автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Разработка математической модели технических потерь электроэнергии в сельских распределительных сетях 10кВ

На правах рукописи

МОРОЗОВ АЛЕКСЕЙ ВАЛЕРЬЕВИЧ

Разработка математической модели технических потерь электроэнергии в сельских распределительных сетях ЮкВ

Специальность: 05.20.02 - Элекгротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2006

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина».

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Лещинская Тамара Борисовна

доктор технических наук, профессор Сырых Николай Николаевич

кандидат технических наук, доцент Островский Владимир Абрамович

Ведущая организация: ОАО «РОСЭТТ»

Защита диссертации состоится ал^е^ 2006 г. в -¿7 -часов на заседании диссертационного совета Д. 220.04^.02 в ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина» по адресу: 127550, г. Москва, ул. Тимирязевская, д. 58

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина»

Автореферат разослан » ¿гяъ&г} 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, профессор

В.И. Загинайлов

ZööGb

5X4 4

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Повышение экономичности систем электроснабжения - важная задача современной электроэнергетики. С ней тесно связаны проблемы надежности электроснабжения, рационального использования электрической энергии и повышения ее качества. Большое значение также имеет комплекс мероприятий по снижению потерь электрической энергии в электрических сетях.

Электрическая сеть состоит из элементов, в которые входят трансформаторы, электрические линии, различные коммутационные и распределительные устройства, обладающие активным сопротивлением, в которых при передаче и распределении электрической энергии происходят ее потери. Потери электрической энергии в сетях и оборудовании называют техническими.

Помимо технических потерь в электрических сетях в последнее время наблюдается рост коммерческой составляющей потерь электрической энергии, которая обусловлена хищениями электроэнергии, недостатками в организации учета и т.д.

Технические потери электрической энергии делят на три основные группы: переменные, постоянные и климатические. Переменные или нагрузочные потери пропорциональны квадрату протекающего по элементам электрической сети тока нагрузки, как правило, изменяющегося во времени. Постоянные потери зависят от небольших флуктуаций напряжения и возникают в магнитопроводах трансформаторов также и при отсутствии нагрузки. Расход электрической энергии на корону и токи утечки по изоляторам ВЛ относят к климатическим потерям.

Проблема нормирования и расчетов потерь электрической энергии актуальна, над ее решением работали многие ученые: Броерская H.A., Воротницкий В.Э., Железко Ю.С., Казанцев В.Н., Поспелов Г.Е., СычН.М. и многие другие. В результате проведения ряда научных работ в электроэнергетике и в программировании разработаны методы, а также программно-вычислительные комплексы, позволяющие рассчитывать технико-экономические параметры электрической сети, находить составляющие потерь электрической энергии и, опираясь на полученную информацию, разрабатывать и принимать меры по их снижению.

Основное отличие сетей сельскохозяйственного назначения от промышленных и городских сетей заключается в снабжении электроэнергией большого количества потребителей сравнительно малой мощности, разбросанных по обширной территории. Общая протяженность их составляет около 2,3 млн. км. (в том числе 290 тыс. км. линий напряжением 35-110 кВ, 1 184 тыс. км. линий 6-10 кВ, а также 826 тыс. км. линийО^Зв кВ), и эксплуатируется порядка 500 тыс. трансформатщшык-ятя^^^§>35/0,4 кВ. Пик строительства этих сетей пришелся на 5Oi70C£tij|^jgpfgMro столетия,

Vsss;.

при этом осуществлялся курс на удешевление стоимости распределительных сетей, вследствие чего применяли провода малых сечений. На данное время они выработали свой ресурс, что приводит к частым сетевым авариям, а также к значительному увеличению технических потерь электроэнергии.

