автореферат диссертации по транспорту, 05.22.14, диссертация на тему:Методы расчета электрических нагружений и прогнозирование электропотребления аэропортов

кшвський м1жнар0лний ушвегситет цив1лбн01 дв1ац11

На прапах рукопису

ЧУР1НЛ Олександра йосип1виз

метоли ропрлхуику електричних нлвлитлгень та пгогнозуг'лннн електгос1 1сжив а| 1ня аеропортiв

Спешат,ьн1сть оа.У.г. 14 - "ЕксплуатаШя пов1тряиого

транспорту"

АВТОР КОЕРЛТ

писертацП на здоОуття вченого ступепя кандидата тех1пчних наук

КИ1Р 199Ь

Роботою е рукопис.

Робота виконана на кафедр1 Електриф1кованих систем аеропор-т1в Ки1вського м1жнародного ун1верситету цив!льно1 ав1ац11.

кандидат техн1чних наук, доцент Козлов В1ктор Дмитрович

доктор техн1чних наук, професор , Прокопенко 1гор Григорович

доктор техн1чних наук, професор Куд1ненко Анатол1й Володимирович

кандидат техн1чних наук, с.н.с. Меженний Серг1й Якович

Пров1дна орган1зац!я: 1нститут "Украеропроект",м.Ки1в.

Захист в1дбудеться "_"_1295 р. в _годин

на 8ас1данн1 спец1ал1аовано,1 вчено! Ради Д 01.35.04 при Ки1в-ському м1жнародному ун1верситет1 цив1льно1 ав1ацП эа адресов: 252058, КиЧв-58, проспект Космонавта Комарова, 1, КМУЦА.

3 дисертац1ею можна ознайомитися в С1Сл1отец1 КМУЦА.

Автореферат роз1сланий "_" „_ 1995 року.

Науков! кер1в.ники:

СХ})1ц1йн1 опонёнти:

Вчений секретар спец1ал!зовано1 Ради, /> доктор техн!чних наук (УД^У*

М.С.Кулик

АН0ТАЦ1Я

В дисерташйн!й робот1 розглянуто питания моделювання елект-ричних навантажень(ЕН) технолоПчних об'ект!в аерспорт1в та прогнозування електроспоживання аеропорТ1В, що дозволяв п1дг.иишти ефективн!сть експлуатацП систем електропостачаиня наземних за-соб1в ав!ац1йно1 техн!ки.

Мета дисертацМжн роботи

Метою роботи с рогробка методу розрахунку ЕН основних технолопчних об'ект!в аеропорт!в, який враховуе особливост1 1'х процесу електроспоживання,. та методики прогнозування електроспоживання аеропорт1в.

Об'ектами, для яких робиться розробка методу розрахунку ЕН, е електрична мережа технолог1чних об'ект1в аеропорг1в; об'ектом прогнозування електроспоживання е вся система електрозабезпе-чення аеропорту. вузлона точка яко! - центральний розпод1льчий пункт (ЦРП, VI р1вень сеа, рис.1).

Задач1, Я1П вир1шуються в дисертац1й»ий робот!:

- моделювання процесу електроспоживання основних техноло-гХчних об'ект1в аерэпорт1в у нормальному та пЮляаварШгому режимах;

- експеринентальне сизначення основних розрахункових величин, що характеризуют особливост1 ЕН основних технолог1чних об'ект1в аеропорт1 в;

- розробка 1кженерно1 методики розрахунку ЕН основних технолог 1чних об'ект1в аеропорт1В;

- побудування стохастично'/ мод ел 1 р!чного га лобового прогнозування електроспоживання аеропорту;

- розробка 1нженерно1 методики прогнозування р1чного та лобового електроспоживання аеропорту.-

Основн1 положения,що виносяться па захист

1.Методи розрахунку ЕН об'ект1в,як1 базуються на ймов!рно-сному моделюванн! процесу електроспоживання.

Z.1ерарх1чна структура системи електропостачання аеропорт1в (СЕА).що дозволяе зручно проводити моделювання процесу. споживан-ня електроенергП.

З.Методи прогнозування електроспоживання аеропорт1в,як! базуються на стохастичному моделюванн!.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуалыпсть теми

Основою вир1шення комплексу техн1ко-економ!чних питань проектування систем електрозабезпечення (СЕЗ) промислових п1дп-риемств, в тому числ1 1 систем електрозабезпечення аеропорт1в (СЕА), е розрахунок оч1куваних електричних навантаженъ (ЕН), який визначе вибгр вс;х елемент1в СЕЗ, кап!тальн1 та експлуата-ц1йн1 .витрати.

Проте досуидження ЕН промислових пШриемств виявили прак-тичне повсякчасне завищення розрахункових ЕН проти фактично спостер1гаемих в 1,5-3 рази в с1льськогосподарськ!й галуз1, в 1,5-2,5 рази в машинобудуванн!, в 2,5-3 рази в чорн1й металур-гП та в 1,5-4,5 рази в аеропортах ЦА, причому методи розрахун-ку ЕН, як! рекомендован! в науков!й л!тератур1, не знижують вказаного завищення для технолог1чних об'екпв аеропорт1в, тому що не враховують особливостей 1х пронесу електроспоживання. налог1чних об'ект1в 1 в ц!лому всього аеропорту. Висок1 вимоги, як1 ставляться до яксст! та над1йност! систем електроспоживання аеропорт1в, значн! ксшти, що витрачаютъся на 1к створення та експлуатаШю, обумовлюють кеобх1дн1сть" розробки та удосконален-нг. 1нжекерм« про'гнозних методик енергоспоживання.

