автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Повышение эффективности функционирования систем электроснабжения посредством мониторинга качества электроэнергии

На правах рукописи

Бородин Максим Владимирович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОСРЕДСТВОМ МОНИТОРИНГА КАЧЕСТВА

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Специальность 05.09.03 - «Электротехнические комплексы и системы»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

13 ФД 2СМ

Липецк-2013

005545174

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Орловский государственный аграрный университет»

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Виноградов Александр Владимирович

Официальные оппоненты:

Лещинская Тамара Борисовна, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина», заведующий кафедрой «Электроснабжения и электрических машин»;

Зацепин Евгений Петрович, кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Липецкий государственный технический университет», доцент кафедры «Электрооборудование».

Ведущая организация: Филиал ОАО «МРСК Центра»-«Орелэнерго».

Защита состоится 28 марта 2014 года в 1230 часов на заседании диссертационного совета Д 212.108.01 при федеральном государственном образовательном бюджетном учреждении высшего профессионального образования «Липецкий государственный технический университет» по адресу: 398600 г. Липецк, ул. Московская 30, административный корпус, ауд. 601.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке при федеральном государственном образовательном бюджетном учреждении высшего профессионального образования «Липецкий государственный технический университет».

Автореферат разослан « 14 » января 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Бойчевский В.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Современное производство требует качественного электроснабжения. Качество электроэнергии (КЭ) является одним из факторов, непосредственно влияющих на энергоэффективность. В Российской Федерации существует большое количество нормативных документов, которые устанавливают требования к КЭ, но на практике они не всегда эффективно работают. В то же время, необходимость поддержания нормируемого КЭ становится все более актуальной задачей в связи с применением современного электрического оборудования и систем автоматизации, чувствительных к отклонению каждого показателя качества электроэнергии (ПКЭ). Возросло количество обращений потребителей в энер-госнабжающие организации по поводу некачественной электроэнергии. Несоответствие КЭ нормативным документам приводит к отрицательным экономическим последствиям из-за снижения производительности предприятий, простоя оборудования, недоотпуска продукции, ее порчи, увеличения потерь электрической энергии и другим негативным последствиям.

Виновниками в искажении КЭ могут быть как энергоснабжающая организация, так и потребитель. Для эффективного поддержания КЭ необходимы комплексные технико-экономические решения, касающиеся как потребителя, так и энергоснабжащей организации. Это требует дополнительных капитальных вложений, на что обе стороны идут неохотно, не имея эффективной методики определения стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества и технических средств, позволяющих контролировать КЭ в on-line режиме.

Использование существовавшей системы скидок и надбавок не давало гарантии постоянного и повсеместного обеспечения требуемого уровня КЭ, так как применялось эпизодически и на ограниченном числе объектов. Также отсутствовали технические способы и средства, для непосредственного индивидуального и группового управления ПКЭ и косвенного управления за счет корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества. Поэтому проблема повышения эффективности функционирования систем электроснабжения за счет мониторинга КЭ является актуальной задачей.

Целью работы является повышение эффективности функционирования систем электроснабжения посредством разработки новых способов и средств мониторинга качества электроэнергии.

Идея работы заключается в том, что поддержание КЭ на уровне нормативных документов достигается с помощью оперативного мониторинга ПКЭ на границе балансового разграничения потребителя с энерго-снабжающей организацией, результаты которого используются с применением различных оригинальных способов и средств, для непосредственного индивидуального и группового управления ПКЭ и косвенного управления за счет корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества.

Научная новизна заключается:

- в разработанном оригинальном способе, отличающимся от известных тем, что управление качеством электроэнергии осуществляется в зависимости от результатов мониторинга ПКЭ на границе балансового разграничения потребителя с энергоснабжающей организацией;

- в разработанных оригинальных алгоритмах и технических средствах, отличающихся от известных тем, что позволяют повысить эффективность функционирования систем электроснабжения посредством мониторинга качества электроэнергии за счет оперативной корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества;

- в разработанной математической модели системы учета электроэнергии, отличающейся тем, что она учитывает изменение стоимости электроэнергии в зависимости от ее качества, источника и уровня искажения;

- в обоснованных предложенных поправочных коэффициентах к стоимости электроэнергии в зависимости от значения отклонения одного или нескольких показателей качества электроэнергии от нормируемого значения;

По материалам разработок получено положительное решение на изобретение «Устройство учета расхода электроэнергии и корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества и источника искажения».

Практическая ценность. Реализация разработанных способов и технических средств мониторинга и регулирования качества электроэнергии обеспечивает повышение эффективности функционирования систем электроснабжения за счет выполнения оперативной корректировки стоимости электроэнергии в зависимости от ее качества, стимулируя, таким образом потребителей и энергоснабжающие организации в поддержании качества электроэнергии на уровне нормативных документов.

В результате проведенных исследований создан применимый на практике, теоретически обоснованный технико-экономический механизм, внедрение которого позволит повысить надежность и эффективность функционирования систем электроснабжения за счет стимулирования потребителей и энергоснабжающих организаций в поддержании нормативного качества электроэнергии.

Применение разработанных алгоритмов и программных средств реализации предложенных способов является экономически выгодным со сроком окупаемости от 0,1 до 7 лет и позволяет сократить энергоемкость производства, потери электроэнергии в электрических сетях, улучшить качество выпускаемой продукции, уменьшить ущерб, вызванный выходом из строя электрооборудования.

Теоретическая проработка вопросов, посвященных стимулированию потребителей и энергосистемы в поддержании качества электроэнергии, восполняет пробел в данном разделе электрики и используется в учебном процессе при подготовке бакалавров, инженеров и магистров по электротехническим специальностям.

Методы и объекты исследования. В работе использован комплексный подход, включающий методы математической статистики, методы

экспертных оценок, теорию электрических систем, теорию вероятностей, теорию математического моделирования и инженерного эксперимента. Объектом исследования является качество электрической энергии, поставляемой потребителям.

