Разработка системы активно-адаптивного регулирования напряжения в распределительных электрических сетях Насыров, Ринат Ришатович

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Особенности активно-адаптивной системы в сравнении с классическими средствами регулирования напряжения в распределительных сетях 10

1.1. Нормативно-правовая база в области качества электроэнергии 10

1.2. Практика регулирования напряжения в распределительных сетях трансформаторами 15

1.3. РПН как автоматическое средство регулирования напряжения 18

1.4 Компенсирующие устройства как средства регулирования напряжения 25

1.4.1 Батареи статических конденсаторов 25

1.4.2 Синхронные компенсаторы 28

1.5 Регулирование напряжения при помощи ПБВ 28

1.6. Описание предлагаемой системы (ААС) регулирования напряжения на базе РПН силовых трансформаторов распределительной сети 30

Выводы по главе 1 32

Глава 2. Метод выбора необходимых узлов для контроля отклонения напряжения в распределительной сети 34

2.1. Общий принцип выбора точек контроля 34

2.2 Методы определения электрически близкого и удаленного электроприемника 35

2.2.1 Расчетно-измерительный метод оценки электрически ближайшего и удаленного потребителя 35

2.2.2 Метод прямых измерений для оценки электрически ближайшего и удаленного электроприемника потребителя 40

2.2.3 Оценка электрически ближайшего и удаленного электроприемника потребителя в сети 0,38 кВ 40

2.3 Алгоритм выбора необходимых узлов для контроля отклонения напряжения в распределительной сети 41

Выводы по главе 2 47

Глава 3. Развернутая система централизованного регулирования напряжения на подстанциях центров питания 220-110/20-6 кВ 49

3.1 Классический способ централизованного регулирования напряжения на подстанциях 220-110/20-6 кВ 49

3.2 Алгоритмы и устройства активно-адаптивной системы централизованного распределенного регулирования напряжения 55

3.2.1 Алгоритм работы блока 1 контроля и анализа установившегося отклонения напряжения в точках контроля 55

3.2.2 Алгоритм сбора, обработки и анализа получаемых данных в центре питания (блок 2) 67

3.2.3 Алгоритм работы блока 3 управления РПН 76

Выводы по главе 3 78

Глава 4. Тестирование активно-адаптивной системы регулирования напряжения в распределительных сетях 79

4.1 Требования к тестовой схеме распределительной сети 79

4.2 Разработка тестовой схемы распределительной сети 81

4.3 Анализ режимов регулирования напряжения 92

Выводы по главе 4 115

Выводы по работе 115

Заключение 117

Список литературы 118

• РПН как автоматическое средство регулирования напряжения
• Расчетно-измерительный метод оценки электрически ближайшего и удаленного потребителя
• Алгоритмы и устройства активно-адаптивной системы централизованного распределенного регулирования напряжения
• Разработка тестовой схемы распределительной сети

Введение к работе

Актуальность темы. Работа электроприемников во многом зависит от качества электроэнергии. При низком качестве электроэнергии снижается эффективность работы электроприемников (вплоть до полного прекращения работы), быстро изнашивается изоляция оборудования, сокращается срок его службы. Поэтому необходимо стремится к поддержанию такого качества электроэнергиина зажимах электроприемников, при котором сохраняется их работоспособность и срок службы максимален, а потери электроэнергии в питающей сети минимальны. Современная нормативно-правовая база в области энергосбережения и качества электрической энергии предписывает всем субъектам электроэнергетического рынка обеспечить именно такой режим работы в точке общего присоединения.

Периодический контроль качества электрической энергии в распределительных сетях 6-10/0,38 кВ свидетельствует о систематических нарушениях нормативных требований по установившемуся отклонению напряжения. Сетевые компании, передающие электрическую энергию потребителям, обязаны использовать все средства регулирования напряжения, постоянно контролировать качество поставляемой электроэнергии и проводить сертификационные испытания ЭЭ, затраты на которые достигают миллионов рублей. Поэтому регулирование напряжения в распределительных сетях наиболее актуальная задача обеспечения качества электроэнергии и этому следует уделять особое внимание.

Объект исследования.Распределительные электрические сети напряжением 110-220/6-20 кВ.

Предмет исследования.Система активно-адаптивного управления автоматическими регуляторами напряжения трансформаторов с РПН, обеспечивающая установленные нормы отклонения напряжения у наибольшего числа электроприемников, по данным непрерывных измерений напряжения у потребителей.

