Развитие методики определения фактического вклада при оценке качества электрической энергии в точке общего присоединения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.02, кандидат технических наук Тульский, Владимир Николаевич

• Тульский, Владимир Николаевич
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Тульский, Владимир Николаевич

Введение.

Глава 1 Фактический вклад. Способы его определения.

1.1 Нормативно-правовая база.

1.2 Фактический и допустимый вклады как механизм управления качеством электрической энергии. Определение виновника ухудшения качества электрической энергии.

1.3 Современное состояние проблемы управления качеством электрической энергии.

1.4 Методы определения фактического вклада.

1.4.1 Метод включения/отключения потребителя.

1.4.2 Метод построения зависимости ПКЭ^б'нагр).

1.4.3 Метод баланса мощностей (токов) в узле электроснабжения.

1.4.4 Расчетно-аналитический метод.

1.4.5 Метод эквивалентных источников тока.

1.5 Выводы (постановка задачи).

Глава 2 Анализ условий формирования вклада и требования к ним.

2.1 Фактический вклад как характеристика режима СЭС.

2.1.1 Оценка фактического вклада по напряжению.

2.1.2 Оценка фактического вклада по току.

2.1.3 Оценка фактического вклада по мощности.

2.2 Оценка достоверности метода эквивалентных источников тока и метода баланса мощностей.

2.2.1 Расчет по методу узловых напряжений и формирование массива исходных данных.

2.2.2 Проверка метода эквивалентных источников тока.

2.2.3 Проверка метода баланса мощностей искажений в узле.

2.3 Методическая погрешность метода эквивалентных источников тока.

2.4 Оценка области применения метода эквивалентных источников тока.

2.4.1 Практическая оценка соотношений сопротивлений.

2.4.2 Метод определения приращений токов.

2.5 Оценка области применения метода эквивалентных источников тока.

2.6 Средства измерения.

2.7 Выводы.

Глава 3 Методика оценки фактического вклада и степени виновности в точке общего присоединения.

3.1 Формирование базы исходных данных.

3.2 Контроль выполнения требований ГОСТ 13109-97.

3.3 Оценка доминирующего влияния.

3.4 Расчет фактического вклада.

3.4.1 Определение фактического вклада при 0,8<р<1.

3.4.2 Определение фактического вклада при -1<уО<-0,8.

3.4.3 Определение фактического вклада при -0,8<р<0,8.

3.5 Определение виновника ухудшения КЭ.

3.5.1 Порядок суммирования ФВ подсистемы.

3.5.2 Порядок сравнения ФВ и ДВ подсистемы.

3.6 Выводы.

Глава 4 Определение фактического вклада потребителя по результатам измерений в действующих СЭС.

4.1 Пример 1. Определение фактического вклада при р—*0 89'

4.2 Пример 2. Определение фактического вклада при р—*

4.3 Пример 3. Определение фактического вклада при р—>

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Развитие методики определения фактического вклада при оценке качества электрической энергии в точке общего присоединения»

Актуальность проблемы

Реформирование отечественной электроэнергетики направлено на организацию и развитие новых экономических отношений. Одним из главных принципов новой организации является использование рыночных отношений и конкуренции в качестве одного из основных инструментов формирования устойчивой системы удовлетворения спроса на электроэнергию при условии обеспечения надлежащего качества и минимума стоимости электроэнергии. Одним из главных показателей эффективности производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии в таких условиях является обеспечение качества электрической энергии (КЭ). С этих позиций все участники электроэнергетического рынка несут ответственность за обеспечение качества электрической энергии.

Гражданский кодекс Российской федерации обязывает энергоснабжающие организации поставлять потребителю электроэнергию, качество которой отвечает требованиям Государственных (национальных) стандартов и договоров энергоснабжения. Эти же условия нашли свое отражение в. «Федеральном законе об электроэнергетике». Закон определяет ответственность энергосбытовых организаций и поставщиков электроэнергии перед потребителями за надежность обеспечения их электрической энергией и ее качество в соответствии с техническими регламентами и иными обязательными требованиями.

Технические регламенты согласно Федеральному Закону «Об основах технического регулирования» устанавливают «существенные требования», обеспечивающие наряду с другими объектами регулирования, электромагнитную совместимость технических средств в системах электроснабжения.

