Учебное пособие 800617

УДК 621.311

Е.Р. Евтушенко, Т.Л. Сазонова, С.А. Горемыкин

ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ СЕТИ ПО ПОТЕРЯМ ЭНЕРГИИ

В работе рассматривается моделирование случайных процессов и событий, основанное на статистических оценках

Математическая модель, максимально снимающую неточность и неопределенность при оптимизации режимов сети по потерям путем воздействия на параметры изменением напряжения должна удовлетворять следующим требованиям: минимум необходимых исходных данных, простота изменения параметров модели, максимальное снижение неопределенности при расчетах, возможность изменения параметров модели.

Для снижения неопределенности исходных данных, необходимо применять точные формализованные процедуры расчета режимов, начиная с узлов подключения приемников.

Режим потребления мощности при формировании модели задается индивидуальными коэффициентами КВ и КЗ. Коэффициент использования при расчете присутствует в неявном виде, и получается в результате заданных законов изменения индивидуальных коэффициентов. При определении параметров не происходит осреднения результатов, т.к. не используются групповые графики нагрузок, а параметры режима определяются прямым счетом с использованием известных методов ТОЭ. При проведении машинного эксперимента полагали, что коэффициент загрузки распределен по нормальному закону – в соответствии с распределением Гаусса:

Бинарное распределение параметра состояния зависит для элементов цеховой сети от коэффициента включения приводного механизма КВ:

Р ПС 1 КВ, Р ПС 0 1 КВ

Статистические характеристики (КВ) для электродвигателей различных технологических механизмов, печей сопротивления, сварочных агрегатов для металлообрабатывающих цехов могут быть определены по справочной литературе. Для подстанций при расчете сетевой модели используются статистические параметры в

101

зависимости от характера нагрузки, питаемой от данного узла. Параметр состояния может рассматриваться как случайная величина, т.е. величина, численная характеристика которой зависит от случайного исхода. Каждое конкретное её значение – реализация случайной величины. Вероятность того, что ПС=1 встретится х раз:

P(x) XnКВX (1 КВ)n-x , x 1,2,...,n

где n – число реализаций случайной величины.

Подобное моделирование позволяет построить математическую модель для проекта с неопределенными значениями параметров, и, зная вероятностные распределения параметров проекта, а также связь между изменениями параметров (корреляцию) получить вероятностные характеристики величин. Применение метода имитации Монте-Карло, в общем случае, требует использования специальных математических пакетов, в то же время, как простейших метод сценариев не требует специализированного программного обеспечения.

Тем самым производится моделирование случайных процессов, основанное на статистических оценках. Количество реализаций расчета считается репрезентативным для оценки относительных частот (вероятностей) параметров режима, если достигается стабильность основных показателей графика нагрузки головных участков сети (максимальная и средние мощности).

Точность результатов определяется точностью выбранного метода расчета режима и корректностью разработанной математической модели. Адекватность работы модели определяется главным образом корректностью работы генераторов случайных чисел, задающих величины КЗ и ПС (параметр состояния).

Литература

1.Сазонова Т.Л., Ракитин С.А. Модель оптимизации питающих электрических сетей // Труды Всерос. конф. «Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве», Воронеж, ГОУВПО ВГТУ,2008.

Воронежский государственный технический университет

102

УДК 621.311

М.В. Хорошилова, Ю.А. Перцев, С.Г. Зеленская

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ОБСЛУЖИВАНИИ ОБОРУДОВАНИЯ ПОДСТАНЦИИ

.

Рассматриваются требования техники безопасности, предъявляемые к оборудованию подстанции

К обслуживанию оборудования ПС допускается специально обученный персонал, имеющий соответствующую квалификационную подготовку, квалификационную группу по технике безопасности и знающий конструкцию и особенности эксплуатации оборудования подстанции.

При выводе в ремонт трансформаторов необходимо выполнить отключение со стороны всех напряжений и создание видимого разрыва (разъединителями, установкой ячеек КРУН в ремонтное положение), отключение цепей питания дутьевого охлаждения трансформаторов, отключение цепей питания устройства регулирования под напряжением РПН), отключение трансформатора собственного расхода, подключенного к шинной перемычке от вводов НН к РУ-10 кВ, включение заземляющих ножей (установка переносных заземлений) со стороны всех напряжений, вывесить знаки безопасности и сделать ограждение рабочего места.

При работах на баке трансформатора следует использовать предохранительный пояс. Если стропы предохранительного пояса закрепить за конструкции не представляется возможным, то следует пользоваться страховочным канатом, предварительно заведенным за конструкцию (маслопроводы, вводы, жесткие шины и т.п.)