Цель исследования. Разработка системы активно-адаптивного регулирования напряжения в распределительных электрических сетях.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

1. сравнение активно-адаптивной системы с классическими средствами регулирования напряжения в распределительных сетях;

2. разработка метода выбора необходимых узлов для контроля отклонения напряжения в распределительной сети;

3. разработка алгоритмов работы системы активно-адаптивного регулирования напряжения в распределительных сетях;

4. тестирование системы активно-адаптивного регулирования напряжения в распределительных сетях.

Методы исследования. При выполнении работы использовались: метод описательной математической статистики - взаимокорреляция (корреляционный анализ), метод математического моделирования. Для расчета установившихся режимов - методы Зейделя, Ньютона и метод «в два этапа».Методы компьютерной реализации при решении систем нелинейных, линейных уравнений в среде программирования C#.

Достоверность результатов, полученных в диссертационной работе, подтверждается применением апробированных методов расчета установившихся режимов и моделей линий электропередачи и силовых трансформаторов, использованием общепринятых физических допущений при математическом моделировании распределительных сетейи экспериментальных данных, полученных в результате многочисленных измерений параметров режимов и качества электроэнергии, проведенных при участии автора.

Основные результаты работы.

1. Разработан алгоритм выбора минимального количества точек контроляв распределительной сети, определяющих требуемый диапазон отклонения напряжения во всех узлах этой сети.

2. Разработана система активно-адаптивного регулирования напряжения, которая включает в себя:

   1. алгоритм определения допустимого изменения номера отпайки в каждой точке контроля;

   2. алгоритм определения оптимального изменения номера ответвления в центре питания распределительной сети по критерию обеспечения требуемого уровня напряжения у наибольшего возможного числа потребителей с учетом ресурса работы РПН;

   3. алгоритмы контроля состояния системы активно-адаптивного регулирования напряжения в распределительных электрических сетях.

   Разработана схема типовой распределительной сети на основе методов описательной математической статистики, содержащая 45 трансформаторных подстанций 10/0,4 кВ и проведен расчетный эксперимент для этой сети.

   Научная новизна.

   1. Разработан расчетно-измерительный метод определения фиксируемых контрольных точек в распределительной сети, изменения отклонения напряжения в которых характеризуют диапазоны отклонений напряжения во всех других точках этой сети.

   2. Разработана система контроля,анализаи прогнозирования установившегося отклонения напряжения на заданном интервале времени, в контрольных точкахраспределительной сети.

   3. Разработаны алгоритм исистема сбора, обработки и анализа данных, по установившимся отклонениям напряженияв точке контролядля выработки «команды» на изменение номера ответвления РПН с целью корректировки коэффициентов трансформации трансформаторов в ЦП и введения напряжения в большинстве точек распределительной сети в заданные диапазоны.

   4. Определено необходимое и достаточное условие для прогнозирования хода изменения напряжения на шинах 0,4 кВ подстанций 6-20/0,4 кВ

   Основные положения, выносимые на защиту:

   Алгоритм выбора минимального количества контрольных точек в электрической распределительной сети, изменения отклонения напряжения в которых характеризуют диапазоны отклонений напряжения во всех других точках этой сети.

   Алгоритмы работысистемы активно-адаптивного регулирования напряжения, обеспечивающие качество электроэнергиипо установившемуся отклонению напряжения у наибольшего возможного числа потребителей

   Практическая значимость. Алгоритм выбора минимального количества контрольных точек в электрической распределительной сети может быть применен не только для предлагаемой системы, но так же и для выбора контрольных точек при проведении периодических сертификационных испытаний электроэнергии. Система активно-адаптивного регулирования напряжения– эффективное средство обеспечения качества электроэнергиипо установившемуся отклонению напряжения у наибольшего возможного числа потребителей, что приводит к снижению рисков сетевых компаний, связанных в конечном итоге с ущербами от продажи потребителям некачественной электроэнергии. Применение системы активно-адаптивного регулирования напряженияповышает технико-экономические показатели распределительной сети.

   Реализация результатов работы. Разработанные алгоритмы были реализованы в среде программирования C# (C Sharp) как часть программы расчета установившихся режимов. Эти алгоритмы интегрировалась в программу по расчету режимов как воздействие на коэффициент трансформации силового трансформатора центра питания – подстанции, питающей распределительную сеть. Разработанные алгоритмы могут быть реализованы в программируемых логических контроллерах различных производителей. Такие контроллеры легко интегрируемы в АСУ ТП подстанций для управления работой РПН силовых трансформаторов.

