автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Разработка автоматизированной системы для управления электрическими нагрузками территориально рассредоточенных энергообъектов предприятий нефтедобычи

Щ На правах рукописи

О

си

Ю

о- __

ЧЕРНЯВСКАЯ ИРИНА АНАТОЛЬЕВНА

РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ НАГРУЗКАМИ ТЕРРИТОРИАЛЬНО РАССРЕДОТОЧЕННЫХ ЭНЕРГООБЬЕКТОВ ПРЕДПРИЯТИЙ НЕФТЕДОБЫЧИ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы, включая их управление и регулирование

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт- Петербург 1995

Работа выполнена в АО "Татнефть" и Санкт-Петербургско горном интитуге имени Г.В.Плеханова (техническом университете

Научный руководитель : доктор технических наук, профессо

Абрамович Б.Н.

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Забелло Е.П.

кандидат технических наук, доцент Распопов Е.В.

Ведущее предприятие: НГДУ "Джалильнефть" АО "Татнефть"

Защита диссертации состоится "04-" 051995т. в $час. ¿¿мии на заседании специализированного Совета К.063.15.04. в Саша Петербургском государственном горном институте (техническои университете) имени Г.В.Плеханова по адресу: 199026, Санкт Петербург,В-26,21 линия ВО,д.2, ауд. 21 14:

Автореферат разослан "3{" 06 1995г.

Ученый секретарь р.

диссертационного Совета,

к.т.н., доцентБ.Г.Анискин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. В связи с увеличивающимся дефицитом и удорожанием топливно-энергетических ресурсов за последние годы существенно возросли энергозатраты на добычу нефти: доля энергетических затрат в себестоимости нефтедобычи достигла 50% и выше. Доля оплаты заявленного максимума активной потребляемой мощности нефтегазодобывающего предприятия (НГДГТ) составила 50...60% от суммарных затрат на оплату электрической энергии.

Существующая система учета электропотребления на предприятиях нефтедобычи включает в себя, как правило, от 20 до 30 точек учета,территориально рассредоточенных друг от друга на десятки километров. По каждой отдельной подстанции заявляется максимум активной мощности. Ввиду отсутствия терминального оборудования для регистрации совмещенного максимума нагрузки, суммарная величина заявленного максимума в целом по предприятию значительно выше его фактического значения. При этом, нефтегазодобывающие предприятия (НГДП) несут значительный материальный ущерб по причине завышения заявленного максимума потребляемой активной мощности и отсутствия технических средств для оперативного управления режимами электропотребления в часы максимальных нагрузок энергосистемы.

В связи с этим .чрезвычайно важно не только уменьшить фактическое эяектропотребление,но и ограничивать величину заявленного максимума нагрузки. Данная задача в работе решена с помощью автоматизированной системы контроля и управления электропотреблением (АСКУЭ) НГДП. При построении такой системы учтены специфические особенности предприятий НГДП, заключающиеся в территориальной рассредоточенности основных энергообъектов на площади до 400 и более кв.км., участие в формировании максимума нагрузки 25 и более электроподстанций и необходимости организации информационно-управляющего взаимодействия в режиме между электроустановками НГДП.

Работа выполнена в АО"Татнефть" и на кафедре электротехники и электро-снабжения горных предприятий Санкт-Петербургского государственного горного института (технического университета) им.Г.В.Плеханова в соответствии с планами научно-исследовательских работ Миинефтепрома СССР, ГП "Роснефть ", АО "Татнефть", ХНО Минвуза РСФСР и Государственного комитета Российской Федерации по высшему образованию.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью настоящей работы является разработка физико-информационного обеспечения и компановки комплекса технических средств АСКУЭ для управления электрическими нагрузками НГДП.

