Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Анализ режимов работы элементов электрических распределительных сетей при несимметричных нагрузках и способов снижения несимметрии в электрических распределительных сетях 16
1.1. Несимметричные нагрузки в электрических сетях 16
1.1.1 Классификация несимметрии в электрических сетях и при
чины ее возникновения 16
1.1.2. Методы расчета параметров несимметрично нагруженных элементов электрических сетей 18
1.1.3. Параметры, характеризующие несимметрию в элементах электрических сетей 19
1.1.4. Анализ влияния несимметричности нагрузок на показатели работы элементов электрических сетей 22
1.2. Методы и технические устройства для снижения несиммет рии токов и напряжений в электрических распределительных сетях 0,4-6(10)кВ 25
1.2.1. Методы для снижения несимметрии токов и напряжений в электрических распределительных сетях 0,4-6(10)кВ связанные с воздействием на элементы и параметры сети 26
1.2.1.1 Выравнивание фазных нагрузок в электрической сети 26
1.2.1.2 Снижение несимметрии тока и напряжения с воздействием на основные и дополнительные элементы сети 27
1.2.1.2.1 Изменение схемы соединения обмоток распределительного трансформатора
1.2.1.2.2. Изменение сечений фазных и нулевого проводов линий электропередач
1.2.1.3. Регулирование параметров электрической энергии в электрических сетях 0,4кВ
1.2.1.4. Применение замкнутых электрических сетей 0,4кВ
1.2.2. Методы для снижения несимметрии токов и напряжений в электрических распределительных сетях 6(10)-0,4кВ связанные с применением специальных устройств
1.2.2.1. Применение реакторов в электрической сети 0,4кВ
1.2.2.2. Применения симметрирующих устройств в электрической сети 0,4кВ
Выводы по первой главе
ГЛАВА 2. Исследование фактического состояния не симметрии токов в элементах распределительных сетей низкого напряжения 42
2.1. Анализ несимметрии нагрузок элементов городской распределительной сети низкого напряжения (на примере распределительной сети города Комсомольска — на — Амуре) 42
2.1.1. Общая характеристика элементов городской распределительной сети низкого напряжения 42
2.1.2. Анализ несимметрии нагрузок понижающих трансформаторов городской распределительной сети низкого напряжения... 45
2.1.3. Анализ несимметрии нагрузок в кабельных линиях городской распределительной сети низкого напряжения 50
2.2. Анализ, несимметрии нагрузок автономных распределительных сетей низкого напряжения (на примере поселков Хабаровского края) 51
2.2.1. Анализ несимметрии нагрузок повышающих трансформаторов на дизельных электростанциях 52
2.2.2. Анализ несимметрии нагрузок в понижающих трансформаторах автономных распределительных сетей низкого напряжения 58
2.2.3. Анализ несимметрии нагрузок в линиях электропередач 0,4 кВ автономных распределительных сетей низкого напряжения 60
Выводы по второй главе 61
ГЛАВА 3. Влияние несимметрии токов на величину потерь в элементах систем электроснабжения 63
3.1. Оценка потерь в кабельных линиях без нулевого провода 6(10) кВ 63
3.2. Оценка потерь в кабельных линиях с нулевым проводом 0,4
кВ 68
3.3. Анализ увеличения потерь в кабельных линиях от несим метрии нагрузок 73
3.3.1. Расчет увеличения потерь в кабельных линиях с нулевым проводом от несимметрии нагрузок 74
3.3.2. Расчет увеличения потерь в кабельных линиях без нулевого провода от несимметрии нагрузок 81
3.4. Расчет характеристик понижающих трансформаторов при несимметричных нагрузках 83
3.4.1. Методика расчета параметров понижающих трансформа торов с несимметричными нагрузками по фазам 84
3.4.2. Экспериментальная проверка, достоверности методики расчета параметров понижающих трансформаторов, при несим метричных режимах 90
3.4.3. Результаты расчетов параметров понижающих трансфор маторов при несимметричных нагрузках 95
Выводы по третьей главе 101
ГЛАВА 4. Разработка технических решений и про граммного обоспечения для снижения несимметрии токов в элементах электрических сетей 0,4-6(10)кв 103
4.1. Разработка технического решения и электрической схемы для выравнивания нагрузок понижающего трансформатора 0,4-6(10)кВ и питающей кабельной линии 6(10) кВ 103
4.2. Разработка технического решения и электрической схемы для выравнивания нагрузок понижающего трансформатора 6(10)-0,4кВ и кабельных линий 0,4 кВ 106
4.3 Разработка программного обеспечения для микроконтролле ра, обеспечивающего минимизацию несимметрии токов 108
4.3.1 Постановка математической задачи 109
4.3.2 Алгоритм работы микроконтроллера 109
Выводы по четвертой главе 113 .
