Ранжирование регуляторов реактивной мощности для управления потоками реактивной мощности

Page 1
background image

Page 2
background image

87

ОБОРУДОВАНИЕ

Ранжирование

 

регуляторов

 

реактивной

 

мощности

для

 

управления

 

потоками

реактивной

 

мощности

Кронгауз

 

Д

.

Э

., 

к

.

т

.

н

., 

филиал

 «

МРСК

 

Сибири

» — «

Красноярскэнерго

»

О

собенностью

 

распределительных

 

сетей

 

является

 

наличие

 

главных

 

понизительных

 

под

-

станций

 (

ГПП

разных

 

классов

 

напряжения

Каждому

 

классу

 

напряжения

 

соответствуют

 

свои

 

нагрузки

Также

 

характерно

 

наличие

 

достаточно

 

большого

 

количества

 

отходящих

 

присоединений

 

в

 

сочетании

 

с

 

воздушными

 

и

 

кабельными

 

линиями

 

различной

 

протяженности

Достаточно

 

часто

 

встречается

 

питание

 

от

 

шин

 

одной

 

ГПП

 

как

 

промышленных

так

 

и

 

бытовых

 

потребителей

 

с

 

учетом

 

технологических

 

ограничений

следуя

 

которым

 

устанавливаются

 

раз

-

личные

 

распределительные

 

устройства

в

 

том

 

числе

где

 

это

 

необходимо

комплектные

 

транс

-

форматорные

 

подстанции

  (

КТП

), 

например

во

 

дворах

 

жилых

 

домов

Известно

что

 

широкое

 

внедрение

 

в

 

электрических

 

сетях

 

вентильных

 

преобразователей

значительно

  «

загрязняет

» 

сеть

 

высшими

 

гармониками

Все

 

это

 

неблагоприятно

 

сказывается

 

на

 

режимах

 

работы

 

сетей

надежности

 

и

 

качестве

 

электроэнергии

.

Одной

 

из

 

актуальных

 

задач

 

в

 

энергетике

 

является

 

поддержание

 

оптимального

 

уровня

 

реактивной

 

мощности

 (

РМ

в

 

различные

 

периоды

 

суток

Под

 

оптимальным

 

уровнем

 

РМ

 

сле

-

дует

 

понимать

 

соотношение

 

активной

 

и

 

реактивной

 

мощностей

заданных

 

энергосистемой

Аннотация

Обозначена

 

актуальность

 

поддержания

 

оптимального

 

уровня

 

реактивной

 

мощности

 

в

 

распределительных

 

сетях

Представлены

 

возможности

 

по

 

глубине

 

регулирования

 

и

 

по

-

казателю

 

глубины

 

регулирования

 

реактивной

 

мощности

 

с

 

помощью

 

разработанных

 

авто

-

ром

 

критериев

 

ранжирования

 

потребителей

-

регуляторов

.

Ключевые

 

слова

:

реактивная

 

мощность

распределительная

 

электрическая

 

сеть

регуляторы

 (

потре

-

бители

-

регуляторы

), 

глубина

 

регулирования

показатель

 

глубины

 

регулирования

ранг

критерии

 

ранжирования


Page 3
background image

88

СБОРНИК

 

НАУЧНО

-

ТЕХНИЧЕСКИХ

 

СТАТЕЙ

которые

 

способствуют

 

работе

 

электрической

 

сети

 

с

 

большей

 

эффективностью

наименьши

-

ми

 

потерями

 

и

как

 

следствие

с

 

меньшим

 

износом

Решение

 

данной

 

задачи

 

возможно

 

с

 

по

-

мощью

 

потребителей

-

регуляторов

 

реактивной

 

мощности

 (

ПР

 

РМ

). 

Повышение

 

эффективно

-

сти

 

и

 

надежности

 

электроснабжения

 

распределительных

 

сетей

 

посредством

 

рационального

 

использования

 

технических

 

характеристик

 

источников

 

и

 

потребителей

 

РМ

является

 

целью

 

настоящей

 

статьи

Научная

 

новизна

 

представленной

 

статьи

 

состоит

 

в

 

определении

 

критериев

 

ранжирования

 

электроустановок

 

распределительных

 

сетей

 

в

 

соответствии

 

с

 

пространственно

-

временной

 

их

 

взаимосвязью

 

для

 

наиболее

 

эффективного

 

регулирования

 

потоков

 

реактивной

 

мощности

 

в

 

различные

 

интервалы

 

времени

Следует

 

отметить

что

 

представленная

 

методика

 

ранжиро

-

вания

 

может

 

быть

 

применена

 

к

 

любому

 

параметру

 

сети

 (

активная

 

мощность

напряжение

 

и

 

др

.). 