Существующие сети в основном построены по радиальному принципу и работают в разомкнутом режиме. По сравнению с замкнутыми системообразующими сетями энергосистем для них характерно значительное число составляющих элементов, а также дефицит информации о режимах работы. В то же время потери в них составляют порядка 20%-70% от всех суммарных потерь электроэнергии в энергосистеме, что обуславливает необходимость повышения точности их расчета для энергосистемы в целом, а также своевременного выбора мероприятий по снижению потерь электроэнергии.

Известно, что потери электрической энергии зависят от таких величин, как мощность, сечение и длина провода, количество ТП 10/0,4 кВ на линии и т.д. В данной работе разработаны и исследованы уравнения регрессий, предназначенные для расчета технических потерь электроэнергии в целом по линии при минимальной информации о распределительных сетях 10 кВ за год. В качестве известных величин приняты: суммарная длина линий электропередачи, количество и установленная мощность трансформаторов на ТП 10/0,4 кВ, а также расход электрической энергии, который можно рассчитать по максимальной мощности головного участка или получить замерами.

Проведена статистическая обработка и множественный корреляционно-регрессионный анализ результатов расчетов, выполненных в процессе имитационного моделирования загрузки распределительных сетей Каширского ПЭС. В итоге получены уравнения регрессий для определения технических потерь электроэнергии в сетях напряжением 10 кВ, зависящих от количества отпущенной электроэнергии; протяженности ВЛ-10 кВ; количества ТП 10/0,4 кВ или установленной мощности трансформаторов ТПЮ/0,4 кВ.

При анализе и обработке результатов исследования рассмотрены математические модели, представленные полиномами первой и второй степени, которые дают возможность определить технические потери электрической энергии и оценить степень корреляции выше перечисленных величин на технические потери электроэнергии.

Цель работы состоит в разработке и исследовании уравнений регрессий для экспресс (ориентировочной) оценки годовых технических потерь электроэнергии в распределительных сетях 10 кВ при различной загрузке трансформаторов подстанций 10/0,4 кВ на основе множественного корреляционно-регрессионного анализа

Для достижения указанной цели в работе решены следующие задачи:

- собран необходимый материал по распределительным электрическим сетям сельскохозяйственного назначения Каширского ПЭС, проведен анализ и дана оценка их параметров;

проведено имитационного моделирование распределительных электрических сетей сельскохозяйственного назначения Каширского ПЭС при различной загрузке трансформаторов ТПЮ/0,4 кВ с помощью программно-вычислительного комплекса ТЭРС 10-110 кВ;

- проведен расчет технических потерь и других технико-экономических параметров распределительных электрических сетей сельскохозяйственного назначения Каширского ПЭС, необходимых для получения регрессионных уравнений;

- проведена статистическая обработка и выявлена корреляционная связь технических потерь электроэнергии с такими параметрами сетей как: отпуск электроэнергии, протяженность В Л-10 кВ, количество ТПЮ/0,4 кВ и установленная мощность трансформаторов 10/0,4 кВ на линии;

- получены регрессионные уравнения для определения технических потерь элеюроэнергии;

- проанализированы полученные уравнения регрессий и осуществлен анализ их погрешностей;

- сравнены полученные регрессионные уравнения с ранее разработанными регрессиями и выявлена целесообразность их применения.

Объектом исследования являются сельские распределительные электрические сети 10 кВ.

Предметом исследования являются технические потери электрической энергии в распределительных сетях 10 кВ на основе имитационного моделирования загрузки трансформаторов ТПЮ/0,4 кВ и корреляционного анализа по параметрам сетей Каширского ПЭС.

Методика исследования включает методы определения технических потерь электрической энергии в распределительных электрических сетях, теорию вероятностей и математическую статистику, множественный корреляционный анализ, теорию электроснабжения, исследования и разработки в области электроэнергетики и др.

Достоверность разработанных регрессионных уравнений подтверждается совпадением результатов расчетов технических потерь электроэнергии в сетях 10 кВ по полученным моделям и реальным распределительным сетям, а также корректным применением математического аппарата.