Достоверность результатов подтверждена: представительной выборкой статистических данных; формулировкой задач исследования, сделанной исходя из всестороннего анализа нормативных документов и литературных источников; сопоставимостью результатов теоретических исследований с экспериментальными данными; использованием традиционных методических принципов современной науки и известных методов анализа и синтеза; непротиворечивостью математических выкладок и преобразований.

Реализация работы. Основные результаты работы внедрены в ООО «Информационно-энергетический центр «АВПС-Инновация» для обоснования реконструкции электроснабжения объектов. Кроме этого, результаты работы также внедрены в учебный процесс ФГБОУ ВПО «Орловский государственный аграрный Университет» по специальности 110302 «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства», 110800.62 -" Агроинженерия".

На защиту выносится:

-. Статистические результаты измерений качества электроэнергии в точках общего присоединения и точках балансового разграничения потребителя и энергоснабжающей организации;

- Способ повышения эффективности функционирования систем электроснабжения посредством мониторинга качества электроэнергии за счет оперативной корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества;

- Экспертная оценка поправочных коэффициентов к стоимости потребленной электроэнергии;

- Способ группового регулирования КЭ;

- Методика корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества.

Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждались на ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава, а также научных студенческих и аспирантских конференциях, проводимых в Орловском ГАУ (2009...2013 гг.); на научной конференции «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве» в Всероссийском научно-исследовательском институте электрификации сельского хозяйства (2012 г.) и конкурсах: Всероссийском конкурсе «Электросчетчик будущего 2011», общероссийского конкурса молодежных исследовательских проектов в области энергетики «Энергия молодости 2012», Всероссийском конкурсе на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений Министерства сельского хозяйства Российской Федерации 2013. А также на XIII «Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи 2013».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 статей, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ. По материалам ра-

боты поданы 3 заявки на изобретение, по одной из которых получено положительное решение.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка использованной литературы и семи приложений. Общий объем диссертации 177 е., в том числе 103 с. основного текста, 23 рисунка, 10 таблиц, библиографический список использованной литературы из 112 наименований и 7 приложений на 62 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель, раскрыта научная новизна и практическая ценность работы, приведены результаты апробации и реализации теоретических и практических исследований.

В первой главе проведен анализ существующих нормативных документов, реализующих механизмы мониторинга КЭ, выявлены их недостатки. Произведен анализ влияния КЭ на эффективность систем электроснабжения. Значительный вклад в решение вопросов по обеспечению КЭ внесли ученые: Жежеленко И.В., Железко Ю.С., Ивакин В.Н., Карташев И.И. Кузнецов В.Г., Кучумов JI.A., Смирнов С.С., Соколов B.C., Шидловский А.К., Survey. I.M. Nejdawi, А.Е. Emanuel, DJ. Pileggi, MJ. Corridori, R.D. Archambeault. Также, исходя из анализа литературных источников выявлено, что одним из серьезных недостатков является отсутствие технико-экономических решений по стимулированию потребителей и энергоснаб-жающих организаций в поддержании качества электроэнергии на уровне нормативных документов. Проведен анализ существующих способов и средств повышения эффективности функционирования систем электроснабжения посредством мониторинга и регулирования КЭ, выявлены их недостатки.

Выполненный анализ позволил сформулировать и решить следующие задачи:

- оценку фактического КЭ в точках общего присоединения и на границе балансового разграничения между потребителем и энергоснабжаю-щей организацией (статистические исследования по итогам измерений);

- разработку алгоритмов и технических средств реализации способа, позволяющего повысить эффективность функционирования систем электроснабжения посредством улучшения КЭ за счет оперативной корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества;

- разработку математической модели системы учета электроэнергии, позволяющей повышать эффективность функционирования систем электроснабжения посредством мониторинга КЭ за счет оперативной корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества;

- разработку и обоснование поправочных коэффициентов к стоимости электроэнергии в зависимости от значения отклонения одного или нескольких ПКЭ от нормативного значения;

- разработку способов управления качеством электроэнергии в зависимости от результатов мониторинга показателей качества электроэнергии;

- оценку технико-экономической эффективности от внедрения способа; позволяющего повышать эффективность функционирования систем электроснабжения посредством мониторинга КЭ за счет оперативной корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества.

Во второй главе произведена оценка КЭ на соответствие требованиям ГОСТ 13109 - 97 в Орловской области. Были произведены измерения в 100 точках балансового разграничения потребителя и энергоснабжающей организации и в 100 точках общего присоединения (ТОП) в зимнее и летнее время. Необходимость измерений ПКЭ в 2-х точках обусловлена тем, что режимы работы в ТОП отличаются от режимов работы потребителя, так как каждый потребитель вносит свой фактический вклад в изменения ПКЭ в ТОП. Контрольные точки, в которых производились измерения ПКЭ представлены на рисунке 1.

очка измерений

А1

А2: Б2

Потребитель

АЗ БЗ

Потребетель

Потребитель

Рисунок 1 - Контрольные точки, в которых производились измерения ПКЭ 031 - автоматический выключатель; Т1 - трансформатор 10/0,4 кВ; М1 - точка общего присоединения; А1 - АЗ - граница балансового разграничения потребителя и энергосистемы

Произведена оценка КЭ в ТОП и в точках балансового разграничения потребителя и энергоснабжающей организации. По результатам испытаний была произведена оценка КЭ. По результатам измерений выявлено, что в 88 точках балансового разграничения потребителя и энергоснабжающей организации и 87 ТОП в нормальном режиме ПКЭ не соответствовали требованиям ГОСТ 13109 - 97. Исходя из свойств электрической энергии, были определены наиболее вероятные виновники искажения КЭ. В 19 ТОП искажения в КЭ вносит энергоснабжающая организация, в 28 точках потребитель, и в 40 точках искажения вносят как потребитель , так и энергоснабжающая организация. В 9 точках балансового разграничения потребителя и энергоснабжающей организации искажения в КЭ вносит энергоснабжающая организация, в 19 точках потребитель, и в 60 точках искажения вносят как потребитель, так и энергоснабжающая организация.