2

Прогнозн1 методики повинн! стати основою планування витрат електроенергП та П економП, що е основною функц!ею техн1чно! експлуатацП CEA. 0бл1к сложивання електроенергИ аеропорту, що е функц!ональним обов'язком служби електросв1тлотехн!чного за-безпечення польот1в (ЕСТЗП), сформуе вих!дну базу даних для прогнозування електроспоживання в аеропортах.

Метода досл1дже«б

При вир1шенн! зазначених задач використано апарат: теорП 1мов1рностей, математичноК статистики; порядкових статистик, анал1тично! геометрП у простор!, прикладного анал!зу випадко-вих даних, числових метод!в анал!зу та наближення функц1й, ана-л!зу та прогнозування часових ряд1в.

Наумова новизна

1. Математичн! модел! процесу електроспоживання на III plbhi CEA (рис.1) та можлив!сть íx використання для визначення розрахункового активного навантаження технолог!чних об*ект!в аеропорт1в.

1.1. Моделювання розрахункового активного навантаження ос-новних технологí4iinx об'ект!в методом Монте-Карло (методом Неймана для вогниковнх П1дстанщй) в нормальному режим!.

1.2. Моделювання розрахункового активного навантаження в п1сляавар!йному режим! композиШею закон iß р1вном1рно'( ицльнос-tí.

1.3.Моделювання двоступ!нчатого прямокутного граф1ка навантаження силових. трансформатор!в при р!вном1рному розпод!л1 електричних навантажень у час!.

2." 1нженерна методика визначення розрахункового навантаження на III píbhí CEA для основних технолог!чних об'ект!в ае-ponopTiB.

3. 1нженерна методика вибору потужност! силових трансфор-матор1в на III píbhí CEA при р!вном1рному розпод!л! ЕН у час!.

4. Моделювання р1чного та добового прогнозу електроспоживання аеропорту на VI р!вн1 CEA в авторегресШих стохастичних моделях.

5. Програмн! засоби визначення розрахункового навантаження та вибору потужност1 силових трансформатор!в на III р!вн1 CEA, р!чного та добового прогнозування на Yí píbhí CEA.

Практична ц1нн1сть роботи пэлягае в такому:

- розроблена 1нженерна методика визначення розрахункового навантаження та виС5ору потужност! силових трансформатор1в може

3

Оути використана при проектуваннх систем електропостачання аеро-порт1в (в проектних орган!зац1ях) для п!двищення якост! проек-тування СЕА, спрямовано! на зниження кап1тальних витрат;

- розроблен! алгоритми та программ прогнозування електро-споживання аеропорту рекомендуються для застосування службами ЕСТЗП для пЦвищення якост! поточного планування електроспожи-вання, а також орган!зацП обл1ку витрат електроенергП.

Розроблен! засоби доведен! до р!вня Инженерного викорис-тання у вигляд1 методик з програмним забезпеченням вир1шення поставлених задач.

Впровадження

Результати дисертацШо! роботи впроваджен! у вигляд! "1н-женерно! методики визначення роз'рахункового навантйження та ви-бору потужност1 силових трансформатор!в технолог!чних об'ект!в аеропорт!в" (1нститут "Украеропроект"), 'Чиженерно! методики прогнозування електроспоживання аеропорт1в" (аеропорт КиТв), "Рекомендаций по реконструкцП системи електропостачання аеропорту Ки1'в".

Економ1чний ефект ецд впровадження результату роботи складае 3051,2 млн.крб. (по а/п Ки'1В у ц!нах 1994 року).

Апробашя роботи та публжацп

Результати роботи допов1дались та обговорювались:на XI СНТК ( Мв, КПЦА, 1992); на Х1Л СНТК ( Ки1в КПЦА. 1993);на II м1ж-народн1й НТК ( Кшв, КПЦА, 1993). По тем1 дисертацП опубл!ко-вано п'ять друкованих ро01т (список наведено в кищ1 автореферату) .

Структура дисертацП та И обсяг

Робота складаеться з вступу, чотирьох глав, зак1нчення (висновк!в та результате), списка л1тератури, списка прийнятих скорочень, восьми додатк!в. Обсяг роботи без додаткЛв, б10л1ог-рафП, рисунк1в 1 таблиць складае 130 стор1нок. Дисертац1я м1с-тить 18 таблиць, 25 рисункхв, 88 б1бл1ограф1чних назв. Загаль-ний обсяг роботи 163 СТор1НКИ.

ОСНОВНОЙ ЗМ1СТ РОБОТИ

У вступ1 обгрунтовуеться виб!р теми дисертац1йно1 роботи, п актуалыисть, даеться короткий огляд змюту глав. -

В перш!й глал1 проводиться критичний анал!з придатност! е1домих метод!в розрачунку ЕН промисловнх п!дприемств для ос-новних тсхнолог!чнмх об'ект!в аеропортгв.

