Введение к работе
Актуальность работы. Стратегической целью государственной энергетической политики России является создание инновационных энерегоэффективных технологий. Однако, наблюдается неудовлетворительная ситуация в оснащении непрерывных технологических процессов высокоэффективным электрооборудованием для восстановления электроснабжения. Наличие изношенного и выработавшего свой ресурс оборудования, доля которого уже превысила 15% всех мощностей, отсутствие возможности его восстановления связано с технологическими отказами, авариями и снижением уровня безотказности электроснабжения. С учетом прогнозируемых объемов спроса производство электроэнергии может возрасти более чем в 1,6 раза к 2020 году (до 1365 млрд. кВтч). Обеспечение такого уровня электропотребления требует решения ряда проблем. Первоочередным является вопрос устранения технологической отсталости устройств динамической защиты ответственных электроприемников. Поэтому проведение исследований в направлении динамического подавления амплитудных искажений напряжения в системах электроснабжения непрерывных промышленных производств, которые характеризуются наличием областей неопределенных возмущений с ненормализованными показателями качества электроэнергии, а также жесткими условиями по непрерывности протекания технологического процесса, являются актуальными и целесообразными.
Целью работы является повышение эффективности функционирования и безотказности систем электроснабжения непрерывных производств посредством комплексного подавления амплитудных искажений напряжения в электрической сети за счет динамической компенсации провалов и перенапряжений на стороне защищаемого электроприемника для обеспечения условий непрерывности процесса электроснабжения и нормализации показателей качества электроэнергии.
Идея работы заключается в построении теоретического подхода к синтезу режимов динамической компенсации провалов напряжения и перенапряжений в системе электроснабжения, что позволяет формализовать структуру комплексной защиты электроприемников непрерывных производств от аварий сетевого происхождения в целях повышения эффективности их работы.
Научная новизна заключается:
- в разработанном алгоритме идентификации параметрических признаков провалов напряжения и перенапряжений с отличием в формализации интервалов оценки близости действующих и номинальных значений напряжения питания;
- в предложенном теоретическом подходе синтеза режимов динамической компенсации амплитудных искажений напряжения в системах внутризаводского электроснабжения, отличающийся в согласовании условий сглаживания провалов напряжения и перенапряжений по единой структуре и технологическому принципу, образующей систему комплексного подавления;
- в полученных показательных критериях безотказности электроснабжения в фазе кумулятивных отказов электрооборудования, которые отличает модифицированный закон распределения Вейбулла-Гнеденко в условиях динамической защиты.
Практическая ценность состоит в минимизации кратковременных нарушений электроснабжения приемников электроэнергии за счет динамического сглаживания провалов напряжения и перенапряжений с поддержанием амплитуды на уровне до 98% в течение длительности устранения нарушений, что способствует сокращению суммарного времени их отключения, недоотпуска электроэнергии с повышением безотказности электрооборудования и процессов электроснабжения. Алгоритм ограничения кумулятивных отказов в условиях динамической защиты применим для производств с жестким непрерывным технологическим циклом.
Методы и объекты исследования. При выполнении работы использованы методы математической статистики, математического моделирования и инженерного эксперимента. Теоретические изыскания сопровождались разработками математических и имитационных моделей. Объектом исследования выступала распределительная сеть системы электроснабжения производства трансформаторной стали. Осуществлена программная реализация решения задач с помощью ЭВМ.
Достоверность полученных результатов и выводов подтверждена выборкой опытных данных, формулировкой задач исследования, сделанной на основе подробного анализа способов и средств компенсации искажений напряжения в системах электроснабжения производств с непрерывным технологическим циклом; использованием положений теорий моделирования электротехнических систем, электрических сетей; математическим обоснованием полученных зависимостей и сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований, реализованных с использованием контрольно-измерительных приборов и ЭВМ.
Реализация работы. Научные и практические результаты диссертационной работы использованы в распределительных сетях филиала ОАО «МРСК Центра» - «Липецкэнерго» в качестве способа динамической компенсации амплитудных искажений напряжения, применение которого позволяет обеспечить сокращение удельной суммарной продолжительности отключений элементов системы за год на 6,9 час. Ожидаемый среднеквадратический экономический эффект составляет 757700 руб./год, минимизация недоотпущенной электроэнергии - 4,14104 кВтч. Разработки внедрены в учебном процессе ГОУ ВПО «Липецкий государственный технический университет» по направлению подготовки 140600 «Электротехника, электромеханика и электротехнологиии».
Апробация работы. Положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на семинарах V Всероссийской научно-практической конференции «Системы управления электротехническими объектами» (Тула, 2010); XVI Международной научно-практической конференции «Современные техника и технологии» (Томск, 2010); VII Всероссийской конференции молодых ученых «Управление большими системами» (Пермь, 2010); конференции аспирантов Липецкого государственного технического университета; IV Международной научной конференции «Энергетика и энергоэффективные технологии» (Липецк, 2010).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, из них 3 работы в ведущих рецензируемых научных изданиях из Перечня ВАК России.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка использованной литературы и трех приложений. Общий объем диссертации – 163 с., в том числе 144 с. основного текста, 32 рисунка, 8 таблиц, библиографический список литературы из 121 наименования на 12 с. и три приложения на 7 страницах.