   Апробация работы. Результаты работы докладывались на общероссийских и международных конференциях:

   1. Разработки молодых специалистов в области электроэнергетики 2008. ОАО «НТЦ электроэнергетики», ООО «ДиалогЭлектро»;

   2. XVI Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». МЭИ 2010.

   3. Вторая Всероссийская научно-практическая конференция «Повышение надежности и эффективности эксплуатации электрических станций и энергетических систем – ЭНЕРГО-2012» (Москва, 4-6 июня 2012 г.) – М.: Издательский дом МЭИ, 2012. – 420с.:ил.

   4. XVIII Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». МЭИ 2012 – два доклада.

   Обсуждались в ходе стажировки в «Чешском техническом университете в Праге» на кафедре «Электроэнергетики».Результативно выставлялись на:

   1. Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи (НТТМ). (Федеральное агентство по делам молодежи. Правительство Москвы. ОАО «ГАО «ВВЦ») Диплом II степени за проект «Разработка методов и средств управления качеством электрической энергии» 2009 г.

   2. Выставке «Молодежь и Ресурсосбережение» 2010 г. Москва. Правительство Москвы. Департамент Семейной и Молодежной Политики. Почетная грамота. Проект «Разработка методов и средств управления качеством электрической энергии».

   Отмечена дважды Министерством образования и науки РФ, Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере, Федеральным агентством по образованию, Федеральным агентством по науке и инновациям - Почетной грамотой победителя программы «Участник Молодежного Научно-Инновационного Конкурса» («У.М.Н.И.К.») 2009 и 2010 годах.

   Тестировались на разработанном программном комплексе.

   Опубликованные работы. По теме диссертации опубликовано 9 работ, из них 3 в рецензируемых изданиях по списку ВАК.

   Структура и объем работы. Диссертация содержит введение, четыре главы, заключение, список использованной литературы из 60 наименований и двух приложений. Работа изложена на122 страницах основного текста и 65 страницах приложений, иллюстрирована 73 рисунками и 21 таблицей.

   РПН как автоматическое средство регулирования напряжения

   Причина неверных настроек ПБВ трансформаторов 10-6/0,38 кВ, чаще всего, заключается в старении переключающего устройства анцапф трансформаторов. Существует опасность разрушения рукоятки переключателя при изменении положения ПБВ после длительного неиспользования. Поэтому настройка (положение анцапфы) ПБВ затруднительна, и фактически не производится. По опыту наиболее часто ПБВ трансформаторов в действующих сетях включен в третье положение (в этом положении ПБВ поставляются с завода-изготовителя).

   Для обеспечения нормативных требований по установившемуся отклонению напряжения, помимо РПН, снабженных автоматическими регуляторами напряжения, и ПБВ трансформаторов, существуют другие средства регулирования напряжения в распределительных сетях. Однако наиболее распространенным средством регулирования остаются РПН и ПБВ. 1.3. РПН как автоматическое средство регулирования напряжения РПН - механическое устройство с электроприводом, предназначенное для изменения коэффициента трансформации. Блоком управления и контроля работы РПН служит автоматический регулятор напряжения (АРН).

   Основной частью РПН является переключающее устройство (рисунок 1.3), которое непосредственно производит изменение ответвлений обмотки ВН трансформатора и, соответственно, коэффициента трансформации силового трансформатора. РПН имеет электропривод с возможностью аварийного отключения питания привода по цепям релейной защиты и автоматики. РПН снабжен системой автоматики, предназначенной для обратной связи с АРН [7] (запрещающие сигналы выше/ниже, сигналы выше/ниже, критическая температура масла в баке РПН и т.п.).