Для практической реализации поставленной цели в работе решались следующие задачи:

- составление методики оценки параметров электропотребления НГДП с учетом вероятностного характера нагрузки;

- выявление вариаций статистических параметров графиков электрических нагрузок(ГЭН) в нормальных и экстремальных временных зонах на основе упорядоченных диаграмм нагрузки с учетом связанности показателей технологического процесса, режимов напряжения и реактивной мощности;

- разработка вероятностной модели упорядоченного графика • нагрузки НГДП;

- выявление рационального способа управления электропотреблением НГДП в нормальных и экстремальных зонах суточного ГЭН;

- разработка структуры и выбор компонентов АСКУЭ НГДП. МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ. Исследования выполнялись с использованием статистических методов обработки экспериментальных данных,теории случайных процессов, корреляционного анализа, методов математического моделирования, теории программирования, методов активного и пассивного эксперимента.

ИДЕЯ РАБОТЫ. Заключается в определении и оценке зависимостей электропотребления ГДП от показателей, характеризующих технологический процесс, параметры нагрузки, режимы напряжения и реактивной мощности и разработке на их основе физико-информационного обеспечения АСКУЭ, позволяющего уменьшить энергетическую составляющую приведенных затрат на добычу нефти.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ представлена следующими положениями:

- установлено, что электрические нагрузки отдельных электроподстанций в составе НГДП подчиняются нормальному закону;

- выявлены статистические параметры нагрузок, характеризующие электроподстанции НГДУ; показано, что частота выбросов нагрузки может достигать 1 раза в неделю при средней продолжительности 2-3 часа;

- разработана вероятностная метематичесхая модель упорядоченного графика нагрузки НГДП, охватывающая все электроподстанции НГДП; в состав независимых переменных модели входят

16 величин, характеризующих нагрузку, включая ее дисперсию и технологическую бронь, питающую подстанцию электрическую сеть, чило подстанций и вариацию напряжения в питающей сети; показано, что моделирование с погрешностью не более 10 % обеспечивается при апрохсимации упорядоченного графика НГДП полиномом второй степени;

- разработана концепция управления электропотреблением, позво-лящая значительно (на 10-15%) уменьшить нагрузку НГДП и исключить выбросы ее за заявленный максимум Рз.м.; концепция предусматривает уменьшение среднего значения потребляемой активной мощности в соответствии с рангом и категорией надежности и бесперебойности электроснабжения определенных электроустановок и электроподстанций в составе НГДП, а также снижение дисперсии нагрузки путем минимизации уровня и отклонения напряжения на нагрузке;

- дана оценка результирующей погрешности разработанной структуры АСКУЭ НГДП, включая погрешность Дискретизации передачи информации за заданный интервал времени; обоснованы параметры применяемых в АСКУЭ НГДП электросчетчиков. ДОСТОВЕРНОСТЬ научных положений и выводов подтверждается достаточным объемом теоретических и экспериментальных исследований,близкой сходимостью расчетных и экспериментальных данных.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ работы состоит в следующем:

- разработана структура АСКУЭ, позволяющая:

- осуществлять управление электропотреблением территориально рассредоточенных энергообъектов НГДП в режиме реального времени;

- уменьшить суммарный заявленный максимум активной мощности и снизить фактическое потребление электрической энергии за счет обепечения экономичного режима напряжения в распределительной сети (РС) и режима компенсации реактивной мощности (КРМ), а также обеспечить автоматическое поддержание уровня заявленной мощности и задаваемых энергосистемой ограничений;

- разработан алгоритм управления режимами электропотребления НГДП в экстремальных зонах суточного ГЭН, позволяющий реализовать предложенный способ управления нагрузккой;

- определены объемы и скорость передачи информационных потоков в АСКУЭ;

- уменьшена энергетическая составляющая приведенных затрат на добычу нефти.

РЕАЛИЗАЦИЯ. На первом этапе внедрения АСКУЭ ввод в промышленную эксплуатацию системы учета электроэнергии на базе микропроцессорных приборов типа ЕТБ-М и устройств автоматического регулирования максимальной нагрузки типа АРМН с использованием существующих стандартных систем телемеханики ТМ-620 и аппаратуры передачи сигналов телеинформации топа АПСТ в НГД "Джалильнефть" позволил:

- организовать дистанционный технический и коммерческий учет потребления электроэнергии;

- управлять отключением и включением оборудования с привязкой их к зонам учета;

- сигнализировать о возможности превышения заданных величин потребления и управлять отключением нагрузок,выделенных для целей регулирования электропотребления.