В1дзначаеться особлива роль метод!в упорядковаяих д!аграм (МУЛ) та модиф!кованого статистичного (МСМ),комплексного та системного пЦходу, як1 баэуються на ймов1рносному моделюванн! ЕН промислових об'ект1в. Проте (снугач! методи не забезпечують пот-ргбно! точност! для технолог ¡лних об'ект!в аеропорт1в (погр!ш-н!сть завищення розрахункових напантажеиь под фактичними майже 120% - 3902), реал!зац!я системного п!дходу досить трудом!стка.

Одним з перспективних метод1в с комплексный метод розрахун-ку ЕН(КМРЕН),який грунтуеться на уявленп! сучасного електричного господарства як системи нового типу - техноценозу..Математичним апаратом методу е теория неч!тко1 лог!ки та кластер-анал!зу.Проте в!дсутн1сть 1нформац1йного банку даних по електричним показ-НИ1СШ.1 електрифжованих систем наземних засоб1в аеропорт!в,а та-кож досв1ду техн1чно5 кластеризацп обумовлюе часову неможли- ■ в!сть застосування методу для розрахунку ЕН.

Таким чином, жоден 1з запропоггаваних у л!тератур! метод!в не дозволяе враховувати особлнвост! електроспоживання техноло-г1чних об'ект^е аеролорт1в, не задовольняе 1нженерно'1 точност! рсзрачунк!в ЕН, 1, як наел!док, приводять до завищення с1чень провинш-лв, потужностей силових трансформатор!в 1в ц!лому, до недовантаження елемёнтЮ в СЕЛ, тобто до необгрунтованих мате-р!альних витрат. Кр1м того, запропонован1 методи розрахунку ЕН, якл е максимальннми розрахунковими моделями електроспоживання, не вир1шупть питань його прогнозування.

Вир!шення питань ручного прогнозування дозволить уточните заявлену потужи!сть на меж1 розд!лу з енергосистемою (VI р1вень СЕА,рий.1). В перспектив!, для визначення добово! заявлено! по-тужност! СЕА, що необхгдно для ринкового ц!ноутворення в енерге-тиц1, необх!дно розробити добову прогнозну методику.

Враховуючи вищевикладене, у дан!й глав1 формулюються цШ та задач! досл!дження електроспоживання технолог1чних оО'ект!в аеропорт!в.

У друг!й . глав! виршуються задач1 моделювання процесу електроспоживання технолог!чнкх об'ект1в аеропорт!в у нормальному та п1слягшар1йному режимах роботи мереж1.

Я): в!домо, загалыгоприйнятим в теор!! ЕН е нормальне роз-под!лення процесу електроспоживання. Також вказуеться на можли-в!сть р1вном!рного розпод!лу ЕН. Досл1джения по визначення за-кон1в розподьг/ технолоПчних об'ект!в аеропорт!в • не проводились. Прикладний анал!з статистичннх Даних електроспожи-

5

вання на III р!вн! СЕА показав, що технолог1чн1 об'екти аеро-порт1в по виду 3Miii EH у 4aci можна роздшии на дв! групи: з р1вном1рним та з пол!модальним розпод!лом ЕН,

Р1вном1рний.розпод1л EH у qaci характерний. для ТП, як! живлять аеровокзали, передавальн! рад!оцентри (ПРЦ), ав!ац!йно-техн!чн1 бази (АТБ), ангари м!сцевих пов1тряних jiiiiirt (МШ1), автоматизован! системи управл1ння пов1тряним рухом (АСУПР) "Старт", стартоз1 диспетчерськ!. пункта (СДП), ближн! та дальн1 пршйдн! рад!омаяки (БПРМ, ДПРМ), прийомн! рад!оцентри (ПРМЦ), оглядов1 рад!олокатори (ОРЛ-А "Иртыш"), комерЩшп склади аеро-порт!в.

Штмодальне розподиення ЕН виявлено на ТП, Я1и живлять св!тлосигнальн! системи посадки (вогников1 ТП).

В Teopi'i ЕН розрахункове навантакення визначаеться по принципу максимуму середнього навантаження, зПдно з яким за розрахункове навантаження по нагр1ву:7р . приймають найбШие з середн1х значень: • . , с \

Ш-.Ш*"

за такии, що ковзаз уздовж граф!ка навантаження I(t) в найб!льш завантажепу зм1ну 1нтервал в: Ip = max{lB(t)J-.

Проте графжи навантакення об'ект1в у найб1лып завантажену зм1ну на стадiï проектувашш, як правило, нев1дом1; складн!сть 'ix виявлешт навт на об'ектах, як! вже.експлуатуються, неодноразово в!дм1чалась у-л!тератур1.

У зв'язку з цим, у дан1й глав1 пропонуеться визначити розрахункове навантаження в нормальному режим1 роботи мереж! прик-ладним методом статистичного моделювання - методом Монте-Карло, якии дозволяв гшал1зувати дифереиц!йний закон розпод1лення ЕН об'екту зам!сть реал!зац!й електроспоживання в найб!льш завантажену зм1ну.

iMOBlpuicTb того, що навантаження по нагр!ву виявиться в 1нтервал1 1тш< I < 1р визначаеться в1домим виразом:

, p(Un</</p) = 0 {№> , (1)

Де hnin ~ струм навантаження в мШмальному технолог!чному режим! роботи об'екту.

