автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Развитие методов и систем расчета, анализа и снижения потерь электроэнергии в сетях распределительных сетевых компаний

Па ирамах рукописи

ПЕЙЗЕЛЬ Вилсна Марковна

РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ И СИСТЕМ РАСЧЕТА, АНАЛИЗА И СНИЖЕНИЯ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В СЕТЯХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕВЫХ КОМПАНИЙ

Сисииалыюсгь 05.14.02 - Электростанции и электротнергетические системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

00346088Э

Станроноль - 2009

003460889

Работа выполнена на кафедре автоматизированных электроэнергетических систем и электроснабжения ГОУ ВПО «Северо-Кавказский государственный технический университет».

Научный руководитель:

доктор технических наук, доцент Кононов Юрий Григорьевич

Официальные оппоненты: Доктор технических наук, профессор Доктор технических наук, профессор

Паздерин Андрей Владимирович Надтока Иван Иванович

Ведущая организация - Филиал ОАО «НТЦ электроэнергетики» - ВНИИЭ (г. Москва)

Защита состоится 20 февраля 2009 г. в 14 часов в ауд. Г-506 главного корпуса на заседании диссертационного совета Д212.245.06 в ГОУ ВПО «СевероКавказский государственный технический университет».

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью, просим направлять по адресу: 355029, г. Ставрополь, пр. Кулакова, 2, в ГОУ ВПО «Северо-Кавказский государственный технический университет», Ученому секретарю диссовета Д212.245.06, тел.: (865-2)-94-42-41, факс: (865-2) -94-41-50.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан 19 января 2009 г.

Ученый секретарь диссертационног о совета, кандидат физ.-мат. паук

Лисицын Сергей Викторович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В приказе ОАО РАО «КЭС России» ог 01.06.2005 № 338 отмечено: «Снижение потерь электроэнергии в электрических сетях -важнейшая задача повышения эффективности отечественной электроэнергетики, один из основных источников сокращения производственных издержек. Конечная цель снижения потерь и сетях - сдерживание темпов роста тарифов на электроэнергию для потребителей».

В том же приказе приводятся впечатляющие данные о росте потерь электроэнергии (ПЭ) в сетях, которые за период 1994-2003 годов увеличились на 37,1% в абсолютном выражении и па 3,05% (с 10,09% до 13,15%) по отношению к отпуску электроэнерг ии в сети, при росте этого отпуска за тот же период всего на 5,3%. В ряде энергосистем относительные потери превысили 20%, а в некоторых электросегевых предприятиях они достигают 40-50%. Около четверти общих ПЭ составляют коммерческие потери, обусловленные погрешностями систем учета электроэнергии и се несанкционированным потреблением. Отмечена устойчивая тенденция к дальнейшему росту абсолютных и относительных потерь, если не принимать эффективных мер по их снижению.

Очевидно поэтому одной из задач, которая ставится в Приказе № 338 в качестве первоочередной, является следующая: «Сформировать систему постоянного мониторинга уровня и структуры потерь в электрических сетях всех напряжений ЕЭС России».

Исследованию и разработке методов расчета ПЭ, выбора мероприятий по их снижению, алгоритмов и программных комплексов для решения этих задач посвящены работы многих организаций (АО 13НИИЭ, МЭИ (ТУ), БГ'ПА (КПИ), МГАУ (МИИС11), УПГУ (УПИ), СевКавГТУ, ЮРГТУ-НПИ и др.) и известных авторов (Воротницкого В.Э., Железко Ю.С, Зорина В.В., Идельчика В.И., Казанцева В.Н., Левина MC., Лешипской Т.Б., Маркушевича Н.С., Паздерина A.B., Поспелова Г.Е., Эксля П.Я. и др.).

В связи с разделением электроснабжающих организаций на сбытовые и сетевые компании с одной стороны и государственным регулированием естественных монополий - с другой проблема достоверного определения технических ПЭ и их тщательного структурного анализа становится весьма актуальной. Особую актуальность проблема ПЭ приобретает для созданных в

ходе реформирования электроэнергетики распределительных сетевых компаний (РСК).

Взаимодействие сетевых и сбытовых компаний па информационном уровне необходимо и вполне возможно на основе использования современных информационных технологий, а именно: информационных возможностей оперативно-информационных управляющих комплексов (ОИУК) автоматизированных систем диспетчерского управления (АСДУ), автоматизированных информационно-измерительных систем контроля и управления энергопотреблением (АИИС КУЭ).

Таким образом, внедрение современных информационных технологий позволяет получать дополнительную информацию о схемах и режимах электрических сетей, использование которой при анализе ПЭ требует дополнительных исследований с целью разработки эффективных методов расчета.

Этим и объясняется актуальность новых подходов к разработке методов расчета, анализа и снижения потерь электроэнергии.

