WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Авторефераты по темам  >>  Разные специальности - [часть 1]  [часть 2]

Разработка методики определения математического ожидания потерь напряжения в кабельных электрических сетях 10/0,4 кв для регулирования напряжения

Автореферат кандидатской диссертации

 

ФГБОУ ВПО «НАЦИАНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ»

"МЭИ"

На правах рукописи

 

АБУЛЕХИА ДИАА

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОЖИДАНИЯ ПОТЕРЬ НАПРЯЖЕНИЯ

В КАБЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ 10/0,4 КВ 

ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

Специальность 05.14.02  – «Электрические станции и

электроэнергетические системы»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2012 г.


Работа выполнена в ФГБОУ ВПО « Национальный исследовательский университет» "МЭИ" г. Москва

Научный руководитель:    доктор технических наук,

профессор Конюхова Елена Александровна.

Национальный исследовательский университет "МЭИ"

Официальные оппоненты:          доктор технических наук,

профессор Новиков Николай Леонтьевич

академик  Электротехнической  Академии наук РФ,

кандидат технических наук,

доцент Белов Сергей Иванович

Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина, доцент кафедрой

Ведущая организация: Московская объединенная электросетевая компания             МОЭСК

Защита диссертации в « 27» апреля 2012 г. в  13 час.30 мин. на заседании диссертационного Совета Д 212.157.03 Национального исследовательского университета "МЭИ" по адресу: ул. Красноказарменная, д. 17, ауд. Г-200.

.

С диссертацией можно познакомиться в библиотеке НИУ «МЭИ».

Автореферат разослан   ____  _________________2012 г.

председатель

диссертационного Совета Д 212 157.03                    Жуков в.в.


ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Одним из существенных показателей режима работы системы электроснабжения является качество энергии. Управление режимами представляет собой сложную задачу, которая определяется как случайным во времени характером параметров, так и их большим числом, распределенных в пространстве. Регулирование напряжения в электрических сетях среднего (10 кВ) и низкого напряжения (0,38 кВ) в целях обеспечения требуемых отклонений напряжения на зажимах электроприемников включает в себя решение следующих задач:  оценку потерь напряжения в сетях среднего и низкого напряжения; расчет допустимых диапазонов изменения отклонений напряжения в различных узлах сети;  определение и реализацию требуемых законов регулирования управляемых компенсирующих и регулирующих устройств; выбор регулировочных отпаек трансформаторов с ПБВ; оценку соответствия диапазонов изменения отклонений напряжения требуемым; коррекцию законов и разработку дополнительных мероприятий по регулированию напряжения (при необходимости).

В настоящее время в энергосистемах и предприятиях электрических сетей используются расчетные методы анализа режимов напряжения. Эти методы позволяют при наличии специализированных программ для расчета режимов оперативно оценивать потери напряжения в линиях среднего напряжения и трансформаторах 10/0,4 кВ, рассчитывать допустимые диапазоны отклонений в узлах и производить настройку регулирующих устройств. Недостатком расчетных методов является невысокая достоверность исходной информации особенно в сетях до 1 кВ, используемой в расчетах. При сложившейся ситуации оперативное управление режимом сетевого района по напряжению сосредоточивается в ЦП, на которых установлены трансформаторы, снабженные РПН и автоматами регулирования напряжения трансформатора (АРНТ). При определении желаемого диапазона напряжений на ИП учитываются потери напряжения только: в сети высокого напряжения (6-10 кВ) и трансформаторах (6-10/0,4кВ); для двух потребителей (близкого и удаленного); в режиме максимальных и минимальных нагрузок.

Целью диссертационной работы является повышение обоснованности и достоверности задания среднего уровня напряжения на источнике питания сети 10/0,4 кВ при минимальном количестве измерений.

Для достижения указанной цели поставлены следующие основные задачи:

  1. Разработка метода определения математического ожидания потерь напряжения в совокупностях элементов, присоединенных к данному источнику питания: кабелях напряжением до и выше 1 кВ, трансформаторах 6-10/0,4 кВ
  2. Исследование статистических показателей параметров, потерь напряжения и коэффициентов загрузки в  совокупностях элементов до 1 кВ.
  3. Выявление возможных границ применения  упрощенного метода определения математического ожидания потерь напряжения в совокупности кабелей до 1 кВ.
  4. Разработка и применение метода определения математического ожидания отклонения напряжения на источнике питания с учетом суммарного математического ожидания совокупностей элементов сети и желаемого уровня напряжения на электропотребителе.