Внедрение результатов работа позволило получить экономический эффект свыше 80 млн. рублей. ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ.

1. Выявленные закономерности изменения статистических параметров, характеризующих электропотребление узлов НГДГТ, включая вероятность появления, частоту и длительность выбросов в эстремальных временных зонах ГЭН за заявленный максимум, в зависимости от показателей технологического режима, режимов напряжения и реактивной мощности.

2. Вероятностная математическая модель упорядоточенного графика нагрузки НГДП как композиция 25-30 и более ГЭН отдельных электроподстанций , входящих в состав НГДП, с независимыми переменными в виде постоянных апроксимации, отображающих зависимости потребляемой мощности от напряжения, эквивалентных параметров питающей сети, коэффициентов вариации нагрузки и вектора-строки идентификаторов номеров электроподстанций в порядке возрастания электропотребления.

3. Концепция управления электропотреблением НГДП, предусматривающая воздействие на потребители-регуляторы отдельных электроподстанций, число и дисперсию нагрузки электроподстанций, участвующих в формировании ГЭН НГДП, в соответсвии с их рангом и категорий надежности и бесперебойности электроснабжения.

Установленные закономерности изменения элетропотребления НГДП от параметров, характеризующих нагрузку, ее дисперсию и технологическую бронь, число электроподстанций в составе НГДП, минимальный уровень и диапазон изменени янапряжения.

б

4. Выбор параметров, компановка, оценка точности и эффективности автоматизированной системы измерения контроля и управления электропотреблением нефтегазодобывающих предприятий, включая обоснование скорости передачи данных для организации управления в режиме текущего времени.

АПРОБАЦИЯ. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на конференциях молодых ученых в СПГИ имени Г.В.Плеханова в 1990-1992 г.,на научно-техническом семинаре "Реализация энергосбережения в промышленнсти в условиях полного хозрасчета и самофинансирования " в 1990 г.в г.Санкт-Петербурге, на научно-практической конференции " Проблемы энергосбережения и эффективность экономики региона " в 1990 глз г.Санкт-Петербурге; на первом международном симпозиуме "Автоматическое управление энергообъектами ограниченной мощности" в 1991 г.в г.Санкт-Петербурге; на российско - финляндском семинаре "Автоматизированные системы управления электропотреблением предприятий горнодобывающей промышленности и нефтеперерабатывающего комплекса " в 1994 г. в г.Санкт-Петербурге . ПУБЛИКАЦИИ. Основные результаты работы опубликованы в 6-ти печатных работах.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 134-х страницах. Содержит 24 рисунка , 12 таблиц, список литературы из 113 наименований и 7 приложений. Общий объем работы - 220 стр.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Вопросами разработки АСКУЭ предприятий нефтедобычи занимаются ряд ведущих ученых и научно- исследовательских институтов, таких как НПО 'Энергия", Санкт-Петербургский государственный горный и Киевский политехнический университеты. Белорусский теплоэнергетический институт им.Ф.Э.Дзержинского и др. Однако, к настоящему времени не решен ряд научно-технических задач, учитывающих специфику предприятий нефтедобычи, что препятствуют ускоренному внедрению АСКУЭ на предприятиях данной отрасли. На основе анализа работы существующих АСКУЭ сделан вывод, что серийные АСКУЭ не могут быть применены для НГДП, так как не удовлетворяют требованиям и специфике нефтедобычи. Анализ существующего состояния энергохозяйства НГДП свидетельствует о существенных недостатках в организации оперативного контроля и учета энергопотребления, связанных с несовершенством

информационного и технического обеспечения. В общих затратах на оплату электроэнергии до 50% составляют непроизводительные затраты, связанные с нарушением режимов электропотребления, завышением договорной мощности, недостаточным качеством электроэнергии. Отсюда возникла необходимость создания АСКУЭ, отвечающих специфическим требованиям НГДП. При разработке и внедрении АСКУЭ промышленных предприятий не были решены некоторые научные проблемы, касающиеся управления электрическими нагрузками территориально рассредоточенных энергообъектов НГДП. Для минимизации ущерба, связанного с превышением заданного превышением заданного режима электропотребления, для предприятий нефтедобычи актуальна задача выявления рацио-нального уровня заявленного максимума активной мощности в экстремальных временных зонах суточного ГЭН. Таким образом, ставится задача активного формирования ГЭН НГДП с заданными параметрами электропотребления.

