Автореферат (Компенсация высших гармоник и реактивной мощности с учетом топологии и параметров распределительной сети электротехнического комплекса предприятий), страница 3

Далее необходимо распределить генерируемую реактивную мощность ФКУ между отдельными контурами, пропорционально току гармоники, на которую настроен контур.Емкость и индуктивность контуров определяется по выражениям:(v −1) Q ; L=2Cvvv  pU22v=1Cvv2,(6)где: Cv иLv – емкость конденсатора и индуктивность катушки в контуре,настроенного на частоту гармоники v ; Qv – реактивная мощность этого жеконтура.С целью реализации прогнозирования изменения нагрузки проведенсравнительный анализ графиков нагрузки активной и реактивной мощностина выбранных объектах исследования. Анализ показал, что на рассматриваемых в работе предприятиях как потребление, так и соотношение активной иреактивной мощностей существенно различаются. Кроме этого, графикинагрузки могут носить как равномерный, так и неравномерный характер.Неравномерность нагрузки очевидно вызывает необходимость в регулировании параметров КУ в процессе работы предприятия.

К такого рода предприятиям прежде всего относятся предприятия горнодобывающей отрасли.Сформирован алгоритм работы ФКУ для равномерной и неравномерной нагрузки.Описан способ вычисления реактивной мощности, учитывающий нетолько фундаментальную составляющую синусоиды тока и напряжения, нои искажения этих кривых (рисунок 4).14Рисунок 4 – Измерение коэффициента мощностиДля осуществления регулирования КУ при переменном характеренагрузки необходим прогноз ее изменения.Проведен сравнительный анализ методов прогнозирования нагрузкис целью выбора метода прогнозирования и последующей оптимизации работы ФКУ и предотвращения негативных явлений (перекомпенсация, простойКУ, перегрузка КУ).Выявлено, что метод, основанный на применении нечеткой нейронной сети, является наилучшим с точки зрения точности прогнозирования.Средняя ошибка прогнозирования этого метода для рабочих дней составила2,5 %, а для выходных дней – 1,5 %.

Наибольшей ошибкой прогнозированиясреди сравниваемых методов обладает регрессионный анализ, – 3,5 % длярабочих дней и 3,0 % для выходных дней. Для нейронной сети средняяошибка прогнозирования составила 2,9 % – рабочие дни и 2,1 % – выходныедни.Проведено сравнение традиционной методики выбора точки подключения и параметров ФКУ с предложенной на примере цеха с дуговымисталеплавильными печами. Основываясь на имитационной модели доказанаэффективность предложенной методики.В результате ранжирования были выявлены потребители, оказывающие наиболее существенное влияние на суммарные потери мощности.15Таблица 1 – Суммарные потери активной мощности в цеху с дуговыми сталеплавильными печамиСнижениеСнижение№Без приТрадицион- Предложенпри традипри предлоп/мененияная методи- ная методиционнойженной мепФКУ, кВтка, кВтка, кВтметодике, %тодике, %1592,3334,3345,343,641,7Исходя из полученных результатов выявлено, что применение разработанной методики позволяет добиться результатов, близких по эффективности к традиционному способу с меньшими затратами на покупку оборудования (экономия составила 60 %).В четвертой главе «Экономический эффект» проведен экономический расчет применения разработанной методики на примере ФКУ для схемы, представленной на рисунке 5.Полученные исходные данные:1.Электролиз 1:P = 501023,83 кВт; KM = 0,8; THDI = 0,1; l = 1,2 км ;2.Электролиз 2:3.Электролиз 3:•Прочие потребители:P = 501023,83 кВт; KM = 0,8; THDI = 0,1; l = 1,2 км ;P = 501023,83 кВт; KM = 0,8; THDI = 0,1; l = 1,4 км ;4.ДЛП: P = 39050 кВт; KM = 0,65; THDI = 0,05; l = 3 км ;5.ДАМ: P = 70545 кВт; KM = 0,74; THDI = 0,07; l = 4 км ;6.УФС: P = 64000 кВт; KM = 0,64; THDI = 0,06; l = 10 км ;•ЭНЦ: P = 226786 кВт; KM = 0,5; THDI = 0,05; l = 7 км ;P = 5000 кВт; KM = 0,87; THDI = 0,02; l = 15 км ;16Рисунок 5 – Схема электроснабжения электротехнического комплекса предприятия ПАО «РУСАЛ БРАТСК»Применив разработанную методику получены следующие результаты (рисунок 6).Рисунок 6 – Ранжированные потребителиСогласно результатам расчетов, компенсировать необходимо потребители под номерами 1, 3, 7.

Суммарная реактивная мощность указанныхпотребителей 87811,871 квар.17Данные о стоимости ФКУ получены из открытых источников, размещенных в информационно-телекоммуникационной сети интернет, и составляют в среднем 250 руб/квар.Таблица 2 – Суммарные годовые потери мощности предприятияНаименоваДо модернизацииПосле модернизацииниеАбсолютОтносительАбсолютОтносительная величино годовогоная величино годовогоПотери активна,потребления,на,потребления,ной мощностикВтч/год%кВтч/год%60469003,5539304852,31Таким образом, применив разработанную методику затраты на электрическую энергию снизились на 2116415 кВтч/год, что в денежном эквиваленте составит 3301607,4 руб/год, при тарифе 1,560 руб/кВтч.ЗАКЛЮЧЕНИЕПо результатам диссертационной работы можно сделать следующиевыводы:1.Проведен анализ режимов распределительной сети предприятия с различным характером технологического процесса, топологии распределительной сети и нагрузки (алюминиевая, горнодобывающая промышленности, социально-значимые объекты), выявлены отклонения показателейкачества электрической энергии от заданного уровня;2.Проведен системный анализ потерь мощности в зависимостиот показателей качества электрической энергии в распределительных сетяхпредприятий.