Целью настоящей работы является снижение ПЭ в электрических сетях распределительных сетевых компаний.

Общей научной задачей является совершенствование методов расчета, анализа и снижения потерь электроэнергии в сетях РСК с учетом появления новых информационных возможностей, предоставляемых АСДУ и АИИС КУЭ, и подходов к созданию систем мониторинга уровня и структуры ПЭ. Данная общая задача разделена на следующие подзадачи:

• изучение современного состояния автоматизации сбора и обработки информации о режимах и потоках энергии, определения потерь энергии в электрических сетях РСК;

• разработка методов расчета потерь энергии в сетях 6-110 кВ РСК на основе информации АСДУ и АИИС КУЭ;

• разработка методов анализа структуры потерь энергии и их снижения в сетях РСК;

• разработка подходов к созданию системы мониторинга уровня и структуры потерь энергии в электрических сетях РСК.

Для решения поставленных задач использованы методы теоретической электротехники, математического имитационного моделирования, теории

вероятностей и математической статистики, теории погрешностей. исследования операций, теории оценивания состояния.

Научные результаты и новизна работы заключается в развитии теоретических положений и программных средств расчета и анализа потерь энергии в .электрических сетях 6-110 кВ в современных условиях реформирования электроэнергетики и роста информационных возможностей в решении этих задач, а именно:

1. Уточнены и методами имитационного моделирования экспериментально проверены формулы расчета технических потерь электроэнергия в линиях 35-110 кВ поданным ОУИК ЛСДУ и АИИС КУЭ;

2. Разработана методика расчета технических потерь электроэнерг ии в сетях 610 кВ, позволяющая использовать информационные возможности ОУИК и ЛИИС КУЭ;

3. Разработан алгоритм составления рационального календарного плана мероприятий по снижению потерь энергии, обеспечивающий получение от них наибольшего возможного эффекта уже в год внедрения;

4. Предложены вероятностиые подходы к решению проблем наблюдаемости и локализации коммерческих Г1Э в распределительных электрических сетях;

5. Предложены подходы и программные решения по созданию системы мониторинга потерь энергии в сетях РСК.

Практическая ценность и внедрение результатов работы. Выполненные исследования и разработки внедрены в производственный процесс филиала «Амурэнергосбыт» ОАО «Дальневосточная энергетическая компания» и приняты к внедрению к комплекс программ для решения режим но-техпологических задач в электрических сетях ЯегзРС, разрабатываемый сотрудниками кафедры автоматизированных электроэнергетических систем и электроснабжения ГОУ ВПО «Северо-Кавказский государственный технический университет».

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Уточненные формулы расчета технических ПЭ в линиях 35-110 кВ по данным ОУИК АСДУ и АИИС КУЭ;

2. Методика расчета технических ПЭ в сетях 6-10 кВ с использованием информации ОУИК и АИИС КУЭ;

3. Алгоритм составления рационального календарного плана выполнения мероприятий по снижению потерь энергии;

4. Вероятностные подходы к решению проблем наблюдаемости и локализации коммерческих ПЭ в распределительных электрических сетях;

5. Подходы и программные решения по созданию системы мониторинга потерь энергии в сетях РСК.

Апробация работы. Основные положения и научные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всесоюзной научно-технической конференции «Разработка методов и средств экономии электроэнергии в электрических системах электроснабжения промышленности и транспорта» (г. Днепропетровск, 1990 г.), на республиканской научной конференции «Проблемы электроснабжения Дальнего Востока» (Благовещенск, 1995 г.), на I и II Всероссийских научно-технических конференциях «Энергетика: управление, качество и эффективность использования энергоресурсов» (г. Благовещенск, 1998, 2000 гл\), на VI научно-техническом семинаре-выставке «Нормирование и снижение потерь электрической энергии в электрических сетях - 2008» (Москва, 2008 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ, в том числе 3 в ведущих рецензируемых научных журналах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем работы составляет 186 страниц, иллюстрирован 20 рисунками, содержит 3 таблицы. Список литературы включает 152 наименования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Введение

Во введении изложена общая характеристика диссертационной работы, показана ее актуальность, сформулированы цели и задачи исследования, отражены научная новизна и практическая ценность, описана структура работы.

1. Современное состояние проблемы расчета, анализа и снижения потерь энергии в электрических сетях РСК

В первой главе на основании анализа отечественных и зарубежных тенденций развития работ в области анализа и снижения ПЭ, наращивания технического и программного обеспечения сегей РСК, показано следующее:

• Современная классификация составляющих ПЭ, намного более проработанная и детальная по сравнению с применявшейся в прошлом веке, все же не лишена недостатков и требует дальнейшего уточнения и доработки.

• Насущной становится необходимость проработки математического аппарата, моделей и методов корректного использования информации ОУИК и АИИС КУЭ в расчетах ПЭ, а также при разработке и внедрении мероприятий по снижению потерь.

