Введение к работе
Актуальность темы. Среда главных проблем электроэнергетики, требующих решения в последние годы, важнее место занимает проблема яовженяя качества электроэнергия СКЭ). Острота проблемы объясняется, в частности, те;.:, что современны;1, зтая разиитяя энергетики и электрификации характеризуется прогресегруиїлм ростом ч;;сла я мощ-ностл искаааюаих нагрузок ГЛН), работа которых приводит, с одной стороны, к существенному ухудшению КЭ, а с другой - к зкачигельно-му усложнению научных и яжгяеряых задач обеспечения сценки, контроля я анализа его параметров я показателей в системах электроснабжения (СЭС). 3 этих условиях ряд показателей качества электроэнергии (ПКЭ), принятых в ряде рациональных норм либо стандартов п других нормативных документов различных стран (в тем числе ГОСТ ІЗІ09-67), а также различных международных организаций (unifede.cexelec ,
CEI, CIGRE, UCPTE И Др.), П СУШвСТВуГОЩИе ЛрКбОрЫ ИХ КОНТРОЛЯ НЄ
позволяют в достаточной мере выявить причины неэффективности электропотребления, связанные с масголазными обменными процессами, электромагнитными помехами и несиикетрией электрических реяимсэ. Это обусловлено тем, что требования к оценке и измерении ПКЭ, содержащиеся в стандартах, в значительной степени основаны на эмпирических данных я, как правило, консервативны по форме; они редко базируятся на детальном изучении поведения систем при различных видах искажений, что существенно ограничивает возможности проведения анализа и оптимизация КЭ с единых позиций. Поэтому актуальной является работа, направленная на развитие а совершенствование методов оценки КЭ и принципов построения средств измерения егс параметров и показателей в системах с наличием Ж.
Теда диссертации связана с планами научногиссле..ОБательских работ, выполненных на кафедре электроснабжения Запорожского машиностроительного института в соответствии с разделом "Разработка и внедрение методов управления режимами распределител: чых и питакоих сетей, повышающих качество электроэнергии при электроснабжении" ^задание РН.0І.ІЗ.Д.03.07.Т5А) республиканской целевой комплексной научно-технической программы "Знергокомллекс", утвержденной постановлением CU УССР Л 340 от 2.II.88 г.
Целью работы является разработка критериев комплексной сценки и принципов построения специализированных средств контроля IE-IS. учитывающих особенности характера электропстреблення в СЭС с Ш.
Научная задача состой', в развитии и совершенствовании методов
оценки кеслмлісітриа, неуравновешенности а несинусоидальности путем учета серия гармонических составляющих, участвующих в формировании различных г.о."ледователыюстей, а также создании на основании полученных таким образом критериев более элективных технических средств контроля и улучшения КЭ.
'Лисп да боти заключается в комплексном подходе к определению ЖЭ, согласно которому каяднН показатель представляет относительную величану мощности искажения, на основе представления несину-соидальных и несимметричных режимов в виде усеченного ряда гармоник систем прямой, обратной и нулевой последовательностей фаз.
Защищаемые нзучные положения и результата. Их новизна.
Полотеная: I. Комбинация метода численного интегрирования (теорема *урье) и метода симметричных составляющих (теорема Фор-тескьа) с учете : принципа суперпозиции для анализа энергетических процессов в трехфаз.чы:. цепях с нелинейной и несимметричной нагрузкой дает возмоашость определения оптимального состава параметров а показателей, пригодных для сценки искаженных электрических режимов, а также повышения точности их измерения. При этом следует отметить, что в СЗС с ДО последняя определяется не только классом точности прибора, но и структурой измерительного устройства, т.е. зависит о і' того, насколько применяемое средство контроля ПКЭ учитывает ііс.чахаицие свойства нагрузок.
Использование указанного методического подхода при экономической оценке последствий снижения КЭ в несколько десятков раз повышает эффективность процедуры определения электромагнитной состав-ляадеи ущерба от совместного воздействия несинусоидальности и не-сямметрия напряжений.
2. Более эффективны способы выявления "виновник" исказения КЭ и определения его долевого вклада во вносимые искажения, осуществляемые на основе разработки по методу наложения принципа участия энергосистемы л потребителя в формировании общего уровня гармоник различных яооледователы"ютей на границе раздела их сетей.
Результаты: I. Разработаны новые формы критериев оценки КЭ, в основу которых положены представления ГОСТ 13109-67, отличающиеся от существующих учетом высших гармоник (Bf) обратной и кулевой последовательностей в оценке несимметрии и неуравновешенности, а в оценке несинуеоидальнссти - неравенства параметров ВГ по фазам.