При работе трансформатора запрещается подниматься на крышу бака трансформатора. Осмотр газового реле следует производить со стационарной лестницы. При этом запрещается приближение к токоведущим частям на расстояние менее 0.6м. для напряжения 10 и 35 кВ, и 1м для напряжения 110 кВ. При срабатывании газового реле на сигнал подъем по газовому реле должен производиться только при условии отключения трансформатора со всех сторон.

103

При необходимости регулирования напряжения, ручное переключение устройства РПН, а также изменение положения устройства ПБВ должно выполняться на трансформаторе, отключенном со всех сторон.

Все оборудование в ОРУ 110 кВ, ОРУ 35 кВ и КРУН 10 кВ, шкафы релейной защиты, управления, нагревательные приборы и т.д. должны быть надежно заземлены сваркой или болтовым соединением.

Рукоятки приводов заземляющих ножей должны быть окрашены в красный цвет, а заземляющие ножи и шины – в черный цвет.

Не допускается производить под напряжением размыкание вторичной обмотки трансформаторов тока, а также какие-либо операции во вторичных цепях, т.к. в этих случаях на зажимах разомкнутой вторичной обмотки трансформаторов индуцируется напряжение, опасное для жизни.

Запрещается проникать без снятия напряжения и наложения заземления на токоведущие части в высоковольтную часть ячейки, накладывать заземления или включать заземляющие ножи (не имеющие блокировки) без видимого разрыва токоведущих частей и проверки отсутствия напряжения, производить демонтаж защитных шторок, блокировочных устройств, сетчатых ограждений и перегородок между ячейками на оборудовании, находящемся под напряжением.

При осмотрах вводов подъем на крышку бака работающего трансформатора запрещается. Осмотры следует проводить с земли или стационарной лестницы. Для снятия показаний манометра может использоваться бинокль.

При техническом обслуживании и ремонте вводов на крышке бака трансформатора следует пользоваться предохранительными поясами.

Воронежский государственный технический университет Российская академия народного хозяйства и государственной службы при Президенте РФ

104

УДК 621.3111(075.8)

Н.А. Черных, Н.И. Королёв, И.С. Королёва

УТОЧНЕНИЕ СПОСОБА РАСЧЕТА ПОТЕРИ НАПРЯЖЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

Рассмотрена возможность использования упрощенного способа расчета потери напряжения в электрических сетях общего назначения при условии обеспечения погрешности в пределах предварительно выбранного уровня. Показана взаимосвязь влияния поперечной составляющей падения напряжения на точность расчета потери напряжения с параметрами электрической сети

Погрешность определения напряжения передающего конца линии оказывает существенное влияние на точность оценки потери напряжения, которая соответствует разности модулей векторов напряжений передающего и приемного концов линии. Из векторной диаграммы токов и напряжений (см. рисунок) видно, что погрешность U1.ф,% принимает отрицательные значения и в

пределе достигает нулевого уровня.

Векторная диаграмма токов и напряжений линии

105

Относительная погрешность в определении напряжения передающего конца линии U с учетом векторной диаграммы равняется:

Расчеты потери напряжения даже при использовании ЭВМ оказываются весьма трудоемкими, поскольку в этих расчетах приходится учитывать свойственную электрическим сетям общего назначения многорежимность. По этой причине специалисты наряду с расширенным использованием возможностей современной вычислительной техники постоянно совершенствуют методики расчетов, принимая те или иные допущения, снижающие объемы расчетной работы без сколько-нибудь ощутимого ущерба для достоверности результатов.

В частности, при расчетах потери напряжения в трехфазных симметричных электрических сетях предлагается в зависимости от сопротивлений исключать из рассмотрения поперечную составляющую падения напряжения.

Вместе с тем в литературных источниках не удалось обнаружить количественных оценок совместного воздействия всех параметров, по набору которых можно было бы прогнозировать последствия исключения из соответствующих расчетов режимных характеристик электрической сети поперечной составляющей падения напряжения [2].

Взаимное положение векторов напряжений приемного и передающего концов линии (см. рис. 1) зависит от величины угла , которая, в свою очередь, согласно (1) однозначно определяет размер относительной погрешности расчета напряжения передающего конца линии, вызываемой неучетом поперечной составляющей падения напряжения. Если допустить, что погрешность определения напряжения передающего конца линии, вызванная неучетом поперечной составляющей напряжения достигает минус 25%, то угол при этом, согласно (1), составляет

41,4º.

106

Вектор напряжения передающего конца линии с учетом диаграммы токов и напряжений смещен относительно вектора напряжения приемного конца линии на 12 :

При этом вектор напряжения передающего конца линии относительно вектора напряжения ее приемного конца может быть как опережающим, так и отстающим. Следовательно, при определенном наборе факторов влияния на 12 , указанных в (2) как частный случай, возможно совпадение этих векторов по направлению, что свидетельствует об отсутствии поперечной составляющей падения напряжения.