ГЛАВА 5. Исследование переходных процессов в по нижающих трансформаторах возникающих при подключении и отключении нагрузок на стороне низкого напряжения 114
5.1. Постановка задачи и методика исследования 114
5.2. Анализ переходных процессов в понижающих трансформаторах при отключении и подключении нагрузки в одной из
фаз 117
Выводы по пятой главе 122
Заключение 123
Список использованных источников 125
Приложения 135
- Методы расчета параметров несимметрично нагруженных элементов электрических сетей
- Общая характеристика элементов городской распределительной сети низкого напряжения
- Расчет увеличения потерь в кабельных линиях с нулевым проводом от несимметрии нагрузок
- Разработка программного обеспечения для микроконтролле ра, обеспечивающего минимизацию несимметрии токов
Введение к работе
Актуальность работы обусловлена постоянным ростом цен на электроэнергию, необходимостью уменьшения потерь электроэнергии в процессе ее производства и доставки потребителям. Уровень потерь электроэнергии в электрических сетях в нашей стране существенно превышает соответствующий уровень, достигнутый в странах западной Европы, Америки и Японии. Одним из факторов увеличивающих потери в электрораспределительных сетях является несимметрия токов в ее элементах. Существующие способы снижения потерь электроэнергии не обеспечивают достижения максимально возможных энергетических показателей. Требуется разработка новых способов снижения потерь электроэнергии.
Системы распределения электрической энергии представляют собой сложный объект, содержащий большое количество разнообразных по типам элементов, работающих в условиях меняющихся во времени нагрузок.
Особенностью электрораспределительных сетей является ограниченность возможностей проведения на них экспериментальных исследований и неполнота получаемой исходной информации. Неполнота исходных данных, необходимых для расчета системы распределения электрической энергии, обусловлена тем, что невозможно проводить постоянные измерения нагрузок всех элементов сети. Замеры нагрузок производятся только для двух конкретных периодов: зимнего и летнего. Изменения нагрузки имеют как закономерный характер, так и подвержены случайным колебаниям.
Вопросам снижения потерь уделяется достаточно внимания. Разработке методов снижения потерь в сетях низкого напряжения посвящены работы Железко Ю. С., Поспелова Г.Е., Панфилова К.Д., Потребича А.А. и др. Однако, существующие методики расчета характеристик энергетических систем не учитывают ряда реальных факторов, в частности случайного изменения нагрузок по фазам электрораспределительной сети. В существующих методиках отсутствует учет влияния несимметричных нагрузок на энергетические характеристики работы ее элементов. При расчете систем электроснабжения принимают допущения о симметричных нагрузках ее элементов, что не соответствует действительности. В научной литературе отсутствуют данные по потерям энергии в элементах электрических сетей при несимметричных нагрузках. Так же отсутствуют данные по изменению несимметрии нагрузок в понижающих трансформаторах. Существующие методы и технические решения по снижению несимметрии нагрузок в электрических сетях не обеспечивают полностью решения этой задачи. Несимметрия нагрузок приводит к увеличению потерь энергии в электрических сетях и снижению надежности работы оборудования в них.
Задача улучшения характеристик систем электроснабжения должна учитывать фактическое состояние нагрузок ее элементов с учетом случайно меняющейся несимметрии. Требуется так же разработка способов по управлению подключением и отключением нагрузок к сети электроснабжения для уменьшения несимметрии в режиме реального времени.