• Нерешенной остается задача планирования очередности выполнения мероприятий после того, как они признаны эффективными, т.е. рационального календарного планирования их внедрения.

• Основными тенденциями применения современных информационных технологий, в том числе и при расчете, анализе и снижении потерь энергии в сетях, являются объединение в едином комплексе нескольких расчетных модулей, работающих с единой базой данных, интегрированной с геоипформационпыми системами (ГИС), ОИУК, АИИС КУЭ и другими подсистемами АСУ.

2. Разработка методов расчета технических потерь энергии в сетях РСК на основе информации ОУИК АСДУ и АИИС КУЭ

В работе представлены две методики расчета технических ПЭ — для сетей 35-110 кВ и 6-10 кВ. Особенность обеих методик - расчет Г1Э на основе разработанной в УГТУ-УПИ теории энсргораспределсния, т.е. непосредственный расчет потоков энергии но ветвям схемы замещения с использованием информации об энергопотреблении (счетчиков энергии, в том числе и АИИС КУЭ) и вероятностных характеристиках режимных параметров (по данным ОИУК АСДУ).

Расчет технических Г1Э в сетях 35-110 кВ выполняется в ходе решения задачи энергораенределения. Предлагается при расчете потоков энергии в ветвях схемы замещения, характеризующихся сопротивлениями ¡Хц и емкостной проводимостью Ву, нагрузочные ПЭ в линиях определять по выражению

+ В,/Г -М Ч/, [>„„ + 0,25/у • М (1 + Гг,)]}

а потери в пронодимостях узлов 6', + - по формуле

Д И'«., + уд = {о, + )В, )• Г • М2С/, (1 + у*),

(2)

где И^и - потоки энергии в начале ветви 1-у, М(/, и - математическое ожидание и коэффициент вариации напряжения в узле /'; - средние

квадратические отклонения потоков мощности; грщ, гдщ, - коэффициенты корреляции потоков мощности и напряжения; Т- продолжительность расчетного периода.

Выражение (1) получено для случая, когда в расчете используются показания приборов, фиксирующих поступление энергии в линию. Если приборы фиксируют отпуск энергии из линии, то в третьей строке формулы знаки «плюс» должны быть заменены на «минус».

Математическое ожидание МО/ и дисперсию Ш/, напряжения узлов, в которых отсутствуют телеизмерения, предлагается определять через телеизмеряемые параметры узла начала ветви по формулам

па +

(3)

+

(4)

и и

где функция

РК + (о + о,5и2в}х

г ух ~(д+о.яГчЛи +|------__2_

учитывает наличие емкостной проводимости В в линиях -электропередач; Ш.1, I)/', 1Ю - дисперсии напряжения, активной и реактивной мощностей; /о, Ц-! ~ третий и четвертый центральные моменты напряжения, активной и реактивной мощности; К„,, К,,г, К,,,, - корреляционные моменты соответствующих величин.

, Все перечисленные вероятностные характеристики можно найти по данным архива телеизмерений.

Приведенные уточненные выражения (1)-(4) внесены в методику расчета энергораспределения с целью более точного расчета составляющих ПЭ.

В работе произведен анализ погрешностей определения составляющих технических ПЭ по выражениям (1) и (2) и упрощенным выражениям, не учитывающим наличие емкостной проводимости в схеме замещения линии. С этой целью была разработана магматическая имитационная модель в среде МаШса(1.

Расчет эталонных значений потерь энергии и других режимных параметроз линий электропередач выполнялся в модели с использованием уравнений длинной линии. В качестве переменных в модели приняты активная и реактивная мощности, втекающие в линию, и напряжение на передающем конце, которые задавались случайными числами с различной степенью взаимных корреляционных связей.

Расчеты выполнялись для линий электропередач напряжением 10-220 кВ для всего набора марок проводов, применяемых на этих линиях, для широкого диапазона длин линий и передаваемых мощностей, т.е. был охвачен весь спектр возможных технических и режимных параметров этих ЛЭП.

Получаемые с помощью модели значения ПЭ и математического ожидания напряжения в конце линии принимались в качестве эталонных, с которыми сравнивались значения этих параметров, вычисленные по приближенным формулам, т.е. определялись абсолютные методические погрешности приближенных выражений. В качестве погрешностей определения нагрузочных ПЭ, в частности, были исследованы следующие: 8(|,- погрешность выражения, включающего только первую строку формулы (1); - погрешность выражения.

состоящего из двух первых строк формулы (1); ftp) - погрешность полной формулы (I).