К числу научных проблем создания автоматизированной системы управления электропотреблением НГДП относятся:

- разработка способов управления электрическими нагрузками, обеспечивающих минимум затрат на оплату электрической энергии, на основе выявленных зависимостей, связывающих характеристики упорядоченных ГЭН предприятий;

- разработка и выбор компонентов АСКУЭ НГДП, учитывающих территориальную рассредоточенность энергообъектов и др.

В работе ставится задача разработки структуры АСКУЭ, реализуемой с использованием стандартных модулей.

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ СТАТИСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ УЗЛОВ НАГРУЗКИ

НГДП.

Для управления электропотреблением предприятий нефтедобычи необходимо определить показатели ГЭН групп электроподстанций (узлов нагрузки) как суммарной композиции ГЭН отдельных электроподстанций, входящих в состав НГДП. В работе выполнен анализ ГЭН узлов нагрузки НГДП на основе массива экспериментально полученных данных. Установлено, что массив ГЭН отдельных электроподстанций НГДП является стационарным и эргодичным,что обусловлено технологией работ и участием в нефтедообыче большого числа электроприемников (ЭП), время включения и отключения которых распределяется случайным образом. На основе оценок центральных моментных

характеристик распределения-асимметрии и эксцесса- и построенных гистограмм доказано, что электрические нагрузки отдельных электроподстанций в составе НГДП подчиняются нормальному закону. Оценки нормальности закона рапсределения плотности вероятности нагрузки в сечениях ГЭН были сделаны с использованием статистических критериев Пирсона и Кочрена. Исходя из доказанного, определены количественные оценки параметров ГЭН отдельных электроподстанций НГДП. Объем подлежащих исследованию показателей ГЭН установлен исходя из достаточности их количества для реализации автоматического управления электропотреблением в режиме реального времени.

В результате исследований было установлено, что средние нагрузки, создаваемые отдельными электроподстанциями, составляют 0,015...0,04о.е. За базис принята суммарная потребляемая активная мощность НГДП. Вариации суточных графиков нагрузки составляют 10...40% а среднеквадратичные отклонения активной мощноссти в узлах натрузки-(0,05...0,2)Рз.л«. Корреляционная функция (КФ) связанности сечений ГЭН может быть представлена в виде косинусно-экспоненциальной функции, а кэффициенты корреляции для интервалов времени не более 15 минут находятся в пределах 0,7...0,95. С использованием полученной КФ были определены параметры выбросов нагрузки за уровень Рз.м. Анализ фактических выбросов нагрузи! за уровень Рз.млюказал высокую вероятность их появления : на 20% из обследванных электроподстанций наблюдались выбросы нагрузки величиной 0,05...0,07 Рз.м., а величина Рз.м. превышала среднее значение. Установлено,что частота выбросов нагрузки может достигать 1 раза в неделю при средней длительности 2-3 часа,что превышает продолжительность часов максимума нагрузки энергосистемы.

ВЕРОЯТНОСТНАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ

УПОРЯДОТОЧЕННОГО ГРАФИКА НАГРУЗКИ НГДП.

Отстутствие достоверной информации о зависимости параметров электропотребления НГДП от технологических показателей и режимных параметров потребовало разработки вероятностной модели упорядоченного графика нагрузки нефтегазодобывающего предприятия.