Таким образом, представляется актуальным проведение комплексных исследований по выявлению реальных значений несимметрии токов в элементах систем электроснабжения, длительности несимметричных режимов, факторов оказывающих наиболее существенное влияние на потери энергии в элементах электрораспределительных сетей при несимметричных режимах работы и разработке способов снижения несимметрии токов в элементах электрораспределительных сетей и связанным с этим потерь энергии.
Целью работы является исследование несимметричных режимов работы элементов электрораспределительных сетей, выявление зависимостей потерь энергии от режимных параметров работы оборудования электрораспределительных сетей, а так же разработка способов и технических средств для снижения несимметрии токов в элементах электрораспределительных сетей.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Анализ существующих режимов работы элементов электрораспределительных сетей. Выявление реальных значений несимметрии токов в них и длительности несимметричных режимов работы оборудования.
2. Разработка способов уменьшения несимметрии в элементах электрораспределительных сетей и электрических схем обеспечивающих реализацию предложенных способов.
3. Выявление зависимостей изменения потерь энергии от несимметрии токов в элементах электрораспределительных сетей.
4. Разработка инженерных методик для расчета потерь, учитывающих несимметрию нагрузок в элементах электрораспределительных сетей.
5. Разработка программного и аппаратного обеспечения для управления элементами электрических схем, обеспечивающих подключение и отключение нагрузок к электрораспределительным сетям в режиме реального времени.
Методы исследований базируются на теории расчета электрических аппаратов и цепей переменного тока, методах теории автоматического управления, математического моделирования и программирования.
Научная новизна работы заключается:
1. В разработке новых методов уменьшения потерь электроэнергии в линиях электропередач и понижающих трансформаторах.
2. В разработке алгоритма и программного обеспечения для управления элементами электрических схем снижающих несимметрию тока в электрораспределительной сети 0,4-6(10)кВ.
3. В получении зависимостей определяющих влияние несимметрии нагрузок и параметров работы элементов электрической сети на величину возрастания потерь и снижение несимметрии токов в них.
Практическая значимость полученных результатов и выводов связана с возможностью уменьшения потерь электроэнергии в элементах распределительной сети 0,4-6(10)кВ, повышения надежности работы систем электроснабжения и достаточных для их реализации теоретических приложений заключается:
1. В разработке технических решений, реализующих предложенные способы уменьшения потерь электроэнергии в распределительных сетях 0,4-6(10)кВ.
2. В получении новых данных и зависимостей по оценке влияния величины несимметрии нагрузок и различных параметров работы элементов сетей на увеличения потерь в элементах распределительной сети 0,4-6(10)кВ.
3. В разработке программного обеспечения, с помощью которого осуществляется управления техническими устройствами, которые уменьшают несимметрию тока в элементах распределительной сети 0,4-6(10)кВ.
Новизна и значимость технических решений подтверждены двумя патентами РФ, регистрацией программы для ЭВМ №2007614685, созданных в процессе диссертационного исследования и публикациями в научных изданиях.
Основные результаты диссертационной работы были получены автором в ходе исследований, выполнявшихся в рамках научного направления «Разработка научных и методологических основ энергосберегающих технологий на основе вычислительного интеллекта», проводимого по плану научных работ кафедры «Электропривод и автоматизации промышленных установок» ГОУ ВПО Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. Результаты научно-исследовательской работы реализованы в «Распределительных сетях» ОАО «Сахалинэнерго» и автономной распределительной сети ООО «Тепловик» и подтверждены соответствующими актами о внедрении.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и получили одобрение на: - II-ой ежегодной международной научно-технической конференции «Энергетика и энергоэффективные технологии», Липецк 2007.