В ходе проведения многочисленных вычислительных экспериментов было отмечено, что:

• Погрешности 8(|) и 8pj тем больше, чем менее загружена линия, чем больше сечение провода ЛЭП и чем она длиннее;

• Погрешность 8(з) практически стабильна во всем исследованном диапазоне нагрузки ЛЭП, но также растет с увеличением длины линии. Эта погрешность на однн-дпа порядка меньше погрешностей 5(>) н 5р>;

• Погрешности 8(|) и 8(2) всегда отрицательны, т.е. расчет по упрощенным формулам дает заниженное значение нагрузочных ПЭ в ЛЭП.

На рис. 1 в качестве примера приведен график изменения погрешностей 6(1), 5(2) и 8р) в зависимости от средней протекающей мощности для кабельной линии 10 кВ.

Анализ погрешностей упрощенного определения потерь в проводимое!ях (без учета коэффициента вариации в формуле (2)) показал, что такое упрощение не вносит существенной погрешности в расчет, которая не превышала 0,3 %.

Рисунок 1 - Погрешности расчета нагрузочных ПЭ для кабельной линии 10 кВ

длиной 5 км

Ъ,%

Ри„: МВт

Полученные результаты приводят к следующим выводам:

• При выполнении расчетов ПЭ и эпсргораспределспия по данным приборов учета электроэнергии, установленных на ЛЭП, следует учитывать наличие емкостной проводимости линии для ЛЭГ1-35 кВ и выше, а также для кабельных линий 10 кВ большой протяженности.

• Использование при расчетах эпергораспределения упрощенных формул приводит к искажению величины технических потерь энергии в ЛЭП, что неизбежно означает неверное определение коммерческой составляющей Г1Э, Это, в свою очередь, может привести к принятию неверных решений в плане выявления неверно работающих приборов учета электроэнергии и локализации коммерческих потерь.

В работе предложен также метод расчета технических ПЭ в сетях 6-10 кВ, позволяющий корректно использовать вновь появившуюся информацию АИИС КУЭ и ОИУК АСДУ в рамках существующих проверенных подходов, в частности метода средних нагрузок.

Все множество узлов нагрузки (УН) по полноте имеющейся режимной информации разделено на два подмножества:

• подмножество УН с определенной режимной информацией К0. Для узлов этого подмножества как минимум должны быть известны энергопотребления;

• подмножество УН с неопределенной режимной информацией Кц. Для этих узлов характерно полное отсутствие режимных параметров. Нагрузка таких УП обычно оценивается по поминальным мощностям питающих трансформаторов.

Метод расчета представляет собой итерационную процедуру балансировки энергораспределения, аналогичную процедуре расчета установившегося режима «в два этапа».

Перед началом расчета по любой имеющейся информации (АСДУ, АИИС КУЭ, справочные базы данных о потребителях и т.п.) определяются параметры узлов нафузки: энергопотребления и \¥рр дисперсии мощностей нагрузок ОР, и Щ.

На первом этане в направлении от УН к центру питания определяются в относительных единицах потоки энергии в ветвях схемы замещения линии 6-10 кВ с учетом потерь энергии. Нагрузочные ПЭ определяются по выражению

ЛИ'

тт

(5)

а потери о проводимоетях - по выражению

аи'<Ь1=Т£(М11;у + 01/))Оу.

м

Рассчитываются эквивалентные распределительной линии

активные

(6)

сопротивлении

N

К, =

1=1

¡>1+^7--ДА+^ + 1

А ,

У

100,+02, К,

(7)

По аналогичным выражениям определяются эквивалентные индуктивные сопротивления Х№ Хэр.

В выражениях (7) параметры с! , Ош, £> /-/„,., //характеризуют доли энергий УН, энергий в ветвях схемы замещения и потерь энергии в ветвях в энергиях на головном участке (ГУ) линии \¥Га и ]УГ . Эти параметры уточняются в ходе итерационного расчета.

Нагрузочные ПЭ в линии определяются гю выражению

ЛИ'.,

М'/ькфпЯэа + ^Гр^ф/Дф

и:т

(8)

Полученные на первом этапе значения энергий на ГУ линии сравниваются с известными величинами IVГа и 1УГр. Если они различаются меньше, чем на величину заданной погрешности, то расчет заканчивается. В противном случае производится распределение небалансов между УН подмножества Л'//.

На втором этане итерационного расчета в направлении от центра питания к УН рассчитываются вероятностные параметры напряжения в узлах схемы замещения по выражениям, аналогичным (3) и (4).

Особенностями разработанного метода расчета ПЭ являются:

• уточнение эквивалентных параметров фидера в ходе итерационного расчета;

• максимально возможное использование информации о нагрузках, поступающей из различных источников (АСДУ, ЛИИС КУЭ, справочные базы данных о потребителях и т.н.);

• автоматическое снижение погрешности определения технических ПО с увеличением подмножества К(/ узлов нагрузки, т.е. по мере насыщения сети приборами учета, электроизмерений и сбора данных.