В

 

контексте

 

данной

 

статьи

 

рассматривается

 

реактивная

 

мощность

которая

 

в

 

узле

 

нагрузки

 

может

 

генерироваться

а

 

также

 

потребляться

Это

 

принципиально

 

меняет

 

ее

 

характеристику

На

 

практике

 

состав

 

нагрузки

 

на

 

каждом

 

интервале

 

регулирования

 

не

 

бывает

 

постоянным

по

-

этому

 

для

 

эффективного

 

регулирования

 

потоков

 

РМ

 

предлагается

 

решить

 

задачу

 

ранжирова

-

ния

 

регуляторов

 

РМ

 

в

 

порядке

который

 

обеспечит

 

их

 

наиболее

 

рациональное

 

использование

 

на

 

заданном

 

интервале

 

времени

тем

 

самым

 

повысится

 

надежность

 

распределительной

 

сети

 

и

 

снизятся

 

неоправданные

 

потери

 

электроэнергии

В

 

общем

 

случае

 

ранжирование

 

предусма

-

тривает

 

очередность

 

ввода

 

в

 

действие

 

ПР

 

при

 

реализации

 

решений

 

о

 

регулировании

 

регла

-

ментируемых

 

показателей

 

предприятия

 

на

 

контролируемых

 

интервалах

 

времени

Ранг

 — 

это

 

многофакторная

 

функция

зависящая

 

от

:

 

времени

 

и

 

пространства

;

 

технических

 

характеристик

 

регуляторов

;

 

технологических

организационных

 

и

 

режимных

 

ограничений

.

Под

 

рангом

 

регулятора

следует

 

понимать

 

место

 

регулятора

 

среди

 

выбранных

 

электропри

-

емников

способных

 

выполнять

 

функция

 

регуляторов

В

 

общем

 

виде

 

функцию

 

ранга

 

можно

 

записать

 

в

 

виде

 [1]:

 

PA

 =

 f

(

K

i

t

i

Q

ген

Q

э

), 

где

 

K

i

 — 

критерии

 

ранжирования

t

i

 — 

регламентируемое

 

время

Q

ген

 — 

текущее

 

значение

 

РМ

генерируемое

 

источниками

 

РМ

Q

э

 — 

экономическое

 

значение

 

РМ

 (

заданное

 

системой

).

Высший

  (

первый

ранг

 

присваивается

 

тому

 

регулятору

который

 

на

 

данном

 

времен

-

ном

 

интервале

 

управления

 

потоком

 

реактивной

 

мощности

 

имеет

 

наиболее

 

эффективные

 

технико

-

экономические

 

показатели

По

 

мере

 

снижения

 

экономической

 

эффективности

 

убывает

 

и

 

ранг

 

регулятора

Сложность

 

ранжирования

 

регуляторов

 

РМ

 

заключается

 

в

 

раз

-

личной

 

степени

 

участия

 

ПР

 

РМ

 

в

 

производственном

 

процессе

 

предприятия

К

 

примеру

конденсаторная

 

батарея

  (

КБ

не

 

является

 

технологическим

 

устройством

в

 

то

 

время

 

как

 

синхронный

 

двигатель

  (

СД

), 

рассматриваемый

 

в

 

качестве

 

регулятора

 

реактивной

 

мощно

-

сти

 

участвует

 

в

 

производственном

 

процессе

Отсюда

 

следует

 

необходимость

 

разработки

 

алгоритма

 

управления

 

потоками

 

РМ

это

 

позволяет

 

сузить

 

круг

 

регуляторов

которые

 

необ

-

ходимо

 

классифицировать

 

и

 

ранжировать

 

их

 

на

 

основе

 

классификационных

 

характеристик

Такой

 

подход

 

позволит

 

решить

 

задачу

 

ранжирования

 

потребителей

 

и

 

источников

 

реактивной

мощности

.

Цель

 

ранжирования

 — 

составление

 

очередности

 

ввода

 

регулятора

 

в

 

действие

обеспе

-

чивая

 

тем

 

самым

 

эффективную

 

реализацию

 

решений

 

о

 

регулировании

 

показателей

 

режимов

 

электропотребления

 

предприятия

 

на

 

определенных

 

интервалах

 

времени

.


Page 4
background image

89

ОБОРУДОВАНИЕ

В

 

основу

 

ранжирования

 

предлагается

 

положить

 

технико

-

экономическую

 

целесообраз

-

ность

 

использования

 

того

 

или

 

иного

 

электроприемника

 

в

 

качестве

 

регулятора

 

реактивной

 

мощности

Основной

 

показатель

который

 

характеризует

 

способность

 

потребителя

 

или

 

источника

 

вы

-

полнять

 

функцию

 

регулятора

 — 

глубина

 

регулирования

 (

ГР

). 