Материалы исследований также докладывались и обсуждались на ежегодных научно-технических конференциях аспирантов и студентов ГОУВПО «КнАГТУ» (2008-2009)гг.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ: 1 статья в журнале, рекомендованном ВАК, 4 статьи в сборниках научных трудов, 1 программа для ЭВМ, 2 патента РФ.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка используемой литературы и трех приложений. Общий объем диссертации 152 страницы машинописного текста, в том числе 134 основного текста, 52 рисунка и 20 таблиц, списка использованных источников из 88 наименований и 3 приложения на 18 страницах, в которых представлено описание разработанного программного обеспечения для ЭВМ, и акт о внедрении результатов диссертационной работы.
Автор выражает большую благодарность и признательность научному консультанту кандидату технических наук, Ткачевой Юлии Ильиничне за оказанную помощь в планировании работы, обсуждении научных результатов и большую консультативную работу при написании и представлении данной работы к защите.
Методы расчета параметров несимметрично нагруженных элементов электрических сетей
Основными элементами электрических сетей являются кабельные или воздушные линии электропередачи и трансформаторы [1- -5].
Несимметричным режимом работы электрической сети или ее элемента является такой режим работы, при котором любой из параметров (ток, напряжение, мощность, cos q ) имеет разные значения в различных фазах электрической сети или элемента электрической сети. В соответствии с этим различают:
- несимметрию напряжений;
- несимметрию токов;
- несимметрию углов сдвига фаз.
Кроме этого несимметрия делится на систематическую и случайную [6].
Систематическая несимметрия обуславливается неравномерной постоянной перегрузкой одной или двух фаз. Случайная несимметрия соответствует непостоянным нагрузкам, при которых в разное время перегружаются разные фазы в зависимости от случайных факторов.
Критерием перехода от случайной несимметрии к систематической является продолжительность несимметричного режима. Однако в настоящее время четкая граница между случайной и систематической . несимметрией не установлена.
Несимметричные режимы в электрических сетях возникают по следующим причинам:
1) неодинаковые нагрузки в различных фазах;
2) неполнофазная работа линий или других элементов в сети;
3) различные параметры линий в разных фазах.
Наиболее часто несимметрия напряжений и токов, возникает из-за неравенства нагрузок фаз. В городских и сельских сетях 0,4кВ несимметрия напряжений и токов обусловлена в основном подключением однофазных осветительных и бытовых электроприемников (ЭП) малой мощности [7]. Количество таких однофазных ЭП обычно велико, и их стараются равномерно распределять по фазам для уменьшения несимметрии [8].
В сетях высокого напряжения несимметрия вызывается, как правило, наличием мощных однофазных ЭП, а в ряде случаев и трехфазных ЭП с неодинаковым потреблением в фазах. Основные источники несимметрии -это однофазные термические установки, рудотермические печи, индукционные плавильные печи, печи сопротивления и различные нагревательные установки. Кроме того, несимметричные ЭП — это сварочные аппараты различной мощности, тяговые подстанции электрифицированного железнодорожного транспорта так, как электровозы — однофазные ЭП. Мощность отдельных однофазных ЭП в настоящее время может достигать нескольких мегаватт [9].
Неполнофазная работа элементов сети вызывается кратковременным отключением одной или двух фаз, при коротких замыканиях (КЗ) либо более длительным отключением,при пофазных ремонтах [1СИ-12].
Неравенство параметров линий по фазам имеет место при отсутствии транспозиции на линиях или удлиненных ее циклах. Уменьшения числа транспозиционных опор на линии уменьшает ее повреждаемость и повышает надежность[12, 13]. Но в этом, случае ухудшаются условия выравнивание фаз линии.a
Для расчета несимметричных режимов работы электрических сетей наиболее частным применяемым, а иногда и единственно возможным является метод симметричных составляющих [10, 14-Ї-19]- При этом параметры работы сети при любом несимметричном режиме рассматриваются как векторная сумма трех (реже двух) составляющих: прямой, обратной и нулевой последовательности с разными значениями амплитуд и углов сдвига фаз. Данный метод является наиболее общим и часто применяемым.
В ряде случаев находит применение для расчета несимметричных режимов работы электрических сетей метод составления и решения систем дифференциальных уравнений на основе общих законов электротехники [20, 21]. Однако он значительно более сложен в математической реализации.