Так технический регламент «Об электромагнитной совместимости» устанавливает перечень низкочастотных кондуктивных помех, характеризующих КЭ по его показателям, нормируемым национальным стандартом (ГОСТ 13109-97) «Электромагнитная совместимость. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения»! 4].

Проведенные исследования качества электрической энергии в системах электроснабжения различных классов напряжения и проведенные измерения показали, что степень влияния субъектов энергетического рынка на качество электроэнергии действительно существенна. Поэтому и возникает необходимость ограничения влияния на качество электроэнергии как энергоснабжающими организациями (поставщиками) так и потребителя на границе их раздела. Сторона, превысившая эти ограничения, рассматривается как виновник ухудшения качества электроэнергии. Такая задача должна решаться путем измерений фактического влияния (вклада) каждой стороны в уровень показателей качества электроэнергии (ПКЭ) в контрольной точке и сравнения его с допустимым ограничением.

Зная виновника, можно воздействовать на него путем разработки мероприятий по ограничению его отрицательного влияния на КЭ. Такие мероприятия, например, могут регламентироваться договором энергоснабжения и обязывать виновную сторону либо применять технические средства по ограничению уровня вносимых им помех, либо компенсировать тот ущерб, который он наносит другим подсистемам.

Можно выделить несколько технико-экономических причин необходимости измерения фактического вклада:

1) Выявление потребителей и их электроприемников, влияние которых в точке общего присоединения приводит к ухудшению КЭ;

2) Управление режимом работы электроприемников путем введения мероприятий, направленных на обеспечение КЭ;

3) Регулирование договорных отношений между энергоснабжающей организацией и потребителем в части влияния сторон на КЭ на границе их раздела;

В такой постановке оценка фактического вклад может быть проведена только на основе результатов измерения, т.е. инструментальным путем, что на сегодняшний день представляется методически нерешенным.

Последние десять лет усилия широких кругов специалистов направлены на решение задач по улучшению КЭ в электрических сетях всех классов напряжения. Значительный вклад в решение рассматриваемых проблем внесли отечественные ученые: Жежеленко И.В., Железко Ю.С., Зыкин Ф.А., Майер

B.Я., Иванов B.C., Кузнецов В.Г., Курбатский В.Г., Кучумов JI.A., Смирнов

C.С., Соколов В.И., Соколов B.C. Работы зарубежных ученых представлены на международных конференциях CIGRE (Group 36) и CIRED {Session 2). Были разработаны несколько методов оценки фактических вкладов нелинейных потребителей, один из которых представлен в Методических указаниях по контролю и анализу качества электрической энергии в электрических сетях общего назначения (Часть 1 и 2 РД 153-34.0-15.501-(00)01).

Таким образом, задача состоит в том, чтобы, проанализировав достоинства и недостатки этих методов:

1. Разработать метод, который должен быть ориентирован на применение средств измерения, результаты измерения должны рассматриваться как исходные данные для расчета текущего значения фактического вклада с применением специальных алгоритмов.

2. Разработать алгоритм обработки результатов измерения с целью оценки фактического вклада.

3. Оценить погрешности метода, обусловленные многообразием параметров режима нелинейной нагрузки в сравнении с условиями заданными базовыми методами.

4. Разработать алгоритм оценки фактического вклада подсистем на длительных интервалах наблюдения установленных ГОСТ 13109-97.

5. Осуществить апробацию метода и дать оценку его практического применения в действующих системах различного класса напряжения.

Методы и средства .исследований. Методика проведения выполненных исследований основана на теории электрических цепей, математического моделирования, с применением экспериментальных исследований в действующих системах электроснабжения различных классов напряжения с использованием современных средств измерения.

Достоверность полученных результатов базируется на фундаментальных положениях общей теории электротехники с учетом практического опыта эксплуатации объектов электроэнергетики, включая крупные энергосистемы. В работе определена область применения предлагаемой методики. Выявлены основные факторы, влияющие на инструментальную и методическую погрешность определения фактического вклада. Разработанная методика оценки фактического вклада апробирована при измерениях в действующих системах электроснабжения.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1) Теоретически обоснован метод определения фактического вклада любой подсистемы относительно точки общего присоединения при контроле показателей качества электроэнергии (коэффициент «-ой гармонической составляющей и коэффициент искажения синусоидальной формы кривой напряжения), который может быть применен при определении виновника снижения качества электроэнергии, заключении договорных обязательств и расчете неустойки за снижение качества электроэнергии.