3. Разработка методов анализа структуры потерь энергии и их снижения в

сетях РСК

В третьей главе представлена структура фактических ПЭ (рис. 2), разработанная с учетом научных публикаций ряда известных авторов, нормативных документов Минэнерго РФ и личного опыта работы автора.

Предлагаемая структура лишена недостатков, которые присущи ранее принятым структурам, таких, например, как противоречие физической сущности составляющих ПЭ их месту в структуре. Кроме того, представленная структура охватывает все ныне принятые определения и понятия в. области потерь электроэнергии.

В работе решена задача календарного планирования внедрения мероприятий-по снижению ПЭ (МСП). Эта задача имеет важное значение, поскольку уже в год внедрения МСП желательно получить от них наибольший экономический эффект. При известных объемах материальных ресурсов, необходимых для проведения мероприятий, возникает задача рационального использования трудовых ресурсов, которые может выделить энергокомпания в течение года па их реализацию.

Задача сформулирована следующим образом: необходимо составить календарный план выполнения МСП, каждое из которых характеризуется трудозатратами на его выполнение t, и годовым эффектом Э, (i'—1,...Nm). Весь интервал планирования разбит на ряд периодов Nn (месяцев или кварталов), причем для каждого периода задается величина трудоресурсов 7), которые могут быть выделены на проведение МСП (/=1,...Л'//). Составленный годовой план с одной стороны должен удовлетворять требованиям эффективности, а с другой -равномерности распределения трудозатрат по периодам.

Указанные требования противоречивы, поскольку максимального эффекта : от MC1I можно добиться, внедрив их все в начале года. Однако при этом план получается максимально неравномерным.

Рисунок 2 - Структура фактических потерь энергии в электрических сетях

Таким образом, поставленная задача является оптимизационной, а в силу единовременное™ внедрения ряда MC1I - еще и целочисленной. Для математической формулировки задачи введены следующие обозначения: Xi! - переменная, принимающая в общем случае значения в инт ервале от пуля до 1, а для МСП, требующих единовременного выполнения. - дискретные значения О или 1 в зависимости оттого, выполняется мероприятие i в периодеj или пет; Г/ - относительная продолжительность получения эффекта от мероприятия в течение года, которая для кварталов, например, может быть задана значениями 0,875; 0,625; 0,375; 0,125.

Тогда требованию максимальной эффсктшшостп плана MCI I соответствует целевая функция

Ш = ~>тах (У)

• 1 •• :

с наложенными ограничениями

1-4'^;- / • 1.....Y ; . (10)

Целевая функция F-Jx) сепарабсльна по периодам, поэтому задачу (9) можно разбить па Nn отдельных подзадач. Однако, учитывая, что т, уменьшается с увеличением у, для обеспечения максимального эффекта следует решать эти подзадачи последовательно, начиная с первого периода.

Задача решена с помощью алгоритма «укладки ранца» целочисленного программирования. Для всех МСП определяются /¡¡"Э/1„ /=1,...А'д/- Мероприятия ранжируются в порядке убывания показателей /?„ т.е. Д., > Д k=2,...Nu-Последовательно, начиная с первого периода (/-1), ранжированным переменным по порядку присваиваются максимально возможные значения д-у до тех пор, пока не нарушится условие (10).

Задача решается последовательно для всех периодов и определяется максимально эффективный годовой план МСП. Очевидно, что этот- план будет наименее равномерным. Требование равномерной загруженности плана может быть достигнуто путем решения задачи минимизации суммы квадратов отклонений коэффициентов использования трудоресурсов от среднего N,, , .v„ | ( N„ У

г-1 J

во внешнем но отношению к описанному алгоритму цикле (рис. 3). Здесь 7} - коэффициент использования трудоресурсов в)-м периоде.

^ НАЧАЛО ^

Расчет и ранжирование /7, Э( !„

гг.-/,Г'

0

= 0

/>,„.= /+1

1

/+1 \

Чу ~ 0 /•■'= 0

Отыскание т при х„1 / О и Э. = тш(Э)

Т"

Отыскание I при П! ' тах(а)

Рисунок 3 - Блок-схема алгоритма рационального планирования МСП

В третьей главе работы также рассмотрена проблема наблюдаемости энергораспределения и локализации коммерческих потерь в сетях 0,38-10 кВ.

Традиционно понятие наблюдаемости электроэнергетической систем].! определяется как одно из информационных свойств, заключающееся » возможности системы предоставить необходимую для управления информацию о текущем ее состоянии.

