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
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
.
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
)
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.
Оригинал статьи: Ранжирование регуляторов реактивной мощности для управления потоками реактивной мощности
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.