Научная новизна Решение задач диссертационной работы определяет научную новизну полученных результатов, которые состоят в следующем:

- обосновании необходимости совершенствования ранее предлагаемых другими авторами уравнений, предназначенных дм определения технических потерь элеюроэнергии по минимуму исходной информации;

анализе технико-экономических параметров распределительных электрических сетей 10 кВ Каширского ПЭС на основе имитационного моделирования распределительных электрических сетей 10 кВ при различной их загрузке, с помощью программно-вычислительного комплекса ТЭРС 10-110 кВ;

- оценке мероприятий по снижению технических потерь электроэнергии в распределительных сетях 10 кВ и их очередность;

- разработке регрессионных уравнений для расчета технических потерь электрической энергии в сельских распределительных сетях напряжением 10 кВ при различной загрузке трансформаторов ТП 10/0,4 кВ (35%, 50%, 70%, 100%), позволяющих проводить экспресс-оценку технических потерь при наличии ограниченной исходной информации;

- получении уравнений регрессий представленных полиномом второй степени, предназначенных для ВЛ-10 кВ, классифицируемых по протяженности и количеству трансформаторов на них.

Практическая ценность. Разработанные в диссертации регрессионные уравнения позволяют с достаточной точностью оперативно определять технические потери в распределительных электрических сетях сельскохозяйственного назначения в процессе эксплуатации. На основе полученных результатов обнаруживать «очаги» потерь, разрабатывать и реализовывать мероприятия по их ликвидации.

.Внедрение результатов работы. Представленные в работе математические модели приняты для практического применения в Каширском ПЭС, в Каширском межрайонном отделении ОАО «Мосэнергосбыт» и ОАО «РОСЭП».

Апробация работы. По основным разделам и результатам диссертационных исследований было сделано сообщение:

-на научно-технической конференции в Московском государственном агроинженерном университете, февраль 2005 г; -в Каширском ПЭС, октябрь 2005г.

Публикации. По материалам выполненных исследований автором опубликовано 3 работы, приведенные в списке публикаций.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав (с выводами по каждой из них), основных выводов и результатов работы, списка литературы и трех приложений. К диссертации приложены 3 акта внедрения результатов работы. Общий объем работы 159 страниц. Основная часть 137 страниц, 26 графиков, 5 рисунков, 21 таблица и 2 кодировочные карты. Библиография включает 134 наименования. Приложения представлены на 19 страницах.

Основное содержание работы Во «введении» отмечается актуальность вопроса нормирования и расчета потерь электрической энергии. Рассмотрены сложности,

возникающие при определении технических потерь электроэнергии обусловленные дефицитом информации, а также пути решения этой задачи. Обоснованы значимость темы диссертации, определены цели и задачи исследования, приведены сведения о научной новизне, практической ценности и реализации результатов работы, сформулированы положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ параметров сельских распределительных сетей и показано их отличие от сетей других назначений.

Рассмотрены причины увеличения технических потерь электроэнергии, которые зависят не только от сечения проводов, протяженности, изношенности сетей, но и от длительности замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью, а также от уровня надежности электроснабжения.

Проведен анализ характеристик электрических сетей, находящихся в эксплуатации в сельской местности.

Приведены выдержки из Концепции развития систем электроснабжения сельских районов, в которой поставлена задача снижения потерь с помощью комплекса организационно-технических мероприятий, включающих выполнение магистральных воздушных линий напряжением ЮкВ в габаритах 35кВ с подвесной изоляцией. В дальнейшем предполагается постепенно перевести распределительные линии ЮкВ на напряжение 35кВ, одновременно заменяя штыревые изоляторы на более прочные подвесные. Это достаточно дорогое мероприятие, которое окупится за длительный промежуток времени.

Наиболее рациональным с учетом износа проводов, является замена неизолированных проводов на защищенные провода с изоляцией из сшитого полиэтилена, при этом значительно снижаются токи утечки и переходные сопротивления в местах соединения за счет применения современных элементов соединения.