   На рисунке 1.3 изображена наиболее распространенная схема переключающего устройства с реактором в положении п-ого ответвления, для которого напряжение U„ определяется как:

   Схема переключающего устройства РПН с реактором На рисунке 1.3 переключающее устройство РПН находится Рабочий ток делится поровну между ветвями сдвоенного реактора Р. Так как токи направлены встречно, падение напряжения в реакторе невелико. Напряжение для /г-ого ответвления определяется как: " и .Г1+И.Д У (1-і) в"м- { " 100 J где Um - напряжение, приложенное к обмотке высшего напряжения; С/„110М, UBimu - номинальное напряжение низшей и высшей сторон трансформатора соответственно; Щ/от — величина регулировочной ступени в процентах равной напряжению между двумя соседними ответвлениями, выраженной, п - номер ответвления. Если был подан сигнал на РГШ увеличения напряжения, тогда последовательность действий переключающего устройства будет следующей [4-6]: 1. Размыкается контактор Кг. В этот момент по Кг проходил ток, равный половине рабочего, поэтому в этот момент возникает электрическая дуга на контактах К2. После погасания дуги весь рабочий ток протекает через вторую половину переключающего устройства (рисунок 1.4 (а)). 2. Далее П2 избирателя, при отсутствии тока, переходит на другое ответвление и-1, после чего контакты Кг контактора снова замыкаются. Такое положение переключающего устройства называется мостовым. В этом положении рабочий ток так же делится поровну между двумя половинами переключающего устройства. При этом образуется замкнутый контур: (ответвление п) - (П\) - (Кі) - (Р) - (К2) - (П2) - (ответвление (/г-1)). По этому контуру протекает циркуляционный ток, который обусловлен тв и ограничен сопротивлением реактора Р (рисунок 1.4 {б, в)). 3. Затем размыкаются контакты К\ контактора, разрывающие ток, равный геометрической сумме циркуляционного тока и половины рабочего. После погасания дуги весь рабочий ток протекает по другой половине переключающего устройства (рисунок 1.4 (г)). 4. Контакт П\ избирателя при отсутствии тока переходит на ответвление /г-1 и контакты К\ вновь замыкаются и переключение завершается (рисунок 1.4 (д, е)). Если же поступил сигнал на снижение напряжения, то процесс переключения подобен процессу, описанному выше. Только в этом случае коэффициенты при Пи К необходимо поменять с 1 на 2 и наоборот, а так же переключение производилось бы с ответвления п на п+\.

   Сигнал повышение/понижение напряжения на РПН подает АРН. АРЫ использует в качестве исходных данных напряжение шин низшего напряжения и тока нагрузки отходящего присоединения (или суммарный ток нагрузки) силового трансформатора. Так же в качестве входных данных вводятся уставки и дискретные сигналы блокировки. Уставки могут вводиться как рабочим персоналом, так и по цепям релейной защиты. Дискретные сигналы блокировки вводятся для блокирования АРН в связи с определенными неисправностями в работе оборудования (например, отказ механики РПН). Уставки АРН1 и порядок контроля процесса переключения приведены в приложении 1 в соответствии с [7].

   Регулирование напряжения при помощи РПН, снабженного АРН, ведется без перерыва питания потребителей, изменение напряжения производится быстро.

   Для регулирования напряжения в широком диапазоне, без изменения ступени напряжения, используют линейный регулировочный трансформатор (ЛРТ). ЛРТ применяются для регулирования напряжения в отдельных линиях (рисунок 1.5 а) или групп линий (рисунок 1.5 б). Схема его подключения (рисунок 1.6) обеспечивает введение дополнительной эдс &Е Так, что

   Расчетно-измерительный метод оценки электрически ближайшего и удаленного потребителя

   Регулирование напряжения на понижающих подстанциях 220-110/20-6 кВ (ЦП) (рисунок 3.1, /), производится путем изменения коэффициента трансформации трансформаторов этих подстанций с помощью устройства регулирования напряжения под нагрузкой (РПН). Это «последний рубеж» централизованного автоматического регулирования напряжения в распределительной сети, с целью поддержания у электроприемников напряжения, требуемого уровня.

   К ЦП присоединены линии электропередачи (рисунок 3.1, 2), образующие распределительную сеть 20-6 кВ. Те линии, которые непосредственно подключены к ЦП - называются головными участками распределительной сети. Другие участки - распределительные линии.