Большое количество точек, в которых ПКЭ отклонялись от нормативных показателей связано с: неравномерным распределением по фазам нагрузки; изменением величины генерируемой и (или) потребляемой мощности в энергосистеме; применением оборудования, искажающего КЭ; изношенностью основного сетевого оборудования; значительной (выше нормативной) протяженностью электрических сетей; отсутствием заинтересованности сетевых организаций, а иногда и потребителей, в поддержании и контроле КЭ.

С вступлением в силу ГОСТ Р 54149-2010 требования к КЭ изменились. Произведена оценка полученных результатов измерений в точках балансового разграничения потребителя и энергоснабжающей организации применительно к новым значениям ПКЭ предусмотренных ГОСТ, но интервал времени испытаний оставлен прежний. Результаты оценки показали, что в 81 (уменьшение на 7) точках балансового разграничения потребителя и энергоснабжающей организации и 70(уменьшение на 17) ТОП в нормальном режиме ПКЭ не соответствовали требованиям ГОСТ Р 541492010. Исходя из свойств электрической энергии, были определены наиболее вероятные виновники искажения КЭ. В 2 ТОП искажения в КЭ вносит энергоснабжающая организация, в 66 точках потребитель, и в 2 точках искажения вносят как потребитель, так и энергоснабжающая организация. В 2 точках балансового разграничения потребителя и энергоснабжающей организации искажения в КЭ вносит энергоснабжающая организация, в 67 точках потребитель, и в 12 точках искажения вносят как потребитель, так и энергоснабжающая организация.

Произведена статистическая обработка полученных результатов с применением вероятностно-статистического метода. На основании полученных данных были построены функции распределения для всех исследуемых ПКЭ. Обработка данных произведена с помощью программы 81айзйса 6.0. Графическое изображение фактических измерений и теоретические функции распределения ПКЭ «Размах изменения напряжения» представлены на рисунке 2. Определены значения математического ожидания и среднеквад-

Рисунок 2 - Функции распределения ПКЭ «Размах изменения напряжения»: а - функция распределения для фазы А ПКЭ «Размах изменения напряжения» в ТОП; б - функция распределения для фазы А ПКЭ «Размах изменения напряжения» в точках балансового разграничения потребителя и энергоснабжающей организации

Проведенные статистические исследования показали, что более чем у 90% потребителей КЭ выходит за пределы, предусмотренные требованиями нормативных документов. Со вступлением в действие ГОСТ Р 541492010 снижается уровень ответственности энергоснабжающей организации за КЭ.

В третьей главе разработана методика, позволяющая повышать эффективность функционирования систем электроснабжения посредством

мониторинга КЭ за счет оперативной корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества, проиллюстрированная блок-схемой (рисунок 3). Предполагается выполнять корректировку стоимости электроэнергии на границе балансового разграничения между потребителем и энергоснабжающей организацией. Соответствующая функция встраивается в счетчик электроэнергии.

Контроль параметров 1 электрической сети

Оценка отклонения

по одному из показателей КЭ

Выявление отклонения

Оценка уровня отклонения

Рисунок 3 - Блок—схема функционального блока корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества

Разработанная методика является технико-экономическим механизмом стимулирования как потребителей, так и поставщиков электроэнергии в части поддержания КЭ. Экономическая часть механизма заключается в следующем: если искажения в КЭ вносит потребитель, то он будет вынужден платить за электрическую энергию по более высокой цене, если же электрическая энергия, поступающая потребителю не соответствует нормативным документам по вине энергоснабжоющей организации, то потребитель платит меньше.

Стоимость потребленной электроэнергии с учетом корректировки определяется по формуле:

Спээ = Тисх • Кп • \Упээ, (1)

где Спээ - стоимость потребленной электроэнергии, руб.; Тисх - исходный тариф на электроэнергию, руб.; Кп - поправочный коэффициент; \Упээ -количество потребленной электроэнергии, кВт-ч.

Поскольку в реальности ПКЭ отклоняются от значения, установленной нормативными документами на определенное время, а потом возвращаются в установленные нормативными документами пределы, стоимость потребленной электроэнергии необходимо определять следующим образом:

гп

Спээ=Тисх-|Кп-р"(11, (2)

'о

где Кп - п-й поправочный коэффициент для определенного уровня отклонения ПКЭ в определенный момент времени и определенного ПКЭ; Р -потребленная мощность в определенный момент времени, кВт.

2Х+2Х

IV- _ ¡-I

п ^г-' (3)

где Кг поправочные коэффициенты, учитывающие изменение стоимости потребленной электроэнергии при искажении КЭ энергоснабжающей организацией; - К,- поправочные коэффициенты, учитывающие изменение стоимости потребленной электроэнергии при искажении КЭ потребителем; п - количество значений Ю; т - количество значений К^

Если искажения качества электроэнергии нет, тогда Кп=1 и стоимость потребленной электроэнергии определяется с использованием исходного тарифа.

Предложенная методика применена к статистическим исследованиям КЭ в Орловской области. Произведен расчет стоимости потребленной за сутки электроэнергии (при Т„сх = 2,7 руб за 1кВт-ч) без учета и с учетом поправочных коэффициентов для всех измерений. Расчет стоимости электрической энергии производился для значений ПКЭ, предусмотренных ГОСТ 13109 - 97. В соответствии с результатами расчетов, без учета поправочных коэффициентов в 100 ТОП стоимость потребленной за сутки электроэнергии составила 703,8 тыс. руб., с учетом поправочных коэффициентов стоимость потребленной за сутки электроэнергии составила 788,5 тыс. руб. Из этого следует, что дополнительная оплата за электроэнергию составляет 84,7 тыс. руб. В 100 точках балансового разграничения потребителя стоимость потребленной за сутки электроэнергии составила 13,9 тыс. руб., с учетом поправочных коэффициентов стоимость потребленной за сутки электроэнергии составила 14,8 тыс. руб. Дополнительная оплата за электроэнергию составляет 0,9 тыс руб.