2. Приведенное в частном порядке технико-экономическое сравнение последствий снижения КЭ по критериям в новой форме и принятым в ГОСТ I3I0S-o7 показало, что возможный экономический ущерб по
последним недооценивается в несколько десятков раз.
-
Определена взаимосвязь .«езду новыми орлами критериев и на-дечностьа электрооборудования, позволяемая обеспечить более эффек-тивнуя оценку кратности снижения срока службы изоляции либо прогно-знргтание времени ее старения.
-
Установлена аналитическая связь мекду „яскачсенеямя и дополнительными потерями, дополнительными погрешностями, учета и добавочными расходами электроэнергии при несинусоидальных и несимметричных режимах.
-
Разработаны .методы и алгоритмы комплексного расчета параметров и показателей КЭ на основе единых принципов организации вычислительного процесса по методам численного интегрирования и симметричных составляющих и реализованы в виде пакета програли.
-
На основании математических моделей разработанных критериев осуществлена разработка принципов построения специализированных средств контроля и повышения КЭ, новизна которых защищена пятью Авторскими свидетельствами на изобретение и восьмью решениями Госком-изобретений СССР о выдаче авторских свидетельств и патентов.
Обоснованно'"ть и достоверность научных положении, результатов и выводов подтверждены: использованием апробированных экспериментальных методоз исследования и аналитических моделей для расчета цепей с нелинейной и несимметричной нагрузкой; применением для теоретических исследований положений и методов теории электрических цепей; соответствием принятых допущений характеру решаемых задач, а такие положительными результатами промышленного внедрения отдельных рекомендаций.
Научное значение работы заключается в установлении закономерностей формирования параметров и показателей, пригодных для оценки несиадетрии, неуравновешенности и несинусоидальности с единых позиций при кесияусоидальных и несимметричных режимах, а такяе для обеспечения общности я однозначности решения математического, технического и экономического аспектов проблемы КЭ по этим видам искажений.
Практическая ценность работы состоит в следующем: по результатам теоретических и экспериментальных исследований разработаны методы оценки несимметрии и неуравновешенности с учетом ВГ обратной и нулевой последовательностей соответственно, а в оценке несинусоидальности - ВГ прямой последовательности; показана целесообразность использования новых форм критериев при экономической оценке последствий снижения КЭ; разработаны процедуры, позЕОЛявдпе обеспечить более эффективную оценку влияния нелинейного и несимметричного ха-
рактера электролотребленля на надежность электрооборудования, а также на потери, погрешности учета и добавочные расходы электроэнергии; усовершенствована инженерная методика определения параметров несиметричного р є нила с помощью вольтметра либо алшерме-.тра; создан пакет компьзтерных программ для комплексного рг.счета параметров и показателей КЭ яри несинусоидальных к несимметричных рехиках; хгордлояены новые методические подходи для определения долевого участия энергосистем и потребителя без его отключения в ухудшении КЭ на границе раздела электрических сетей; разработана методика определения допустимого расчетного вклада потребителя в нормированные значения,ПКЭ в точке общего присоединения (ТОП).
Реализация результатов работы. Ка основании результатов исследований разработаны методические указания по расчету ПКЭ, позволяющие решить практические и инженерные задачи обеспечения контроля и анализа параметров к показателей КЭ по отклонениям, несимметрии, неуравновешенности, гармонической составляющей к несинусоидальности напряжений трех фаз с единых позиций с минимальными материальными затратам: на организации измерений и вычислений этих величин; Экономический эффект от их использования ка Запорожском ферросплавном заводе (303) составляет 17,1 тыс. руб. (в масштабе цен 1990 -1991 гг.).
Апробация работы. Основные лолокения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуядались: на Совещании энергетиков предприятий цветной металлургии "Вопросы качества электроэнергии ь системах электроснабжения предприятий цветной металлургии и основные направления его нормализации" (г. Запорожье, апрель 1990 г.); на Всесоюзной научно-технической конференции "Эффективность и качество электроснабжения промышленных предприятий" (г.,Мариуполь, май 1990 г.); на Всесоюзной научно-технической конференции "Разработка методов я средств экономии электроэнергии в электрических системах электроснабжения промышленности и транспорта" (г. Днепропетровск, ноябрь 1990 г.).
Нублитция. По теме диссертации имеется 27 опубликованных работ, в том числе 5 авторских свидетельств на изобретение и 8 решений ВЫИИГ^Э о выдаче авторских свидетельств и патентов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пята глав и заключения, изложенных на 210 страницах основного машинописного текста и содержит 20 рисунков, 15 таблиц, список литературы из 125 наименований и приложение.