Также предложено перейти на магистральный принцип построения распределительной сети ЮкВ воздушного исполнения. Сечение проводов на магистралях должно быть не менее 70 мм2 (по алюминию) и выполнено одинаковым по всей длине. Это приведет к повышению надежности электроснабжения, удобству эксплуатации, а также к уменьшению потерь электроэнергии.

Проанализирована ВЛ-10 кВ №7 от ПС244 сельскохозяйственного назначения, длина которой составляет 14,1 км, из них протяженность магистрали 10,6 км. При этом выявлено, что участок магистрали протяженностью 7,9 км выполнен сечением 50 мм2. Если в соответствии с рекомендациями Концепции заменить сечение провода на данном участке магистрали, то можно достигнуть снижения нагрузочных потерь электроэнергии на 24,8% в ВЛ-10 кВ №7 от ПС244.

Произведена классификация видов потерь электрической энергии, и представлены методы расчета технических потерь электроэнергии. В

настоящее время расчет технической составляющей потерь в распределительных сетях 10 кВ осуществляют по двум рекомендуемым методам: числа наибольших потерь и средних нагрузок. В результате анализа сделан вывод о сложности определения технической составляющей потерь и о необходимости разработки статистических методов, применяемых для оценки технических потерь электроэнергии и определения «очагов» потерь. Главным преимуществом таких методов является оперативность расчетов, поэтому использование регрессионных моделей целесообразно и для практического применения достаточно эффективно, особенно в современных условиях роста коммерческой составляющей потерь электроэнергии.

Коммерческие потери электроэнергии определяют как разность между отчетными потерями и техническими потерями-

AWk = &Wo-MVm (1)

Д Wk- коммерческие потери электрической энергии, кВтч; A Wo- отчетные потери электрической энергии, кВтч; AWm - технические потери электрической энергии, кВтч.

Выявлено, что коммерческие потери в Каширском ПЭС составляют порядка 15%, технические - 9% от отпуска электроэнергии в сеть по всему предприятию. Следовательно, приоритетной задачей является выявление и снижение коммерческой составляющей потерь.

В работе приведен перечень мероприятий, направленных на снижение потерь электроэнергии, которые делятся на три группы.

1) Организационные мероприятия (беззатратные и малозатратные), то есть мероприятия, которые не требуют дополнительных капиталовложений или требуют небольших капиталовложений. Примерами являются оптимальное регулирование напряжения в сети с помощью регуляторов напряжения на трансформаторах, выбор мест размыкания BJI-10 кВ с двухсторонним питанием и установка АВР для достижения минимальных технических потерь электроэнергии и допустимого уровня надежности электроснабжения, отключение в режимах малых нагрузок одного из трансформаторов на двухтрансформаторных подстанциях с целью снижения потерь холостого хода.

Произведен расчет целесообразности отключения одного из трансформаторов на ТП 10/0,4 кВ с целью снижения потерь холостого хода трансформатора.

Проанализирована ЗТП №300 10/0,4 кВ, запитанная от ПС244 по BJI-10 кВ №7 и имеющая установленную мощность 2x250 кВА. Сравнив предельную мощность Snp = 158,1 кВА и нагрузку ТП 10/0,4 кВ при 35% загрузке трансформаторов равной S = 165 кВА, можно прийти к выводу о невозможности отключения одного из трансформаторов на длительный

период. По инструкции [И 34-70-028-86] считается целесообразным отключение одного из двух трансформаторов на ТП10/0,4 кВ, если их максимальная нагрузка не превышает 40-45% суммарной номинальной мощности трансформаторов. Следовательно, при выводе трансформатора из работы будет достигнуто снижение потерь на величину потерь холостого тока трансформатора АМос = 6 482,4 кВтч в год. Но, учитывая увеличение нагрузочных потерь в рабочем трансформаторе, необходимость периодического поочередного ввода в работу каждого из трансформаторов, а также участившиеся случаи хищения трансформаторов, внедрение этого мероприятия является спорным.