В работе предложена математическая модель упорядоченного графика нагрузки НГДП, где характеристическим показателем является среднеквадратичное отклонение (дисперсия). Суммарный

ГЭН НГДП формируется из совокупности 25-35 ГЭН отдельных электроподстанций и узлов, входящих в состав НГДП.Композиция ГЭН электроподстанций описана полиномом, где в качестве вектора независимых параметров использованы вектор-строка идентификаторов электроподстанций и постоянные апроксимацин. Вектор идентификаторов электроподстанций представляет собой возрастающую последовательность целых чисел до 25...35 и более.Коэффициенты аппроксимации изменяются в следующих пределах: Ао-1,059...1.142\

А ¡=-0,758...-0,б16; А2=0,572......0,799. Удовлетворительные

результаты апроксимации упорядоченного ГЭН НГДП были получены при степени полинома, равной двум. При этом погрешность моделирования не превышает 10% . С использованием экспериментально полученных упорядоченных ГЭН • было установлено, что изменение наиболее вероятной потребляемой активной мощности /-той электроподстанции НГДП Рн.вЛ происходит по нелинейному закону, который может быть описан зависимостью

PH.B.i = A+A(j-1)+40'-02-

где: А о, А,, А2 - постоянные коэффициенты, причем, Ао - Рср. -средняя потребляемая активная мощность электроподстанции с i-1, входящей в композицию из "п" подстанций; /-идентификатор (номер) электроподстанции в порядке возрастания нагрузки.

Среднеквадратичное отклонение нагрузки для /-той электроподстанции может быть представлено в виде:

сг^^К+ДСг-О + ЛО'-О2],

где: Kvi -коэффициент вариации нагрузки /-той электроподстанции.

Учитывая идентичность технологических процессов и режимов электропотребления, коэффициент Kvi принят одинаковым для всех электроподстанций и равным Kvi=Kvl.

Математическая модель устанавливает зависимость электропотребления НГДП от парамтеров технологического процесса, режимов напряжения и реактивной мощности. Зависимость потребления активной мощности Рн.в., для первой (наименее за1руженной) электроподстанции от режимных показателей:

Рнлх = (Р01 +&Ртх){ай + ар-\-аги2)л-

(Sot +AQn)2(A +b2u2) р

+ JJ2 КЭ1

где: Ро, и ()ог технологическая бронь потребляемой активной и реактивной нагрузки первой электроподстанции, входящей в композицию из "я" подстанций упорядоченного ГЭН НГДП; РТ! и 0,Т1 - активная и реактивная мощность потребителей-регуляторов при и=1; а0, а¡, а2, Ь0, Ь;, Ь2 постоянные апроксимации зависимостей характеристик нагрузок НГДП от напряжения; НЭ1 -эквивалентное активное сопротивление сети, питающей электроподстанции с наименьшей потребляемой активной мощностью.

Учитывая нормальный закон распределения плотности вероятности нагрузок электроподстанций НГДП, средне-квадратичное отклонение нагрузки первой электроподстанции по правилу "трех сигм с учетом изменения Рн.в., от максимального гнл1 до минимального Р^ значений определится по формуле:

^(ст-та/б

Дисперсия суммарной нагрузки :

2 „¡Л+Мп (б0,+А(2г,)2дшг,э ,

аг = п{{---^и(ау-г1а2итш)+ 2 2 *

6

, ГГЧ11, . , ,2л-1 6я3 -9л2 +л + 1 ^ + А и)]}2+ку{(п -Д2 +---4 +

Из данного выражения следует,что дисперсия суммарной нагрузки НГДП является функцией 16 независимых параметров, характеризующих величину нагрузки, дисперсию и технологическую бронь отдельных электроподстанций, упорядоченных по восрасташпо мощности, идентификатор подстанции, минимальный уровень и диапазон вариации напряжения.

КОНЦЕПЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЕМ

НГДП

Для определения количественных оценок изменения электропо-гребления нефтегазодобывающих предприятии при вариации

параметров, характеризующих нагрузку отдельных электроподстанций, ее дисперсию, технологическую бронь, минимальный уровень и отклонение от него напряжения, производилось математическое моделирование с уровня разработанной вероятностной математической модели упорядоченного графика нагрузки НГДП. В результате моделирования было установлено, что наиболее значимыми факторами являются итт, ли, Ро. Численный анализ в реальном диапазоне изменения напряжения, где фактическое значение напряжения принималось равным иф = 11тт + Л11, показал, что дисперсия суммарной нагрузки НГДП изменяется в пределах от 0,96 * 10~3 до 8,9* 10~3 . С ростом напряжения и нагрузки увеличивается дисперсия,при этом характер зависимости близок к квадратичной (см. рис.).

