WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

Подольский Дмитрий Сергеевич

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ МОНИТОРИНГА КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ

Специальность: 05.14.02

Электростанции и электроэнергетические системы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата

технических наук

Москва – 2009

Работа выполнена в Московском энергетическом институте (Техническом университете) на кафедре электроэнергетических систем

Научный руководитель -

кандидат технических наук, доцент Илья Ильич Карташев

Официальные оппоненты -

доктор технических наук, член - кор. РАН,

Бутырин Павел Анфимович

кандидат технических наук,

Ивакин Виктор Николаевич

Ведущая организация -

ОАО «ФСК ЕЭС»

Защита состоится 26 июня 2009 г. в 15 час. 00 мин. в аудитории Г – 200 на заседании диссертационного совета Д 212.157.03, Московский энергетический институт (Технический университет), 111250, г. Москва, Красноказарменная, 17.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского энергетического института (Технического университета).

Автореферат разослан «____» ____________ 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.157.03

к. т. н., доцент Бердник Е. Г.

Мониторинг качества электроэнергии –

это систематическое наблюдение,

оценка и прогноз уровней

кондуктивных электромагнитных помех в ЭЭС

с целью контроля соответствия (или несоответствия)

показателей качества электроэнергии

требованиям режима ЭЭС

и/или установленным требованиям.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Качество электрической энергии (КЭ) должно соответствовать установленным нормативными документами требованиям, так как электроэнергия непосредственно используется при создании других видов продукции, оказывает существенное влияние на экономические показатели производства, качество выпускаемых изделий.

Качественная электрическая энергия – это положительный результат, к которому должны стремиться все субъекты электроэнергетического рынка. Чтобы достичь положительного результата, необходима система управления, ориентированная на выполнение требований, которые установлены в ряде федеральных законов и нормативных документов.

Нормы КЭ, являющиеся уровнями электромагнитной совместимости (ЭМС), установлены ГОСТом 13109-97. При соблюдении указанных норм обеспечивается ЭМС электрических сетей системы электроснабжения (СЭС) общего назначения и электрических сетей потребителей электроэнергии и электроприемников.

В 2006-2007 годах в странах Европейского Союза ущерб потребителей электроэнергии и энергоснабжающих организаций от низкого качества электрической энергии (провалы напряжения, кратковременные и длительные перерывы электроснабжения, высшие гармоники, перенапряжения, фликер, короткие замыкания и проблемы электромагнитной совместимости) составил более 150 млрд. евро. Учитывая масштаб экономики России, справедливо утверждать, что ущерб не меньшего размера несет электроэнергетический рынок России.

Значительный вклад в решение вопросов по обеспечению качества электроэнергии внесли отечественные ученые: Жежеленко И.В., Железко Ю.С., Ивакин В.Н., Кузнецов В.Г., Кучумов Л.А., Смирнов С.С., Соколов В.С., Шидловский А.К. Работы зарубежных ученых представлены на международных конференциях CIGRE (Group С4), CIRED.

Многолетний опыт исследовательской лаборатории по качеству электроэнергии МЭИ (ТУ) показывает, что:

– КЭ продолжает оставаться на низком уровне, хотя не перестают появляться новые проекты стандартов по обеспечению ЭМС в России;

– контролировать КЭ следует по всем ПКЭ, особенно при подключении к электрическим сетям нового потребителя электроэнергии.

При выдаче электросетевой компанией технических условий присоединения энергопринимающих устройств к электрической сети должны быть проведены соответствующие расчёты всех ПКЭ, смоделированы ситуации по изменению электромагнитной обстановки и уровней ПКЭ для любого вновь вводимого присоединения.

При наличии мониторинга КЭ расчеты ПКЭ могут проводиться в автоматизированном режиме – это позволит прогнозировать ПКЭ в системе, определить риски отклонения от нормативных ПКЭ в будущем и заранее разработать мероприятия по нормализации уровней ПКЭ во избежание серьезного ущерба от низкого КЭ.