2) Разработан алгоритм, позволяющий обеспечить задаваемую точность определения фактического вклада, который может быть реализован в современных средствах контроля КЭ.

3) Разработанная методика, апробирована на результатах практических измерений, по которым определены фактические вклады потребителя и энергоснабжающей организацией в точке общего присоединения.

Практическое значение диссертации. Предложенная методика позволяет достоверно определять фактические вклады по коэффициенту п-ой гармонической составляющей напряжения и коэффициенту искажения синусоидальной формы кривой напряжения любых подсистем, что должно использоваться в электрических системах, содержащих мощные нелинейные нагрузки; при технико-экономическом обосновании мероприятий, направленных на обеспечение качества электроэнергии; а также при совершенствовании коммерческих взаимоотношений в области учета электроэнергии между энергоснабжающими организациями и потребителями.

Заключение диссертации по теме «Электростанции и электроэнергетические системы», Тульский, Владимир Николаевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ~ - - ~

1. Разработан метод и алгоритм определения фактического вклада подсистем в произвольной точке системы электроснабжения, к которой присоединены эти подсистемы.

2. Определена область применения метода, которая определяется коэффициентом корреляции {р) между напряжением искажения в контролируемой точке и передаваемой мощностью. Расчеты, выполненные по результатам реальных измерений, показали, что фактический вклад может быть определен с указанной погрешностью в диапазоне изменения 0,8>р>-0,8. Определение фактического вклада за пределами этого диапазона (р—»±1) свидетельствует об одностороннем влиянии подсистемы на уровень ПКЭ. В этом случае оценка ФВ может быть получена непосредственно по результатам измерения.

3. Проанализированы погрешности метода в широком диапазоне изменения параметров подсистем. Показано, что погрешность определения фактического вклада зависит от соотношений приращений токов источников и соотношений входных сопротивлений подсистем и тем меньше, чем стабильнее входные параметры и чем больше отношение приращений токов источников.

4. Разработан алгоритм обработки результатов длительных измерений с целью определения фактического вклада, позволяющий идентифицировать приращения напряжения и тока искажения по их значениям на каждом шаге измерения, отвечающем заданной чувствительности метода эквивалентных источников тока.

5. Предложен метод определения допустимого вклада.

6. Разработанные методы и алгоритмы апробированы при определении фактических вкладов в действующих системах электроснабжения 6-10 кВ.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Тульский, Владимир Николаевич, 2004 год

1. ГОСТ 13109-97. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. -М.: Изд-во стандартов, 1998.

2. Железко Ю.С. Правила присоединения потребителя к сети общего назначения по условиям влияния на качество электроэнергии//Промышленная энергетика. 1991. — №8. — С.45-51.

3. Карташев И.И., и др. Качество электрической энергии в муниципальных сетях Московской области//Промышленная энергетика. 2002. - №8. — С. 42-47.

4. Масленников Г.К., и др. Качество электрической энергии в городских сетях//Промышленная энергетика. 2000. - №8. — С. 40-44.

5. Luc Berthet, Denis Boudou State of play of the harmonic levels on the Frenchthlow-voltage networks//17 International Conference on Electricity Distribution: CIRED. 12-15 May 2003. Barcelona. - Session 2 Paper №31.

6. Marek Samotyj, Clark Gellings, Massoud Amin Power system infrastructure for a digital society: creating the new frontiers//ELECTRA. 2003. - №210, October. - Page 20-30.

7. Карташев И.И. Качество электроэнергии в системах электроснабжения. Способы его контроля и обеспечения. — М.: Издательство МЭИ, 2000. -120 с.

8. И.В. Жежеленко Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий. 4-е изд., переаб. и доп. - М.: Энегоатомиздат, 2000. -331с.

9. Аррилага Дж. И др. Гармоники в электрических системах: Пер. с анг. -М.: Энергоатомиздат, 1990.-320 с.

10. Иванов B.C., Соколов В.И. Режимы потребления и качество электроэнергии систем электроснабжения промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 336 с.

11. Железко Ю.С. Присоединение потребителей к электрическим сетям общего назначения и договорные условия в части качества электроэнергии/ЛГехнологии электромагнитной совместимости. — 2003. — №1. — С.22—30.