   Подстанции, преобразующие напряжения 20-6 кВ в 0,38 кВ (ТП) обозначены 3 на рисунке 3.1, питают отходящие линии 0,38 кВ (рисунок 3.1, 4). ТП оборудованы устройством регулирования напряжения без возбуждения (ПБВ), но не автоматизированными, и используются для сезонного регулирования напряжения «зима-лето». Подробно устройства ПБВ были рассмотрены в главе 1. кВ. 1 — силовой трансформатор, 2 - система регулирования, 3 — система управления, 4 — трансформатор тока, 5 — трансформатор напряжения. Возможны два режима регулирования напряжения на ЦП [54]: стабилизация напряжения (рисунок 3.3 а, б), и встречное регулирование (рисунок 3.3 в). На рисунке 3.3 заштрихованная область - зона нечувствительности АРИ. В режиме стабилизации поддерживаемое напряжение на шинах 20-6 кВ ЦП не зависит от тока (мощности) нагрузки. Причем поддерживаемый уровень может изменяться внешним сигналом от средств автоматики подстанции. Таким образом, реализуется ступенчатый график регулирования напряжения по времени, т.е. во время наибольших и наименьших нагрузок напряжение поддерживается на разных уровнях. Период (периоды) наибольших нагрузок определяется(-ются) на этапе проектирования и корректируются при эксплуатации.

   В режиме встречного регулирования напряжение на шинах 20-6 кВ зависит от тока нагрузки трансформатора ЦП или, реже, тока одного из головных участков (использование токовой компенсации). Отслеживая изменение тока и, соответственно, нагрузки сети (или головного участка), непрерывно корректируется уровень поддерживаемого напряжения на шинах 20-6 кВ. Причем с ростом тока это напряжение увеличивается, а при снижении - снижается.

   Рисунок 3.4(продолжение) - Блок-схема работы регулятора напряжения Алгоритм работы стандартного АРН показан в виде блок схемы (рисунок 3.4) [56]. Более подробное описание работы АРН и уставки представлены в приложении 1. Требуемые уставки задаются в зависимости от параметров системы и параметров режима, и вводятся при изменении топологии сети или изменении ее элементов.

   АРН контролирует исправность РПН. Поэтому задачей АРН ставится не только ведение регулирования напряжения, но и отслеживание корректной работы РПН.

   Таким образом, в существующей системе централизованного регулирования напряжения в распределительных сетях 20-6 кВ, как при реализации режима встречного регулирования, так и при стабилизации напряжения отсутствует обратная связь по напряжению, между электроприемниками и регулятором. Поэтому для повышения качества регулирования (увеличения количества электроприемников, напряжение на зажимах которых соответствует нормам) требуется непрерывный контроль напряжения в точках расположенных по отношению к электроприемникам как можно ближе, то есть электрически не удаленным. Это позволит регулировать напряжение в центре питания с учетом фактических напряжений в нескольких точках электрической сети.

   Обычно коррекцию уставок АРН проводят два раза в год по результатам измерений на ТП 20-6/0,4 кВ максимальной и минимальной нагрузки в «зимний максимум» и «летний минимум» соответственно.. «Зимний максимум» регистрируется в 20-х числах декабря, а «летний минимум» в 20-х числах июня. Практичесіш процесс измерений нагрузки на всех ТП 20-6/0,4 кВ выполнить синхронно не возможно, т.к. измерения проводят вручную. Что бы провести синхронные измерения требуется большое число средств измерения и персонала, производящего измерения. В связи с тем, что измерения на всех ТП проводятся в течение длительного промежутка времени, достигнуть достоверного результата невозможно.

   Алгоритмы и устройства активно-адаптивной системы централизованного распределенного регулирования напряжения

   Пример подсчета п. Срок службы силового трансформатора равен 25 лет, механический ресурс РПН типа VCM составляет тах=1000000 операций, значит число переключений в год (3.5) 5,год=5тах/25=1000000/25=40 000 переключений в год. Максимальная частота переключений (3.8) /=5,ГОд/87б0=40000/8760=4,6 переключения в час, и тогда минимальный период между переключениями (3.7) 7 60//=60/4,6=13 мин. Тогда первый опрос будет выполнен через Тт\п=13 минут. Если переключение произошло, то и следующий опрос выполняется через (3.9) ., W - Г 1440-13 N = —-L-J- = =13 минут. В случае, если переключение не Scyi-S 1,24.4,6-U потребовалось, то текущее значение следующего периода N счид/суг- ( 1440-13 12,9 минуты. Если переключений не ScyI-S 24-4,6-0, происходило (прогнозы недостоверны или текущее положение являлось оптимальным), последние 60 минут, то N=12,5.