2) Технические мероприятия, разработанные с целью снижения потерь электроэнергии, в которых капитальные затраты окупаются за счет этого уменьшения. Для применения данных мероприятий необходимо технико-экономически обосновать их целесообразность, так как они достаточно дброги.

К техническим мероприятиям в сельских распределительных сетях относят:

а) установка статических конденсаторов на ТПЮ/0,4 кВ;

б) установка трансформаторов с регуляторами напряжения;

г) замена недогруженных и перегруженных трансформаторов на ТП 10/0,4 кВ ;

д) повышение пропускной способности распределительных сетей путем строительства новых линий и подстанций;

е) замена проводов на перегруженных линиях;

ж) перевод электрических сетей на более высокое номинальное напряжение.

Установка устройств, компенсирующих реактивную мощность в Каширском ПЭС, неэффективна, так как соэдр = 0.9 и выше.

Наиболее широкое применение получило мероприятие по установке трансформаторов на питающих центрах 110/35/10 кВ с автоматическими регуляторами напряжения под нагрузкой (АРНТ), позволяющее поддерживать напряжение на оптимальном уровне и не допускать увеличение нагрузочных токов.

где и - фактический ток, А; /»- номинальный ток, А; 17ф - фактическое напряжение, В; £/*- номинальное напряжение, В;

тогда фактические потери мощности равны:

и2

где ДРн - номинальные потери мощности, Вт.

Напряжение на шинах питающих центров Каширского ПЭС составляет Ь'н = 10,5 кВ, следовательно, при изменении фактического напряжения необходимо вводить поправочный коэффициент коррекции (к) потерь мощности (см. график №1).

ДРФ =кАРн

(4)

График №1

Коэффициент коррамдеи потер» мощности при изменении напрякомия

29 >20 -18 -10 -9 О 5 10 19 20 29

иам«и«им« ишпраманиа от 1)н а %

3) Мероприятия по совершенствованию учета электроэнергии могут быть практически беззатратными или требующими дополнительных затрат (при организации новых точек учета). В настоящее время они являются особенно актуальными, так как при повышении класса точности измерительного комплекса средств учета электроэнергии (трансформаторы тока, трансформаторы напряжения, счетчики электрической энергии и т.д.) возможно снизить недоучет электроэнергии и. как следствие, уменьшить коммерческую составляющую потерь электроэнергии.

Необходимо также учитывать, что в стране происходит реформирование электроэнергетики, образуются рыночные отношения между продавцами и покупателями электроэнергии, соответственно, остро встает вопрос достоверного учета отпущенной и принятой электроэнергии. При этом

внедряются автоматизированные системы коммерческого и технического учета электроэнергии.

В сельских распределительных сетях Каширского ПЭС установлено, что загрузка большинства трансформаторов тока составляет менее 10%. В исследованиях обнаружено, что при малой загрузке трансформаторов тока погрешность, как правило, находится в отрицательной зоне и приводит к недоучету электроэнергии. Но так как устаревшие индукционные счетчики электроэнергии класса точности 2,0 с достаточно высоким предельным порогом чувствительности по току, составляющим 20-25 мА при cos <р=1, заменены на электронные счетчики с порогом чувствительности 1-5 мА,, то ситуацию с недоучетом удалось значительно выправить.

Рекомендуется при оборудовании коммерческих точек учета на отходящих ВЛ-10 кВ применять трансформаторы тока класса точности 0,5S, при этом они работают в своем классе точности уже при 20% нагрузке от

1ном.

Также необходимо не допускать перегрузки измерительных цепей напряжения, питающих, как правило, помимо средств учета электроэнергии, автоматику и релейную защиту, так как это приводит к недоучету электроэнергии.