У впраз! (1) шукане розрахункове навантаження по нагр!ву являе собою верхню нев!дому межу !нтегрування щ!льност1 ймов!р-HocTi f(J) (як установлено автором для б1льшост! технолог!чних oö'eKTiE f(l)=lmJ-Jm =C0nst).

Рнасл13<ж цьога еираз vi) р!внозначнии такому:

б

Г- Р(Гтт<Г<1Р)

V /(/) • (2)

Еираз (2) являе собою явну формулу для моделювання методом Монте-Карло випадково! величини - розрахункового струмового навантаження, розпод!лено! р1вном1рно е. !нтервал! [ ^¡р^тах Отже, задаючись певними значениями 1мов1рност! появи розрахункового навантаження, по методу Монте-Карло можна визначити мож-ливий д!апазон значень шу!<аного розрахункового навантаження в нормачьному режим! -роботи мережь Погр!ш1Цсть моделювання розрахункового навантаження р!вном1рно розпод!лених ЕН технолог!ч-ш!х об'ект!в аеропорт1в по методу Монте-Карло складае 2,3-67. в1д максимально спостерггасмого при ймов!рностях появи розрахункового кавантатення, що дор!внюють 0,005-0,05.

Визиачення числових значень параметр!в р!вном1рно'{ щ!ль- • ноет! розподиу (математичного очпсування М[1] , середньоква-дратичного вихилення 6[1]. або 1т(п — М[[] - 6 [I] • 1тах = М[1] [I] ) присвячене вир!шення друго! задач!

дисертащйно! роботи - задач! експерименталыгого визначення основних розрахункових величин, що характеризуют особливост! ЕН технолог!чни:< об'еючв аеропорт1в (глава 3).

Тагам чином, знания параметр^ лиференщ иного закону роэ-под!лення ЕН f(l) звыьняе в!д необх!дност! побудування граф!ку навантаження в найб!льш завантажену зм!ну об'скту 1(Ь) та доз-Еоляе пор1вняно просто ! точно визначати розрахункове навантаження методом Монте-Карло.

В п1сляавар1йному режим! на ввод!, що зостався в робот1, внасл1Док незалежност! ЕН обох секцй! шин буде спостер!гАтися ксмпозтця закон!в р!внсм!рно1 Щлыюст!:

д[1Р]=г,*г2- ™

При р!зних значениях параметр!в диференцШшх закон1в роз-под!лення ЕН обох секши шин ^ , f2 (вираз 3) результатом !х композицП с, як в1домо, закон "трапеце!дально1" ицль-нойт! розпод!лу. 1нтегральна фунгапя розпод1лу &[1р] иього закону визначаегься згШга в1домому виразу:

де 11 , 12 - струм навантаження секцшшх ввод!в у нормальному режим! роботи, розпод!ле[!1 у час! по законам р1вном!рно1 пиль-ност1; В - галузь !нтегрування, як!й повинна належати внпадкова точка Г2 ) для виконання нер!вност! Р[(1, +[2)<1р]У вираз! 4.

1мов!рн!сть того, що п!сляавар!йне навантаження 1ртах пе"

ревершить вих1дне розрахункове /р , знаходиться на р1вн! 0,05.

Виведення 95% квантиля диферешЦйного - закону "трапеце1-ЙальноЧ" щ1лыюст1 дозволяв одержати вираз для визначення роз-рахункового навантаження Шсляавар! иного'режиму роботи мереж!:

Ip=B -Vl,26Cl,]6Llz] . (5)

де ß режим максимального електроспоживання.

У випадку однакових параметр1в розпод1лу р!вном1рноЧ щ!ль-HocTi обох секц!й шин, но зустр!чаеться на III р!вн! СЕА рад1о-локац1йних об'ект!в, композиц!я закон!в р1вном!рноК щ!лыюст! у п!сляавар!йному режим! п!дпорядковуеться, як в!домо, закону Симпсона. Проводячи аналог1чн1 м!ркування, отримаемо вираз для розрахункового навантаження:

/р = ß - 1,09б [I]. (6)

Таким чином, для визначення розрахункового навантаження п!сляавар!йного режиму роботи мереж1 эг!дно з виразами (5),(6) необх!дно мати параметри закон1в розпод1лення piBHOMipno'i щ!ль-hoctI обох секцп! шин у нормальному режим! роботи (числов! значения яких, як в!дм!чалось вище, експериментально визначен! в глав! 3), а також встановленими потужностями обох секц!й шин технолог1чного об'екту аеропорту.

В дан!й глав! також вир!шуеться задача моделювання двосту-пеневого прямокутного граф1ка навантаження .силових трансформа-тор1в при р!вном!риому роэпод!ленн! ЕН на III picui СЕА.

Основою методу вибору потужност1 силових трансформатор!в, що регламентован! ГОСТ 14209-85, е анал!з граЯк!в навантаження в найб1льш завантажену 8м!ну, результатом якого е екв!валентшм у тепловому в1дношеш1! двоступеневий прямо1сутний граф!к. Проте, як в!дм!чалось вище, граф!ки навантаження в найб1льш завантажену зм!ну на стадП проектувашш, як правило, нев!дом! 1 так!, як1 важко виявити нав1ть на об'ектах, що вже експлуатуються.