Актуальность диссертационной работы подтверждается Федеральным законом Российской Федерации от 23 ноября 2009 г. № 261-Фз "Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации", Постановлением Правительства Российской Федерации от 27.12004 г. № 861 «Правила недискриминационного доступа к услугам по передаче электрической энергии и оказания этих услуг» (в редакции Постановления Правительства РФ от 21.02. 2007 г. № 168).

Методы исследования

При решении поставленных задач в работе использованы методы теории вероятностей и статистической обработки информации, структурно-балансовые методы расчета и анализа электрических сетей, классические методы теоретической электротехники.

Научная новизна

Основные научные результаты, полученные в ходе выполнения диссертационной работы: результаты статистического анализа потерь напряжения в совокупности кабелей до 1 кВ; методика определения математического ожидания потерь напряжения в совокупности кабелей до 1 кВ и трансформаторов 10/0,4 кВ; методика определения математического ожидания желаемого отклонения напряжения на источнике питания.

Практическая ценность

Разработанные методы позволяют более обосновано и достоверно при минимальном количестве измерений в сети рассчитывать:

Математические ожидания потерь напряжения в совокупностях элементов сети 10/0,4 кВ.

Математические ожидания желаемого отклонения напряжения на источнике питания  при условии обеспечения требуемых ГОСТ отклонений напряжения на электроприемниках.

Реализация результатов работы

Проведены расчеты статистических показателей совокупностей элементов электрической сети 11/0,4 кВ района г. Газа. На базе этих расчетов даны рекомендации по режиму напряжения, в результате проведенных экспериментов потребление активной мощности снижено на 6% при соблюдении допустимых отклонений напряжения на электропотребителе.

Публикации

По результатам выполненных исследований опубликовано 2 работы в центральных журналах, входящих в список ВАК.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, пят глав, изложенных на 103 стр. машинописного текста и содержащих 37 рисунков и 33 таблицы, а также 2 приложения на 67 стр. Список литературы содержит 43 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении проведен аналитический обзор требований к уровням напряжения в системе электроснабжения 10/0,4 кВ; систем регулирования напряжения с помощью трансформаторов; методики регулирования напряжения, действующей в настоящее время в системах электроснабжения. В результате обоснована цель работы и определены основные задачи.

Во первой главе представлены теоретические разработки методов оценки математического ожидания потерь напряжения за интервал времени  в системе электроснабжения 10/0,4 кВ. Типичная схема электроснабжения на напряжении 10/0,4 кВ: источник питания (ИП -  трансформатор со вторичным напряжением 10 кВ); питающие и распределительные кабельные линии 10 кВ; трансформаторы 10/0,4 кВ; кабельные линии 0,4 кВ.

Потери напряжения в момент времени t в полном сопротивлении R+jX элемента сети в о.е. от номинального напряжения Uном могут быть выражены  через ток нагрузки It при номинальном токе Iном элемента сети, при коэффициенте мощности его нагрузки cosjt:

DUt =  [R cosjt + X sinjt]= Кз.аt [V+W tgjt]= Кз.аt?H,                 ( 1 )

где Кз.а  -  коэффициент загрузки элемента по активной мощности:

 Kз.аt =Pt /Sном.э=Kзt. cosjt,                                                              (2)

где Pt - активная нагрузка, Sном.э- номинальная полная мощность элемента.

V,W , H – номинальные относительные потери (НОП) в активном, реактивном и полном сопротивлении элемента. НОП - потери напряжения в о.е. к номинальному напряжению при протекании номинального тока Iном (мощностиSном) в активном,  реактивном и полном сопротивлениях элемента:

V= R = R; W = X= X; H=V + W tgj,    (3)

значения НОП – предельные значения потерь напряжения в о.е к номинальному напряжению в сопротивлениях элемента при номинальной нагрузке.

На рис. Ошибка! Источник ссылки не найден. и Ошибка! Источник ссылки не найден. представлены зависимости НОП в кабелях 0,38 кВ длиной 1 км с алюминиевыми жилами от сечения жилы при прокладке в земле и трансформаторах от номинальной мощности  при tgj=0,4 и 1. НОП в кабелях напряжением 0, 38 кВ на единицу длины в 35…40 раз больше, чем в кабелях 10 кВ.

НОП в полном сопротивлении трансформаторов 10/0,4 кВ HТ=0,033…0,031 при tgjТ=0,4 для трансформаторов

250кВ А?Sном.т?1600кВ А,  то есть практически не зависят от номинальной мощности трансформаторов

                      

Рис. 1.                                                          Рис. 2.