Дреповидность структуры распределительных сетей (1'С) 0,38-10 кВ, с одной стороны, делает практически неосуществимой обеспечение наблюдаемости в традиционном понимании ввиду большого количества узлов, слабой их связности и малого количества устройств измерения. Поэтому все РС в настоящее время в такой трактовке являются ненаблюдаемыми. С другой стороны, древовидная структура РС с заранее известными направлениями потоков энергии позволяет с большой долен вероятности оценивать энергораспределспие по информации устройств сбора информации, установленных на ГУ линий и у наиболее удаленных и мощных потребителей. В ряде работ, выполненных с участием автора, было предложено ввести понятие вероятностной (доверительной) наблюдаемости, означающее возможность системы предоставлять информацию в форме доверительных интервалов режимных параметров, соответствующих некоторой вероятности.

Исходя из такого подхода, можно оценить предельные значения, т.е. зону неопределенности энергопотребления Л',/ некоторой I-ой трансформаторной подстанции (ТП) 6-10/0,38 кТ! следующими равенствами:

Кп,,,a, =Sno,ГТ-С0Х<Р, (12)

»/„/,„,,„=И';,о„,/+Д»/и„1,/- (13)

К-М-1 м _

КипЧп^И'аГУ-М'аы-Т-соф- I Síloui - I Waj, (14)

м j=\

к-м-1 м _

Кпша^Кгу- Д»'™.- X (»'„опи+А^,,,,,)-!;^ . (15)

1*1 7=1

Здесь S„ml/ - номинальная мощность трансформатора /-ой Til; cosip -коэффициент мощности, который может быть принят одинаковым для всей линии; IVí7m„/ - количество электроэнергии, зафиксированное потребительскими учетами, установленными в сети низкого напряжения 0,38 кВ, питающейся от /ой ТП; AIVtmn/ - технические 11Э в сети 0,38 кВ от I-ой ТП; Ч''иГу - поступление энергии, зафиксированное учетом на ГУ линии; ЛИ^В„ - технические !Г) в линии 6-10 кВ; УУщ- энергопотребления на некоторых Л/ ТП, па которых установлены

системы учета электроэнергии на вводах 0,38 кВ (в том числе и АИИС КУЭ); А" -общее число 'ГП па линии.

В идеальном случае уравнение (13) соответствует балансу энергии в сети 0,38 кВ, питающейся от /-ой Til. Однако в силу наличия коммерческих ПЭ в этой сети, 1У„тп/ описывает лишь нижний предел энергопотребления по I-ой Т11, зафиксированный в качестве полезного отпуска.

Физически ширина зоны неопределенности энергопотребления представляет собой максимальное значение коммерческих ПЭ dWKimlx, которые могут возникнуть в сети 0,38 кВ /-ой 'ГП, не оснащенной системой учета электроэнергии.

Таким образом, значение AWKi,IKIX может быть определено как

Предлагаемый вероятностный подход к оценке эпергораспрсделепия в распределительных сетях 0,38-10 кВ может быть полезен при решении проблемы локализации коммерческих ПЭ, а также при решении вопросов установки средств учета электроэнергии на ТП 6-10/0,38 кВ, т.е. обеспечении наблюдаемости энергораспределепия в этих сетях.

4. Подходы к созданию системы мониторинга потерь энергии в электрических сетях РСК

В диссертационной работе предложены подходы к созданию автоматизированной системы мониторинга уровня и структуры потерь энергии (АСМУСПЭ) в электрических сетях РСК.

Для осуществления мониторинга уровня ПЭ необходим мониторинг значений отпущенной и потребленной энергий 1¥о и \¥п, а для организации мониторинга структуры потерь - еще и мониторинг параметров режима электрической сети, определяющих значение технических ПЭ Л1УГ.

В качестве инструментальной базы обеспечения мониторинга ПЭ могут (и должны) выступать функционирующие и интенсивно внедряемые в настоящее время на энергетических предприятиях - в РСК и энергосбыговых компаниях -

(16)

ОУИК АСДУ и АИИС КУЭ. Обе эти системы, обладая развитым парком технических средств измерения, преобразования, передачи и хранения информации, в состоянии обеспечить предоставление необходимых данных для расчета фактических I Г) и их составляющих за короткие интервалы времени, т.е. являются необходимой основой создания систем мониторинга потерь энергии. Необходимым условием создания таких систем является разработка программных средств, обеспечивающих интеграцию информации ОУИК АСДУ и АИИС КУЭ и выполнение расчетов фактических II'.) и их составляющих -технических и коммерческих потерь - для отдельных фрагментов электрических сетей.

На рис. 4 представлена укрупненная схема потоков информации между системами, задействованными в решении задачи мониторинга потерь электроэнергии.

Как показано на рис. 4, ЛСМУС1П должна содержать выходной программный блок, позволяющий формировать отчетные и аналитические формы по балансам электроэнергии по любым фрагментам электрических сетей. Это позволит исключи ть дублирование отчетных документов и возникающие при этом ошибки, а также наглядно представлять картину распределения потерь по сетям. Такой программный блок был реализован в ФА О «Амурэнергосбыт» ОАО «Амурэнерго» под руководством автора.