Об актуальности темы говорит и наметившаяся тенденция создания государственной системы прогнозирования в электроэнергетике под эгидой Минэнерго России. Прогнозирование уровней ПКЭ возможно осуществить только на базе статистических данных за длительный период. Такие данные можно получить только с помощью мониторинга.

Разработка мероприятий по обеспечению КЭ возможна только после оценки фактического состояния КЭ во всех узлах электрической сети. Установка специализированных средств измерений во всех узлах экономически нецелесообразна и физически затруднительна.

Выбор числа и мест установки СИ ПКЭ должен позволять за счет ограниченного количества СИ (меньшего, чем количество узлов исследуемой области ЭЭС) получать достоверные данные о ПКЭ во всех узлах исследуемой области. Это позволит помимо затрат на приборы сократить, затраты на передачу, обработку, хранение информации, а также обслуживание точек контроля.

Данные мониторинга КЭ в выбранных местах установки СИ ПКЭ должны позволить определить местоположение потребителей ЭЭ, электромагнитные помехи от которых распределяются по электрическим сетям ЭЭС. Электроустановки таких потребителей являются источниками высших гармоник тока. Негативное влияние высших гармоник тока может проявляться в дополнительных потерях в электрических машинах, трансформаторах и сетях; в батареях конденсаторов; в сокращении срока службы изоляции электрических машин и аппаратов; в ухудшении работы устройств автоматики, телемеханики и связи.

В этой связи целью настоящей диссертационной работы является разработка и расчетная апробация методики мониторинга КЭ в электрических сетях 110 кВ и выше при наличии источников высших гармоник тока.

Задачи, решаемые в диссертационной работе:

– разработка расчетно-инструментальной методики выбора числа и мест установки СИ для мониторинга КЭ;

– разработка метода оценки КЭ во всех точках схемы сети по данным мониторинга КЭ;

– разработка метода упрощенного расчета нормируемых ПКЭ в определенной области электрической сети, относительно измерений, полученных с помощью мониторинга КЭ;

– разработка метода определения местоположения источников высших гармоник тока с использованием данных мониторинга КЭ.

Методы и средства исследования. Поставленные задачи решены на основе теории электрических цепей, математического моделирования, теории четырехполюсников, метода систематизированного подбора.

Для расчетов использовано программное обеспечение Mustang, MathCAD, Spice, Microsoft Excel.

Достоверность полученных результатов базируется на фундаментальных классических положениях общей теории электротехники, корректности выполнения всех теоретических построений, апробации полученных результатов для реальной электрической сети и сравнительных расчетах по разработанной методике и по модели электрической сети в специализированном программном комплексе. Проведена расчетная апробация разработанных методик и критериев для реальной схемы.

Научная новизна работы состоит в следующем:

  1. Разработана методика выбора числа и мест установки приборов для мониторинга КЭ, при минимальном количестве приборов. Используя данные мониторинга можно определить ПКЭ во всех узлах сети. Размер электрической сети, в рамках которой следует провести выбор мест установки приборов, определяется по разработанным критериям и с учетом предложенных ограничений. Показано, что масштаб электрической сети следует выбирать с учетом минимума затрат на систему мониторинга при следующих ограничениях: минимальное число приборов, которое необходимо для расчета ПКЭ в системе, численно не должно превышать половины узлов исследуемой схемы; погрешности рассчитанных ПКЭ в узлах, где приборы не установлены должны находиться в допустимых пределах.
  2. Предложено использовать комплексные коэффициенты связи по напряжению между узлами сети, которые рассчитываются по результатам измерений в точках мониторинга КЭ. Этот метод позволяет с допустимой погрешностью оценить ПКЭ упрощенно для области меньшей размерности. Показано определение численных значений погрешностей. Применение коэффициентов связи возможно при любом количестве потребителей, являющихся источниками ухудшения КЭ.
  3. Теоретически обоснован метод определения местоположения источников высших гармоник тока (ВГТ) в электрической сети по знакам активной и реактивной мощностей на n-ой гармонике с использованием данных мониторинга.
  4. Показано, что направление потока полной мощности на n-ой гармонике определяется знаками активных и реактивных составляющих на n-ой гармонике, направления которых соответствуют знакам вещественной и мнимой частей эквивалентного сопротивления. Для определения местоположения источников ВГТ сформированы типовые схемы.