Математическое ожидание потерь напряжения (о.е.) за интервал времени T, учитывая (1) и то, что НОП элемента  H не случайная величина при постоянном tgj:

Математическое ожидание за период времени T потерь напряжения DUИ-iт-jt от ИП 10 кВ до jтого узла 0,38 кВ (РЩ) при отсутствии промежуточного РП:

MT[DUИ-jt]=MT [DUИ-nt + DUiтt+DUi-jt]=

=MT [DUИ-nt]+MT [DUiтt]+MT [DUi-jt],                                                              (5)

где DUИ-nt,  DUiтt, DUi-jt потери напряжения в кабеле от ИП до ТП  в n-ном кабеле 10 кВ от ИП до узла первого присоединения трансформатора к магистрали; в iом трансформаторе; между шинами вторичного напряжения iтого трансформатора и узлом присоединения  j-того РЩ, то есть потери напряжения в кабеле от ТП до РЩ.

Математическое ожидание потерь напряжения за интервал времени T в кабеле 0,38 кВ от ТП до РЩ:

MT [DUi-j]= HК.Нi-j MT[KзаК.Нi-jt]=HК.Нi-j  = HТi  ,                (6)

где ЭА.К.Нi-jколичество активной электроэнергии, переданное через  ij ый кабель 0,38 кВ  ca eioa?aae a?aiaie T.

Математическое ожидание потерь напряжения за интервал времени T в электрической сети от источника питания (ГПП) на 10 кВ до распределительного щита (РЩ) на 0,38 кВ определяется значениями НОП кабеля 10 кВ, трансформатора 10/0,4 кВ, кабеля 0,38 кВ и количеством активной электроэнергии, отпущенной потребителям через эти элементы за время T.

Во второй главе разработана методика определения оценки математического ожидания потерь напряжения для совокупности элементов электрической сети: кабелей высокого напряжения и трансформаторов 10/0,4 кВ.

Математическое ожидание потерь напряжения для совокупности из N yeaiaioia за период времени T равно матожиданию произведения НОП и их коэффициента загрузки в момент времени t:

MN,T[DUt]=MN,T[H?Kзаt]=MN[H]?MN,T[Kзаt]+KN,T[H;Kзаt]=

=MN[H]?MN,T[Kзаt]+r[H;Kзаt]??N[H]??N,T[Kзаt],                                           (7 )

гдеMN[H]; MN,T[Kзаt]; ?N[H]; ?N,T[Kзаt] - математического ожидания,  стандартные отклонения НОП и коэффициента загрузки по активной мощности совокупности соответственно; KN,T[H;Kзаt] - корреляционный момент иr[H,Kзаt] – коэффициент корреляции между НОП и коэффициентом загрузки  по активной мощности.

Математическое ожидание  за интервал времениT коэффициента загрузки по активной мощности для N элементов совокупности:

MN,T[Kзаt] = = ,                                         (8)

где ЭА.И – количество активной электроэнергии, полученное всеми электропотребителями ИП ca eioa?aae a?aiaie T, Uном.ф– номинальное фазное напряжение, SIНОМ и SSНОМ – сумма номинальных токов и номинальных мощностей всех элементов совокупности, MT[PИ] - математическое ожидание активной мощности нагрузки ИП за время T.

Если ?N[H]=0 (то есть при H=const) или ?N,T[Kзаt]=0, формула (7) упрощается:

MN,T[DUt]=MN[H]?MN,T[Kзаt]                                                                         (9 )

Отметим, что число кабелей 10 кВ, присоединенных к секции шин ИП, обычно не превышает NКВ ?10 штук. Кроме того, каждый присоединение кабеля 10 кВ снабжено приборами измерения и учета, следовательно, определение параметров нагрузки каждого кабеля не затруднительно. Следовательно, расчет потерь напряжения каждого кабеля 10 кВ и числовых характеристик совокупности  также не сложен.

Порядок расчета может быть следующим:

    • Провести измерения тока нагрузки каждого кабеля в течение периода времени T, определить математическое ожидание. Рассчитать математическое ожидание полной мощности нагрузки каждого кабеля.
    • Провести измерения активной и реактивной энергии, переданной по каждому кабелю за время T.
    • Рассчитать значение математическое ожидание коэффициента реактивной мощности нагрузки кабеля за время T.
    • Рассчитать математическое ожидание потерь напряжения в каждом кабеле MT [DUnt].
    • Рассчитать математическое ожидание потерь напряжения за время T в совокупности кабелей 10 кВ, присоединенных к секции ИП:

    MNкв,T[DUКвnt] =.                                                     (10)

    При небольших длинах кабелей распределительной сети 10 кВ (менее 0,5 км) можно оценивать потери напряжения, ограничиваясь потерями напряжения на головном участке. Потери напряжения в питающих кабелях от ИП до РП необходимо учитывать.