Заключение

Основная направленность исследований, представленных в диссертационной работе, связана с теоретическим обоснованием, разработкой и исследованиями методов расчета, анализа и снижения потер), энергии в сетях РСК применительно к современным условиям реформирования электроэнергетики и оснащения их современными средствами сбора и обработки информации, что имеет большое значение для повышения эффективности их функционирования. Основные итоги работы включают следующие наиболее важные теоретические и практические результаты:

1. На основе анализа современного положения в электроэнергетике показано, что насущной становится необходимость проработки математического аппарата, моделей и методов корректного использования информации ОУИК АСДУ н АИИС КУЭ, для чего необходимо создание методов

расчета потерь энергии. позволяющих использовать новые информационные возможности, а также методов разработки и внедрения мероприятий по снижению 1!'), адаптированных к новым экономическим условиям.

ИЕ

ОИУК АСДУ

Программный комплекс расчетов ПЭ

БД Энергосбыта

; Отчетные и

Ц аналитические формь> * по баланса*

Рисунок 4 - Схема потоков информации в АСМУСГ1Э

Показано, что основными тенденциями применения современных информационных технологий, в том числе и при расчете, анализе и снижении потерь энергии в сетях, являются: объединение в едином комплексе нескольких расчетных модулей, работающих с единой ЬД, интегрированной с Г'ИС, ОИУК, системами ЛСКУЭ и другими подсистемами АСУ. Наибольшими возможностями с точки зрения набора решаемых в области анализа и снижения потерь энергии в сетях РСК и использования современных компьютерных технологий обладают комплексы программ РТГ1-3 и КеЫ'С.

Получены расчетные выражения для уточненного расчета нагрузочных потерь энергии в Л')11, математического ожидания напряжения в узлах

сети и потоков реактивной энергии, использование которых возможно в случае совместной обработки информации ЛИИС КУЭ и ОУИК АСДУ. Методами имитационного моделирования доказано, что при выполнении расчетов потерь энсрнш и энер! ораепределепия активной энергии но данным приборов учета электроэнергии, установленных на концах Л')Г1, следует учитывать наличие емкостной проводимост и линии для JDI1-35 кВ и выше, а также для кабельных линий 10 кВ большой протяженности.

4. Разработаны методика и алгоритм расчета технических ПЭ в сетях 6-10 кВ РСК, основанные на процедуре итерационного эквипалеитиропаиия распределительных линий методом «в два этапа». Точность расчета повышается по мере насыщения сети средствами АИИС КУ') и ОУИК АСДУ.

5. Предложена классификация ПЭ. охватывающая все известные па настоящее время составляющие потерь и не противоречащая их физической природе.

6. Разработан алгоритм составления рационального календарного плана мероприятий по снижению потерь энергии, обеспечивающий получение наибольшего возможного эффекта от МСН уже в год их внедрения при условии равномерного распределения потребных трудорсеурсов в течение гола.

7. Предложены вероятностные подходы к решению проблем наблюдаемости энергораспределения и локализации коммерческих 1 Г) в распределительных электрических сетях.

8. Разработаны требования, которым должна удовлетворять ЛСМУС11Э в плане организации информационного обмена, баз данных и их взаимосвязи на уровне РСК - энергосбытовая компания.

9. Разработан комплекс ПОТНРИ-офис, являющийся подсистемой АСМУСПЭ и обеспечивающий получение аналитических и отчетных форм на уровне руководства IIЭС и РСК.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ДИССЕРТАЦИИ

I. Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах:

1. Пейзель, В.М. Расчет технических потерь энергии в распределительных электрических сетях с использованием информации АСКУЭ и АСДУ [Текст] / В.М. Пейзель, A.C. Степанов // Электричество,- 2002,- №'3,- С. 10-15;

2. Пейзель, В.М. Интеграция баз данных эпергосбытовых и распределительных сетевых компаний для мониторинга потерь электроэнергии [Текст] /Ю.Г. Кононов, В.М. Пейзель // Информатика и системы управления.- 2007,- № 2(14).- С. 195-202.

3. Пейзель, В.М. Учет емкости линий электропередач в расчетах энергораенредсления и потерь энергии в электрических сетях [Текст] / Ю.Г. Кононов 10.Г., В.М. Пейзель // Известия ВУЗов. Северо-Кавказский регион. Технические науки,- 2008,- № 3,- С. 63-69.

II. Статьи и тезисы конференций:

4. Пейзель. В.М. Рациональное календарное планирование мероприятий по снижению потерь электроэнергии в распределительных сетях [Текст] / A.C. Степанов, В.М. Пейзель // Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции «Разработка методов и средств экономии электроэнергии в электрических системах электроснабжения промышленности и транспорта».-Днепропетровск, 1990.- С. 110-111.