В робот! показано, що математичне оч!кування та середньо-квадратичне в!дхилення випадкового piBHOMipnoro процесу електроспоживання на III piBHi СЕА екв!валентують прямокутний двосту-пеневий граф!к навантаження, тому що функцЮнаяьно визначаготь його параметри (вирази (7), (9)):

- коеф!ц1ент початкового навантаження:

»«Э Омом

- ксефЩ1ент максимального навантаження

*2=f2 т, 6(S)h^^ax+SmaxSH0M+S^; (8)

- час навантаження

h = fdM(S),6(S)l=2VJ6(s) (SmxSH0H), (g)

де SH0M - ном!нальна потужи 1сть силового трансформатора;

Smax, Smin - максимальне та мпймальне навантаження; Л - час перенавантаження; Т - тривал!сть граф!ка навантаження (зм!ни).

Отже, керуючись основними параметрами ( M(S) . 6(S) ) вих1дного граф!ка навантаження, можна зд!йснювати виб1р потуж-ност! силових трансформатор!в на III piBHi СБА зг!дно з ГОСТ 14209-85, не виконуючи при цьому трудомЮтких_ операц1й по пе-ретворенню вих1дного граф!ка в прямокутний двоступеневий, а та-кож у загальному випадку, не маючи граф1ка навантаження в най-б!льш завантажену зм1ну.

В результат! моделювання електроспоживання на III р!вн! вогникових п1дстанц!й в глав! зроблен! так! висновки:

- випадковий процес електроспоживання п!дпорядковуеться пол!модалыюму (пол!гаус1вському) затону розпод1лення, для оц!нки параметр!в якого застосовуеться операц!я розшарування ви0!рки на основ! в!домо! процедури кластер-анап!зу: статистична BiiöipKa розбиваеться на так1 групп, щоб сума !х дисперс!й була м!н!мальною (вираз 10).

Алгоритм дано! класиф1кац1! мае вигляд:

Ter J = + • ( (-0)

де ijfc/(,Z<^ - сукушисть значень струму, як! належать до пер-шо"1 групи Г, - генерально! сукупност!, що описуеться щ!льн1стю шоырносп от, =^rexp(-(i-Af/z6?) ; l^BliA^J - значень струму, як! належать до друго! групи Г2 -генерально! сукупност1, що описуеться щ!льн!стю ймов!рност!

де р - вага генерально! сукупност! рандом!зованого пол!гаус!в-ського процесу;

- кореляц!Г|ний анал1з електроспоживання вогниково1 ТП та метеоумов аеропорту - горизонтально! та вертикально! далекост1 видимост! п!дтверджуе статистичну значущ!сть негативно! кореля-ц1! процес!в, як! досл!джуються (з пог!риенням метеоумов зб1ль-шуеться електроспоживання);

- моделювання пол!модалыю! випадково! величини - струму навантаження методом Монте-Карло (методом Неймана) дозволяв виэначити розрахункове навантаження по нагр!ву у межах !нженер-но! точност! розрахунку.

■ Таким чином, у друг!й глав! у результат! проведених дос-л!джень визначен! закони розпод1лення ЕН основних технолог!чни^ об'ект i в аеропортiв;розроблено методи визначення розрэхункового навантаження в нормальному та п!сляава! иному режимах роботи мереж! на III piBiii СЕЛ;розроблено метод вибору потужност! сило-вих трансформатор!в на III piBHi СЕЛ техколопчних об'ект1в ае-ропорт!в.

В третей глав1 розроблено 1нженерну методику розрахунку ЕН та вибору потужност! силових трансформаторiв основних техноло-г!чних об'ект!в aeponopTiB, а також експериментально визначен! розрахунков! величшш, як! характеризують ix електроспоживання (коеф1ц!енти використання Ка.а та форми Кф.а . табл. 1).

Запропонована !нженерна методика визначення розрахункового активного навантаження по нагр!ванню на III piBHi СЕД грунту-еться на ймов!рносно-статистичному пШод1 до ощнки 95Й кван-тшйв випадкового р1вном!рного процесу електроспоживання, що моделюеться методом Монте-Карло в нормальному режим! та компо-зищею законiв р!вном1рно'1' щ!лыгост! в п!сляавар1йному режим!, теоретичне обгрунтування-яких виклздене у друг1й глав!.