ГР

 

может

 

быть

 

применена

 

для

 

любого

 

параметра

 

электрической

 

сети

 (

напряжение

мощность

ток

 

и

 

т

.

д

.). 

В

 

нашем

 

случае

 

это

 

реактивная

 

мощность

 

i

-

го

 

регулятора

Обозначим

 

эту

 

величину

 

Г

i

Эта

 

величина

 

определяет

 

возможный

 

диапазон

 

изменения

 

РМ

 

в

 

процессе

 

управления

 

ее

 

потоками

 (

при

 

набросе

 

и

 

сбро

-

се

 

нагрузки

), 

за

 

определенный

 

интервал

 

времени

 

t

i

 [2]. 

В

 

общем

 

случае

 

для

 

оценки

 

величины

 

ГР

целесообразно

 

определять

 

ее

 

в

 

относительных

 

единицах

 

Q

f

 – 

Q

j

 

Г

i

(

t

)

 = ———, 

о

.

е

., (1)

 

Q

н

где

 

Q

f

Q

j

Q

н

 — 

РМ

 

соответственно

 

до

после

 

включения

 

устройств

 

регулирования

номиналь

-

ная

.

Второй

 

показатель

 (

показатель

 

глубины

 

регулирования

) — 

средневзвешенное

 

во

 

времени

 

значение

соответствующее

 

глубине

 

регулирования

 

для

 

i

-

ых

 

воздействий

 

на

 

интервале

 

вре

-

мени

 

T

 

имеет

 

вид

 [2]: 

 

I

i

 = 1 

Г

i

(

T

k

)

 

PX

(

Q

,

 I

,

 

T

) = 

I

i

 = 1 

Q

i

(

T

) = ———, 

о

.

е

., (2)

 

T

 

Q

f

 – 

Q

j

где

 

Q

i

 = ———, 

где

 

Q

f

Q

j

Q

н

 — 

РМ

 

соответственно

 

до

 

регулирования

после

 

включения

 

Q

н

устройств

 

регулирования

номинальная

Г

i

 — 

глубина

 

регулирования

 

по

 

i

-

му

 

воздействию

на

 

T

k

-

м

 

непрерывном

 

интервале

 

времени

на

 

котором

 

производится

 

регулирование

.

Особенностью

 

определения

 

показателя

 

глубины

 

регулирования

 

по

 

реактивной

 

мощности

 

является

 

то

что

 

РМ

 

может

 

в

 

узлах

 

нагрузки

 

как

 

генерироваться

так

 

и

 

потребляться

а

 

значит

глубину

 

регулирования

 

по

 

РМ

 

нужно

 

разделить

 

на

 

два

 

вида

Если

 

необходимо

 

повышать

 

зна

-

чение

 

потребления

 

РМ

 (

например

в

 

случае

 

перекомпенсации

), 

то

 

глубина

 

регулирования

 

обо

-

значается

 

знаком

 «+» (

Г

i

(+)

). 

Если

 

необходимо

 

понижать

 

значение

 

потребления

 

РМ

то

 

глубина

 

регулирования

 

обозначается

 

знаком

 «–» (

Г

i

(–)

).

Первый

 

критерий

 

ранжирования

 — 

удельный

 

экономический

 

эффект

 

на

 

единицу

 

показате

-

ля

 

глубины

 

регулирования

 

РХ

 

на

 

интервале

 

T

 

N

n

 = 1 

Э

n

 – 

N

n

 = 1 

Э

*

n

 

K

1

 

 

max

K

1

 = ———, (3)

 PX

 

+(–)

(

T

)

где

 

Э

*

n

 — 

удельный

 

экономический

 

эффект

Э

n

 — 

экономический

 

эффект

 

от

 

регулирования

 

РМ

.

Второй

 

по

 

значимости

 

критерий

 

ранжирования

 — 

показатель

 

глубины

 

регулирования

 (

РХ

):

 

K

2

 

 

max

K

2

i

 = 

PX

i

 

+(–)

(

T

), (4)

где

 

PX

i

 

+(–)

 

означает

что

 

показатель

 

ГР

 

рассчитывается

 

отдельно

 

для

 

наброса

 

и

 

сброса

 

нагруз

-

ки

Данное

 

разделение

 

необходимо

 

применять

 

во

 

всех

 

критериях

 

содержащих

 

РХ

.