Произведена оценка поправочных коэффициентов к стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества методом экспертных оценок.

Для этого были составлены соответствующие опросные листы, которые предлагались специалистам предприятий - потребителей электроэнергии и энергокомпаний, имеющим стаж работы не менее пяти лет. Всего было опрошено 40 специалистов.

В соответствии с методом, весь диапазон переменной (исследуемый диапазон изменения поправочного коэффициента) был разбит на 5 интервалов. Каждому интервалу эксперт должен присвоить определенный балл. Экспертам было предложено присвоить балл от 0 до 10 каждому предлагаемому поправочному коэффициенту. Если на взгляд эксперта интервалы времени примерно равнозначны, то он их мог оценить одинаковым числом баллов. Степень согласования оценок экспертов определялась с помощью коэффициента конкордации, по формуле, предложенной Кендаллом:

где 8 - сумма квадратов разностей между суммой оценок, данных всеми экспертами ьму интервалу поправочного коэффициента и средней арифметической всех оценок N; ш - число экспертов, подвергшихся опросу; п - количество интервалов поправочных коэффициентов в опросном листе; Н, -оценка, данная>м экспертом ¡-му интервалу поправочного коэффициента."

Средняя арифметическая всех оценок определялась:

_ 12Х

-_

(5)

А сумма квадратов разностей по формуле:

¡-1 н

(6)

Поскольку в опросных листах были указаны интервалы поправочных коэффициентов, то для вычисления математического ожидания на каждом интервале были выбраны фиксированные точки. Эти точки соответствовали серединам интервалов. Математическое ожидание определялось следующим выражением:

ЕСа-ЕЩ) ма)=——£'—

1-1 Н

(7)

где М (0 - математическое ожидание поправочного коэффициента при различных интервалах изменения показателя качества электроэнергии; ^ значение поправочного коэффициента середины 1-го интервала.

Распределение оценок экспертов, данных соответствующему интервалу поправочного коэффициента для различных диапазонов изменения Г1КЭ «Размах изменения напряжения», представлены на рисунке 4,5.

300 200 100

Коэффициент »«жкорлацин Л' - 2.837:

Мат. ожидание М(тр) = 0.646;

Число пиюрвалов 5

Отклонение поправочного коэффнциа при изменении размаха напряжения в пределах -*5%...--10%

&

400 300 200 100

0 М2 0,2-0,4 0,4-0,6 0.Ы).8 0,8-1 _ ...........

Рисунок 4 - Гистограмма распределения оценок экспертов вероятности применения поправочного коэффициента при размахе изменения напряжения в пределах +-5%-+-10%

Коэффициент конкордашш № = 3,47»:

Маг ожиланне М(тр) = 0.487;

Число экспертов 40 чел.:

Число интервалов 5

поправочного коэффициент;

.............и»и размаха напряжения

'пределах -+10%,.-! 15%

0 0-0,2 0,2-0,4 0,4-0.6 0,60,8 0,8-1

Рисунок 5 - Гистограмма распределения оценок экспертов вероятности применения поправочного коэффициента при размахе изменения напряжения в пределах +-10%.. .+-15%

Для определения виновника искажения КЭ, был подобран метод определения фактического вклада по результатам измерения, разработанный авторами Карташевым И.И., Тульским В.Н., Шамоновым Р.Г., Шаровым Ю.В., Воробьевым А.Ю.. Достоинство этого метода состоит в том, что он позволяет учесть фактический эффект суммирования помех и оценить вклад, вносимый в изменения КЭ как потребителя, так и энергоснабжаю-щей организации по результатам измерений в одной точке.

В четвертой главе В соответствии с блок-схемой представленной в разделе 3 разработан «Способ измерения потребления электроэнергии и корректировки ее стоимости с учетом качества и источника искажений» и «Устройство учета расхода электроэнергии и корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества и источника искажения», которые позволяют автоматически производить учет количества потребленной электрической энергии и определять её стоимость, в зависимости от качества потребленной электрической энергии и источника искажений. Суть способа заключается в том, что производится мониторинг параметров электрической сети, оценка отклонения ПКЭ, оценка уровня отклонения, исходя из этого, определяется виновник искажения ПКЭ, поправочный коэффициент к стоимости электроэнергии и производится корректировка стоимости потребленной электроэнергии. Представленный способ работает по алгоритму, представленному на рисунке 6. Алгоритм представлен для одного ПКЭ, в частности для размаха изменения напряжения.

Начало алгоритма предусматривает ввод данных: тариф на электроэнергию, поправочные коэффициенты к стоимости для энергоснабжающей организации и потребителя. Указанные данные сохраняются в блоке 2. Блоком 3 производятся измерения ПКЭ и определяется потребляемая в каждый измеряемый момент времени мощность. Блоки 4,8 выполняют функцию сравнения фактически измеренного значения ПКЭ с нормативным. При выходе значения ПКЭ за норму блоки 5.9 определяют виновника искажений. Далее блоками 6,10 определяется значение отклонения ПКЭ от норматива (ДПКЭ). Исходя из значения ДПКЭ и выявленного виновника искажения, блоками 7,11 определяются поправочные коэффициенты к стоимости электроэнергии. Если условия блоков 4,8 не выполняются, тогда поправочный коэффициент приравнивается блоком 12 к единице. Информация из блоков 7, 11,12, поступает на блок 14, который производит расчет стоимости потребленной электроэнергии. Далее блоком 15 производится сохранение полученных результатов в виде протокола. Полученный протокол передается по каналам связи АИИСКУЭ в информационно-измерительный центр (рисунок 7). Блоком 17 выводится информация о стоимости потребленной электроэнергии на табло. В других случаях искажения показателей качества электроэнергии схема работает по аналогичному алгоритму с учетом того, что в зависимости от показателя качества и источника искажения срабатывают соответствующие элементы схемы.