На основе анализа выявлены ненормируемые показатели качества электрической энергии, характеризующие параметры нагрузки и топологию распределительных сетей и в значительной степени функциональносвязанные с суммарными потерями мощности в сети предприятий (суммарный коэффициент мощности гармонических составляющих тока, коэффициент мощности);3.Впервые введена функция ранжирования потребителей по ихвкладу в суммарные потери мощности в распределительной сети электротехнического комплекса предприятий Zi , позволяющая однозначно оценитьвклад отдельного потребителя в общие потери мощности;4.Проведен анализ и выбор эффективного метода многомерной оптимизации для дальнейшего его использования при оптимизации покритерию минимума потерь мощности режимов распределительной сетипредприятия при наличии разного рода искажений в напряжении и токе.Анализ показал, что в рамках поставленной задачи наиболее рациональнымявляется метод оптимизации по Парето, ввиду возможности получениямножественности решений по этому методу и простоты его реализации;185.Разработано методическое обеспечение поиска решения задачи по повышению эффективности использования компенсирующихустройств при различных функциональных зависимостях потерь мощностиот показателей качества электрической энергии.

Написана компьютернаяпрограмма, позволяющая определить точки подключения и параметры КУсогласно разработанной методике и получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2018617921, на основе вышесказанного разработана методика определения точек подключения и параметров КУ как при равномерной, так и при неравномерной нагрузках;6.Разработана имитационная модель, адекватно отображающаяполученные аналитические результаты исследований и подтверждающаякорректность полученных выражений и результатов;7.Выявлено, что используя метод Парето в сочетании с полученной функцией ранжирования Zi , возможно существенно уменьшить затраты на КУ (до 60 %) по сравнению с применением традиционной методики.8.Получено практическое подтверждение разработанных методов по повышению эффективности режимов распределительной сети путем применения компенсирующих устройств.

Получены акт и справка овнедрении.СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ АВТОРОМ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ1.Замятин, Е.О. Повышение коэффициента мощности в электрических сетях с нелинейной нагрузкой [текст] / Я.Э. Шклярский, Е.О. Замятин // «Известия вузов. Горный журнал», 2014.

– № 2, – с. 99-106 (соискатель 50 %) (журнал из списка ВАК).2.Замятин, Е.О. Система мониторинга и оценки показателейкачества электрической энергии на основе искусственной нейронной сети[текст] / Я.Э. Шклярский, Е.О. Замятин // «Естественные и техническиенауки», 2015. – № 3 (81), – с. 127-129 (соискатель 60 %) (журнал из спискаВАК).3.Замятин Е.О. Методика определения точек подключенияфильтро-компенсирующих устройств на основе применения принципа Парето [текст] / Е.О. Замятин, А.Я. Шклярский // «Естественные и техническиенауки», 2018.

– № 7 (121), – С. 239-244 (соискатель 80 %) (журнал из спискаВАК).19Статьи в сборниках и трудах конференций:4.Замятин, Е.О. К вопросу о внедрении распределенной генерации: интерфейс взаимодействия с распределительной системой [текст] /Я.Э. Шклярский, О.И. Цинкович, Е.О. Замятин // Материалы докладов восемнадцатой научно-технической конференции «Энергетика: эффективность, надежность, безопасность», изд-во Томского политехнического университета, 2012.

– с. 204-206 (соискатель 20 %)5.Замятин, Е.О. Энергетические характеристики сети с нелинейной нагрузкой [текст] / А.Н. Скамьин // Материалы международнойнаучно-практической конференции «XLII Неделя науки СПбГПУ», изд-воСПбГПУ, 2013. – с. 73-75 (соискатель 50 %).6.Замятин, Е.О. Faultless maintenance of capacitor bank in thecontext of voltage anharmonity [текст] / E. Zamyatin // 55 Konferencija Studenckich Kol Naukowych Pionu Gorniczego 11 grudnia 2014 r. Krakow, AGH(соискатель 100 %)7.Замятин, Е.О.

Concept for electric power quality indicatorsevaluation and monitoring stationary intellectual system development [текст] /Egor Olegovich Zamyatin, Yaroslav Elievich Shklyarskiy, Emiliya VladimirovnaYakovleva, // International Journal of Applied Engineering Research ISSN 09734562, 2016 – Number 6, Vol. 11, – с. 4270-4274 (соискатель 80 %) (индексируется в базе SCOPUS).8.Замятин, Е.О. Система мониторинга показателей качестваэлектрической энергии на основе искусственной нейронной сети [текст] /Я.Э. Шклярский, Е.Н. Ильницкая, Е.О. Замятин // «Современная наука ипрактика», 2016. – № 5 (10), – с. 35-37 (соискатель 60 %)9.Замятин, Е.О.

Concept for electric power quality intellectualsystem development [текст] / E. Zamyatin // 67th Berg- und Hüt-tenmännischerTag, 2016. (соискатель 100 %)10.Замятин, Е.О. Влияние сопротивления системы на уровеньвысших гармоник в сети [текст] / А.Н. Скамьин, Е.О.

Замятин // МатериалыII Всероссийской (с международным участием) молодежной научнопрактической конференции «Введение в энергетику», Кемерово, Изд-воКузГТУ, 2016. – с. 122-125. (соискатель 50 %)11.Замятин, Е.О. Developing of electric power quality indicatorsevaluation and monitoring intellectual system [текст] / Andrey Y.