    Математическое ожидание потерь напряжения за период времени T для совокупности из трансформаторов с одинаковыми HТi  определяется по (9) как произведение математического ожидания НОП в полном сопротивлении и математического ожидания коэффициента загрузки по активной мощности, то есть без учета корреляционного момента. При рекомендуемом Минэнерго значении коэффициента реактивной мощности нагрузки трансформаторов  tgj=0,4 для совокупности трансформаторов с номинальными мощностями 250кВ А ?Sном.т? 1600кВ А математическое ожидание НОП в полном сопротивлении MNт,T[HТi]=HТi?0,032 и стандартное отклонение ?Nт,T[HТi]?0.

    В третьей главе проведено исследование потерь напряжения в совокупностях кабелей до 1 кВ.

    Электроснабжение приемника электроэнергии 0,4 кВ от питающего трансформатора 10/0,4 кВ выполняется по двухступенчатой радиальной схеме: от ТП до распределительного щита (РЩ) и от РЩ до электроприемника ПЭ. При правильно выбранных сечениях и длинах линий второй ступени РЩ–ПЭ потери напряжения в кабелях и проводах незначительны, поэтому в данной работе рассматривается только первая ступень схемы 0,4 кВ: ТП–РЩ.

    С целью анализа потерь напряжения, НОП и коэффициента загрузки были проведены статистические исследования двадцати одной совокупностей кабелей 0,38 кВ от ТП до РЩ для режима максимальных нагрузок. Число кабелей в одной совокупности NКн =20…180.

    НОП в полном сопротивлении кабелей до 1 кВ в данном разделе не рассматриваются вследствие сложности выявления коэффициентов реактивной мощности для каждого кабеля ввиду отсутствия необходимых приборов учета. Кроме того НОП в полном сопротивлении HКн при tgj<0,5 ненамного превосходят НОП в активном  сопротивленииVкн. Поэтому для совокупности кабелей до 1 кВ математическое ожидание потерь напряжения в активном сопротивлении для совокупности из NEi eaaaeae 0,4 кВ в момент времени t равно матожиданию произведения НОП в активном сопротивлении и коэффициента загрузки по активной мощности с учетом корреляционного момента:

    MNкн,t[DUКн.аjt]= MNкн[VКнLj]?MNкн,t[KзаКнjt]+K[VКнLj;KзаКнjt]=

       = MNкн[VКнLj]? MNкн,t[KзаКнjt]+r[VКнLj;KзаКнjt]??Nкн[VКнLj]??Nкн,t[KзаКнjt],( 11 )

    гдеMNкн[VКнLj], MNкн,t[KзаКнjt],  ?Nкн[VКнLj], ?Nкн,t[KзаКнjt] - математического ожидания, стандартные отклонения НОП в активном сопротивлении и коэффициента загрузки по активной мощности совокупности кабелей, соответственно; K[VКнLj;KзаКнjt] - корреляционный момент иr[VКнLj;KзаКнjt] – коэффициент корреляции между НОП в  активном сопротивлении и коэффициентом загрузки по активной мощности нагрузки кабеля до 1 кВ.

    Оценка математического ожидания потерь напряжения в активном сопротивлении для совокупности из NEi eaaaeae 0,4 кВ в момент времени t без учета корреляционного момента:

    MNкн,t[DUКн.аLjt] = MNкн[VКнLj]?MNкн,t[KзаКнjt].                           ( 12 )

    В Приложении 1 представлены исходные данные этих совокупностей кабелей, а именно: активная мощность, протекающая по линии PКнjt, коэффициент мощности cos?Кнjt, реактивная мощность, протекающая по линии QКнjt, сечения линии FКнj, номинальный ток для данного сечения IномКнj, длина линии LКнj, погонные сопротивления линии r0Кнj, x0Кнj.

    Также в Приложении 1 представлены рассчитанные параметры, а именно: активное и реактивное сопротивление линии RКнj, ХКнj, ток, протекающий по линии IКнjt, коэффициент загрузки кабеля KзКнjt, коэффициент реактивной мощности нагрузки кабеля tg?Кнjt, потери напряжения в активном и полном сопротивлении линии ?UКнjt и  ?UКн.аjt, НОП кабеля VКнj, WКнj, коэффициент загрузки по активной KзаКнjt мощности.

    Для параметров каждой совокупности были определены их статистические показатели, а именно: среднее, минимальное, максимальное значения (табл.1), среднеквадратические отклонение, дисперсия, вариация.

