Введение к работе
Актуальность проблемы.
К электрической энергии, как и к любому виду продукции применимо понятие «качество». Несоответствие электрической энергии требованиям к ее качеству приводит к тому, что потребление (использование) в обычных условиях электрической энергии может представлять опасность для здоровья людей, окружающей среды и причинить вред имуществу потребителей и повышать энергоемкость технологических процессов.
Качество электрической энергии определяется совокупностью ее характеристик, при которых электроприемники могут нормально работать и выполнять заложенные в них функции. Сейчас вся совокупность параметров, характеризующая пригодность электрической энергии к процессам передачи и потребления, сведена в ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения».
Несинусоидальность напряжений и токов является одним из важнейших показателей качества электрической энергии, так как она оказывает влияние на работу практически всех видов электропримников.
Качество электроэнергии зависит не только от процессов производства электроэнергии, но и от процессов ее транспортировки к месту продажи, а так же от процессов ее потребления электроустановками потребителей электроэнергии, т.е. виновником возникновения несинусоидальности напряжений может быть как энергоснабжающая организация, так и потребитель с нелинейными вольт-амперными характеристиками. В связи с этим актуальной проблемой, связанной с несинусоидальностью напряжений, является необходимость определения допустимого вклада того или иного потребителя и энергосистемы в общий уровень несинусоидальности в точке общего присоединения (ТОП). Выявление виновного в искажении синусоидальности напряжений представляет так же экономический интерес. Одним из путей решение этой проблемы видится в создании методики расчета, которая позволяла бы определять несинусоидальность напряжения в точке общего присоединения. Это позволило бы при-
нять меры по ограничению уровня несинусоидальности напряжения, создаваемого конкретными потребителями, что в свою очередь, привело бы к улучшению качества электроэнергии в ТОП, от которой получают питание эти потребители.
Целью работы является развитие методов и разработка новых подходов к расчету несинусоидальности напряжений и токов в точках общего присоединения.
Объекты и методы исследования. Объектами исследования явились распределительные электрические сети энергосистем и системы электроснабжения предприятий. При решении поставленных в диссертации задач использовались методы математического моделирования электрических сетей, ряд положений теоретической электротехники и основ электроснабжения. Применены численные методы вычислительной математики при решении систем линейных и нелинейных алгебраических уравнений, а также алгебра матриц.
Научная новизна.
Предложена математическая модель установившегося режима высших гармонических составляющих распределительных электрических сетей энергосистем.
Для расчета установившихся режимов высших гармонических составляющих предложена схема замещения линий электропередачи с учетом распределенности параметров линий.
Разработан новый подход к учету комплексных коэффициентов трансформации при расчете установившихся режимов высших гармонических составляющих.
Предложен метод эквивалентирования распределительных сетей энергосистем с учетом комплексных коэффициентов трансформации и распределенности параметров линий электропередачи.
Практическое значение работы. 1) Разработанная методика, алгоритм и программа расчета позволяют определить долевой вклад потребителей в несинусоидальность напряжения
в ТОП на стадии выдачи технических условий на присоединение потребителей. 2) Разработанные методика и программа позволяют решать практические задачи по улучшению качества электроэнергии по показателю несинусоидальность напряжения в системах электроснабжения предприятий и ТОП. Достоверность полученных результатов.
Достоверность полученных результатов базируется на фундаментальных положениях общей теории электротехники. Обоснованность и достоверность научных положений, теоретических выводов, основных результатов и рекомендаций диссертации подтверждены их проверкой в реальных электрических сетях путем сопоставления результатов расчета с экспериментальными данными, а так же с расчетами по известным методикам. Положения, выносимые на защиту.
Математические модели линии электропередачи с учетом распределенности параметров и трансформатора с учетом комплексных коэффициентов трансформации.
Математическая модель установившегося режима высших гармонических составляющих распределительных сетей энергосистем.
Методика, алгоритм и программа расчета параметров установившихся режимов высших гармонических составляющих в распределительных сетях энергосистем.
Методика эквивалентирования распределительных электрических сетей и определение частотных характеристик сопротивлений узлов электрической сети с учетом распределенности параметров и комплексных коэффициентов трансформации.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались, обсуждались и получили одобрение на научно-технической и методической конференции «Электрификация: история, настоящее, будущее» (Москва, 2007); на II молодежной международной научной конференции «Тин-
чуринские чтения» (Казань, 2007); на международной научно-технической конференции «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии» (Тольятти,2009); на XXXIX международной научно-практической конференции (Москва,2009); на кафедре «Электроснабжение» ВятГУ (Киров 2008, 2009).
Публикации. Научные и практические результаты и основное содержание работы отражены в 9 публикациях в материалах конференций и научно-технических журналах, в том числе в двух рецензируемых научных журналах, утвержденных Высшей Аттестационной Комиссией.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения; четырех глав; заключения; списка литературы, включающего 98 наименований; 3 приложения. Общий объем диссертации состоит из 145 страниц машинописного текста (включая список литературы), 90 рисунков, 3 таблиц. Общий объем приложений - 26 страницы машинописного текста.