Во второй главе описаны возможности программно- вычислительного комплекса технико-экономических параметров распределительных сетей 10-1 ЮкВ (ПВК ТЭРС 10-1 ЮкВ), который разработан группой специалистов МИИСП им. В.П. Горячкина и ВИЭСХ. Эта программа позволяет при известных параметрах электрических сетей выполнять технико-экономические расчеты системы электроснабжения 10-110 кВ, в результате которых определяют потери напряжения, активную и реактивную мощности, а также недоотпуск электрической энергии из-за вероятных отказов электроснабжения. Основу ПВК ТЭРС 10-110 кВ составляет алгоритм определения нагрузки на участках ВЛ-10кВ методом итерации.

В системе электроснабжения сельского хозяйства основными распределительными сетями являются воздушные линии 10 кВ, они характеризуются значительной протяженностью и развегвленностью. По этим линиям отсутствует информация о нагрузках на участках линий, что значительно усложняет расчет технических потерь электроэнергии. Известна только нагрузка на головных участках линий 10 кВ, замеряемая в режимные сутки: зимние и летние. Одним из способов определения нагрузок по участкам линий 10 кВ считается распределение максимальной нагрузки головного участка пропорционально установленной мощности трансформаторов на ТП 10/0,4 кВ, а затем суммирование ее по участкам с учетом коэффициента одновременности. Данная операция производится за несколько итераций, пока расчетная нагрузка головного участка не будет равна замеренной с заранее заданной погрешностью.

В работе проведены исследования распределительных сетей 10 кВ сельскохозяйственного назначения Каширского предприятия электрических сетей, входящего в АО «Московская областная электросетевая компания».

Расположены Каширские электрические сети в трех административных районах Московской области: Каширском, Ступинском и Серебряно -Прудском и имеют протяженность с Севера на Юг 227 км, а с Запада на Восток 107 км.

Проанализировано 6 оперативных схем Ступинского РЭС, в которых от 14 подстанций 110/35/10кВ питается 60 линий электропередачи напряжением ЮкВ; 5 оперативных схем Каширских РЭС в которых 34 линии ЮкВ получают питание от 7 подстанций 110/35/10кВ и одна оперативная схема Серебряно-Прудского РЭС, где 42 линии питаются от 6 подстанций 110/3 5/ЮкВ. Установлена точная загрузка сетей Серебряно-Прудского района (35%) и принята на первом этапе для всего предприятия.

Проведя имитационное моделирование, введя исходную информацию в ПВК ТЭРС 10-110 кВ, получены расчетные данные технических потерь электроэнергии при 35%, 50%, 70% и 100% загрузке трансформаторов ТПЮ/0,4 кВ по 136 ВЛ-10 кВ.

В третьей главе установлена корреляционная связь технических потерь электроэнергии с основными параметрами распределительных сетей (число ТП 10/0,4 кВ. длина ВЛ-10 кВ, установленная мощность трансформаторов на ТП 10/0,4 кВ и т.д.).

Изобразив графически корреляционное поле зависимости технических потерь электроэнергии (AWm) от отпуска электроэнергии в сеть (fVoj, можно оценить связь между ними (см. график №2). На основе выдвинутой гипотезы о параболической зависимости получено регрессионное уравнение вида

Д Wm ■= 9,168 * 10 6 И^2 + 37,919 . Проведен расчет по уравнению, и в

результате помещены данные на график №2, на нем можно наблюдать достаточно тесную концентрацию точек около кривой, что доказывает высокую корреляционную зависимость (rw tw = 0,9). Коэффициент

корреляции технических потерь электроэнергии с протяженностью (/) ВЛ-10 кВ {?w 0,81), с количеством трансформаторов (N) на ТПЮ/0,4 кВ

{rw /N = 0,87) и с установленной мощностью трансформаторов (S) 10/0,4 кВ

на ВЛ-10 кВ <гг-/,= 0,91).

Определив, что между техническими потерями электроэнергии и основными параметрами распределительной сети 10 кВ наблюдается корреляционная связь, получены множественные регрессионные уравнения.