Рисунок 6 - Алгоритм корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества

Рисунок 7 - Функциональная схема АИИСКУЭ с мониторингом КЭ и корректировкой стоимости потребленной электроэнергии в зависимости

от её качества и источника искажения БОИ 1 - блок обработки информации у потребителя; БОИ 2 - блок обработки информации группового регулирования.

Вместе с внедрением средств мониторинга КЭ с функцией оперативной корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества необходимо разработать новые способы управления качеством электроэнергии. Для управления качеством электроэнергии разработан способ «Управление КЭ у конкретного потребителя» и «Групповое регулирование КЭ». Разработан алгоритм регулирования КЭ в ТОП, представленный на рисунке 8. Начало алгоритма предусматривает ввод нормативных значений ПКЭ (Пнорм.) и количество потребителей. Указанные данные сохраняются в блоке 2. Блоком 3 производится определение наличия устойчивого отклонения ПКЭ (АН;). Блоком 4 определяют уровень отклонения ПКЭ. Блок 5 производит сравнение уровня отклонения ПКЭ с нормативным значением. При отклонении ПКЭ больше нормативного, сигнал поступает на блок 6, который определяет сумму отклонений ПКЭ. Если отклонение ПКЭ меньше нормативного значения, то сигнал поступает в начало блока 3. Блоки 7,8 выполняют функцию определения направления регулирования. Если суммарное отклонение больше нуля, сигнал поступает на блок 10, который определяет коэффициент, показывающий на какое значение необходимо изменить ПКЭ при его отклонении от норматива и примет вид:

где В! — коэффициент, показывающий на какое значение необходимо изменить ПКЭ в ТОП при его положительном отклонении от нормативного значения, %; ДП, - уровень отклонения ПКЭ на границе балансового разграничения потребителя и энергоснабжающей организации, %; ЭД — количество точек балансового разграничения потребителя и энергоснабжающей организации, шт. При этом В] принимает значение от -1 до 0, отрицательное значение показывает, что регулирование необходимо производить в сторону уменьшения значения ПКЭ.

Блоками 12,14,16, определяется соответственно техническое средство регулирования, коэффициент пропорциональности и коэффициент регулирования. Коэффициент регулирования при этом определяется:

где Kiper - коэффициент регулирования ПКЭ при положительном суммарном отклонении соответственно, %; Кту - коэффициент пропорциональности, зависящий от характеристик технического устройства.

Информация из блока 16 поступает на блок 17, который дает сигнал на начало регулирования ПКЭ. Если условие блока 7 не выполняется, то сигнал поступает на блок 8. В этом случае схема работает по аналогич-

ZNi

(8)

1 !

(9)

ному алгоритму с применением блоков 9,11,13,15, а коэффициент, показывающий на какое значение необходимо изменить ПКЭ определяется:

В,=(

» ДП,

У(—¿-1)

77 100

И)-100,

(10)

где В2 - коэффициент, показывающий на какое значение необходимо изменить ПКЭ в ТОП при его отрицательном отклонении от нормативного значения, %.

В этом случаи В2 принимает значение от 0 до 1, положительное значение показывает, что регулирование необходимо производить в сторону увеличения значения ПКЭ.

А коэффициент регулирования примет вид:

К-2рег. ^ТУ

В,

(И)

где К2рет - коэффициент регулирования ПКЭ при отрицательном суммарном отклонении соответственно, %.

Если условия блоков 7,8 не выполняются, тогда сигнал с блока 8 поступает в начало блока 3. Таким образом, данный алгоритм позволяет автоматически определять коэффициент регулирования и применять соответствующие технические средства для регулирования ПКЭ в ТОП.

12

Рисунок 8 - Алгоритм регулирования КЭ в ТОП с применением коэффициента регулирования

В пятой главе определена экономическая эффективность внедрения способов и средств, повышающих эффективность функционирования систем электроснабжения посредством мониторинга качества электроэнер-

гии за счет корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества. Для этого определены капитальные вложения, они составили 45,25 тыс. руб., эксплуатационные издержки составили 4,27 тыс.руб.. По результатам расчетов построен график изменения срока окупаемости в зависимости от объема потребленной электроэнергии и поправочного коэффициента, в случае искажения качества электроэнергии энер-госнабжающей организацией (рисунок 9).

Рисунок 9 - График изменения срока окупаемости в зависимости от объема потребленной электроэнергии и поправочного коэффициента, в случае искажения качества электроэнергии энергоснабжающей организацией

Разработан механизм расчета потребителя с энергоснабжающей организацией, учитывающий изменения стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано новое решение актуальной задачи повышения эффективности функционирования систем электроснабжения, заключающееся в поддержании КЭ на уровне нормативных документов. Это достигается с помощью оперативного мониторинга КЭ на границе балансового разграничения потребителя с энергоснабжающей организацией, результаты которого используются с применением различных оригинальных способов и средств, для непосредственного индивидуального и группового управления ПКЭ и косвенного управления за счет корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества. Создан технико-экономический механизм стимулирования как потребителей, так и поставщиков электроэнергии в части поддержания КЭ на уровне нормативных документов

Основные результаты теоретических и экспериментальных исследований сводятся к следующему:

1. Выполнена оценка фактического КЭ в точках общего присоединения и на границе балансового разграничения между потребителем и энер-

госнабжающей организацией. Произведена статистическая обработка полученных результатов с применением вероятностно-статистического метода. Построены функции распределения. Определены значения математического ожидания и среднеквадратического отклонения показателей КЭ.

