Диссертация (Компенсация высших гармоник и реактивной мощности с учетом топологии и параметров распределительной сети электротехнического комплекса предприятий), страница 6

Тогдастоимость лишь самих ФКУ, без учета доставки, монтажа и эксплуатациисоставит 6938744 рублей.В диссертационной работе разрабатывается методика определенияпараметров, режимов работы и точек подключения компенсирующих44устройств с учетом топологии сети, параметров и режимов работынагрузки.Цель и задачи диссертационной работы1.3Врезультатепроведённогоанализапроблемкачестваэлектрической энергии на выбранных объектах выявлена необходимостьповышения их энергоэффективности путём снижения уровня суммарныхпотерь электрической энергии в их электротехническом комплексе.Уменьшение уровня суммарных потерь производится за счет снижениясуммарногокоэффициентаповышениягармоническихкоэффициентакоэффициентыможномощности.разнымисоставляющихИзменятьспособами:токаиуказанныецентрализованно–устанавливать соответствующее оборудование на подстанции илираспределительномпункте;индивидуально–устанавливатьоборудование у отдельной нагрузки; смешанно – сочетая первые дваварианта.Цельюисследованийэффективностирежимовданнойработыраспределительнойявляетсясетиповышениепредприятийсотличающимися технологическими процессами и параметрами линейнойэлектрической нагрузки, и нагрузкой, обуславливающей наличие ВГ.Длядостиженияпоставленнойцелинеобходиморешитьследующие задачи:1Анализ режимов распределительной сети предприятия сразличным характером технологического процесса и нагрузки;2Системный анализ потерь мощности в зависимости отпоказателей качества электрической энергии в распределительных сетяхпредприятий;3Анализивыборэффективногометодамногомернойоптимизации для дальнейшего его использования при оптимизации по45критерию минимума потерь мощности режимов распределительной сетипредприятия при наличии разного рода искажений в напряжении и токе;4Разработка методического обеспечения поиска решениязадачи по повышению эффективности использования компенсирующихустройствприразличныхфункциональныхзависимостяхпотерьмощности от показателей качества электрической энергии;5Разработка имитационной модели, адекватно отображающейполученные аналитические результаты исследований;6Практическое подтверждение разработанных методов поповышению эффективности режимов распределительной сети путемприменения компенсирующих устройств.46Выводы по главе 11.4Принимая во внимание вышесказанное (результаты анализасобранныхстатистическихданных),можносделатьвывод,чтопроблемными показателями качества в выбранных электротехническихкомплексах, с точки зрения увеличения потерь мощности, являются:Для1.предприятийалюминиевойпромышленности:гармонические искажения тока и напряжения, большая доля реактивноймощности.Для2.предприятийгорнодобывающейпромышленности:гармонические искажения тока и напряжения, большая доля реактивноймощности.3.Длясоциально-значимыхобъектов:несимметричнаянесинусоидальность напряжения и тока, несимметричное потреблениереактивной мощности.Несмотря на идентичные факторы, влияющие на увеличение потерьэлектрической энергии для разных предприятий, способы уменьшенияпотерьнеобходиморассчитыватьиндивидуальнодлякаждогопредприятия, что будет показано далее.Установлены новые зависимости величины потерь мощности отненормируемых коэффициентов –и.Графо-аналитический анализ распределительных сетей объектовисследования показал:•для предприятий алюминиевой промышленности включениекомпенсирующих устройств на стороне 0,66, 6 и 10 кВ практически будетсказываться только на тех линиях 0,66, 6 и 10 кВ, к которымподключается компенсирующее устройство.

На остальные линии вданном случае компенсирующее устройство оказывать влияние не будет;47•дляпредприятийгорнодобывающейпромышленностиподключение КУ в любом месте электрической сети для указанной сетибудет оказывать влияние на качество электроэнергии по всей сети,которая получает питание от одной и той же высоковольтной линии;•для социально-значимых объектов, как и для подземныхвыработок, для указанных сетей характерной чертой является мягкостьпитающей сети.

Кроме этого, по сравнению с предыдущим случаем здесьменьше количество ступеней напряжения. Отсюда можно сделать вывод,аналогичный с предыдущим.В количественном изображении зависимость параметров и местаподключения КУ от топологии сети по ее графу практически получитьневозможно. Поэтому в диссертации эта зависимость в ином виде будетпредложена и представлена в последующих главах.На основе проведенного и представленного в главе анализапоставлены цель и задачи научных исследований.48ГЛАВА 2 ВЫБОР МЕТОДА ОПТИМИЗАЦИИ И ВЫВОДАНАЛИТИЧЕСКОГОПОДКЛЮЧЕНИЯИВЫРАЖЕНИЯДЛЯПАРАМЕТРОВПОИСКАТОЧЕККОМПЕНСИРУЮЩИХУСТРОЙСТВ2.1Ранжирование потребителей по их вкладу в суммарныепотери мощностиДля эффективной коррекции показателей качества электрическойэнергии с целью приведения их в допустимые пределы, что позволитуменьшить потери электрической энергии в электротехническогокомплексе и, как следствие, уменьшить затраты на электроэнергию,необходимо использование набора корректирующих устройств.Таким образом, необходимо определить потери электрическойэнергии, как многофакторную функцию и оптимизировать ее.