Корреляционная мвиеиыость технических потерь электроэнергии от отпуска электроэнергии

■ сеть

1 200.000 1 000. ООО «ПК» 600, МО ««000

5 »0.000 01000

0.000 2 ООО 000 4000000 в 000 000 « 0001000 ЮОООООО 12000,000

етауск яиклмяиерлш в ое|ъ, тыеп

По мере включения в уравнение регрессии каждой новой переменной осуществлен расчет значений всех коэффициентов регрессии. Далее процедура повторяется для следующего по степени влияния показателя и заканчивается после того, как в уравнение множественной регрессии будут включены все показатели рассматриваемой статистической выборки. Такая последовательность вычисления коэффициентов регрессии позволяет оценить влияние каждого показателя не только на расчетное значение технических потерь электроэнергии, но и на величину и знак каждого коэффициента.

Получены уравнения регрессий, представленные полиномом первой Д 1Ут1 и второй степени Д 1Ут2 для регрессионной модели, в которой технические потери электрической энергии зависят от отпускаемой электрической энергии, длины линии, количества трансформаторов относительно исходных данных при 35% загрузке трансформаторов ТПЮ/0,4 кВ (см. график №3).

При увеличении загрузки трансформаторов ТПЮ/0,4 кВ до 100% отмечено значительное увеличение флукгуаций графика уравнения регрессии, поэтому принято решение провести классификацию ВЛ-10 кВ по протяженности и количеству трансформаторов на ТПЮ/0,4 кВ.

Разделены все линии на три группы: по длине до 10 км (48 линий), от 10 км до 20 км (44 линии) и от 20 км и выше (44 линии), а также по количеству трансформаторов от 1 до 7 шт. (51 линия), от 8 до 15 шт. (43 линии) и от 16 до 50 шт. (46 линий). В итоге получен ряд регрессионных уравнений.

* ♦ ♦ . • * 9 • ♦ « Ф

ооом МЯвЯв**^ джг.тмедвг-ч й№т, тыс «Вт ч

График изменения расчетной величины технических потерь электроанергии в Каширском ПЭС по уравнениям регрессий, представленных полиномами первой и второй степени, относительно исходных данных при 35% загрузке ТП 1Ш0.4 кВ

В четвертой главе произведен сравнительный анализ погрешностей точных значений технических потерь электроэнергии, рассчитанных с помощью ПВК ТЭРС 10-1 ЮкВ и по полученным регрессионным уравнениям. При расчете фактических потерь электроэнергии сделано допущение, что расчет с помощью ПВК ТЭРС 10-1 ЮкВ является точным.

Для регрессионных уравнений (1-2), представленных полиномами второй степени, для расчета технических потерь электроэнергии A Wm оценены постоянные параметры (а, Ь, с, d). Они помещены в таблицу 1 - для всей выборки линий при различной загрузке сетей.

1) AfVmi-b Wo, + cli + dNi + a, (J)

2)&Wm2 = b 'Ппо, +сЧ, + d'S, + a\ (6)

где Wo, - отпущенная электроэнергия с шин подстанции, тыс.кВтч;

U - общая длина ВЛ-10 кВ, км;

Nt - количество трансформаторов на линии, шт;

Si - установленная мощность трансформаторов, кВА;

Показатели корреляционно-регрессионных зависимостей. Загрузка ВЛ-10 кВ

35% 50% 70% 100%

Свободный член о, тыс.кВтч а', тыс.кВтч -1,281 -33,454 -24,651 -70,688 -40,689 -141,103 -134,231 -275,697

Расхода электрической энергии Ь, 1/тыс.кВтч Ь\ 1/тыс.кВтч 7,419 »10"4 5,102 »10"* 6,871*10"* 5,048 »10"' 6,469*10*' 4,353 »10"* 5,747 » 10"* 4,243 »10"4