12. Зыкин Ф.А. Энергетические процессы в системах электроснабжения с нагрузками, ухудшающими качество электрической энергии//Электричество. 1987. -№12. - с.5-9.

13. Зыкин Ф.А. Определение степени участия нагрузок в снижении качества электрической энергии//Электричество. — 1992. №11. — с. 13-19.

14. Майер В.Я., Ткач А.Н. Методика определения вклада потребителя в ухудшение несинусоидальности напряжений на границе раздела балансовой принадлежности электрических сетей//Энергетика и электрофикация. 1992. - №2. - С.13-16.

15. Майер В .Я., Зения Методика определения долевых вкладов потребителя и энергоснабжающей организации в ухудшении качества электроэнергии/УЭлектричество. — 1994. — №9. — с.19-24.

16. Соколов B.C., и др. Проблемы установления размера ответсвенности за ухудшение качества электрической энергии и пути их решения//Промышленная энергетика. 2000. - №8. — с.52-55.

17. Соколов B.C. Идентификация источников искажений качества энергии электрических сетей//Технологии электромагнитной совместимости. -2003. -№1. — с.53-56.

18. Атабеков Г.И. Основы теории цепей. Учебник для вузов. М., Энергия, 1969.424 с.

19. Смирнов С.С. Вероятностный расчет уровней'напряжений "высших гармоник в сети 110-220 кВ, питающей крупные нелинейные нагрузки//Электричество. 2000. - №10. - с.25-30.

20. Крайчик Ю.С., Никифорова В.Н. Определение степени участия нагрузок в снижении качества электроэнергии//Электричество. — 1993. №11. — с.72-74.

21. Смирнов С.С., Коверникова Л.И. Вклад потребителя в уровни напряжения высших гармоник в узлах электрической сети//Электричество. 1996. -№1. - С.58-64.

22. Review methods for measurement and evaluation of the harmonic emission level from an individual distorting load. CIGRE 36.05/CIRED 2 joint WG CC02 (Voltage quality), 1999.

23. Баков Ю.В. Мощность переменного тока. Иван. гос. энерг. ун-т, 1999. — 200 с.

24. Рокотян С.С., Шапиро И.М. Справочник по проектированию электроэнергетических систем. М.: Энергия, 1985.

25. Жежеленко И.В., Высшие гармоники в системах электроснабжения пром. предприятия. М.: Энергия, 1974.

26. Айвазян С.А. и др., Прикладная статистика: Основы моделирования и первичная обработка данных. Справочное изд. — М.: Финансы и статистика, 1983.-471 с.

27. Вентцель Е.С. Теория вероятностей: Учеб. Для вузов. 7-е изд. Стер. — М.: Высш. Шк., 2001. - 575 с

28. Шамонов Р.Г. Разработка методики оценки влияния качества электроэнергии на потери мощности и энергии в электрических сетях. Дисс. к.т.н. М.: 2003. - 155 с.

29. Карташев И.И., Пономаренко И.С., Ярославский ~В.Н. Требования к средствам измерения показателей качества электроэнергии. -Электричество, 2000, № 4. 2.

30. Соколов B.C. Метрологическое оборудование и приборы контроля качества электрической энергии. В кн.: Сборник информационно-методических материалов семинара "Метрологическое обеспечение электрических измерений в электроэнергетике". - М.: ВНИИЭ, 1998.

31. Масленников Г.К., Дубинский Е.В., Обеспечение качества электроэнергии в системах электроснабжения общего назначения. -Энергосбережение, 2002, № 1.

32. Карташев И.И., Пономаренко И.С., Сыромятников С.Ю. и др. Способ инструментального выявления источников искажения напряжения и определение их влияния на качество электроэнергии. Электричество, 2001, №3.

33. Методических указаний по контролю и анализу качества электрической энергии в электрических сетях общего назначения (Часть 1 РД 153-34.015.501-00 и Часть 2 РД 153-34.0-15.501-01).

34. Отчет о научно-исследовательской работе. Автоматизация управления качеством электроэнергии, его методической и инструментальное обеспечение. Гос.рег. № 01200004787

35. Пиотровский JI.M. и др., Испытание электрических машин, ГЭИ, 1960 г.

36. Смирнов С.С. Свойства режимов высших гармоник сети 110 кВ, питающей тяговые нагрузки железной дороги //Технологии ЭМС. 2003. -№1. — с.31-37.