2. Разработана математическая модель системы учета электроэнергии, позволяющая определять стоимость электроэнергии в зависимости от ее качества. Представленная модель позволила разработать технико-экономический механизм стимулирования как потребителей, так и поставщиков электроэнергии в части поддержания КЭ на уровне нормативных документов. Данная модель позволит повысить КЭ в 2,2 раза и сократить негативные воздействия на системы электроснабжения потребителя и энергоснабжающей организации.

3. Разработаны и обоснованы поправочные коэффициенты к стоимости электроэнергии в зависимости от значения отклонения одного или нескольких ПКЭ от нормативного значения.

4. Разработаны алгоритмы и технические средства, позволяющие производить мониторинг КЭ, и в зависимости от него выполнять оперативную корректировку стоимости электроэнергии в зависимости от ее качества. Применение данных технических средств позволяет комплексно повысить эффективность функционирования систем электроснабжения потребителя и энергоснабжающей организации на 5-15%.

5. Разработаны способы индивидуального и группового управления качеством электроэнергии в зависимости от результатов мониторинга ПКЭ на границе балансового разграничения потребителя с энергоснабжающей организацией.

6. Произведена оценка экономической эффективности от внедрения методики корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества. Для рассмотренных диапазонов потребления электроэнергии применение способов корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества является экономически выгодным со сроком окупаемости от 0,1 до 7 лет. Построена зависимость срока окупаемости от объема потребленной электроэнергии и поправочного коэффициента, в случае искажения КЭ. Разработан механизм расчета потребителя с энергоснабжающей организацией, учитывающий изменения стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества.

Работы, опубликованные по теме диссертации:

1. Виноградов, A.B. Перспективы развития систем учета электроэнергии /A.B. Виноградов, М.В. Бородин, Д.Ю. Юров // Вести высших учебных заведений Черноземья. - 2012. - №2. - С. 10-15.

2. Виноградов, A.B. Экспертная оценка поправочных коэффициентов к стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества / A.B. Виноградов, М.В. Бородин // Вести высших учебных заведений Черноземья. - 2012. - №3. - С. 14-19.

3. Бородин, М.В. Корректировка стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества / М.В. Бородин, A.B. Виноградов // Промышленная энергетика. - 2013. - №8. - С. 12-16.

4. Пат. 134338 Российская Федерация, МПК G06F17/18 (2006.01). Устройство учета расхода электроэнергии и корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества и источника искажения / М.В. Бородин, А.В. Виноградов; заявитель и патентообладатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Орловский государственный аграрный университет» (RU) -2013117164/08; заявл. 15.04.2013; опубл. 10.11.2013, - 14 е.: ил.

5. Виноградов, А.В. Способ коммерческого учета электрической энергии в зависимости от показателей её качества / А.В. Виноградов, М.В. Бородин // Сборник материалов по результатам, прошедших конференций в рамках «Недели Науки - 2010». - 2010. - С. 50-53.

6. Бородин, М.В. Пути повышения качества электроэнергии на предприятиях АПК /М.В. Бородин // Материалы Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых 24-25 апреля 2012 г. -2012.-С. 329-332.

7. Виноградов, А.В. Определение стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества / А.В. Виноградов, М.В. Бородин // Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве. Труды 8-й международной научно-технической конференции (16 - 17 мая 2012 г. Москва, ГНУ ВИЭСХ). В 5 -ти частях. Часть 1. Проблемы энергообеспечения и энергосбережения. - 2012. - С. 342-346.

8. Vinogradov, A.V. Uprava hodnoty spotrebovane elektricke energie, v zavislosti na jeho kvalite a jeho schopnost provadet / A.V. Vinogradov, M.V. Borodin // Materialy IX mezinarodni vedecko - prakticka conference «Moderni vymozenosti vedy - 2013», Praha. - 2013. - C. 7-11.

9. Бородш, М.В. Принцип коригування вартост] спожито1 электро-энерп1 залежно вщ II якоси / М.В. Бородш, // Науковий вгсник Нацюналь-ного ушверситету 6iopecypciB i природокористування Украни. Сер ¡я «Технша та енергетика АПК, Ки1в. - 2013 - С. 165-171.

Личный вклад автора в работах, написанных в соавторстве, заключается в следующем: в [1] рассмотрены исходные предпосылки развития систем учета электроэнергии; в [2] обоснованы поправочные коэффициенты к стоимости потребленной электроэнергии; в [3] разработана методика повышения эффективности функционирования систем электроснабжения посредством корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества, предложенная методика применена к полученным статистическим исследованиям качества электроэнергии Орловской области; в [4] разработано устройство учета расхода электроэнергии и корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества и источника искажения; в [5] разработан способ коммерческого учета электрической энергии в зависимости от показателей её качества; в

[7] разработана и описана блок-схема функционального блока определения стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества; в

[8] разработана схема алгоритма корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества.

Подписано в печать 10. 01.2014. Формат бумаги 60x84 1/16. Бумага офсетная. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № . Издательство Липецкого государственного технического университета. Полиграфическое подразделение издательства ЛГТУ. 398600 Липецк, ул. Московская, 30.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

На правах рукописи

04201456585

БОРОДИН МАКСИМ ВЛАДИМИРОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОСРЕДСТВОМ МОНИТОРИНГА КАЧЕСТВА

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Специальность 05.09.03 - «Электротехнические комплексы и системы»

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель кандидат технических наук, доцент . Виноградов Александр Владимирович

0рел-2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..............................................................................................................5

1 АНАЛИЗ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ, ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ................................................................................................10

1.1 Характеристика качества электроэнергии....................................................10

1.2 Влияние качества электроэнергии на оборудование...................................13

1.3 Анализ способов и средств повышения качества электроэнергии............21

1.4 Постановка задач диссертационной работы.................................................26

2 ОЦЕНКА ФАКТИЧЕСКОГО КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В ОРЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ..........................................................................................29

