Введение к работе
Актуальность работы. В последние годы прослеживается мировая тенденция увеличения стоимости первичных энергоносителей, что связано с усложнением горно-геологических условий добычи полезных ископаемых. Данная тенденция ведет к увеличению стоимости электроэнергии и дальнейшему росту энергетической составляющей в структуре себестоимости полезных ископаемых. Решение задачн ограничения затрат электроэнергии сводится к внедрению энергосберегающих технологий производства продукции и уменьшению потерь электроэнергии во внутренних распределительных сетях. Ограничению тарифов на электроэнергию может способствовать соблюдение баланса интересов электропотребителей и энергоснаб-жающих организаций, что выражается в переносе нагрузок из часов максимума в зону минимального электропотребления, ужесточении требований к компенсации реактивной мощности (КРМ) в системе электроснабжения (СЭС) предприятий и введении дифференцированных тарифов на электропотребление. В этих условиях, особую актуальность приобретают вопросы автоматизации систем контроля и учета электропотребления, повышения их надежности достоверности предоставляемой ими информации.
Это особенно важно для электротехнических комплексов горных предприятий с территориально рассредоточенными энергообъектами. Внедрение систем контроля и учета позволяет формировать графики нагрузок таким образом, чтобы минимизировать непроизводительные потери и оплаты за них. Одной из ключевых задач системы контроля и учета потребления электроэнергии (СКУЭ), для таких электротехнических комплексов, является необходимость выявления совмещенного максимума электрических нагрузок всех энергоустановок входящих в структуру комплекса. Однако успешному внедрению систем контроля и учета потребления электрической энергии препятствует наличие ряда нерешенных научно-технических задач:
не достаточно исследованы вопросы точности и надежности учета потребления электрической энергии.
не решен вопрос сопряжения отдельных территориально рассредоточенных терминальных устройств, в единую систему. При решении этого вопроса, предъявляются повышенные требования к надежности каналов и локальных сетей передачи данных.
не решены задачи повышения экономических показателей СКУЭ, уменьшения ущербов связанных с нерациональным использованием элек-
трической энергии, уменьшения затрат, направленных на проведение контрольных замеров службами энергонадзора и профилактическое обслуживание оборудования, повышения периодичности контроля режимов электропотребления.
Для минимизации ущерба, связанного с превышением заданного режима элекгропотребления, для предприятий горнодобывающего комплекса актуальна задача выявления рационального уровня заявленного максимума активной мощности в экстремальных временных зонах суточного графика нагрузки. Таким образом, ставится задача активного формирования ГЭН предприятия с заданными параметрами электропотребления при помощи СКУЭ.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является повышение экономичности и надежности системы контроля и учета электропотребления электротехнических комплексов горных предприятий с территориально рассредоточенными энергообъектами. Для практической реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
разработать структуру и алгоритм функционирования СКУЭ с использованием интеллектуальных измерительных устройств для электротехнических комплексов горных предприятий с территориально рассредоточенными энергообъектами;
выявить закономерности изменения точности и достоверности учета электрической энергии от показателей входящих в состав СКУЭ компонентов;
разработать модель оценки надежности СКУЭ, как системы с резервированием составляющих ее элементов, путем восстановления;
выявить зависимость влияния уровня точности и надежности микропроцессорной системы учета с интеллектуальными счетчиками на показатели их коммерческой эффективности и энергопотребление электротехнических комплексов горных предприятий;
Идея работы. Заключается в повышении экономичности и надеж- в ности контроля и учета электропотребления в электротехнических комплексах горных предприятий с территориально рассредоточенными объектами путем повышения точности измерений и увеличении надежности передачи информации между иерархическими уровнями благодаря применению ин-
теллектуальных измерительных устройств на нижнем уровне и резервированием компонентов путем восстановления.
Методы исследований. В работе использованы теория электрических цепей, теория надежности, методы теории электромагнитных процессов в системах электроснабжения, методы теории оптимизации, аналитические и численные методы решения уравнений.
Научная новизна работы:
разработана структура и алгоритмы функционирования СКУЭ с интеллектуальными измерительными устройствами и системой передачи данных в электротехнических комплексах с территориально рассредоточенными электроустановками;
разработана вероятностная модель функционирования СКУЭ при отказах в каналах передачи данных и резервирования их путем восстановления;
выявлены закономерности изменения точности и достоверности учета электропотребления при вариации параметров измерительных трансформаторов тока (ТТ), трансформаторов напряжения (ТН), электросчетчиков (ЭС) и параметров нагрузки.
Обоснованность научных положений базируется на применении известных положений теории электрических цепей, теории электромагнитных процессов в системах электроснабжения, теории надежности.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается достаточным объемом теоретических исследований, а также положительными результатами внедрения разработок в НГДУ «Бавльь нефть»
Практическая ценность работы заключается в следующем:
разработана методика оценки погрешности автоматизированных систем учета, контроля и управления электропотреблением при вариации параметров входящих в ее состав элементов;
предложена совокупность технических средств для организации СКУЭ электротехнических комплексов с территориально рассредоточенными электроустановками с применением резервирования путем восстановления, входящих в ее состав компонентов;
обоснована коммерческая эффективность совокупности технических средств и устройств для организации автоматизированной СКУЭ.
Реализация выводов и рекомендаций работы. Обоснован и реализован комплекс технических средств повышения экономической эффективности СКУЭ электротехническим комплексом горного предприятия. За
счет использования результатов диссертационной работы при внедрении СКУЭ, повышается точность и надежность сбора и передачи информации об электропотреблении. Это позволяет предпринять комплекс мер по оптимизации режимов электропотребления и повысить экономическую эффективность использования электрической энергии в электротехнических комплексах горных предприятий.
Положения, выносимые на защиту:
структура и алгоритмы функционирования системы управления СКУЭ с интеллектуальными микропроцессорными терминальными устройствами для электротехнических комплексов с территориально рассредоточенными электроустановками и применением резервирования с восстановлением элементов системы;
зависимости изменения точности и достоверности учета электрической энергии от параметров, характеризующих погрешности первичных датчиков, дискретизации представленной информации, режима напряжения и сбоев в каналах связи;
комплекс технических средств и устройств для автоматизированной системы учета и контроля электропотребления в электроустановках электротехнических комплексов горных предприятий.
Апробация.
Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на семинарах кафедры электротехники и электроснабжения горных предприятий СПбГГИ (ТУ), конференциях молодых ученых СПбГГИ (ТУ) в 1997-2000 годах: V международном симпозиуме "Горное оборудование, переработка минерального сырья, новые технологии, экология", С.-Петербург, 1997, Межвузовской научно-практической Конференции "Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения". Воркута 1998, Третьей Санкт-Петербургской ассамблеи молодых ученых и специалистов Санкт-Петербург, 1998.
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 6 печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения,
глав и заключения, изложенных на/&2- страницах. Содержит $ рисун
ков, 3 таблиц, список литературы va/0" наименований и приложе
ний. Общий объем работы /62- страниц.