5. Пейзель, В.М. Календарное планирование мероприятий по снижению потерь электроэнергии в сельских электрических сетях [Текст] / A.C. Степанов, В.М. Пейзель // «Электрификация технологических процессов в АПК»: Сборник науч. трудов. Выпуск 1,-Благовещенск: Изд. ДальГАУ,- 1993.-С. 121-126

6. Пейзель, В.М. Создание информационной сети в системах электроснабжения |Тскет] / A.C. Степанов, А.III. Саркисов, В.М. Пейзель // Тезисы докладов республиканской научной конференции «Проблемы электроснабжения Дальнего Востока».- Благовещенск: Изд. АмГУ, 1995, с.23.

7. Пейзель, В.М. Рациональное размещение устройств телеизмерений в распределительных электрических сетях [Текст] / A.C. Степанов, В.М. Пейзель, С.О. Саркисова, Ю.Н. Голстихии // Тезисы докладов республиканской научной конференции «Проблемы электроснабжения Дальнего Востока».- Благовещенск: Изд. АмГУ, 1995, с.20-21.

8. Пейзель, В.М. Доверительные интервалы напряжений в распределительных электрических сетях [Текст) / A.C. Степанов, АЛО. Ермолаев, В.М. Пейзель // Известия ВУЗов и ЭО СНГ. Энергетика.- №11-12,- 1996,- С. 16-21.

9. Пейзель, В.М. О вероятностной наблюдаемости сельских распределительных сетей [Текст] / A.C. Степанов, Ю.Н. Толстихин, В.М. Пейзель // Известия ВУЗов и ЭО СНГ. Энергетика.- 1997,- №1-2,- С.32-37.

10. Пейзель, В.М. Оценка полезного отпуска электроэнергии потребителям тяговых подстанций энергосистемы [Текст] / В.М. Пейзель, М.Ю. Жарикова, H.A. Обухова // Сборник трудов Всероссийской научно-технической конференции «Энергетика: управление, качество и эффективность

использования энсргоресурсов»,- Благовещенск: Изд. Лм1'У.- 1998.- С. 107109.

11. Пейзель, В.М. Система расчета, нормирования и планирования потер], электроэнергии в сетях ОАО «Амурэпсрго» [Текст] / В.М. Псйзсль, В.В. Омеляш, Е.А. Обухова // Сборник трудов Всероссийской научно-технической конференции «Энергетика: управление, качество и эффективность использования энсргоресурсов»,- Благовещенск: Изд. Л.мГУ.- 1998.- С. 103106.

12. Пейзель, В.М. Учет потерь электроэнергии при формировании тарифов на электроэнергию [Текст] /10.К. Каптовский. В.М. Пейзель// Сборник трудов II Всероссийской научно-технической конференции «Энергетика: управление, качество и эффективность использования энсргоресурсов».- Благовещенск: Изд. АмГУ,- 2000,- С. 277-279.

13. Пейзель, В.М. Анализ коммерческих потерь энергии в электрических сетях и пути их снижения [Текст] / В.М. Псйзсль // Вестник АмГУ, выпуск 37.- 2007,-С. 79-82.

14. Пейзель, В.М. Сравнительная характеристика комплексов программ расчета и анализа потерь энергии [Текст | / Ю.Г. Кононов, В.М. Пейзель // Вестник АмГУ, выпуск 39,- 2007,- С. 35-38.

15. Пейзель, В.М. Перспективы развития программного обеспечения для расчетов, нормирования и разработки мероприятий по снижению потерь электроэнергии в электрических сетях [Текст] / Ю.Г'. Кононов, Ал.1С). Кононов, Е.Г. Зеленский, В.М. Пейзель// Сборник докладов Шестого научно-технического семинара-выставки «Нормирование и снижение потерь электрической энергии в электрических сетях - 2008»,- М.: ДиалогЭлектро.-2008,- С. 49-52.

Личш.!!! склад. В работах, опубликованных в соавторе! не, соискателю принадлежат: и [1,4,5] - постановка задачи и оснонная идея метода, п [2,14,15] - обработка результате« исследований, в [3,8,9] - разработка математических моделей, и [6,7] - описание результатов, п [ 1012] -. постановка задачи и разработка алгоритмов. Общий объем текста, написанный в публикациях лично автором, составляет 3,2 п.л.

Отпечатано в авторской редакции

Подписано б печать 11.01.2009 г. Формат 60x84 1/16 Усл. меч. л. - 1,5 Уч.- изд. л. - 1,0 Бумага офсетная. Печать офсетная. Заказ №001 Тираж 100 экз. ГОУ ВПО «Северо-Кавказский государственный технический университет» 355028, г. Ставрополь, пр. Кулакова, 2

Издательство Северо-Кавказского государственного технического университета Отпечатано в типографии СевКавГТУ