В результате выполненных исследований сформулирована концепценция управления электропотреблением НГДП, позволяющая значительно снизить нагрузку в нормальных и экстремальных временных зхонах. Концепция предусматривает воздействие на потребители-регуляторы отдельных электроподстанций, число и дисперсию нагрузки электроподстанций, участвующих в формировании ГЭН НГДП, в соответствии с их рангом и категорией надежное™ и бесперебойности электроснабжения.

, 7А

6.9 •

0.96

6.0

3.5

Ро - 0.8 0о = 0.6

/ч , тюх „ „

6<й2 =0.054

бёГ*=о.огн

Ро=0.6 0.о=0.5

ббГ*=о.ооа

Ро -0Л Оо=0.4

V

т

0.95 10 105 \А

Полученные результаты исследований позволили рекомендовать управлять нагрузкой НГДП следующими способами: изменением среднего значения потребляемой активной мощности с использованием потребителей-регуляторов, изменением дисперсии нагрузки и способом, сочетающим оба первых. Установлено,что в экстремальных зонах суточного ГЭН НГДП путем комбинированного регулирования может быть достигнуто снижение нагрузки на 10... 15% .Такой диапазон регулирования позволяет исключить выбросы нагрузки за заявленный уровень Рз.м.

Для реализации рассмотренных способов управления электропотреблением предприятий нефтедобычи разработан алгоритм, предусматривающий управление путем изменения режимов напряжения, потоков реактивной мощности и отключения потребителей-регуляторов. Регулирование напряжения и реактивной мощности предусматривается в первую очередь на наиболее мощных электроподстанциях НГДП, имеющих локальные регуляторы.Если названные мероприятия не обеспечивают выполнение заданного режима электропотребления, то предусматривается отключение части нагрузок, либо полностью электро-подстанщш, в соответствии с их рангом и категорией надежности и бесперебойности электроснабжения.

Полученные результаты были использованы при разработке структуры АСКУЭ НГДП,в которой реализованы предложенные способы управления и учитывается территориальная рассредоточенность энергообьектов.

ПАРАМЕТРЫ, КОМПОНОВКА, ТОЧНОСТЬ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ АСКУЭ

Разработка компоновки технических средств АСКУЭ с учетом специфических особенностей объектов нефтедобычи, обусловленных формированием показателей электропотребления, значительным числом электроподстанций и другими факторами, требует изучения данных по параметрам информационных потоков учета и управления электропотреблением массивов электроподстанций НГДПЗто необходимо для обоснования скорости передачи данных,позволяющей осуществлять управление электропотреблением НГДП в режиме текущего времени. Установлено, что количество сигналов телеуправления ТУ достигает 200, сигналов телесигнализации - 300. Число передаваемых сообщений по каналу связи составляет до 72 16-тиразрядных кодов,что требует обеспечения возможности передачи данных со скоростью 200-300 Бод.

Показано, что для приема и передачи достоверной информации о расходе электроэнергии в узлах учета электроэнергии необходимо все телефонные аппараты и кросс диспетчера оборудовать линейными ДК-фильтрами.

Выполнен анализ и подбор существующих терминальных аппаратных технических средств АСКУЭ и дана общая оценка погрешностей, вносимых отдельными элементами системы учета. Произведена оценка погрешности отсчета электроэнергии, обусловленной превращением аналоговой величины в дискретную и расчет ее в число-импульсном коде. В основу расчета составляющей погрешности отсчета электроэнер-гии при использовании электросчетчиков с датчиками импульсов была положена дисперсия.

Максимальная абсолютная погрешность отсчета электроэнергии за любой интервал времени при учете по одному каналу равна:

±С; = С0кткн ,

где: Со - цена импульса датчика электросчетчика, Кг, Кн - коэффициенты трансформации трансформаторов тока и напряжения.

