часть поля событий (3.19) обусловливает кондуктивную ЭМП, вызванную особенностями технологического процесса производства, передачи, распределения и потребления электрической энергии в ЭЭС. Достоверное значение этой кондуктивной ЭМП может быть определено только статистическими методами оценки [13]. Процесс возникновения кондуктивной ЭМП по отклонению частоты в ЭЭС представляется математической моделью где 5(Д/) - кондуктивная ЭМП по отклонению частоты, Гц; Р(А/Н Д/ о), Р(-оо А/ -Д/я) - вероятности появления случайной величины А/ соответственно в интервалах (4/;,;Д/п), (-Д/п;-Д/„), (Д/п;оо), (- ; Д/п). Следовательно, кондуктивная ЭМП 8(Д/) появляется в ЭЭС тогда, когда вероятность нахождения величины А/в течение суток в пределах (Д/„;Д/П) и (-А/п;-Д/„) превышает 0,05, а в пределах (Д/п;оо) и (-оо;А/п) не равна нулю. Эта кондуктивная ЭМП появляется также при выполнении только одного условия [9]. Величина 5(Д/ ) является производящей функцией непрерывно распре-делённой случайной величины А/[13]. Интегральная функция распределения А/определяется по интервалам: интервал Д/Н;Д/П интервал 4/"п;о интервал -Д/п;-Д/н интервал -оо;-А/п где (А/) - плотность вероятности распределения величины А/, 1/Гц. На основании теоремы о равенстве начальных моментов и следствия из этой теоремы о равенстве центральных моментов распределения непрерывной случайной величины и её производящей функции имеем равенства [9] где м[д/],Аф(Д/)] - математическое ожидание соответственно величины А/и 8(4/), Гц; т[д/] = о[5(Д/)] - средние квадратические отклонения величин А/ и 5(4/), Гц. Теорема единственности и теорема непрерывности теории производящих функций позволяют записать где т{д/,Л/[д/],а[А/]} - плотность вероятности распределения случайной величины Af, 1/Гц; Вероятность появления кондуктивной ЭМП 5(А/), определяется по формуле Основная цель определения кондуктивной ЭМП по отклонению частоты в ЭЭС заключается в том, чтобы охарактеризовать состояние системы как рецептора, в части благополучного электроснабжения потребителей. Между А/и 5(А/) существует принципиальное отличие: - А/- характеризует электрическую энергию как товар, является его показателем на оптовом и розничном рынках электроэнергии; - б(А/) - характеризует степень нарушения баланса активной мощности в ЭЭС и аварийный (недопустимый) уровень ЭМС технических средств. Отклонение частоты, как и другие показатели КЭ, снижать до нулевых или близких к нулевым значениям с технической и экономической точек зрения невыгодно [35]. В то же время кондуктивная ЭМП по отклонению частоты, обусловленная недопустимо низким показателем КЭ А/, подлежит в соответствии со стандартами [1,6] немедленному подавлению. Иначе она разрушит технические средства, чувствительные к частоте, и нанесёт практически непредсказуемый урон энергетической безопасности регионов [14,17].
Определение закона и параметров распределения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения на шинах 10 кВ КТП «Ямбург» при разомкнутой сети
В соответствии с направлением исследования измерения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения производилось на ІСШ 10 кВ КТП «Ямбург» (рисунок 1.1) после научно-обоснованного перераспределения нелинейной нагрузки между частями разомкнутой сети (2,5.3.3). Такой режим работы сети 10 кВ обусловлен тем, что система электроснабжения промышленной площадки №1 Ямбургского месторождения газа подвергается гармоническому воздействию от внешней искажающей нагрузки через сеть общего назначения 110 кВ и от собственной нелинейной нагрузки. Вероятности попадания случайной величины Ки в /-ый интервалу, определённые опытным путём приведены в таблице 4.2, а гистограмма распределения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения 10 кВ в течение суток приведена на рисунке 4.2. Параметры распределения случайной величины 5Uу составляют: - математическое ожидание М[ка ] = 3,2%; - среднее квадратическое отклонение сг[ки ] = 0,8 %; - относительное значение времени превышения нормально допустимого значения коэффициента Кин Г, = 0; - относительное значение времени превышения предельно допустимого значения коэффициента Кип Т2 = 0. Хотя показатель качества электроэнергии Ки не выходит за пределы требований ГОСТ 13109-97, следует признать, что искажения синусоидальности кривой напряжения 10 кВ значительные. В связи с этим возникает объективная реакция потребителя электроэнергии — предъявить претензии к энергоснабжающей организации с целью снижения расходов на электроэнергию [62]. Для этого необходимо знать параметры распределения значений Ки за сутки и закон распределения этих значений. Поиск осуществляем в соответствии с научными положениями [9,15,55]. Величины М[Ки] и а[Ки] могут являться параметрами нормальной плотности вероятности (р{ки;М[ки];а[Ки]}, если предположить, что распределение Ки соответствует нормальному закону распределения случайной величины [15] Подставляя значения Л/[лгу] и [Ку] и преобразовывая, получаем (1/%) Произведём статическую проверку гипотезы о соответствии распределения Ки нормальному закону распределения (закон Гаусса) теории вероятностей. Первоначально сравним эмпирическое распределение случайной величины Ки с теоретической кривой нормального закона распределения. Для этого пронормируем эмпирическое распределение. Ширину интервалов измерения выразим в долях а[Ки] ДАГу=0,31% - ширина интервала. Перенеся начало координат в точку М[Ки]=3,2%, получим абсциссу середины /-го интервала в долях а[Ки] в виде где Ки - середина /-го интервала, %. В частности для первого интервала можно получить Учитывая, что AZ=0,4, далее получаем Z2 = -2,63 + 0,4 = -2,23 И Т.Д. Результаты расчётов заносим в таблицу 4.2. Для этих точек находим по таблице 1 приложений [55] значения плотности вероятности p(Z;0;l) и заносим в строку 6 таблицы 4.2. Помножая, согласно формулы (2.17), эти величины на ширину интервала AZ, найдём приближённую величину площади под кривой в каждом интервале, характеризующую вероятность попадания в него. Для первого интервала имеем р; = 0,4 -0,0119 «0,046, для второго Р[ = 0,4-0,03174 « 0,012 и т.д. Расчёты заносим в таблицу 4.2. Используя эти данные, строим график нормальной плотности вероятности р(Ки ;3,2;0,8). Из рисунка 4.2 видно, что полученное из наблюдений эмпирическое распределение коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения 10 кВ Ки довольно хорошо согласуется с нормальным распределением. Однако глазомерного сравнения недостаточно, поэтому выполним более точное сравнение с помощью %2 - критерия согласия (критерии Пирсона). Этот критерий согласия служит для проверки гипотезы Я0 о том, что эмпирическая функция распределения Кш равняется заданной (гипотетической) функции. Применительно к нашему случаю проверку соответствия выполним в следующей последовательности [55].
