Диссертация (1143999), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Схематически это можно представить, как показано на рисунке2.1.54Рисунок 2.1 – Системный анализ влияния различных параметров навеличину суммарных потерь активной мощностиСистемныйанализпредставляетсобойпоследовательностьдействий по установлению структурных связей между переменными илипостоянными элементами исследуемой системы.Проведя системный анализ очевидно, что потери активноймощности в ЛЭП – многофакторная функция, зависящая от:•нелинейностинагрузки,чтохарактеризуетсясуммарного коэффициента гармонических составляющих [22] –•понятием;полной мощности нагрузки – S, которая включает в себяактивную, реактивную мощности и мощность искажения – P, Q и Dсоответственно, P и Q также связаны между собой коэффициентоммощности –•;активного сопротивления ЛЭП – R, которое, в свою очередь,зависит от длины ЛЭП – l, температуры окружающей среды –материала ЛЭП – ρ, и сечения проводов ЛЭП –,.Проранжируем потребители по их влиянию на величину потерьактивной мощности в электротехническом комплексе.
Определение55величины потерь активной мощности, применяя все возможныепараметры, нецелесообразно и нерационально, с точки зрения объемавычислений и необходимости хранения большого объема данных, неговоря о том, что, зачастую нет возможности получить часть данныхввиду их отсутствия. Для этого необходимо определить факторы, вбольшей степени влияющие на величину потерь, при этом пренебрегаяостальными факторами. В результате получим функцию, показывающую– какой из потребителей вносит больший вклад в потери активноймощности.Таким образом задача сводится к поиску зависимости(2.2)где:– функция, показывающая – какой потребитель вноситнаибольший вклад в потери активной мощности;– потери активноймощности в ЛЭП, по которой протекает только ток i-го потребителя;–суммарные потери активной мощностив электротехническомкомплексе.Перед определением существенно влияющих параметров, следуетпринять во внимание, что функцияв результате вычислений покажетлишь количественную характеристику – какой потребитель больше, акакой меньше влияют на потери.Нелинейность нагрузкиНелинейная нагрузка искажает форму тока.
Действующее значениеискаженногогармоническихтокачереззначениесоставляющих,представленным выше.суммарногоопределяетсякоэффициентавыражением(1.7),56Принимая это во внимание, воспользуемся понятием коэффициентаискажения – :(2.3)Выражение (2.3) показывает насколько искажена кривая токаотдельно взятой нагрузки. Если– искажения отсутствуют, если– кривая тока искажена, также очевидно, что.Нелинейность нагрузки в дальнейшем предлагается оценивать сприменением коэффициента искажения, т.к.
в работе установлена прямаясвязь между суммарным коэффициентом гармонических искажений токаи потерями мощности.Рисунок 2.2 – Семейство характеристик, построенных по выражению(2.3)Для примера на рисунке 2.2 приведены зависимости, полученныедля токов с различными действующими значениями на основной частотепри изменяющимся суммарном коэффициенте гармонических искажений.Из зависимостей, представленных на рисунке 2.2, следует, что приувеличенииполный ток увеличивается, а при одновременном57увеличении тока первой гармоники увеличивается и значение полноготока. Отсюда, в свою очередь следует, что коэффициент искажения потоку необходимо учитывать при ранжировании потребителей.Активное сопротивление ЛЭПОчевидно, что потери активной мощности в ЛЭП прямопропорциональныактивномусопротивлениюЛЭП.Активноесопротивление проводника определяется по выражению:(2.4)где– удельное сопротивление проводника,проводника, м;– сечение проводника,;– длина.Рисунок 2.3 – Поверхность изменения величины активногосопротивления при изменении длины и сечения проводникаАнализ зависимости, представленной на рисунке 2.3, указывает нато, что сопротивление проводника резко возрастает при увеличении58сечения и длины, однако это происходит при значении сечения близком кнулю, это также показано на рисунке 2.4.