Третий

 

критерий

 

ранжирования

 — 

приведенные

 

затраты

 

на

 

регулирование

 

для

 

рассматри

-

ваемого

 

показателя

 

электропотребления

 

предприятия

 

K

3

;

 

З

рег

 

K

3

i

 

 

min

K

3

i

 = ——, (3)

 PX

 

+(–)

(

T

)


Page 5
background image

90

СБОРНИК

 

НАУЧНО

-

ТЕХНИЧЕСКИХ

 

СТАТЕЙ

где

 

З

рег

 — 

затраты

 

на

 

регулирование

Четвертый

 

критерий

 

ранжирования

 — 

удельная

 

длительность

 

реализации

 

регулирующих

 

воздействий

 

на

 

регуляторы

 

РМ

;

 

t

i

 

K

4

i

 

 

max

K

4

i

 = 

I

i

 = 1 

—, (6)

 

T

Пятый

 

критерий

 

ранжирования

 — 

удельная

 

длительность

 

формирования

 

регулирующих

 

воздействий

 

на

 

регуляторы

 

РМ

;

 

t

k

 

K

5

i

 

 

min

K

5

i

 = 

K

k

 = 1 

—, (7)

 

T

Шестой

 

критерий

 — 

длительность

 

перевода

 

в

 

действующие

 

регуляторы

 

РМ

;

 

K

6

i

 

 

min

K

6

i

 = 

T

пер

. (8)

Таким

 

образом

 

критерий

 

К

1

 — 

определяет

 

эффективность

 

регулируемых

 

показателей

а

 

также

 

связывает

 

между

 

собой

 

регуляторы

 

во

 

времени

 

и

 

пространстве

К

2

 

и

 

К

6

 — 

определяет

 

эксплуатационо

-

техническую

 

готовность

критерий

 

К

2

 — 

также

 

определяет

 

вид

 

воздействия

 

по

 

значению

 

РХ

К

3

 — 

определяет

 

затраты

 

на

 

регулирование

К

4

 

и

 

К

5

 — 

определяют

 

способы

 

управления

длительность

 

формирования

 

управляющих

 

воздействий

 

и

 

длительность

 

исполь

-

зования

 

управляющих

 

воздействий

.

Выводы

Из

 

вышеизложенного

 

следует

что

 

ранг

 

регуляторов

является

 

многофакторной

 

функцией

ко

-

торая

 

определяет

 

взаимосвязь

 

регуляторов

 

в

 

процессе

 

работы

 

и

 

способствует

 

повышению

 

эффективности

 

работы

 

электрической

 

распределительной

 

сети

 

в

 

целом

Эта

 

связь

 

в

 

дан

-

ной

 

статье

 

представлена

 

в

 

виде

 

критериев

 

ранжирования

при

 

помощи

 

которых

 

возможно

 

получение

 

наибольшей

 

технико

-

экономической

 

эффективности

 

при

 

управлении

 

потоками

 

реактивной

 

мощности

 (

РМ

как

 

в

 

отдельном

 

узле

 

нагрузки

так

 

и

 

по

 

предприятию

 

в

 

целом

что

 

будет

 

способствовать

 

повышению

 

эффективности

 

работы

 

электрических

 

сетей

снижению

 

количества

 

технологических

 

нарушений

уменьшению

 

потерь

 

электроэнергии

 

и

 

уменьшению

 

износа

 

сетей

Для

 

эффективной

 

работы

 

распределительной

 

сети

 

важнейшими

 

факторами

 

являются

 

глубина

 

регулирования

 

и

 

показатель

 

глубины

 

регулирования

 

в

 

общем

 

случае

 

лю

-

бого

 

параметра

 

сети

.

ЛИТЕРАТУРА

 

1. 

Хронусов

 

Г

.

С

Комплексы

 

потребителей

-

регуля

-

торов

 

мощности

 

на

 

горнорудных

 

предприятиях

М

.: 

Недра

, 1989. 200 

с

.

2. 

Кронгауз

 

Д

.

Э

., 

Пантелеев

 

В

.

И

Некоторые

 

крите

-

рии

 

выбора

 

устройств

 

компенсации

 

реактивной

 

мощности

 

в

 

городских

 

распределительных

 

элек

-

трических

 

сетях

Материалы

 X 

Всероссийской

 

научно

-

технической

 

конференции

  «

Энергоэф

-

фективность

 

систем

 

жизнеобеспечения

 

города

». 

Красноярск

, 2010. 

С

. 252–259.


Читать онлайн

Обозначена актуальность поддержания оптимального уровня реактивной мощности в распределительных сетях. Представлены возможности по глубине регулирования и показателю глубины регулирования реактивной мощности с помощью разработанных автором критериев ранжирования потребителей-регуляторов.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»