2.1 Оценка фактического качества электроэнергии в точках общего присоединения и на границе балансового разграничения между потребителем и энергоснабжающей организацией в Орловской области..................................29

2.2 Статистическая обработка результатов измерения качества электроэнергии....................................................................................................................34

3 МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТОИМОСТИ ПОТРЕБЛЕННОЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЕЁ КАЧЕСТВА.................................39

3.1 Корректировка стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества.........................................................................................................39

3.2 Экспертная оценка поправочных коэффициентов к стоимости потребленной электроэнергии.........................................................................................51

3.3 Определение фактического вклада в качество электроэнергии.................56

4 СПОСОБЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА МОНИТОРИНГА И РЕГУЛИРОВАНИЯ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ............................................69

4.1 Способ корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества и источника искажения............................................69

4.2 Разработка устройства учета расхода электроэнергии и корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества и источника искажения............................................................................................76

4.3 Разработка способа и выбор технических средств управления качеством электрической энергии для исследуемых категорий потребителей.........83

5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ СПОСОБОВ И СРЕДСТВ КОРРЕКТИРОВКИ СТОИМОСТИ ПОТРЕБЛЕННОЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЕЁ КАЧЕСТВА.....90

5.1 Определение капитальных вложений на внедрение способов и средств корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества..............................................................................................................90

5.2 Определение эксплуатационных издержек..................................................92

5.3 Определение экономической эффективности внедрения способов и средств корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества..............................................................................................94

ЗАКЛЮЧЕНИЕ...................................................................................................102

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК................................................................104

Приложение 1 Максимальные уровни и время отклонения ПКЭ на границе балансового разграничения потребителя с энергоснабжающей

организацей.........................................................................................................116

Приложение 2 Максимальные уровни и время отклонения ПКЭ

в ТОП....................................................................................................................130

Приложение 3 Функции распределения и статистические параметры выборки ПКЭ в ТОП и на границе балансового разграничения потребителя с

энергоснабжающей организацей.......................................................................144

Приложение 4 Результаты измерений ПКЭ в ТОП и точках балансового разграничения потребителя и энергоснабжающей организации.......................157

Приложение 5 Распределение количества отклонений ПКЭ по интервалам в ТОП и точках балансового разграничения потребителя и энергоснабжа-

ющей организации...............................................................................................163

Приложение 6 Результаты опроса экспертов для определения поправочного коэффициента при различных интервалах изменения размаха

напряжения...........................................................................................................168

Приложение 7 Акты внедрения.........................................................................173

ВВЕДЕНИЕ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Современное производство требует качественного электроснабжения. Качество электроэнергии (КЭ) является одним из факторов, непосредственно влияющих на энергоэффективность. В Российской Федерации существует большое количество нормативных документов, которые устанавливают требования к КЭ, но на практике они не всегда эффективно работают. В то же время, необходимость поддержания нормируемого КЭ становится все более актуальной задачей в связи с применением современного электрического оборудования и систем автоматизации, чувствительных к отклонению каждого показателя качества электроэнергии (ПКЭ). Возросло количество обращений потребителей в энергоснабжающие организации по поводу некачественной электроэнергии. Несоответствие КЭ нормативным документам приводит к отрицательным экономическим последствиям из-за снижения производительности предприятий, простоя оборудования, недоотпуска продукции, ее порчи, увеличения потерь электрической энергии и другим негативным последствиям.

Виновниками в искажении КЭ могут быть как энергоснабжающая организация, так и потребитель. Для эффективного поддержания КЭ необходимы комплексные технико-экономические решения, касающиеся как потребителя, так и энергоснабжащей организации. Это требует дополнительных капитальных вложений, на что обе стороны идут неохотно, не имея эффективной методики определения стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества и технических средств, позволяющих контролировать КЭ в on-line режиме.

Использование существовавшей системы скидок и надбавок не давало гарантии постоянного и повсеместного обеспечения требуемого уровня КЭ, так как применялось эпизодически и на ограниченном числе объектов. Также отсутствовали технические способы и средства, для непосредственного индивидуального и

группового управления ПКЭ и косвенного управления за счет корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества. Поэтому проблема повышения эффективности функционирования систем электроснабжения за счет мониторинга КЭ является актуальной задачей.

Целью работы является повышение эффективности функционирования систем электроснабжения посредством разработки новых способов и средств мониторинга качества электроэнергии.

Идея работы заключается в том, что поддержание КЭ на уровне нормативных документов достигается с помощью оперативного мониторинга ПКЭ на границе балансового разграничения потребителя с энергоснабжающей организацией, результаты которого используются с применением различных оригинальных способов и средств, для непосредственного индивидуального и группового управления ПКЭ и косвенного управления за счет корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества.

Научная новизна заключается:

- в разработанном оригинальном способе, отличающимся от известных тем, что управление качеством электроэнергии осуществляется в зависимости от результатов мониторинга ПКЭ на границе балансового разграничения потребителя с энергоснабжающей организацией;

- в разработанных оригинальных алгоритмах и технических средствах, отличающихся от известных тем, что позволяют повысить эффективность функционирования систем электроснабжения посредством мониторинга качества электроэнергии за счет оперативной корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества;

- в разработанной математической модели системы учета электроэнергии, отличающейся тем, что она учитывает изменение стоимости электроэнергии в зависимости от ее качества, источника и уровня искажения;

- в обоснованных предложенных поправочных коэффициентах к стоимости электроэнергии в зависимости от значения отклонения одного или нескольких показателей качества электроэнергии от нормируемого значения;

По материалам разработок получено положительное решение на изобретение «Устройство учета расхода электроэнергии и корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества и источника искажения».

Практическая ценность. Реализация разработанных способов и технических средств мониторинга и регулирования качества электроэнергии обеспечивает повышение эффективности функционирования систем электроснабжения за счет выполнения оперативной корректировки стоимости электроэнергии в зависимости от ее качества, стимулируя, таким образом потребителей и энергоснаб-жающие организации в поддержании качества электроэнергии на уровне нормативных документов.

