Методы анализа и планирования потерь энергии в электрических сетях Прямой метод расчета потерь энергии
При анализе и планировании производственных процессов принимают мысленную модель (представление об оригинале, находящееся в сознании специалиста), математическая модель (которая выражается системой математических соотношений отображающих закономерности оригинала). Критерием качества модели являются результаты ее практического использования.
При анализе и планировании потерь энергии различают три основных типа моделирования электрических сетей:
1) полное моделирование электрического режима работы всех элементов рассматриваемой сети. Такой подход базируется на классической теории режимов электрических сетей. Потери по сети в целом выражаются как сума потерь во всех ее элементах. Преимущество: отражение практически всех факторов, влияющих на потери. Недостатки: необходимость использования труднодоступной исходной информации и сложность ее переработки.
2) выявление зависимости потерь энергии в сети от наиболее важных факторов на основе ограниченного объема отчетной информации. Такое моделирование из области технической кибернетики. Сеть рассматривается как «черный ящик» с неизвестной внутри структурой, но с известными сведениями о наиболее важных факторах и о наблюдаемых при этом потерях энергии.
Поступающая информация подвергается статистической обработке, в результате которой вычисляют параметры модели электрической сети.
Преимущества: использование малого объема доступных исходных данных. Недостаток: слишком глубокое упрощение модели.
3) метод основан на эквивалентировании электрических сетей в объеме, при котором получается эффективное упрощение сбора и переработки некоторой информации, и на сохранении модели всех факторов, оказывающих существенное влияние на результаты ее практического использования. Главная трудность – найти такой способ учета существенных факторов и такой метод эквивалентиравания второстепенной информации, которым обеспечивали наименьшее расхождение между моделью и оригиналом. Целесообразно использовать балансовый способ учета энергии.
Расчет потерь методом полного моделирования сводится к прямому расчету электрических режимов. Рассматриваемый интервал времени T разбиваются на m коротких интервалов ∆ti, чтобы электрический режим на этом интервале можно было считать неизменным. Тогда потери энергии за время Т
.
(1)
В качестве исходных данных необходимы:
- параметры элементов электрической сети;
- схема соединения элементов;
- активные и реактивные мощности источников;
- напряжение в опорном пункте.
Использование (1) при достаточно коротких ∆ti соответствует идеальным условиям полного моделирования электрических режимов. Практически это возможно только при наличии автоматически функционирующей системы сбора информации с регулярным вводом информации в ЭВМ. При отсутствии такой системы используются различные упрощения. Например, расчет энергии, выполняемый по измерениям максимальных нагрузочных режимов сети в режимные сутки. По измеренным значениям мощностей источников и нагрузок на ЭВМ рассчитывают режим и определяют максимальные потери мощности ΔРmax, которые затем умножают на время максимальных потерь τ
.
(2)
Строгий переход от (1) к (2) применим только к продольным сопротивлениям и возможен при условии, что графики I(t) во всех элементах сети подобны по форме. Т.к. реальные условия эксплуатации электрических сетей далеки от такого упрощения, то можно утверждать, что результаты расчета ΔА по информации в максимальном режиме с использованием τ практически непригодны для оценки фактических значений ΔА, но такие расчеты полезны для анализа работы сетей и для разработки мероприятий по снижению потерь.
Точное значение τ можно определить из соотношений:
(3)
Другое упрощение: метод расчета потерь энергии в сети по средним нагрузкам, которые вычисляются делением данных об отпуске энергии на длительность интервала Т:
.
По средним нагрузкам
рассчитывают средний режим работы сети,
которому соответствует средняя величина
потерь мощности
.
Далее используется выражение
.
(4)
где ξ – коэффициент, учитывающий отличие фактического режима сети от среднего. Строгий переход от (1) к (4) возможен также при условии подобия графиков I(t). Точное значение ξ можно определить по формуле
.
(5)
Величины ξ и τ при условии определения их по формулам (3) и (5) удобны для сравнений условий работы различных сетей.
Известен метод расчета, в котором вместо усредненного значения ξ по сети в целом используются индивидуальные поправочные коэффициенты к средним нагрузкам в каждом узле расчетной схемы. Для этого также нужна надежная информация, а для математического обоснования метода опять требуется подобие графиков I(t).
Таким образом, применение метода прямого расчета потерь энергии на современном этапе развития ограничено. Он может стать основным в системах автоматического учета потерь энергии на базе ЭВМ. Кроме того метод можно использовать как эталонный для оценки величины погрешностей прочих методов.