Общая характеристика элементов городской распределительной сети низкого напряжения
Городская распределительная сеть низкого напряжения (PC НН) включает в себя 281 понижающую трансформаторную подстанцию (ПТП), питание которых осуществляется в основном по кабельным линиям [61]. Встречаются одно-, двух-, трех- и четырех- трансформаторные подстанции. Общее число понижающих трансформаторов (ПТ), установленных в ПТП, составляет 367.
Мощности ПТ лежат в диапазоне от 100 до 630 кВА. Распределение ПТ по мощности представлено в таблице 2.1. Средняя мощность ПТП составляет 544 кВА, трансформатора - 416 кВА. Следует отметить, что редко встречаются трансформаторы типов (100, 160, 560) кВА.
Для питания ПТП используются медные и алюминиевые кабели. Суммарная длина кабелей 6 кВ питающих ПТП в городской PC НН составляет свыше 353,5 километров.
Гистограммы распределения кабельных линий 6 кВ по длинам и сечениям представлены на рис. 2.1 и 2.2. Средняя длина кабельной линии 6 кВ составляет 0,52 километра [3]. Среднее сечение кабельной линии составляет 130 мм2.
Из данных следует, что в основном для питания ПТП используются кабельные линии 6 кВ длиной до одного километра (88 %).
Суммарная длина кабельных линий 0.4 кВ составляет 575 километров. Длины кабелей в сети 0.4 кВ лежат в диапазоне от 0.01 до 0.9 км, однако преимущественно (около 85%) кабелей имеют длину до 0.2 км [62].
Диаграмма распределения кабелей 0.4 кВ по сечениям представлена нарис. 2.3.
Из диаграммы следует, что наиболее распространенными являются кабели сечений до 150 мм . Доля таких кабелей составляет 95% от общего числа кабелей сети 0.4 кВ.
Установлено, что средняя длина кабельных линий различных сечений колеблется в районе 0.11-0.13 км. Исключения составляют кабели малого сечения до 50 мм2, средняя длина которых составляет 0.17 км.
Распределительная сеть 0.4 кВ является малоразветвленной: как правило, каждый потребитель подсоединен собственным кабелем к ПТП. Присоединение нескольких потребителей на один питающий кабель происходит либо по причине расположения их в одном здании, либо достаточно близко друг от друга в рядом стоящих зданиях. Анализ ПТП по числу отходящих кабельных линий 0.4 кВ показал, что наибольшее число ПТП (49%) имеет до 5 отходящих линий, 6-10 отходящих линий имеет 28 % ПТП и более 10 отходящих линий имеет 23 % ПТП.
Диаграмма распределения ПТП по числу отходящих линий приведена на рис. 2.4.
Для выше указанной городской распределительной сети (ГРС) были проведены замеры нагрузок в ПТ. Они производились отдельно по фазам ПТ в основном в период зимнего максимума нагрузок.
Результаты замеров были подвергнуты статистической обработке. Всего было обработано 562 замера токовых нагрузок. Все измерения токов были разбиты на шесть групп по среднему значению тока в ПТ. Среднее значение тока определялось по трем фазным значениям токов. В таблице 2.2 представлено количество трансформаторов в каждой группе.
Для каждого трансформатора был определен коэффициент несимметрии токов.
В таблице 2.3 приведены результаты расчетов коэффициентов несимметрии токов ПТ для всех групп. Показаны количества ПТ для различных диапазонов несимметрии токов.
В таблице 2.4 представлены результаты расчетов средних и максимальных коэффициентов несимметрии токов ПТ для,всех групп.
На рис. 2.5 и 2.6 представлены гистограммы распределения ПТ по максимальному и среднему коэффициентам несимметрии в зависимости от среднего тока ПТ в группах. Из данных таблицы 2.3 и рис. 2.5 видно, что максимальное значение несимметрии в группе ПТ превышает 1. С ростом тока нагрузки максимальное значение несимметрии в соответствующей группе ПТ уменьшается и доходит до 0,194.
Средние значения коэффициентов несимметрии по группам лежат в диапазоне от 0,055 до 0,228 и уменьшаются с ростом среднего тока нагрузки трансформатора. Среднее значение коэффициента несимметрии по всем ПТ распределительной сети 0,145.