В соответствии с нормальным законом распределения, для "к" каналов учета _

Абсолютная погрешность дискретизации за любой интервал времени по /- му каналу учета определялась, как:

где: A WM - замшенное значение расхода электроэнергии за любой промежуток времени At, или, определяя ее по & каналам учета за через суммарную мощность,получили выражение:

к - к

AW&[ = A= V3AtUZ,I,(kj.kH),2 cos<pt 1О"3 ,

/=1 i=l

к

где = I - средняя токовая нагрузка всех каналов учета.

Относительная погрешность отсчета электроэнергии:

игс0Х(кгки)Цо-5

)t СОБ (р.

¡=1

Установлено, что в АСКУЭ НГДП необходимо применять трехфазные электросчетчики с ценой выходного импульса не более 0,0001 квт.ч/имп.

Суммарная погрешность отсчета электроэнергии определяется следующими составляющими:

Е> = \у13гг + 5тн + ¿>зс + + 8] + 51н + 5 КС '

где: 8ТТ , 8ТН , 8ЭС , - погрешности, обусловленные погрешностями приборов учета (трансформаторов тока и напряжения и электросчетчиков); - погрешность, обусловленная дискретизацией представления информации; 8У - погрешность, обусловленная способом управления нагрузкой; 8рН - погрешность,обусловленная режимом напряжения в ЦП и наличием РПН; 8КС погрешность,обусловленная помехами в канале связи.

В общем случае, для цепочки учета из п элементов, при условии независимости ошибок, вносимых каждым из элементов, результирующая погрешность на выходе равна:

д2 = -¡8; +

Заданная величина В может быть обеспечена различным сочетанием значений 8. Для того, чтобы выбор носил неслучайный характер, рекоменловано использовать целевую функцию затрат в виде:

г = (гк+гл)Ен + иэ+у =>тт

где: 7к - затраты на коммутационную аппаратуру; '¿л - затраты на линию, передающую управляющие сигналы; Еи - нормативный коэффициент сравнительной эффективности; И3 - годовые издержки на обслуживание коммутационной аппаратуры и цепей управления; V - ущерб от ограничения нагрузок.

Предложена система измерения и автоматизированного управления электропотреблением, позволившая реализовать коммерческий и технический учет и рекомендованные способы регулирования ГЭНН. Система включает в себя: пункт

управления электроподстанцией, передающую среду, фильтры, концентраторы, блок модемов, управляющий компьютер. В состав пункта управления электроподстанцией входят терминальные измерительное и управляющее устройства. В качестве передающей среды использованы выделенные физические пары и коммутируемые телефонные каналы. В условиях действующих предприятий нефтедобычи целесообразно использовать существующие выделенные коммутируемые физические каналы и радиоканалы. В общем случае структура рапсределенных систем автоматизированного управления электропотреблением НГДП имеет древовидную форму и может практически неограниченно надстраиваться.

Оценка эффективности разработанной АСКУЭ в НГДУ "Джамиль нефть" АО "Татнефть" показала возможность снижения заявленного максимума активной мощности на 11.8%

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Основные результаты работы заключаются в следующих теоретических и методологических положениях:

- разработана методика оценки параметров электропотребления, учитывающая вероятностные характеристики показателей ГЭН НГДП;

в результате анализа массива статистических параметров и математической обработки ГЭН в нормальных и экстремальных зонах выявлены вариации показателей графиков нагрузки, отдельных электроподстанций НГДП, учитывающие связанность показателей технологического процесса,режимов напряжения и реактивной мощности;

- по полученным результатам вариаций параметров ГЭН отдельных электроподстанций разработана вероятностная модель упорядоченного графика нагрузки НГДП;

- установлено, что дисперсия (среднеквадратичное отклонение) нагрузки НГДП является функцией 16-ти независимых переменных, характеризующих технологический процесс добычи нефти, нагрузку и режимы напряжения и реактивной мощности. При минмальном уровне напряжения питающей сети значение дисперсии близко к нулю, а при максимальном - достигает 0,09.