Для визначення . розрахункового активного навантаження у нормальному режим! на III piBHi СЕД необхддно мати два розра-хункових коефШенти: коефИЦент використання активно! потуж-nocTi Кв а та коеф!Щент форми; активно! потужност! Кф.а а також встановлену потумйсть об'ектv Ррдт :

Рр~ ^D.aPßcm55Ук<?а 1 +1), . (")

Для визначення розрахункового активного навантаження в ' п!сляаваршгаму режим! роботи об'екту на III р!вн! СЕА необх!д-но мати коеФШ!енти використання активно! потужност! обох сек-ц1й шин' Kq q , Кв qz , коефШенти форми активно! потужност! Кф.а, . ■Кфа • а також Естановлен! потужност! обох секц1й шин Рвет ' Pßcmz ' Р°3РахУН0К ЕН пропонуеться вйконувати зг!дно виразу (5), в якому:

- режим максимального електроспоживання дор!внюе

- стандарти навантажень кожно!' секцП шин в нфмальному режим1 роботи б, [Р] = КВМ)РвстУк(р'а1 -{ ;

62[PJ=K8.a2paOT2VK^77. . (13)/

У випадку однакових встановлених потужностеи обох секши шин та розрахункових коеф!ц!ент1в визначення розрахунково! потужност! п1сляавар1иного режиму пропонуеться визначати зг!дно

10

виразу (14):

Рр= 2КлаРвст[1-0,545)/к£а-1 ]. (14)

Визначення розрахункового навантаження по запропонован!й !нженерн!й методиц! (вирази (5), (11)-(13)) уточнюеться у по-piBimHili з МСМ, що регламентуеться при проектуваша СЕЗ на 15-30 % у б!к П зменшення.

Як було показано у друг1й глав1, математичне оч1кування електроспоживання силових трансформатор!в (середне наванта-ження Sep) та середньоквадратичне в1дхилення (стандарт наванта-ження 6[S] ) на III р!вн! СЕА екв1Еалентують двоступеневий пря-мокутний график, тому що фушицонально визиачають його параме-три - коеф!ц1енти початкового К( тамаксимального наванта-ження, а також час перевантажеиня h (вирази (7)-(9)).

Вих1дними даними при вибор1 потужност! снлоеого трансформатора е в даному випадку встановлена потужн1сть об'екту Pßcm , коеф!ц1ент використання активно! потужност! Kß,a . коеф!ц1ент форми активно! потужност! Кф.д та коефнЦвнт потужност! об'ек-ту cos у> , як1 дозволяють визначити числов! значения параметр!в К, , Кг, h розралунковим шляхом, не маючн при цьому графиш навантаження силового трансформатора в найб1льш завантажену зм!ну.

Таким чином, пропонуеться методика вибору потужност! силових трансформатор!в в СЕА.зг1дно з вимогами, що регламентуються ГОСТ 14209-85, яка в!др!зня5ться меншими трудозатратами.

Для визначення витрат електроенергП як р!чних, так 1 м1-сячних, у трет in глав! експерименталыю визначен! ochobhI тех-н1ко-економ!чн! показники граф!к1в навантаження основних техно-лог1чних об'ект!в аеропорт!в - коеф!ц!енти заповнення К^л.а та тривал!сть використання максимального наваитаження Т^ах (табл.2).

Таким чином, ймов!рносно-статистичний п1дх!д до розробки эапропоновано! !нженерно! методики дозволяе пор1внпно просто визначити розрахункове наваитаження в нормальному та п!сляава-р!йному режимах СЕА, зд!йснювати вибiр потужност! силових трансформатор!в технолог!чних об'ект!в аеропорт1в зг1дно з рег-ламентуемимн вимогами при м!н!мальн!й вих1дн!й !нФормац!!.

Четаерта глава присвячена задач! побудування стохастично! прогнозно! модел1 електроспоживання аэропорту, а також розробц! 1нженернихпрогнозних методик р!чного та добового електроспоживання на VI piBiii СЕА.

ТаЗлиця I

OckobhI розрахункоэ! коеф1ц1енти для визяачекня розрахункового активного назаятахеняя технолаг1чних cQ'cktIb аеропорт1в, отр:тм.нн I иа ochobI статистичккх досд1джень

1..... 1 1 Об'ект | КоефШент | вккористання | активно! по- | тужкост! Кв.а J 1 Коеф1ц1ент | форми активно! | потужнос.1 ' | Кф.а |

■1 Ш=П а/п | 0.27 1 1.02 |

| АС УПР.'"Старт": | f технолоПчне | 1 ' облэдкашм 1 1 побутрв! £П | 0.164 | 0.15 1 1.031 ! 1.017 |

1 Св1тлосигнальна 1 1 система посадки t J "Свеча-3" (БВ1-1) | 0.25 1 , 1.25 |

1 СДП (а ГВО | 0,12 | 1.12 |

1 'ВПРМ (з KfW) 1 0,38 | 1.1 1

I I 1 яппс. .1 0.48 | 1.28 1

1 ПРМЦ | • 0,49 1 1.18 t

| ОРЛ-А "Иртыш" | | (технолоПчне 1 1 ооладнання) 1 Л. .... 1 0.29 | 1,01 |

ТаЭлюи 2

Техн1ко-економ!чч1 показники rpailKlB налаятаження технолог1чних об'ект!в аеропорт1в, визначених на основ! статистачних досл1дхень

1 "1 —..... ■ | Коёф1ц1ент за- .... , | Тривал1сть вико- |

| Об'ект 1 повмення граМка ристаяня макси-. 1

1 навантаяення по куну кавангажеккя |

|активн!й потуя-

1 hoctI Кзп.а Тта*, ч |

Г АС ГОР "Старт":

| технолог1чне 1

J облзднаиня 1 0.392 3433 |

1 'ПСйутов! ЕЛ 1 . 0,604 5292 " , |

| СДП ГРУ.) 1 . 0.324 £683 |

| БПРМ U KW) 1 0.4SS 4333 |

1 ДПРМ I 0,207 1316 |

1 ПИ.Я 1 0.25 2183 |

| ССП "Свеча-3" f 0,t25 1091 ■ |

| ОРЛ-А "йртыз" 1 0,338 г 1 2954" t

Ймов1рносно-статистична модель прогнозу (добового, р!чного) електроспоживання аеропорт!в розроблена виходячи э вимог максимально! простота та мШмального числа параметр1в, а також м1-н1мально"1 середньоквадратично'1 помилки прогнозу.