Рассмотрим зависимость в двухмерном пространстве (рисунки 2.4 –2.5).Рисунок 2.4 – Графическое представление выражения (2.4) в двухмерномпространстве, изменение активного сопротивления при увеличениидлины и трех различных значениях сечения59Рисунок 2.5 – Графическое представление выражения (2.4) в двухмерномпространстве, изменение активного сопротивления при увеличениисечения и трех различных длинахИз анализа зависимостей (рисунки 2.4 – 2.5) видно, что изменениесечения проводника в меньшей степени влияет на изменение активногосопротивления, нежели изменение его длины.Таким образом, принимая во внимание вышесказанное и допуская,что удельное сопротивление материала проводов ЛЭП одинаковое,положим, что активное сопротивление зависит только от длиныпроводника.Мощность нагрузкиМодуль полной мощности определяется выражением:(2.5)где:искажения.– активная составляющая,– реактивная,– мощность60Мощность искажения исключительно математическое понятие, ненесущее в себе никакого физического смысла, поэтому сделанодопущение, что в дальнейшем она учитываться не будет.Модуль полной мощности можно определить по выражению:(2.6)где:– действующее значение напряжения,– действующеезначение тока.Активная мощность нагрузки определяется по выражению:(2.7)где:– коэффициент мощности.Реактивная мощность, при наличии искажений в форме тока илинапряжения определяется выражением:(2.8)Рисунок 2.6 – Семейство характеристик активной и реактивноймощностей при изменении коэффициента мощности при заданныхзначениях тока и напряжения61Вслучаеналичиявсетитолькопервойгармоническойсоставляющей, выражение (2.8) можно переписать в виде:(2.9)где:– угол сдвига фаз между током и напряжением.Для ранжирования потребителей по их вкладу в потери активноймощности, необходимо понимать, что на потери, в конечном итоге,влияет ток в ЛЭП.
Поэтому, чтобы уменьшить потери необходимоуменьшить ток. Ток прямо пропорционален полной мощности, а полнаямощность включает в себя активную и реактивную составляющие.Активнуюсоставляющуюуменьшитьнельзя.Реактивнуюжесоставляющую можно уменьшить до нуля (рисунок 2.6), увеличивкоэффициент мощности.Таким образом при определении вклада потребителей в потериактивноймощностинеобходимоучитыватьактивнуюмощностьпотребителя и его коэффициент мощности.С учетом вышесказанного для дальнейшего исследования принятряд допущений, а именно:•удельное сопротивление проводов ЛЭП одинаково;•сечения проводников ЛЭП на одном предприятии принятыравными друг другу;•мощность искажения не учитывается;•напряжение в электротехническом комплексе предприятияодинаково во всех его точках.Определение потерь мощности i-го потребителяПринимая во внимание, вышеприведенные выражения, получим:(2.10)62где:– потери активной мощности в ЛЭП питающей i-гопотребителя;– модуль полной мощности i-го потребителя;активная мощность i-го потребителя;го потребителя;–– удельное сопротивление ЛЭП i-– сечение проводов ЛЭП i-го потребителя;–коэффициента искажения тока i-го потребителя.Как было сказано выше, задача заключается в определениипотребителей, больше других влияющих на суммарные потери активноймощности, то есть в определении функции.(2.11)где:– суммарные потери активной мощности в ЛЭП;модуль суммы полных мощностей потребителей;активная мощность потребителей;ЛЭП;–– суммарная– эквивалентное сечение проводов– суммарный коэффициент искажения тока.Применив допущения, упомянутые выше, получим выражение:(2.12)где:– коэффициенты мощности i-го потребителя исредневзвешенный соответственно.Стоит отметить, что полученная функция (2.12) учитывает какхарактернагрузки,такиэлектротехнического комплекса.топологиюсетирассматриваемого632.3Ранжирование потребителейПосле определения численных значений функциидля каждогопотребителя необходимо ранжировать их по убыванию найденныхзначений.