   Блок-схема формирователя частоты опроса точек контроля представлена на рисунке 3.11. Рисунок 3.11. Алгоритм работы формирователя частоты опроса точек контроля. Таблица 3.4. Спецификация переменных формирователя частоты опроса точек контроля. № п/п Переменная Описание Формат переменной 1. Ni Выдержка времени на первое переключение при включении системы в работу ХХ:ХХ 2. Jmax Максимальное число операций РПН XX XXX XXX 3. t Текущее время ХХ:ХХ 4. s Счетчик текущего числа операций РПН в сутки (с 00:00 по 00:00) XXX 5. n Время до следующего переключения (число минутных значений) - глубина прогнозирования хода графика напряжения XXX 6. Орут Максимальное число операций РПН в сутки XXX При запуске или перезапуске по причине ремонта РПН и т.п. системы определяется первый интервал времени N\ исходя из полного ресурса РПН Smax как Лгі=13,14-10Л6[минут в 25 годах]/ тах. Далее происходит выдержка времени t до N\. По истечении времени выдержки на первое переключение делается запрос в ТК (и= N\). Далее запускается цикл опроса ТК по суткам: определяется наступление очередных суток (ґ=00:00). Если текущее время совпадает с наступлением очередных суток, то счетчик S обнуляется, иначе производится проверка на переключения за предыдущий опрос ТК. Если переключение было произведено, то счетчик S учитывает это: S=S+l (3-12) Затем, с учетом возможного сокращения времени на следующее переключение, определяется период до следующего запроса п с выдержкой времени t до N. Максимальная частота переключений, которая не должна превышать 1/300 Гц. Это ограничение определяется нагревом охлаждающей среды в баке РПН при переключениях, и может быть скорректировано для конкретных условий работы РПН, и типа РПН. Если эта частота по результатам регулирования будет превышена, то дальнейшие запросы будут производиться с максимально допустимой частотой. Таким образом, формируется адаптивная частота опроса точек контроля, учитывающая неравномерность распределения переключений в течение суток.

   Весовой коэффициент а-ой ТК, численно равный установленной мощности трансформатора в кВА, от которого ТК получает питание ХХХХ Обработчик результатов опроса ТК определяет необходимое изменение номера отпайки ZN по результатам опроса ТК. Блок-схема работы обработчика представлена на рисунке 3.12. Вне зависимости от того: введена система на всех ТП, или, на части ТП (глава 2), формируется массив Zdop{a), где а - номер ТК. Далее производится проверка на возможные неполадки в работе блоков 1 в ТК. Индикатором неполадки служит пустая (или, что то же самое, нулевое значение) ячейка Тг, поэтому производится проверка данных для всех а: если для какого-либо значения а значение 7У=0, то присвоить этой точке контроля я значения Zdop{a) из базы данных, сформированной по результатам предыдущих измерений. Алгоритм работы формирователя базы данных будет описан ниже. Таким образом, по результатам проверки корректной работы блока 1 всех ТК, формируется заполненный массив

   Zdopifl) ТК, для которых Ti-=3 из рассмотрения исключаются. Далее строится плотность распределения Zdop{a) допустимых номеров отпаек РПН Zdop для всех ТК (а). Плотность распределения Zdop{a) представляет собой гистограмму, по оси абсцисс которой отложены отпайки РПН от Z n до Zmax, по оси ординат - число ТК, «выбравших» (определивших) соответствующие отпайки (например, рисунок 3.13): for each(а)

   Максимум плотности распределения соответствует изменению номера отпайки Zopt, применение которого удовлетворило бы наибольшее число ТК по установившемуся отклонению напряжения. Максимум плотности распределения может соответствовать нескольким значениям изменений номера отпайки, тогда Zop, будет содержать несколько значений. С точки зрения снижения потребления электроэнергии в сети, в соответствии со статическими характеристиками нагрузки [59, 60], и, как следствие, снижение потерь электроэнергии, ZN выбирается из Z,0pt соответствующее наименьшему уровню напряжения на шинах центра питания: Z„=min[z(max(Zop,))] (3.15) Закон ААС регулирования напряжения в ЦП: f (for each (а) Л max ZN =min (3.16) /or(Z = Zmin...Zmax) thenZopt[Z] = Zopl[Z]+l В системе предусматривается отказ блоков 1 в ТК. Для этого случая предусмотрено «обучение» системы регулирования, для чего формируется база данных по всем ТК в центре питания (рисунок 3.14 а)). Исходными данными для базы данных является Zdop{a) и электронный календарь, формирующий сигнал: будни - в будние (рабочие) дни, и сигнал: выходной -в выходные и праздничные дни.