Моделювання граф1к!в ЕН промислових пгдприемств показуе, що добовий граф!к електроспоживання може бути представлений у вигляд1 нестац!онарного часового ряду порядку ( р, й, Ц, ), що описуеться моделлю авторегресИ ковзаючого середнього. Стохасти-чна добова прогнозна модель електроспоживання р^ , зм!ни у час1 реактивно! потужност1 та коеф!ц!енту потужност! созср на УГ р1вн! СЕА !ндентиф!кована як модель авторегрес!! другого поряд-> ку АР (2,0,0): .

Ф[ВЩ = 0{: , (15)

де Р^ - процес електроспоживання, який досл!джуеться (або або ^ (соэ (р4 ));

Ф[^] = {-ф)В-(РгВ-оператор авторегресп другого порядку (Р-2) ;

а^ - залишкова помилка прогнозу. (П1д добовим прогнозуванням пропонуеться розум!ти прогнозування електроспоживання аеропорту на протяз! доби).

Прогнозування добового електроспоживання аеропорту пропонуеться проводити представлениям авторегрес!йноЧ стохастично1 модел1 (15) у форм1 р!зницевого р!вняння, найб!льш зручним в практичних 1нженерних розрахунках:

де о о - пост1йний член модел1.

При цьому в1дносна помилка прогнозування денного та веч1р-нього максимум1в добового граф!ка навантаження зг!дно (16) на III р1вн! СЕА складае 5-7 % при 50 % та 95 7. 1мов1рност! попадания в дов!рчий 1нтервал прогнозу, час улередження рекоменду-еться приймати таким, який дор1внюе 3-4 год.

У договор! а енергосистемою п1дприЕмство заявляе поквар-тальне (пом!сячне) розрахункове навантаження на в1дпов1дний пе-р!од року. В зв'язку з цим в четверт!й глав! розроблено метод р1чного прогнозування електроспоживання аеропорту на VI р1вн1 -СЕА (часовий зах!д 1-Х р1к).

В наш час особлив1стю р1чного прогнозування електроспоживання промислових Шдприемств. а особливо аеропортгв, е невеликий обсяг вих!дно1 1нформацП. В дан1й глав! показано, що р1чне прогнозування електроспоживання також може проводитися в апто-регресивн!й ■ стохастичн1й модел! другого порядку в форм1 р!зки-

13

цевого р1вняння. Як вих!дну статистичну 1нформад1ю у даному вши прогнозування Бикористовують м!сячн1 (квартальн!) значения витрачено! аеропортом електроенергП за N попередн!х рок1в (N>4), при цьому часовий ряд значень витрачено! електроенерг!! пропонуеться сформувати за однойменн! м!сяц1 (квартали) пер!о-ду, який розглядаеться (И рок!в), ш,о дозволить не т!льки виклю-чити вплив сезонност! при ргчному прогнозуванн!, але й врахува-ти вплив кл1матичних фактор!в кожного аеропорту, В!дносна по-милка р1чного прогнозугання електроспоживання аеропорту в авто-регрес1йн1й стохастичн1й модел1 другого порядку складае 3-10 % вже при N-4, що п1дтверджуе доц1льн1сть П застосування на VI р1вн! СЕА, оск1льки 1з зб!льшенням числа член1в N вихЩгого часового ряду (1, можливо, порядку прогнозно! модел!) точн!сть р!чного прогнозу зб1льшиться.

Для зручност! практичного застосування 1нженерна методика лобового та ручного прогнозування алгоритм!зована 1 запрограмо-вана .

Таким чином, досл1дження ЕН на VI р1вн1 СЕА з Щллю П прогнозування дозволяе зробити так! висновки:.

- доц!льн!сть розробки !мов!рносно-статистично! прогнозно! модел! п!дтверджуеться випадковим характером електроспоживання;

- в ц1лому процес електроспоживання е нестац!онарним, але можлива реал!зац!я процедури прогнозування в авторегрес!йн1й стохастичн!й мо,пел1 другого порядку на протяз1 доби, а також при р!чному прогнозуванн! на однойменн! м!сяц! наступного року в форм! р1аницевого р1вняння як найб!лып зручного в практичних 1нженерних розрахунках; при цьому залишкова помилка прогнозу добових максимум!в електроспоживання аеропорту складае -5-7 X; залишкова помилка р!чного прогнозування - 3-102;

- для найб1льш повного 1нформац1йного забезпечення процедури прогнозування електроспоживання аеропорт1в необх1дне широ-ке впровадження !нформац!йно-вим!ривальних систем в СЕА.

