Использование метода упорядоченных диаграмм для выбора мощности компенсирующего устройства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Самарский государственный технический университет

Использование метода упорядоченных диаграмм для выбора мощности компенсирующего устройства

Юлия Сергеевна Выровчикова - магистрант

Олег Вячеславович Соляков - к.т.н., доцент

Валентин Павлович Степанов - д.т.н., доцент

443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244

Аннотация

Ключевые слова: выбор мощности компенсирующего устройства, выбросы и провалы реактивной нагрузки, упорядоченная диаграмма.

Введение

Целью настоящей работы является выбор числа и мощности секций регулируемой части компенсирующего устройства в промышленных электрических сетях на стадии проектирования с использованием метода упорядоченных диаграмм.

Постановка задачи

В промышленных электрических сетях напряжением ниже 1000 В компенсация реактивной мощности, как правило, осуществляется конденсаторными батареями [1]. Мощность компенсирующего устройства в общем случае состоит из нерегулируемой и регулируемой мощностей конденсаторной батареи:

. (1)

В условиях эксплуатации, когда графики электрической нагрузки (ГЭН) Q(t) известны, выбор нерегулируемой и регулируемой мощностей не вызывает затруднений.

На стадии проектирования, когда ГЭН неизвестны, мощность компенсирующего устройства выбирается по неизменным во времени характеристикам графика - средним активной P_cp и реактивной Q_cp мощностям [2, 3].

Такой подход к выбору мощности компенсирующего устройства обоснован только в частном случае, для неизменных во времени ГЭН Q(t). В общем случае, при изменяющемся во времени ГЭН, выбор мощности компенсирующего устройства по статическим характеристикам не соответствует физике решаемой задачи, что в условиях эксплуатации приводит к недокомпенсации и перекомпенсации реактивной мощности, потребляемой электроприемниками, а соответственно, и к увеличению потерь электрической энергии в промышленных электрических сетях.

С целью уменьшения потерь электрической энергии в промышленных электрических сетях предлагается выбирать компенсирующее устройство по изменяющимся во времени характеристикам: выбросам и провалам ГЭН [4, 5]. Для определения нерегулируемой и регулируемой мощностей конденсаторной батареи необходимо располагать двумя основными характеристиками ГЭН Q(t): максимальной Qmax и минимальной Qmin реактивной нагрузками, а также диапазоном изменения реактивной нагрузки D_Q. Оценку этих характеристик можно получить с помощью характеристик выбросов и провалов. Для этого удобно использовать метод упорядоченных диаграмм, заключающийся в расчете статистической функции распределения случайного процесса изменения ГЭН Q(t) и ее построении, когда по оси ординат откладываются средние ординаты выбросов и провалов в порядке убывания, а по оси абсцисс - средние суммарные длительности ординат ГЭН Q(t) [6]. Функция распределения в теории нагрузок получила название упорядоченной диаграммы [5]. Заметим, что метод упорядоченных диаграмм с успехом был применен в теории электрических нагрузок [3] и показателей качества электрической энергии [7].

Решение задачи

Исходными данными для расчета выбросов и провалов ГЭН служат: число электроприемников n, индивидуальные номинальные активные мощности электроприемников , индивидуальные коэффициент мощности cosц и коэффициент использования Ки, вид и параметры корреляционной функции. В результате расчета мы получаем данные для построения расчетной упорядоченной диаграммы: среднюю реактивную мощность , среднее число выбросов и провалов , среднюю длительность выбросов и провалов , среднюю амплитуду выбросов и провалов нагрузки относительно заданного уровня за расчетный период времени , k - количество уровней.

Методика построения расчетной УД выбросов и провалов ГЭН Q(t) (см. рисунок) заключается в следующем. По оси ординат откладываются средние амплитуды выбросов и провалов реактивной нагрузки Q(t) в порядке убывания, а по оси абсцисс - средние суммарные длительности выбросов и провалов реактивной нагрузки Q(t) относительно k-го заданного уровня .

