Введение к работе
Актуальность темы. Электрическое хозяйство промышленного предприятия как система состоит из отдельных подсистем, одна из которых система электроснабжения. Потери электрической энергии в системе электроснабжения ведут к дополнительным экономическим затратам и отрицательно сказываются на качество электрической энергии.
Компенсация реактивной мощности – вот путь к уменьшению потерь в системе электроснабжения больших и малых промышленных предприятий. Значительное количество реактивной мощности, в настоящее время, генерируется источниками освещения (люминесцентными лампами), нелинейной нагрузкой, системами приточно-вытяжной вентиляции и кондиционирования. Кроме того, качество электрической энергии на предприятиях и в офисных зданиях, как правило, не соответствуют требованиям ГОСТ 53333—2008. Все это и повышенная потребляемая из сети реактивная мощность, и снижение качества напряжения, влечет за собой дополнительные расходы на оплату электроэнергии и ремонт выходящего из строя технологического оборудования.
Для минимизации потерь с целью улучшения использования электрической энергии в условиях ограничений на максимальную потребляемую мощность большая роль отводится новым техническим средствам и системам управления, позволяющим улучшить энергетические характеристики: повысить коэффициент мощности сети (cos()) до заданных значений, уменьшить содержание гармоник в питающем напряжении, а также упрощающим проведение мониторинга сети.
Компенсацию реактивной мощности в полной мере можно отнести к энергосберегающим технологиям. Повышение cos() позволяет уменьшить потребление из сети активной и реактивной энергии и увеличить срок службы оборудования за счет разгрузки по мощности.
Задача компенсации реактивной мощности состоит в оптимизации управления режимами реактивной мощности в узле нагрузки. Учет и управление потреблением и распределением реактивной мощности в системах электроснабжения промышленного предприятия является актуальной задачей.
Объект исследования: системы управления распределением реактивной мощности в системе электроснабжения промышленного предприятия.
Предмет исследования: методы и алгоритмы управления реактивной мощностью в системе электроснабжения промышленного предприятия.
Цель работы. Основной целью диссертационной работы является повышение эффективности функционирования системы электроснабжения промышленного предприятия за счет оптимального управления режимами реактивной мощности в электрических сетях 0,4 кВ.
Задачи исследования. В соответствии с целью диссертационной работы поставлены и решены следующие задачи:
анализ потерь электрической энергии и путей по их устранению в системе электроснабжения промышленных предприятий;
обзор существующих систем управления потоками реактивной энергии на промышленном предприятии;
разработка способа управления установкой реактивной мощности, работающей при несимметричной нагрузке в сетях 0,4 кВ;
разработка метода компенсации реактивной мощности одних узлов нагрузки за счет реактивной мощности не включенных секций конденсаторных батарей в других узлах системы электроснабжения промышленного предприятия;
разработка алгоритма оптимального управления режимом реактивной мощности узла нагрузки (промышленного предприятия).
Методы исследования. В исследованиях использованы методы системного анализа, теорий автоматического и оптимального управления и программирования, компьютерного моделирования.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается соответствием результатов теоретических и экспериментальных исследований, результатами внедрения разработанной системы управления на ряде промышленных предприятий.
Научная новизна:
-
Разработан способ управления установкой компенсации реактивной мощности, применение которого позволит снизить потери электрической энергии за счет уменьшения режимов недокомпенсации и перекомпенсации реактивной мощности в отдельных фазах при несимметричной нагрузке.
2. Разработана математическая модель блока управления конденсаторной установкой по коэффициенту мощности сети (cos()), позволяющая определить амплитуду синусоидальных сигналов тока и напряжения сети для реализации метода компенсации реактивной мощности в узлах нагрузки системы электроснабжения промышленного предприятия.
-
Предложен метод компенсации реактивной мощности одних узлов нагрузки за счет реактивной мощности в других узлах нагрузки системы электроснабжения, отличающийся использованием не включенных секций конденсаторных батарей в установках компенсации реактивной мощности на промышленном предприятии.
-
Разработан алгоритм управления режимами реактивной мощности узла нагрузки (промышленного предприятия), применение которого позволит существенно снизить затраты предприятия на оплату реактивной мощности за счет уменьшения потерь электрической энергии.
Практическая значимость:
- на основе методов системного анализа и особенностей функционирования системы электроснабжением промышленного предприятия разработаны критерии и алгоритмы ее управления;
- разработано и реализовано математическое и алгоритмическое обеспечение: для управления мощностью конденсаторных батарей и режимами реактивной мощности промышленного предприятия; для получения обоснованных оценок текущего состояния системы электроснабжения промышленного предприятия для снижения потерь электрической энергии; для решения задач повышения устойчивости узла нагрузки и обеспечения необходимых показателей качества электрической энергии в системе электроснабжения промышленного предприятия;
- основные результаты работы, выводы и рекомендации внедрены и используются на промышленном предприятии ОАО «ШАТЛ», а также в учебном процессе.
Реализация результатов работы. Полученные в работе результаты использованы ОАО “ШАТЛ” при принятии решений по модернизации существующего технологического оборудования и поддержания оптимального коэффициента мощности сети. В отчетах научно-исследовательской работы Армавирского механико-технологического института (филиала) ГОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет», тема: «Повышение эффективности электропотребления в системе промышленного электроснабжения» рег. №11.86.1. В учебном процессе по курсам «Проектирование энергетических установок», «Основы электроснабжения» и «Теория оптимального управления», в дипломных проектах по специальности 14.06.10 – Электрооборудование, электроснабжение и электрохозяйства предприятий, организаций и учреждений и 080805.68 – «Прикладная информатика в экономике».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение научной общественности: на межкафедральном семинаре АМТИ (филиал) ГОУ ВПО КубГТУ (г. Армавир, 2008 г.), VII международной научно – практической конференции «Совершенствование управления научно-техническим прогрессом в современных условиях» (г. Пенза, 2009 г.), научных семинарах кафедры «Внутризаводского электрооборудования и автоматики» Армавирского механико-технологическго института (филиала) Кубанского государственного технологического университета (2005 - 2009гг.); научных семинарах кафедры «Информационные системы в экономике» Северо-Кавказского горно-металлургического института (ГТУ) (г. Владикавказ, 2007 - 2010гг.), различных региональных совещаниях, научно-практических конференциях ассоциации «Промышленники» и вузов Краснодарского края, ежегодных НТК ОАО «ШАТЛ» (2005 – 2010 гг.), IV научной конференции «Системы проектирования, моделирования, подготовки производства и управления проектами CAD/CAM/CAE/PDM» (г. Пенза 2010 г), II Ежегодной Всероссийской научно-практическая конференции «Перспективы развития информационных технологий» (г. Новосибирск 2010г.), I Международной научно-практической конференции «Наука и современность», (г. Новосибирск, 2010г.).
Личный вклад автора. Основные научные положения, выводы и рекомендации, содержащиеся в диссертационной работе, получены автором самостоятельно.
Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 7 публикациях, в т. ч. 2 опубликованы в ведущих рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ, и 2 в материалах международных конференций.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы из 97 наименования и 1 приложения. Общий объем диссертации 105 с. печатного текста, включая 35 рисунков и 7 таблицы.
Похожие диссертации на Разработка методов и алгоритмизация управления режимами реактивной мощности в системе электроснабжения промышленного предприятия