0СН0ВН1 РЕЗУЛЬТАТИ Р0Б0ТИ

1. Досл1джен! закони розпод1лення електроспоживання нааем-них засоб!в ав!ац1йно! техн!ки - технолог1чних о6'бкт!в аеро-порт!в. .

2. Побудована математична модель процесу електроспоживання на III р1вн1 СЕА основних технолог1чних об'ект!в аеропорт!в в нормальному та п!сляавар!йному режимах. .

3. Визначен! основн! розрахуаков1 величина, як! характери-

14

зуютъ технологi4hi особливост1 EH oö'ektib aeponopTiB.

4. Розроблено 1нженерну методику розрахунку ЕН та вибору потужност! силових трансформатор!в на III piBHi СЕА.

5. Розроблен! ¡нженерн! методи добоЕого та р!чного прогно-зування електроспоживання аеропорту на VI р!вн! СЕА.

6. Розроблено програмне забезпечення для практично! реал1-зац!Ч методик, що пропонуються.

OCHOBHI висновки

1. При визначенн! розрахункового навантаження на III piBHi СЕА представляеться доц!льним анал1зувати не реал!зац!ю процесу електроспоживання в найб!льш завантажену зм!ну, складн!сть ви-явлення яко! неодноразово в!дм1чалась у л!тератур!, а диферен-ц1йний закон розпод!лення ЕН у 4aci (piBHOMipHHü, пол!модаль-ний), щр ! реал!зуеться у метод! Монте-Карло.

2. Математичне оч!кування та середньоквадратичне в1дхилен-ня процесу електроспоживання на III piBHi СЕА функц!онально вианачають параметри прямокутного двоступеневого граф!ка навантаження силових трансформатор!в, що дае можлив!сть зд!йснювати виб!р потужност! останн!х зг!дно i3 регламентуемим ГОСТ14209-85, не маючи при цьому граф1ка навантаження у найб1лш завантажену зм1ну та уникаючи трудом!стких операЩй по його перетворенню.

3. ймов!рносно-стохастичний п!дх!д, покладений в основу запропоновано! !нженерно1 методики дозволяе пор!вняно просто визначати розрахункове навантаження технолог1чних об'ект!в aeponopTiB, а також зд!йснити виб!р потужност! силових трансфор-матор!в при.м1н1мальн!й вих!дн1й 1нформац11, що рекомендуеться використовувати при проектуванн1. СЕА 8 ц1ллю зниження кап1таль-них витрат. ' "

4. При розробц! план!в витрат електроенергП та II еконо-м11 в аеропортах рекомендуеться використовувати запропоноване програмне забезпечення р1чного та лобового прогнозування.

5. Для орган!зац!1 формузання справочно-!нформац!иного банку даних для розрахунку та прогнозування електроспоживання технолог1чних об'екИв та aeponopTiB в ц!лому необх1дно широке впровадження 1нформац1йно-вим1рювальних систем в СЕА.

Публ1кац11 по тем! дисертаЩйно! роботи

1. КОЗЛОВ.В.Д., ЧУРИНА А.И.. Исследование . электрических нагрузок, аэропортов//3нергетика... (Изв.высш.учеб. заведений.. и энерг.объед. СНГ), - 1994. т N 7-8. - С.43-48. .

. 2. КОЗЛОВ В.Д., .ЧУРИНА А.И. Выбор мощности силовых транс-

15

форматоров в системах электроснабжения аэропортов//Энергетика... (Изв.высш.учеб.заведений и энерг.объед. СНГ), 1995. - N1-2. C.S3-36.

3. ЧУРИНА А.И. Современные методы расчета электрических нагрузок// Тез. докл. XL СНТК, - Киев, 1992. - С. 30-31.

4. ЧУРИНА А,И.. Современные методы расчета электрических нагрузок//Тев. докл. XLI СНТК, - Киев, 1993. - С.46.

5. КОЗЛОВ В.Д., ЧУРИНА А.И. Современные методы определения электрических нагрузок// Тез. докл. II МНТК "Методы управления системной эффективностью Формирования электрифицированных и пи-лотажно-навигационных комплексов. - Киев, 1993. - С.65.

АННОТАЦИЯ

Чурина Александра Иосифовна. Метода расчета электрических нагрузок и прогнозирования электропотребления аэропортов.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.22.14: "Эксплуатация воздушного транспорта": - КМУГА, 1995.

В работе рассмотрены вопросы моделирования электрических нагрузок технологических объектов аэропортов и прогнозирования электропотребления аэропортов. В результате проведенных исследований достигнуто повышение качества проектирования и эффективности эксплуатации систем электроснабжения наземных средств авиационной техники.

ANNOTATION

Churina Alexsandra losifovna. Methods of calculating electrical loads and forecasting electrical consumption at airports. Thesis for scientific degree of candidate of the technical sciences.

Specialities 05.22.14: "Exploitation of airtransport": -KIUCA, 1995.

This paper describs questions of electrical loads modeling of the technological objects and forecasting electrical consumption at airports. As a result of scientific research the Increasing of project quality and exploitation efficiency of the electrical power supply system of aviation over ground means was achieved.

Ключевые слова: электрические нагрузки.прогнозирование электропотребления, системы электроснабжения аэропортов.