Практическое значение диссертации. Предложенные методы можно применять для:

– организации мониторинга КЭ в электрических сетях;

– определения влияния потребителя, нарушающего требования ГОСТ 13109-97, на параметры режима в удаленных узлах от места присоединения;

– разработки технических условий на присоединение потребителей электроэнергии;

– разработки мероприятий по обеспечению КЭ с использованием минимального количества средств измерений;

– технико-экономического обоснования при организации систем мониторинга КЭ в электросетевых компаниях.

Апробация работы

Основные результаты диссертации докладывались на научных семинарах кафедры «Электроэнергетические системы» МЭИ (ТУ).

Публикации

Основные научные положения диссертации изложены в пяти опубликованных работах, две из которых опубликованы в ведущих рецензируемых изданиях.

Объём и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы, включающего 82 наименования, и четырех приложений. Диссертационная работа изложена на 155 страницах текста, содержит 36 рисунков, 31 таблицу.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе предложена классификация задач контроля КЭ при мониторинге, которая позволяет проработать алгоритм проведения измерений, выбрать предварительные места установки средств измерений для мониторинга КЭ с тем, чтобы решить конкретные задачи контроля КЭ.

Проведен комплексный анализ системы мониторинга для обеспечения КЭ: актуальность применения таких систем, нормативно-правовое обеспечение мониторинга в новых условиях, технико-экономическое обеспечение мониторинга и методическое обеспечение мониторинга.

Предлагается обеспечение КЭ сделать услугой, стоимость которой должна варьироваться в зависимости от требований потребителя. В договора между потребителем ЭЭ и Системным оператором ЕЭС, потребителем ЭЭ и электросетевой и энергосбытовой компаниями должны быть включены требования по обеспечению КЭ, а штрафные санкции должны быть закреплены на законодательном уровне.

Предлагается оператору торговой системы предоставить полномочия проводить выборочные проверки ПКЭ в зонах поставки ЭЭ на соответствие требованиям ГОСТ 13109-97.

В последнее время сформировалось мнение направленное на дополнение ГОСТ 13109-97 некоторыми приложениями, корректирующими его существующие недостатки. Практика показывает, что целесообразней использовать единый стандарт без перекрестных ссылок на другие стандарты.

Известно, что в электросетевых компаниях при установке приборов учета электроэнергии отсутствуют критерии не только выбора числа и мест установки средств измерений, но и принципы единства – часть приборов позволяет измерять ПКЭ, а часть нет, хотя подстанции, на которых они устанавливаются идентичны.

Всё это говорит о системной проблеме обеспечения КЭ, так как нет взаимодействия между инфраструктурными организациями электроэнергетики, в России отсутствуют авторитетные рабочие группы по обеспечению КЭ в новых условиях, отсутствует союз потребителей ЭЭ.

Предлагается возможная структура взаимодействия Центра управления КЭ (УКЭ) с инфраструктурными организациями электроэнергетики (рис.1). Такие Центры предлагается создать в электросетевых компаниях.

Рис. 1. Структура взаимодействия Центра УКЭ.

Анализ отечественных и зарубежных работ по выбору числа и мест установки средств измерений для мониторинга КЭ показал, что в основном авторы указывают на необходимость мониторинга как такового, на задачи, которые можно решать с его помощью, на информационно-техническую организацию мониторинга. Однако не указывается, как выбрать число и места установки средств измерений, а также какие практические задачи можно решать с помощью мониторинга КЭ. Таким образом, в настоящее время методическое обеспечение мониторинга КЭ отсутствует.

Во второй главе разработана методика выбора числа и мест установки средств измерений для мониторинга КЭ, а также разработан метод упрощенного расчета нормируемых ПКЭ в определенной области электрической сети.

В целом создание системы мониторинга состоит из трех этапов: предпроектная часть, в рамках которой разрабатываются методики мониторинга КЭ, практическое применение разработанных методик и их уточнение и собственно мониторинг КЭ в выбранных местах установки приборов.

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»