   Данные от точек контроля Zdop{d) распределяются в зависимости от показаний электронного календаря в две матрицы: ZdopBUD{a) - матрица базы данных буднего дня и ZdopVn a) - матрица базы данных выходного дня. Такое распределение необходимо по причине высокой зависимости данных по отклонению напряжения в ТК от выходных (праздничных) и будних дней. Данные Zd0p(a) в матрицах базы данных усредняются и сохраняются на часовых интервалах (00:00 - 01:00, 01:00-02:00 ... 23:00-00:00). Цикл перезаписи задается и может быть различен для матриц ZdopBUD(a) и Zdopym{a).

   Например период цикла перезаписи для ZdopBUD(a) и ZdopViH(a) может составлять 20 рабочих и 10 выходных дней соответственно. Выбор таких промежутков времени должен производиться исходя из следующего: если выбрать длительный промежуток времени, то система будет «переучиваться» на новые резкие изменения параметров режима (схемы) с заметным запаздыванием; если этот промежуток времени будет коротким, то выборка может оказаться не показательной. При показанных значениях, полное «переучивание» системы па существенные изменения в параметрах режима (схемы) будет происходить через 20 рабочих и 10 выходных дней. Дополнение недостающих данных (по рисунку 3.12) производится в соответствии с алгоритмом, блок-схема которого представлена на рисунке 3.14 б). При отсутствии данных от а-ой ТК (7У(а)=0), значения Zdop(a) для этой ТК замещаются на результаты статистической обработки по этой ТК. Статистическая обработка заключается в определении плотности распределения Zdop{a) для будних или выходных дней и для определенного времени (в зависимости от дня и времени запроса) по выражению (3.13): for each (a(Tr = 0))

   Разработка тестовой схемы распределительной сети

   Плотность распределения длин линий, исключая головные участки. Обобщая все вышесказанное можно предположить, что в тестовой схеме напряжением 110/10 кВ: а) длина головного участка не должна превышать 0,8 км; б) длинны участков сети, за исключением головного, должны быть около 0,5 км; в) число трансформаторов определенной мощности должно быть определено, относительно мощности ЦП, по формуле /и = round /.( нагцп/ (так же будут введены ТП, номинальной мощностью 1250 кВА, в связи с актуальностью установки ТП такой мощности, на реконструируемых и вновь вводимых ТП 10/0,38 кВ); Для построения схемы зададимся номинальной мощностью трансформатора ЦП 40 000 кВА., ограничимся ТП 10/0,4 кВ в количестве 45 ТП. Нагрузка каждой ТП 10/0,4 кВ, в режиме наибольших нагрузок, составляет 0,7 S„OM ТП (таблица 4.1). Коэффициент 0,7 учитывает не одновременность максимумов нагрузок потребителей 0,38 кВ. ZlCVHCtWlOKU

   Выбор сечения КЛ выполняется по нормативной плотности тока, установленной в зависимости от конструкции кабеля и числа часов использования максимальной нагрузки [52]. Число часов использования максимальной нагрузки, в общем виде, рассчитывается исходя из ступенчатого графика нагрузки по формуле:, Г_=( И,„ГОД] (4.4, шах где Pt - потребляемая мощность /-ой ступени графика нагрузки за период At,, N - число дней в году, Р - максимальное значение мощности суточного графика. Так как суточные графики нагрузки задаются в относительных единицах для каждой группы потребителей: одно-, двух-, трехсменные предприятия и коммунально-бытовые потребители, расчетную формулу можно изменить: = — "—-—=(2 е -At,)-N [ч/год]. Расчет 7 . для предприятий, работающих Гпих=(0,1-8 + 1-4 + 0,7-1 + Ь4+0,1-7)-365 = в одну смену: = 3723 [ч/год] для предприятий, работающих Гтах=(0,2 6 +1 7 + 0,7 2 +1 7 + 0,2 2) 365 = в две смены: = 6205 [ч/год] для предприятий, работающих 7,11ИХ=(0,97 4 + Ь7 + 0,97-2 + 1-7+0,97-4)-Зб5 = в три смены: = 7376 [ч/год] для коммунально-бытовых Гтах =(0,47 1+0,25 5 + 0,4 1 + 0,52 2+0,5 1 + потребители электрической +0,37-4 + 0,5 1 + 0,6-1 +0,9-1 + 1 -4 + + 0,87-1 + 0,8-1 + 0,6 0,5 + 0,57 - 0,5) - 365 = энергии: н = 4889 [ч/год] Конструкция кабеля: на данный момент наиболее распространены, в распределительных сетях 6-10 кВ, кабели с бумажной изоляцией и вязкой пропиткой, с поясной изоляцией, трехжильные и трехжильные с отдельно освинцованными алюминиевыми жилами. Для этих кабелей, нормированная плотность тока /эк, в зависимости от 7 : Гшах1шеиа= 3723 [ч/год] (предприятия, работающие в одну смену): Лк1 =1,3 [А/мм2]; Ттагтст =6205 [ч/год] (предприятия, работающие в две смены): ;эк1 =1,0 [А/мм2]; 7 3ем :на=7376 [ч/год] (предприятия, работающие в три смены): jxl = 1,0 [А/мм2]; :ГтаХЫб1.гг=4889[ч/гоД] (комунально-бытовая нагрузка):у эк1 =1,1 [А/мм2]; Для расчета экономического сечения по нормированной плотности тока, определяется расчетный ток в амперах по формуле: Ipm= /-nuxZ [А], где S _ maxI - суммарное максимальное значение мощности, протекающей по кабелю, "ом - номинальное междуфазное напряжение сети. Расчет расчетных токов сведен в таблицу п.2.3 (приложение 2), с учетом значений мощности, приведенных в таблице 4.1. Произведем расчет сечения по экономической плотности тока для каждой КЛ с учетом 7 как: F3K = "ху. и округлим до ближайшего / J УТИ номенклатурного сечения, таблица п.2.4, приложение 2. По известным сечениям кабелей, используя [52], можно определить параметры схемы замещения КЛ (таблица 4.2). Таблица 4.2. Сечения, длины и параметры схемы замещения КЛ.