На основе результатов математического моделирования разработана концепция управления электропотреблением НГДП. Концепция предусматривает воздействие на потребителя-регуляторы электроподстанций, число и дисперсию нагрузки отдельных электроподстанций, участвующих в формировании

ГЭН НГДП, в соответствии с их рангом и категории надежности и бесперибойности электроснабжения;

преложены рациональные способы управления электропотреблением НГДП в нормальных и экстремальных зонах суточного ГЭН путем изменения средних значений потребляемой мощности, изменения дисперсии нагрузок и комбинированный способ, предполагающий изменение как средних значений, так и дисперсий. Выявлены регулировачные возможности каждого из способов. Установлено, что в экстремальных зонах суточного ГЭН НГДП путем комбинированного регулирования может быть достигнуто снижение нагрузки на 10... 15% ;

разработан алгоритм управления электрическими нагрузками НГДП в часы экстремальных нагрузок энергосистемы, реализующий предложенные способы управления в режиме текущего времени. Регулирование напряжения и реактивной мощности предусматривается в первую очередь на наиболее мощных электроподстанциях НГДП. В случае необходимости, предусматривается отключение части нагрузок, либо полностью электроподстанций, в соответствии с их рангом и категорией надежности и бесперебойности электроснабжения;

- в соответствии с предложенными способами управления электропотреблением НГДП разработана структура АСКУЭ, выбран комплекс аппаратуры АСКУЭ с учетом террито-риальной рассредоточекности энергообьектов НГДП; определены обьемы информационных потоков в АСКУЭ НГДП. Показано, что скорость передачи данных в АСКУЭ НГДП не превышает 300 Бод;

- реализация предлагаемой АСКУЭ внедрена в НГДП "Джалиль-нефть" АО "Татнефть". Автоматическое управление электропотреблением осуществляется на базе микропроцессорных систем шла ЕТБ-М и устройства автоматического регулирования максимальной нагрузки типа АРМ. За счет внедрения системы /далось снизить величину заявленного максимума активной мощности с 59,3 до 52,3 мВт.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих заботах:

Б.Абрамович,А.Евсеев,И.А.Чернявская. Регулирование электро-ютребления на предприятиях нефтедобьгчи.-/Материалы научно-гехнического семинара. Реализация энергосбережения в громышленности в условиях полного хозрасчета и самофинанси-ювания.-Ленинград, 1990.

Б.Абрамович,ВЛ.Чаронов,И.А.Чернявская. Эффективность энергосбережения в регионах с горнодобывающими комплексами.-/Тезисы докладов на научно-практической конференции. Проблемы энеросбережения и эффективность экономики региона.-Ленинград, 1990./

БАбрамович,В Л.Чаронов,И.А.Чернявская. Автоматизированные системы управления электропотреблением для предприятий горнодобывающего комплекса.-/Сборник материалов докладов Российско-Финляндского семинара. Автоматизирован-ные системы управления электропотреблением предприятий

горнодобывающей промышленности и нефтеперерабатывающего комплекса. Санкт-Петербург, 1994,с.4-8.

П.М.Каменев, А.С. Л опшов,И. А.Чернявская. Характеристики графиков электрических нагрузок предприятий нефтедобычи.' /Нефтяная промышленность, Серия: Автоматизация и телемеханизация в нефтяной промышленности: Экспресс-информация ^выпуск 4,1989,с.1-4./

Д.Нурбосынов,И.А.Чернявская. Математическое моделирование режима напряжения при быстром изменении параметров сети и нагрузки.-/Нефтяная промышленность, Серия: Автоматизация и телемеханизация в нефтяной промышленности: Экспресс-информация ,выпуск2,1990,с.48-50./

И.А.Чернявская.Использование методов теории рероятностей при анализе графиков электрических нагрузок предприятий нефтедобычи.-/ Тезисы докладов 1-го международного симпозиума. Автоматическое управление энергсобьектами ограниченной мощности.-Ленинград, 1991./

РИЦ СПГГИ. 17.03.95. з. 158. т. 80 экз. 199026, Санк-р-Петербург, 21-я линия, д.2