С учетом характера тока в линии обозначим его активную и реактивную составляющие: Ia I cos ;Ip I sin . Кроме

того, принимая во внимание соотношение Rл / Xл ,

получаемRë Xë .

После соответствующих преобразований выражение (2) принимает следующий вид:

следующие факторы:

фазное напряжение приемного конца линии U2.ф ;

ток в линии I;

угол сдвига между векторами тока в линии и напряжения проемного конца ;

соотношение активного и реактивного сопротивлений линии ;

107

реактивное сопротивление линии Xл.

Приведенные выше результаты исследований позволяют предложить следующий алгоритм принятия решения об учете или неучете поперечной составляющей падения напряжения в расчетах режимных характеристик электрической сети.

Во-первых, до начала расчетов надо выбрать наибольшую приемлемую погрешность определения напряжения передающего конца линии.

Во-вторых, по графику следует определить величину 12 , соответствующую наибольшей приемлемой погрешности.

В-третьих, по выражению (3) необходимо определитьвеличину 12 , соответствующую набору факторов влияния рассчитываемой линии.

Если величина 12 из (3) превышает значение 12 , определенное по наибольшей приемлемой погрешности, то пренебречь учетом поперечной составляющей падения напряжения нельзя. В противном случае неучет поперечной составляющей составляющей напряжения передающего конца линии будет ниже предварительно выбранной наибольшей приемлемой погрешности.

Литература

1. ГОСТ 32144 – 2013. Электрическая энергия. Совместимость технческих средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. – М. : Госстандарт России: Изд-во стандартов. 2013. – 17 с.

2. Электрические системы. Электрические сети / В. Н. Веников, А. А. Глазунов, Л. А. Жуков и др. Под ред. В. А. Веникова, В. А. Строева – 2-е изд. перераб. и доп. – М. : Высшая школа., 1998. – 511 с.

Воронежский государственный технический университет

108

УДК 621.365.

В.В. Назаренко, А.А. Гуляев, Е.Л. Савельева

ИССЛЕДОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ С ПАССИВНЫМ

СПОСОБОМ РЕГУЛИРОВАНИЯ

Показана возможность управления энергетическими установками

Современные знания о физической сущности процессов, при которых протекает сложный теплообмен, позволяет описать математически весь комплекс этих процессов системой дифференциальных и интегродифференциальных уравнений. Эта система в общем случае, когда происходят радиационный, конвективный и кондуктивный переносы энергий, состоит из следующих уравнений: движения среды, неразрывности потока, сохранения энергии, переноса излучения и, наконец, характеристических уравнений физических параметров среды и соответствующих уравнений краевых условий.

Известные уравнения требуют значительной адаптации к конкретным условиям процесса для получения математического описания реактора с возможной реализацией алгоритмов управления. Это объясняется следующими факторами:

Во-первых, непосредственная реализация полной математической модели затруднительна из-за большого числа входящих элементов. Кроме того, система содержит внутренние источники тепла (сырье в результате экзотермического процесса на определенном этапе разложения само становится источником тепла), количество и степень тепловыделения, которых в лучшем случае является вероятностной функцией.

Во-вторых, использование математической модели для проектирования энергетических систем малопригодно, поскольку основным методом проектирования сложных систем является блочно-иерархический, при котором в процессе проектирования система рассматривается последовательно на разных уровнях иерархии с постепенно нарастающей степенью детализации. Из вышесказанного вытекает необходимость введения ряда упрощений и допущений в первоначальное описание тепловой структуры реактора. Существует несколько перспективных методов для анализа сложных систем в процессе сложного теплообмена.

109

Это метод тепловых схем замещения. Составляется схема замещения всей структуры, которая с определенной закономерностью связывает элементы, и анализ теплового процесса проводится на синтезированной схеме.

На базе метода тепловых схем замещения для установки с пассивным способом управления при ряде допущений:

1)источником тепла являются индуктор, шнек и стенки реактора, причем тепловой поток равномерен по всей площади элементов;

2)объектом пиролиза являются древесные опилки:

а)коэффициент теплопроводности остается величиной постоянной;

б) плотность среды (древесины) в процессе не изменяется; в) удельная теплоемкость среды также постоянна.

3)все источники тепловыделения – внутренние;

4)все поверхности находятся в идеальном тепловом контакте (отсутствуют контактные термические сопротивления).

Структурная схема пиролизной установки с пассивным способом регулирования

Схема отражает свойства тепловых элементов системы и взаимосвязь между ними, что позволяет произвести расчет промежуточных температур в узлах тепловой схемы во временной координате. Входным и возмущающим воздействием являются температура индуктора и внутренних теплоисточников соответственно. Направление связей адекватно протеканию тепловых потоков. Индексы над фрагментами схемы указывают их принадлежность тому или иному элементу тепловой системы.

Воронежский государственный технический университет

110