   Для того что бы оценить эффективность предлагаемого способа регулирования напряжения в распределительных сетях, необходимо сопоставить время выхода напряжения в ТК за допустимый уровень за рассматриваемый период при регулировании напряжения классическим методом — принципу встречного регулирования, и при регулировании напряжения по предложенному способу. При решении задачи регулирования напряжения в действующей сети 110/6-20 кВ классическим методом, необходима следующая информация по параметрам режима: 1. Определение суммарного графика нагрузки ЦП; 2. Определение графиков нагрузок всех отходящих присоединений от шин 10 кВ ЦП; 3. Потери напряжения до наиболее электрически близкого и удаленного потребителя для каждого фидера с учетом положений ПБВ в режиме наибольших и наименьших нагрузок ЦП.

   Суммарный график нагрузки подстанции 110/10 кВ в относительных единицах был получен как сумма графиков нагрузок каждого отходящего присоединения (рисунок 4.5). Число часов использования максимума нагрузки за год для тестовой схемы Т„б=6048 ч/год.

   По графику, представленному на рисунке 4.5, можно определить, что в период с 16 по 17 часов, для тестовой схемы соответствует режиму наибольших нагрузок, а период с 1 до 4 часов - наименьшему. p,%

   Похожие диссертации на Разработка системы активно-адаптивного регулирования напряжения в распределительных электрических сетях

   

   Разработка методики определения математического ожидания потерь напряжения в кабельных электрических сетях 10/0,4 кВ для регулирования напряженияАбулехиа Диаа

   Исследование режимов многоцелевых статических компенсаторов в электрических сетях (регулирование напряжения, компенсация реактивной мощности, плавка гололеда)Жураховский, Анатолий Валентинович

   

   Регулирование напряжения на подстанциях распределительной электрической сети с контролем режима прилегающего района,Исмоилов Саиджон Туронович

   

   Разработка инженерных методов оценки несимметрии напряжений в сетях 10-0,4 кВПетров Антон Васильевич

   

   Разработка метода оценки влияния потребителей на несинусоидальность и несимметрию напряжений в электрической сети,Федосов Денис Сергеевич

   

   Разработка методики оценки влияния основного оборудования электрических сетей 220кВ и выше на искажение формы кривой напряженияОлексюк Борис Викторович

   

   Разработка экспертной системы анализа коммутационного состояния электрических сетей Петрищев Алексей Васильевич

   Разработка системы управления качеством электрической энергии в электрических сетяхНазиров, Хуршед Бобоходжаевич

   Разработка методики оптимизации режима электроэнергетической системы с учетом стоимости потерь в электрической сетиПодрезова, Дарья Валерьевна

   Разработка элементов САПР применительно к задаче компенсации реактивной мощности в распределительных и питающих сетях электроэнергетических системХаммаш, Махер Джалал