Врезультате оптимизации определим места установки компенсирующихустройств, а также их количество. Оптимальным будем считать такойнабор компенсирующих устройств при котором эффект от их применениябудет адекватным по отношению к затратам на их приобретение.Существуетмножествометодовоптимизациимногомерныхфункций [6, 34, 40, 52, 74, 75, 83, 90, 95,], например, эволюционныйметод [40], машина Больцмана [95], метод Хука-Дживса [34] и т.п.Рассмотрим достоинства и недостатки приведенных выше методовоптимизации.49Таблица 2.1 – Сравнительный анализ методов многомернойоптимизации№п/п1.МетодЭволюционный(генетический)ДостоинстваНедостаткиможет применяться для решениясложных неформализованных задач,для которых не разработаноспециальных методовнет необходимости вупорядоченности в исходныхданных2.3.МашинаБольцманаХука-Дживсадает возможность выбирается излокальных экстремумовадаптивного рельефа пространствасостоянийпростая стратегия поиска инебольшой объём требуемойпамяти.Простота и наглядность делаютвозможным использованиедиаграммы Парето специалистами,не имеющими особой подготовки4.ПаретоСравнение диаграмм Парето,описывающих ситуацию до и послепроведения улучшающихмероприятий, позволяют получитьколичественную оценку выигрышаот этих мероприятийСравнительныйанализпоказал,чтодляотсутствие гарантийобнаруженияглобальногорешения заприемлемое времянет гарантии, чтонайденное решениебудет оптимальнымрешениеммедленнымалгоритмомобученияВероятностьвырожденияалгоритма вбесконечнуюпоследовательностьисследующихпоисков без поискапо образцуПри построениисложной, не всегдачеткоструктурированнойдиаграммывозможнынеправильныевыводыне позволяет найтиединственногорешения проблемы,можно получитьлишь множествоэффективныхрешенийрешенияпоставленной в работе, наиболее рациональным являетсязадачи,методоптимизации Парето по следующим причинам: простота, низкаявычислительная нагрузка и множественность оптимальных решений.50СогласнопринципуПаретоопределяетсяминимальныйидостаточный набор корректирующих устройств при их максимальномвлиянии на качество электроэнергии.Для начала необходимо ранжировать показатели качества по ихвлиянию на затраты на электрическую энергию.

Очевидно, что затратына электрическую энергию представляют собоймногофакторнуюфункцию, которая зависит от:•времени года;•подключенной нагрузки;•режимов работы предприятия;•технического состояния электротехнического комплекса;•уровней искажения качества электрической энергии.Так как весь спектр проблем в диссертационной работе охватить непредставляется возможным, ограничимся последним пунктом.Уровень искажений показателей качества электрической энергиитакже многофакторная функция, зависящая от:•состава электрической нагрузки;•электрической мощности приемников, искажающих качествоэлектроэнергии;•режимов работы электротехнического комплекса;•пространственногорасположенияпотребителейвнутриэлектротехнического комплекса, т.е.

топологии распределительной сети;•пространственногорасположенияэлектротехническогокомплекса относительно источника электрической энергии.Таккаквышеперечисленныефакторыобусловленытехнологическими особенностями конкретного предприятия, радикальноизменить их не представляется возможным.51Вэлектротехническомкомплексеприемники,искажающиекачество электрической энергии, могут иметь различную электрическуюмощность.Очевидно,чточембольшеэлектрическаямощностьискажающего приемника, тем больше его вклад в искажение качестваэлектрической энергии. Вместе с тем, в равной степени на искажениекачестваэлектрическойэнергиивлияетиместорасположенияискажающей нагрузки. Так, например, нагрузка может быть малоймощности, но располагаться далеко от подстанции, тогда потеримощности из-за неудовлетворительного качества могут быть больше, чемесли бы искажающая нагрузка была мощной и располагалась близко кподстанции.Прирассмотренииотдельновзятогоэлектротехническогокомплекса можно придти к выводу от том, что приемники могут бытьподключены на разных уровнях напряжения, территориально могутнаходится как в непосредственной близости, так и на значительномрасстоянии друг от друга.

Очевидно, что все это влияет на искажениекачества электрической энергии по-разному.Электротехническиекомплексы,имеющиебольшуюустановленную электрическую мощность – предприятия алюминиевойпромышленности – либо подключаются на высокий или сверхвысокийуровни напряжения, либо возводятся в непосредственной близости отисточника электрической энергии. В тоже время электротехническиекомплексыгорнодобывающейпромышленностиневозможнопереместить куда бы то ни было, так же, как и источник энергии изачастую они находятся на значительном отдалении от источника.Социально-значимые объекты, электротехнические комплексы которыхимеют небольшую, по сравнению с первыми двумя, электрическую52мощность подключаются к среднему уровню напряжения и могутнаходиться как рядом, так и на некотором удалении от источника.Исходя из вышесказанного, потери электрической энергии какмногофакторную функцию можно представить в виде:(2.1)гдекачество– электрическая мощность приемников, искажающихэлектроэнергии;–пространственноерасположениеэлектротехнического комплекса относительно источника электрическойэнергии, т.е.

фактор, учитывающий топологию распределительной сети– показатели качества электрической энергии, влияющие на потери.53Определение2.2точекподключениякомпенсирующихустройствДля определения места подключения компенсирующего устройства(КУ) необходимо определить значимые параметры потребителей иранжировать их по влиянию на суммарные потери активной мощности вэлектротехническом комплексе промышленных предприятий.Вкачествекритерияоценкиэффективностиработыэлектротехнического комплекса промышленного предприятия в работепринятавеличинаэлектротехническогосуммарныхкомплексаприпотерьактивнойраспределениимощностиэлектрическойэнергии.Далее предлагается величину потерь оптимизировать по Парето:вектор решениясуществуетназывается оптимальным по Парето, если нетакого, чтодля всехихотя бы для одного .Рассмотрим величину суммарных потерь активной мощности, каксистему, на которую влияют множество факторов и проведем системныйанализ.