Расчет увеличения потерь в кабельных линиях с нулевым проводом от несимметрии нагрузок
Результаты расчетов коэффициентов увеличения потерь для случаев несимметричной нагрузки в линии при различных сопротивлениях нулевого провода и при выше описанных способах задания несимметрии приведены в таблице 3.3 и на рис. 3.8, 3.9.
Из результатов расчетов и рис. 3.8, 3.9 следует, что наибольшее возрастание потерь в несимметрично нагруженной линии происходит в первом случае, то есть при наличии одного максимального тока и двух минимальных токов. Потери энергии из-за несимметрии токов могут превышать потери энергии в симметрично нагруженной линии в 9 раз при наличии неполнофазных режимов.
Расчет проделан для тех же сочетаний токов, что и выше, а именно:
Для первого случая, когда в одной фазе (Ід) ток является максимальным, а значения других фаз (1в, 1с) равны, т.е. 1А - 1тах и ІВ=ІС= 1тт. Векторная диаграмма для токов представлена на рис. 3.9.
Возможные значения коэффициента несимметрии лежат в пределах от 0 до 0,5.
Для второго случая, когда в двух фазах {ІА, 1В) ток является максимальным (Imax), а значение третьей фазы (1С) минимальным (/щщ). Векторная диаграмма для токов представлена на рис. 3.10.
Возможные значения коэффициента несимметрии лежат в пределах от 0 до 0,5. Для третьего случая, когда в одной фазе (1А) ток является максимальным, (1В) минимальным, а (1с) имеет среднее значение между 1А и 1в- Векторная диаграмма для токов представлена на рис. 3.11.
Угол а можно определить из выражения: cosa = -. Возможные значения коэффициента несимметрии лежат в пределах от 0 до 0,5.
Результаты расчетов коэффициентов увеличения потерь, для случаев 1, 2, 3 при несимметричной нагрузке в трех- проводной линии без нулевого провода приведены в таблице 3.4. и на рис. 3.12.
Рост потерь в кабельных линиях без нулевого провода при соединении нагрузок в треугольник от несимметрии токов может достигать 50 %. Наибольший рост потерь наблюдается для сочетания токов соответствующих варианту 2.
Расчет характеристик понижающих трансформаторов при несимметричных нагрузках
Как показано в первой главе в настоящее время отсутствуют данные по величинам потерь энергии в ПТ при несимметричных режимах работы. В данной главе произведены расчеты потерь энергии для наиболее часто встречающихся в эксплуатации трансформаторы серии ТМ, мощностей 100, 160, 250,400, 630 кВ-А со схемами соединения обмоток треугольник звезда с нулем и звезда-звезда с нулем. Рассчитаны так же коэффициенты несимметрии токов на входной стороне ПТ.
Методика расчета параметров понижающих трансформаторов с несимметричными нагрузками по фазам
Расчет параметров ПТ для несимметричных режимов нагрузки производился с помощью программного продукта «MatLab» [76 -78]. На рис. 3.13 и 3.14 изображены полные структурные схемы для исследования, выполненные в приложении Simulink пакета программ «MatLab»[85, 86].
На рис. 3.13 приведена схема при coscp = 1, нагрузка чисто активная, поэтому на рисунке присутствуют только активные сопротивления.
На рис. 3.14 приведена схема при coscp 1, нагрузка - активно-индуктивная (изображения нагрузок по фазам смешанные). Основными блоками схем рис. 3.13 и 3.14 являются: - трехфазный понижающий трансформатор (1); - нагрузка понижающего трансформатора (2); - измерительные приборы: амперметры (3), вольтметры (4), ваттметры (5); - осциллографы (6); - передатчик сигналов (7).