Согласно принципу Парето, необходимо будет компенсироватьлишь то количество потребителей, которые создают большую частьпотерь активной мощности.С целью подтверждения полученных результатов было проведеноимитационноемоделирование,результатыкоторогодоказываютсправедливость выражения (2.12).Примоделированиибыласформированарадиальнаясхема(рисунок 2.7), содержащая 30 потребителей, параметры которыхварьировались. Так же в программе MS Excel создана программа длярасчета функцииустройства.и определения точки подключения корректирующего6464Рисунок 2.7 – Экспериментальная схема для подтверждения зависимости (2.12)65На схеме (рисунок 2.7) представлен однофазный источникэлектрической энергии – VS, сопротивление системы – L0, нагрузка иЛЭП – блок Subsystem.
Блок Subsystem моделирует ЛЭП (рисунок 2.8) ипроизводит измерения линейных токов и суммарных коэффициентовгармонических составляющих.Рисунок 2.8 – Блок Subsystem66Исходные данные для моделирования приведены в таблице 2.2.Таблица 2.2 – Исходные данные для моделирования№п/пАктивная мощность,кВтКоэффициентмощности, о.е.Длина ЛЭП,км1234567891011121314151617181920212223242526272829301 000,002 000,0054 100,001 000,005 000,0020 000,00300,0025 200,0020 000,002 000,0015 412,0010 100,00100,0012 400,0012 000,0015 400,0015 410,001 540,00125,005 484,0056 412,0054 874,0021 354,0015 484,0023 542,0023 521,008 589,004 684,006 546,001 685,000,710,890,730,320,690,890,510,900,710,711,001,000,010,700,920,940,950,610,780,880,940,941,001,000,920,920,160,840,990,962015503010060280102040503060501020251413121412010102030506040Суммарныйкоэффициентгармоническихсоставляющих,о.е.00,0076260000000000,26230,0005590000000000000000,02860Предполагается, что набор данных будет собираться путемпроведенияинструментальногообследованиянадействующемпредприятии.
Далее эти данные вводятся в разработанную авторомкомпьютерную программу [Приложение 4] и в результате их обработкипрограммой определятся потребители, чей вклад в потери электрическойэнергии значительно больше других.67По результатам моделирования и проведенных расчетов былопределен вклад потребителей в потери активной мощности вэлектротехническом комплексе, таблица 2.3.Таблица 2.3 – Вклад отдельно взятого потребителя в потериактивной мощности№ п/п123456789101112131415Z0,0001433140,000268730,9721730920,0010748560,0186451660,1074855862,43634·10-60,2268060520,0286628230,0005732560,0341846790,0195316390,0107496370,0668585280,030275107№ п/п161718192021222324252627282930Z0,0095457270,0189688050,0005707131,28535·10-60,0018199650,1540188370,1711033750,1960697960,0086416350,0234399470,0468090730,32251920,0055426480,0094342210,00044273Далее, по результатам вычислений, построена гистограмма,рисунок 2.9, на которой потеребили ранжированы по их вкладу в потери.Рисунок 2.9 – Ранжирование потребителей по вкладу в потери и криваяПарето для определения наиболее значимых из них68Как видно из рисунка 2.9, наблюдаются явно выраженныепотребители,вносящиебольшийвкладвсуммарныепотериэлектрической энергии.Далее сымитировано применение КУ по следующему принципу:тип КУ – ФКУ, место установки – непосредственно у потребителя, болееподробно методика выбора КУ представлена далее.Результаты определения потерь активной мощности до и послеприменения КУ представлены в таблице 2.4.Таблица 2.4 – Снижение потерь в результате компенсацииискаженийКоличествопотребителей,определяемыхпо Парето, %Снижениепотерьотносительноизначальногоуровня, %100908070605037,40935,27632,11531,25831,18729,388Рисунок 2.10 – график изменения суммарных потерь активной мощностии стоимости КУ для достижения такого изменения69Нарисункеэлектрической2.10энергиипредставленывграфикиэлектротехническомсниженияпотерькомплексеприкомпенсации определенного количества потребителей и затраты наприобретение КУ в условных единицах (у.е.).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