В результате проведенных исследований создан применимый на практике, теоретически обоснованный технико-экономический механизм, внедрение которого позволит повысить надежность и эффективность функционирования систем электроснабжения за счет стимулирования потребителей и энергоснабжающих организаций в поддержании нормативного качества электроэнергии.

Применение разработанных алгоритмов и программных средств реализации предложенных способов является экономически выгодным со сроком окупаемости от 0,1 до 7 лет и позволяет сократить энергоемкость производства, потери электроэнергии в электрических сетях, улучшить качество выпускаемой продукции, уменьшить ущерб, вызванный выходом из строя электрооборудования.

Теоретическая проработка вопросов, посвященных стимулированию потребителей и энергосистемы в поддержании качества электроэнергии, восполняет пробел в данном разделе электрики и используется в учебном процессе при подготовке бакалавров, инженеров и магистров по электротехническим специальностям.

Методы и объекты исследования. В работе использован комплексный подход, включающий методы математической статистики, методы экспертных оценок, теорию электрических систем, теорию вероятностей, теорию математического моделирования и инженерного эксперимента. Объектом исследования является качество электрической энергии, поставляемой потребителям.

Достоверность результатов подтверждена: представительной выборкой статистических данных; формулировкой задач исследования, сделанной исходя из всестороннего анализа нормативных документов и литературных источников; сопоставимостью результатов теоретических исследований с экспериментальными данными; использованием традиционных методических принципов современной науки и известных методов анализа и синтеза; непротиворечивостью математических выкладок и преобразований;.

Реализация работы. Основные результаты работы внедрены в ООО «Информационно-энергетический центр «АВПС-Инновация» для обоснования реконструкции электроснабжения объектов. Кроме этого, результаты работы также внедрены в учебный процесс ФГБОУ ВПО «Орловский государственный аграрный Университет» по специальности 110302 «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства», 110800.62 - "Агроинженерия".

На защиту выносится:

- Статистические результаты измерений качества электроэнергии в точках общего присоединения и точках балансового разграничения потребителя и энер-госнабжающей организации;

- Способ повышения эффективности функционирования систем электроснабжения посредством мониторинга качества электроэнергии за счет оперативной корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества;

- Экспертная оценка поправочных коэффициентов к стоимости потребленной электроэнергии;

- Способ группового регулирования КЭ;

- Методика корректировки стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества.

Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждались на ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава, а также научных студенческих и аспирантских конференциях, проводимых в Орловском ГАУ (2009...2013 гг.); на научной конференции «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве» в Всероссийском научно-исследовательском институте электрификации сельского хозяйства (2012 г.) и конкурсах: Всероссийском конкурсе «Электросчетчик будущего 2011», общероссийского конкурса молодежных исследовательских проектов в области энергетики «Энергия молодости 2012», Всероссийском конкурсе на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений Министерства сельского хозяйства Российской Федерации 2013. А также на XIII «Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи 2013».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 статей, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ. По материалам работы поданы 3 заявки на изобретение, по одной из которых получено положительное решение.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка использованной литературы и семи приложений. Общий объем диссертации 177 е., в том числе 103 с. основного текста, 23 рисунка, 10 таблиц, библиографический список использованной литературы из 112 наименований и 7 приложений на 62 страницах.

1 АНАЛИЗ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ, ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Характеристика качества электроэнергии

Наряду с надежностью электроснабжения качество электроэнергии (КЭ) у потребителей является одной из важнейших характеристик электрических систем. Под качеством электрической энергии следует понимать совокупность её характеристик, при соблюдении которых электрическое оборудование способно выполнять заложенные в него функции [40]. Оно оказывает значительное влияние как на эффективность работы электроприемников, так и на технико-экономические показатели электрических сетей [6,34,54].

Начальник департамента РАО "ЕЭС России" к.т.н. доцент Ю.В. Шаров считает, что в контексте современных методов и средств обеспечения КЭ электроэнергию следует рассматривать, с одной стороны, как товар, с другой стороны -как физическое понятие[54]:

- электроэнергия как товар должна соответствовать определенному качеству, требованиям рынка и отличаться от других видов энергии особыми потребительскими свойствами: совпадением во времени процессов производства, транспортировки и потребления; зависимостью характеристик качества электроэнергии от процессов её потребления; невозможностью хранения и возврата некачественной электроэнергии [54];

- электроэнергия как физическое понятие - это способность электромагнитного поля совершать работу под действием приложенного напряжения в технологическом процессе ее производства, передачи, распределения и потребления [54].

Для наиболее эффективного способа координации действий между потребителем и энергоснабжающей организацией по обеспечению КЭ в условиях эксплуатации систем электроснабжения [46,49-51] в Российской Федерации разработаны нормативные документы, которые позволяют осуществлять управление ка-

и

чеством между потребителем и энероснабжающей организацией. Согласно Гражданского кодекса Российской Федерации [42] энергоснабжающие организации обязаны поставлять электрическую энергию потребителям, качество которой должно отвечает требованиям нормативных документов (государственным (национальным) стандартам [40] и договорам электроснабжения). Федеральный закон «Об элетроэнергетике» [72] устанавливает ответственность поставщиков электроэнергии и энергосбытовой организации перед потребителями за надежность электроснабжения и за качество поставляемой электрической энергии, в соответствии с техническими стандартами и иными обязательными требованиями. Электрическая энергия так же включена в Перечень товаров, подлежащих обязательной сертификации, утвержденный постановлением Правительства Российской Федерации от 1 декабря 2009 г. № 982 [80]. Обязательная сертификация электрической энергии в Российской Федерации введена на основании статьи 7 Федерального закона "О защите прав потребителей" и распространяется на электрическую энергию, заказываемую, приобретаемую или используемую гражданами для личных, семейных, домашних или иных нужд, не связанн