    Таблица 1

    Параметр

    Пределы значений

    Число значений

    (в % от общего числа) ,

    iaiuoeo n?aaiaai

    максимальных

    минимальных

    средних

    Коэффициент загрузки КзаКн

    0,5…0,85

    0,006…0,27

    0,15…0,56

    43…73%

    НОП в активном сопротивлении VКн,%

    0,6…3,1

    0,1…3

    0,2…9

    62…76%

    Потери напряжения в активном сопротивлении ?UКн.а,%

    0,16…6,8

    0,009…0,13

    0,06…3

    67…93%

    Некоторые из 21 рассмотренной совокупности имеют относительно небольшое число кабелей, не позволяющих делать достоверные выводы. Для повышения достоверности результатов были проведены  статистические исследования тринадцати совокупностей кабелей до 1 кВ при числе кабелей в одной совокупности  NКн >60 шт.

    Для этих совокупностей были рассчитаны коэффициенты корреляции r[VКнLj;KзаКнjt] между НОП в  активном сопротивлении и коэффициентом загрузки по активной мощности нагрузки кабеля до 1 кВ.

    На рис. 3  показана зависимость коэффициента корреляции от математического ожидания коэффициента загрузки кабелей.С достаточно высокой степенью достоверности (0,78) эта зависимость аппроксимируется как:

    r[VКн; КзаКн] = - M[КзаКн].                                                   ( 13 )

    То есть можно сделать вывод, что коэффициент корреляции равен по абсолютной величине матожиданию коэффициента загрузки.

    Поскольку коэффициент корреляции имеет отрицательные значения, то произведение матожиданий НОП и коэффициента загрузки больше математического ожидания потерь напряжения в активном сопротивлении совокупности кабелей до 1 кВ.

    Рис. 3 .

    В Приложении 2 приведены статистические распределения значений потерь напряжения, коэффициента загрузки и НОП в активном сопротивлении кабелей 0,38 кВ от ТП до РЩ для разных совокупностей.

    По проведенным исследованиям статистических гистограмм распределений параметров в совокупностях кабелей 0,38 кВ от ТП до РЩ при разных значениях математического ожидания параметра можно сделать выводы:

    • Вид гистограммы распределения НОП VКн практически не меняется при изменении математического ожидания MN[VКн].
    • Вид гистограммы распределения коэффициента загрузки по активной мощности нагрузки кабелей до 1 кВ   КзаКн существенно  меняется при изменении математического ожидания MN[КзаКн]: вид гистограмм соответствует закону распределения «треугольник» или равномерному закону распределения.
    • Вид гистограммы распределения потерь напряжения в кабелях до 1 кВ ?UКн.а меняется при изменении математического ожидания. Математическое ожидание MN[?UКн.а] имеет наибольшую вероятность. При увеличении MN[?UКн.а] уменьшается вероятность MN[?UКн.а] и  увеличиваются вероятности других значений ?UКн.а.

    При упрощенных расчетах можно воспользоваться формулами, определяющими СКО для этих законов.  СКО случайной величины распределенной по равномерному и закону треугольника:

    ?[X] = = ; ?[X] = = ,                            

    где a, b – граничные значения интервала, которые может принять случайная величина.

    Для случайной величины коэффициента загрузки при ещё большем упрощении

    ?[KзаКн] =..                                            ( 15 )

    Четвертая глава посвящена выявлению границ использования упрощенных методов определения потерь напряжения в кабелях до 1 кВ.

    Было проведено исследование влияния реактивной составляющей на потери напряжения кабелях до 1 кВ. На рис. 4 показаны зависимости предельного значения коэффициента реактивной мощности tg? от сечения алюминиевой жилы кабеля до 1 кВ, при котором доля потерь напряжения в реактивном сопротивлении не превышает 10%.

     Погрешность при определении потерь напряжения с учетом только активной составляющей не превышает 10%: для алюминиевой жилы при tg?<0,4 и сечении 35?120 мм2, при tg?<1,0 и сечении 35?50 мм2, а для медной жилы при tg?<0,4 и сечении 35?95 мм2.

     

    Рис. 4 .

    Анализ соотношений статистических значений математического ожидания потерь напряжения в полном M[DUКн] и активном M[DUКн.а] сопротивлении показал, что M[DUКн]?M[DUКн.а] в среднем на 6%.

    Было проведено исследование зависимости коэффициента корреляции от числа кабелей в совокупности. На рис. 5 показаны результаты расчетов зависимостей максимальных max(r[VКнLj;KзаКнjt]), минимальных min(r[VКнLj;KзаКнjt]) и средних M(r[VКнLj;KзаКнjt]) значений коэффициента корреляции от числа кабелей NКн в совокупности.