Построение расчетной УД выбросов и провалов ГЭН Q(t) удобнее всего начинать с нулевого уровня , равного средней реактивной нагрузке :

, (2)

где k=0 - номер уровня.

Первые уровни и формируются отложением по оси ординат средних амплитуд выбросов и провалов за нулевой уровень соответственно:

; (3)

, (4)

а по оси абсцисс - суммарных средних длительностей выбросов и провалов , определяемых по выражениям:

; (5)

, (6)

где ,- средние длительности выбросов и провалов за нулевой уровень ;

, - средние числа выбросов и провалов за нулевой уровень .

Расчетная упорядоченная диаграмма выбросов и провалов ГЭН за k уровней

На нулевом уровне суммарные средние длительности выбросов и провалов равны между собой, а их сумма равна расчетному периоду времени :

. (7)

Таким образом, точка А на рисунке имеет координаты (;).

Вторые уровни и формируются отложением по оси ординат средних амплитуд выбросов и провалов за первый уровень соответственно:

; (8)

, (9)

а по оси абсцисс - суммарных средних длительностей выбросов и провалов , определяемых по выражениям:

; (10)

, (11)

где ,- средние длительности выбросов и провалов за первый уровень ;

, - средние числа выбросов и провалов за первый уровень .

При этом суммарная средняя длительность провала за первый уровень откладывается из точки B с координатами (-; -).

Аналогично строим выбросы и провалы для k-того уровня. Значения k-того уровня для выбросов и провалов Q(t) определяются по выражениям:

; (12)

, (13)

где j - текущее значение уровня.

Минимальное значение реактивной мощности (см. рисунок) принимается за мощность нерегулируемой части компенсирующего устройства:

. (14)

Мощность регулируемой части компенсирующего устройства принимается равной разности между максимальным Qmax и минимальным Qmin значениями реактивной нагрузки (см. рисунок) или диапазону ее изменения D_Q: реактивный компенсирующий выброс

, (15)

где N - число секций; Q_cek - мощность одной секции регулируемой части компенсирующего устройства.

Вывод

Расчетная УД Q(t) выбросов и провалов позволяет дать оценку трем основополагающим величинам ГЭН Q(t): минимальному и максимальному значениям реактивной мощности, диапазону изменения реактивной нагрузки D_Q, необходимым для выбора мощности КУ, его нерегулируемой и регулируемой мощностям.

Библиографический список

1. Основы построения промышленных электрических сетей / Г.М. Каялов, А.Э. Каждан, И.Н. Ковалев, Э.Г. Куренный; Под общ. ред. Г.М. Каялова. - М.: Энергия, 1978. - 352 с.

2. Указания по проектированию установок компенсации реактивной мощности в электрических сетях общего назначения промышленных предприятий. РТМ 36.18.32.6-92. - Москва, 1992. - 53 с.

3. Электрические нагрузки промышленных предприятий / С.Д. Волобринский, Г.М. Каялов, П.Н. Клейн, Б.С. Мешель. - М.-Л.: Энергия, 1964. - 154 с.

4. Методы вероятностного моделирования в расчетах характеристик электрических нагрузок потребителей. - 2-е изд., перераб. и доп. / И.В. Жежеленко, Е.А. Кротков, В.П. Степанов. - М.: Энергоатомиздат, 2003. - 220 с.

5. Шидловский А.К., Куренный Э.Г. Введение в статическую динамику систем электроснабжения. - Киев: Наук. думка, 1984. - 273 с.

6. Гайдукевич В.И., Титов В.С. Случайные нагрузки силовых электроприводов. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 160 с.

7. Управление качеством электрической энергии / И.И. Карташов, В.Н. Тульский, Р.Г. Шамонов и др.; Под ред. Ю.В. Шарова. - М.: Изд. дом МЭИ, 2006. - 320 с.

Размещено на Allbest.ru