Разработка программного обеспечения для микроконтролле ра, обеспечивающего минимизацию несимметрии токов
Если токи в фазах трансформатора и питающих фазах линии электропередач нагрузки не одинаковы, то сигналы с датчиков тока 5 передаются на приемопередающие устройство 7 микроконтроллера 8 и одновременно сигналы с датчиков тока 11 поступают на аналоговые входы микроконтроллера 8, который рассчитывает среднее значение тока и по специальной программе, определяет какую из нагрузок 3, необходимо отключить от фазы со значением суммарного тока больше среднего, и к какой фазе со значением тока меньше среднего необходимо подключить эту нагрузку. Микроконтроллер 8 с помощью приемопередающего устройства 7, посылает управляющий сигнал приемным устройствам 10 управляющим выключателями 9 с приводами, подсоединяющими нагрузку к фазам линии 0,4 кВ, которые отключают нагрузку от более загруженной фазы и подключают ее к менее загруженной фазе. [88].
Для выравнивания нагрузок в электрической сети с помощью электрических схем, представленных на рис. 4.1 и 4.2, необходимо определять какие из нагрузок требуется отключать от фазы со значением тока больше среднего значения тока и к каким фазам необходимо подключать эти нагрузки. Условием, исходя из которого, должны отключаться и подключаться нагрузки является условие наибольшей близости суммарного тока в каждой из фаз к среднему значению.
Для определения подключаемых и отключаемых нагрузок была разработана программа для микроконтроллера, которая позволяет определить из условия наибольшей близости токов в фазах к их среднему значению какие нагрузки к какой фазе должны быть подключены. Алгоритм программы приведен ниже.
Имеется N однофазных нагрузок подключенных к фазам элемента электрораспределительных сетей со стороны НН, с которых поступают сигналы о величине нагрузки на микроконтроллер.
Требуется определить какая нагрузка должна, быть подключена к какой фазе, чтобы суммарные значения нагрузок по фазам были наиболее близки среднему значению нагрузки, определяемому по выражению: р =Jd. 3 где Pi — нагрузка каждого однофазного потребителя (кВт), N - число однофазных потребителей (N) 5 ).
Задача по определению нагрузок, подключаемых к каждой фазе А, В или С решается следующим образом [84]. Все нагрузки, подключенные к трансформаторной подстанции или к линии электропередач 0,4 кВ, выстраиваются по убывающей величине. Далее они разбиваются на тройки, начиная с первой.
Первая нагрузка подключается к фазе А, вторая — к фазе В, третья — к фазе С. Вторая тройка подключается следующим образом. К фазе А подключается шестая нагрузка, к фазе В - пятая, к фазе С — четвертая. Дальнейшие нагрузки подключается следующим образом: нечетные тройки подключаются как первая тройка, четные — как вторая.
Таким образом, достигается примерное равенство нагрузок по фазам. На каждом шаге подключения нагрузки к любой из фаз вычисляется величина разности между суммой подключенных нагрузок и величиной средней нагрузки.
Если сумма подключенных нагрузок становится больше, чем величина средней нагрузки, то к нагрузке подключается следующая по номеру. Этот процесс продолжается до тех пор, пока разность между средней нагрузкой и нагрузкой, подключенной к фазе, не будет минимальной. Дальнейшие нагрузки, не подключенные к фазам, выстраиваются по величине, и подобный процесс продолжается для двух остальных фаз.
Блок-схема выше описанного алгоритма представлена на рис. 4.3. По данному алгоритму написана программа [81] на языке Visual Basic for Application с использованием MS Excel. Листинг программы представлен в приложении 2.
1. Предложены способы и технические решения, обеспечивающие подключение и отключение нагрузок к ПТ и трехфазной линии электропередач 0,4 кВ для снижения случайной несимметрии токов с целью снижения потерь электроэнергии в электрораспределительных сетях.
2. Разработаны алгоритм и программное обеспечение для микроконтроллера, который осуществляет управление выключателями, подключающими и отключающими однофазные нагрузки от элементов электрораспределительных сетей. Разработанный алгоритм обеспечивает минимизацию коэффициента несимметрии токов в элементах электрораспределительных сетей при случайных вариациях однофазных нагрузок.
Похожие диссертации на Повышение эффективности работы электрических сетей низкого напряжения при несимметричных режимах работы