    M(r[VКнLj;KзаКнjt]) < max(r[VКнLj;KзаКнjt]) < 0,5…0,8.            (16)

    -1 < minКн(r[VКнLj;KзаКнjt]) < M(r[VКнLj;KзаКнjt]).                    (17)

    Очевидно, что при увеличении NКн разброс max(r[VКнLj;KзаКнjt]) и minКн(r[VКнLj;KзаКнjt]) значений уменьшается и при NКн>80 стабилизируется:

    max(r[VКнLj;KзаКнjt])?minКн(r[VКнLj;KзаКнjt]r[VКнLj;KзаКнjt])?M(r[VKнL;K3]).(18) Для практического использования имеет смысл упрощение выражения (11) для определения математического ожидания потерь напряжения для совокупности из NКн кабелей. С учетом (7) и (13):

    MNкн,t[D?Кн.аjt]= MNкн[VКнLj] ? MNкн,t[KзаКнjt]  - MNкн,t[KзаКнjt] ??Nкн[VКнLj]??Nкн,t[KзаКнjt]=

    = MNкн[VКнLj] ? MNкн,t[KзаКнjt] {1 - gNкн[VКнLj]??Nкн,t[KзаКнjt]}, ( 19 )

    где gNкн[VKнLj] = ?Nкн[VKнL]/MNкн[VKнLj] - вариация НОП совокупности кабелей.

    Для практического задач возможно использование упрощенного  выражения для определения математического ожидания потерь напряжения в момент времени для совокупности из NКн >80 кабелей с учетом (15):

    MNкн,t[DUКн.аjt]=MNкн[VКнLj]?MNкн,t[KзаКнjt]{1-gNкн[VКнLj]?}.( 20 )

    Рис. 5 .

    Таким образом, значение корреляционной составляющей определяется максимальным и минимальным значением коэффициента загрузки по активной составляющей кабелей совокупности max[KзаКнjt] и  min[KзаКнjt] и вариацией номинальных относительных потерь кабелей gNкн[VKнLj].

    Для периода минимальных нагрузок при уменьшении коэффициента загрузки и его числовых характеристик, корреляционная составляющая уменьшается, следовательно, для оценки математического ожидания потерь напряжения можно использовать (12).

    В табл. 2 представлены значения погрешностей при определении математического ожидания потерь напряжения в совокупностях кабелей при NКн >60 шт. по упрощенным выражениям (12), (19) и (20) по сравнению с полученными по статистическим данным iaoaiaoe?aneiai i?eaaiey iioa?u iai?y?aiey a активном MNкн,t[DUКн.аjt] nii?ioeaeaiee.  При использовании (19), когда при определении корреляционного момента учитывается статистическое значение с.к.о. коэффициента загрузки и коэффициент корреляции определяется по (13), погрешность в среднем наименьшая (-0,7 %). При использовании (20), когда при определении корреляционного момента с.к.о. коэффициента загрузки определяется по (15) и коэффициент корреляции определяется по (13), погрешность увеличивается (-1,7 %). При использовании (12), то есть без учета корреляционного момента, погрешность увеличивается (10,8 %).

    Таблица 2

    %

    %

    %

    Номер упрощенного

    выражения

    (19)

    (20)

    (12)

    среднее

    -0,7

    -1,7

    10,8

    макс

    10,0

    9,0

    18,3

    мин

    -9,2

    -11,0

    1,0

    В главе 5 отражено применение методики оценки математического ожидания потерь напряжения в совокупности элементов для определения желаемого математического ожидания отклонения напряжения на ИП.

    При заданном желаемом матожидании отклонения напряжения на потребителе (совокупности РЩ) M[dUПt] математическое ожидание отклонения напряжения на ИП  в момент времени t:

    M[dUИПt]= M[dUПt] + M[DUИП-Тit+ M[DUТit] + M[DUКнjt] - M[Ei].(21)

    При заданном желаемом матожидании отклонения напряжения на потребителе (совокупности РЩ) MT[dUПt] математическое ожидание отклонения напряжения на ИП  в период  времени T:

    MT[dUИПt]=MT[dUПt]+MNea,T[DUКвnt]+MNo,T[DUТit]+MNкн,t[DUКнjt]-MNo[EТi].           ( 22 )

    В соответствии с проведенными в данной работе исследованиями и результатами предлагается следующий порядок определения желаемого математического ожидания отклонения напряжения на ИП  в период  времени T:

    • Исходные данные: Схема сети 10/0,4 кВ от трансформатора ИП до РЩ 0,4 кВ. Номинальные данные элементов: номинальные мощности трансформаторов 10/0,4 кВ, добавки напряжения на этих трансформаторах, длины и марки кабелей 10 и 0,4 кВ.
    • Предварительные действия: 2.1. Измерение потребления активной и реактивной электроэнергии от трансформатора ИП при заданном интервале осреднения  (почасовом или по периодам стационарности нагрузки). 2.2.Расчет коэффициента реактивной мощности.

      2.3. Расчет НОП элементов сети. 2.4.Расчет статистических показателей НОП совокупностей (математическое ожидание, стандартное отклонение, вариация).

    • Прогнозирование графика активной и реактивной нагрузки на следующие сутки.
    • Расчет суточного графика коэффициентов загрузки и математического ожидания потерь напряжения по совокупностям и в целом по сети.
    • Расчет графика желаемого математического ожидания отклонения напряжения на трансформаторе ИП.

    Разработанная методика оценки математического ожидания потерь напряжения в совокупностях элементов при определении желаемого математического ожидания отклонения напряжения была применена  для части системы электроснабжения г. Газа. Потребители электроэнергии  района г. Газа получают питание по радиальным кабельным линиям 11 кВ, к которым присоединены 9 трансформаторов 11/0,4 кВ каждый мощностью 1000 кВ А. К  каждому трансформатору присоединены  7…10 кабелей 0,4 кВ; общее число кабелей Nк.н=69. Рассмотренный район включает в себя обычных коммунально-бытовых потребителей. Максимум электропотребления наблюдается с 18…до 20 ч.

    На подстанции Gaza установлен трансформатор 33/11 кВ мощностью 10 МВА с регулированием напряжения под нагрузкой (±2?2,5%).

    Предварительно (14.10.2009 г.) были проведены измерения мощности нагрузки, напряжения, тока на первой секции подстанции Gaza напряжением 11 кВ с 18.30 до 20 ч.

    Потребление активной электроэнергии ЭА1=11238кВт ч; реактивной электроэнергии ЭР1=4147 кварч. Коэффициент реактивной мощности MT1[tg?]=0,35. Среднее значение отклонения напряжения на ИП MT1[dUИПt]=5,4%.

    На основании предоставленных исходных данных элементов системы электроснабжения определены суммарные номинальные мощности кабелей высокого (42817 кВ А) и низкого (9859 кВ А) напряжения и трансформаторов (9000 кВ А). Числовые характеристики НОП совокупностей:

    MNк.в[VКвL]=1,12%; MNк.в[WКвL]=0,2%; MNк.н[VКнL]=3,65%; sNк.н[Vк.н]=1,66%; MNт[VТ]=1,2%; MNт[WТ]=5,3%; MNт[HТ]=3,2%.

    Математического ожидания коэффициента загрузки  по активной мощности

    для кабелей 11 кВ:MNea,T[KзаКвnt]=0,15; для трансформаторов: MNo,T[KзаТit]= 0,78; для кабелей 0,38 кВ: MNei,T[KзаКнjt]= 0,71.

    Оценки математического ожидания потерь напряжения в сети 11/0,4 кВ района г. Газа: в кабелях 11 кВ MNea,T[DUКвnt]=0,19%; в трансформаторах MNo,T[DUТit]=2,37%;  в кабелях 0,38 кВ MNкн,t[DUКнjt]=2,37%. Сумма матожиданий потерь напряжения от ИП до ЭП: MT[DUИП-j] = 4,93 %.

    При желаемом матожидании отклонении напряжения на потребителе MT[dUПt]=0% и с учетом добавки напряжения  M[Ei]=5% желаемое математическое ожидание отклонения напряжения на ИП .   (22):

    MT[dUИПt]=0+ 4,93 – 5 = -0,07%.

    Во второй день эксперимента (15.10.2009 г.) напряжение на вторичном напряжении трансформатора 33/11 кВ было снижено на 5 % по сравнению с напряжением в первый день. Математическое ожидание отклонения напряжения MT1[dUИПt]=0,24%.

    В одном из домов во время проведения исследования был установлен самопишущий вольтметр с целью непрерывного контроля уровня напряжения у электроприемников.

    На рис. 6, 8 представлены графики напряжения, активной мощности нагрузки на п/ст Газа в первый и второй день, на рис.7 – графики напряжения у электропотребителя. Все параметры во второй день меньше, чем в первый.

    В табл. 3 приведены статистические показатели этих графиков.

    Таблица 3

    dUИП,

    %

    1 день

    dUИП,

    %

    2 день

    dUЭП,

    %

    1 день

    dUЭП,

    %

    2 день

    PИПS,

    кВт,

    1 день

    PИПS,

    кВт,

    2 день

    среднее

    5,37

    0,24

    5,3

    0,3

    7495

    7064

    с.к.о.

    1,53

    1,43

    1,5

    1,4

    283

    212

    макс

    8

    3,60

    8,2

    3,5

    8384

    7476

    мин

    3

    -2,00

    2,9

    -2,1

    7057

    6498

    Из табл. 3 видно, что среднее значение отклонения напряжения на ИП во второй день MT2[dUИПt]=0,24 %, что на 5,13% меньше среднего отклонения напряжения в первый день. Такие же соотношения отклонений напряжения на электропотребителе (5,3% и 0,3%). Следовательно, при применении рекомендуемой методики соблюдаются желаемые уровни напряжения на ЭП.

    Среднее значение активной нагрузки во второй день

    MT2[PИПSt]=7064 кВт, что на 431 кВт меньше MT1[PИПSt] в первый день.

    В табл. 4 представлены значения оценок математического ожидания отклонений напряжения ни ИП MT[dUИП] и ЭП MT[dUЭП], а так же значения активной ЭА и реактивной ЭР электроэнергии, потребленной в период с 18.30 до 20 ч в первый и во второй день. Так же в табл. 4 приведены значения разности между указанными параметрами в именованных единицах и в %.

    При уменьшении уровня напряжения на ИП и на ЭП на 5 % потребление активной мощности и электроэнергии снизилось на 6,1 %, а реактивной мощности и электроэнергии – на 13,8 %.

    Регулирующий эффект для активной нагрузки 6,1/5= 1,21, для реактивной нагрузки 13,8/5=2,7.

    Таблица 4

     

    MT[dUИП],

    %

    MT[dUЭП],

    %

    ЭА,

    кВт ч

    ЭР,

    кварч

    1 день

    5,37

    5,3

    11243

    4148

    2 день

    0,24

    0,3

    10597

    3644

    разность

    5,13%

    5%

    646 кВт ч

    504 кварч

    6,1%

    13,8 %

    Рис.6

    Рис.7

    Рис. 8

    ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ

    •  Разработана методика, позволяющая, с приемлемой для практического использования точностью, определить оценку математического ожидания желаемого отклонения  напряжения на источнике питания (ИП) сети 10/0,4 кВ при необходимом и достаточном числе исходных данных. В качестве исходных данных используются номинальные параметры трансформаторов 10/0,4 кВ и кабелей высокого и низкого напряжения, присоединенных к данному источнику питания, а также суммарное потребление активной и реактивной электроэнергии за период времени всеми электропотребителями ИП.
    • Математическое ожидание потерь напряжения в совокупностях элементов (кабелей 10 кВ, трансформаторов 10/0,4 кВ, кабелей 0,4 кВ), присоединенных к одному ИП, определяется как математическое ожидание произведения коэффициента загрузки по активной мощности и НОП в полном сопротивлении.
    • Выявлена отрицательная корреляция между НОП кабелей низкого напряжения Vк.ни коэффициентом загрузки по активной мощности Kз.а.к.н при числе кабелей в совокупности больше 80 штук. Зависимость коэффициента корреляции  r[Vк.н;Kз.а.к.н] с достаточной достоверностью аппроксимируется линейной функцией от математического ожидания MN[Kз.а.к.н]. При увеличении MN[Kз.а.к.н] увеличивается влияние корреляционного момента на математическое ожидание потерь напряжения для совокупности кабелей.
    •  Для практического использования предложены упрощенные выражения для определения математического ожидания потерь напряжения для совокупности кабелей низкого напряжения и трансформаторов 10/0,4 кВ.
    •  В соответствии с разработанной методикой в части системы электроснабжения 33/11/0,4 кВ района г. Газа после проведения необходимых измерений в первый день эксперимента определено желаемое значение математического ожидания отклонения напряжения на ИП MT[dUИПt]= - 0,07% при MT[DUИП-j]=4,93 %, при M[Ei]=5% и при   желаемом среднем отклонении напряжения на потребителе MT[dUПt]=0%. При уменьшении на 5 %  во второй день уровня напряжения на ИП потребление активной мощности и электроэнергии снизилось на 6,1 %, а реактивной мощности и электроэнергии – на 13,8 %.

    Основное содержание работы отражено в следующих публикациях:

    • Конюхова Е.А., Диаа А.Л. Определение желаемого значения математического ожидания отклонения напряжения в центре питания  сети 10/0,4 кВ. //Электрооборудование: эксплуатация и ремонт, 2011,№3.
    • Конюхова Е.А., Диаа А.Л., Гордеев Д.А., Кленина Л.И. Оценка математического ожидания потерь напряжения в совокупности радиальных кабельных линий до 1 кВ. //Промышленная энергетика, 2010, №1.

    Печ.л.                                     Тираж                           Заказ

    Типография МЭИ, Красноказарменная, 13

     
    Авторефераты по темам  >>  Разные специальности - [часть 1]  [часть 2]



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

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.