Длины ВЛ-10 кВ с, тыс.кВтч/км с', тыс.кВтч/км 5,683 4,345 12,075 8,715 24,492 15,344 44,928 30,539

Количества трансформаторов с1, тыс.кВтч/шт -2,555 -8,479 -23,393 -37,626

Установленной мощности тыс.кВтч/кВА 0,022 0,022 0,039 0,045

Полученные уравнения регрессий имеют средне квадратичную погрешность или ошибку уравнения регрессии. Эту величину определяют по формуле:

где ДWm.i - расчетное значение технических потерь электроэнергии по каждой линии электропередачи, полученное по уравнению регрессии, тыс.кВтч;

AWm.i - фактическое значение технических потерь электроэнергии по каждой линии электропередачи, тыс.кВтч; п - количество BJI-10 кВ, ыгт.

Далее необходимо оценить значимость полученных регрессионных уравнений и установить их соответствие с экспериментальными данными. Это возможно осуществить анализом коэффициентов корреляции и детерминации.

Степень линейной корреляционной зависимости величины AWm от Wo, I, N по выборочным данным измеряется выборочным множественным

коэффициентом корреляции ЛЯ'* lw° , квадрат которого называется

множественным коэффициентом детерминации. Его часто используют в качестве меры адекватности математической модели. Чем коэффициент детерминации больше, тем лучше подобранное уравнение объясняет вариацию в данных.

• -¿(Л^-Л^,)

¿2 _ Ь*. _, (8)

п~1

где АЦГ - среднее арифметическое значение технических потерь

электроэнергии, тыс. кВтч.

В таблице №2 помещены данные ошибки уравнений и множественные коэффициенты детерминации по 136 ВЛ-10 кВ при различной загрузке трансформаторов ТПЮ/0,4 кВ. __Таблица №2

Уравнения регрессий, представленные полиномами второй степени. Загрузка ВЛ-10 кВ

35% 50% 70% 100%

¿Г Я ¿Г А2 ¿Г яг стГ &

М¥тг=ЫУ2о,+с1, +с1М+а Шт=Ь 'Ц^о&с'Ш'Б&а' 65,85 65,27 0,89 0,90 135,47 137,59 0,87 0,87 257,28 266,64 0,85 0,87 517,87 530,49 0,83 0,82

Проанализированы погрешности полученных регрессионных уравнений, представленных полиномами первой и второй степени с различной загрузкой трансформаторов ТП 10/0,4 кВ. На основе анализа результатов сделан вывод о целесообразности использования регрессий, описанных полиномом второй степени.

Ниже дан расчет относительных технических потерь электрической энергии от общего расхода за год в % по формуле (принято за точное значение);

Ш

-— х100

К ' (9)

где ДЖя - фактические технические потери электроэнергии, тыс.кВтч;

Щ> - отпущенная электроэнергия с шин подстанции, тыс.кВтч.

Далее определено процентное соотношение между расчетным значением потерь электрической энергии по двум регрессионным уравнениям, представленным полиномами второй степени к общему расходу электрической энергии для каждой линии (технические потери электроэнергии по регрессионным уравнениям):

АИ^. 2 —-— х 100 > (10>

IV.

где МУт - расчетные значения потерь электрической энергии определенные

по двум регрессионным уравнениям, тыс.кВтч.

Разность между и АФ^ является относительной погрешностью,

получаемой при вычислении технических потерь электрической энергии и обуславливает точность определения потерь корреляционно-регрессионным методом.

_ _______ Таблица №3

Уравнения регрессий, представленные полиномами второй степени. Загрузка трансформаторов ТПЮ/0,4 кВ в сетях

35% 50% 70% 100%

Д ИЬ,!- ЫУ*01 + с1 + ¿М + а А1Ут2= Ь'И"о,+ сЪ+ а' от -5,934 до +3,938 от -4,438 до +15,361 от -7,565 до 4 11,618 от -6,503 до +22,465 от -10,118 до +16,243 от -8,715 до +31.583 от -13,181 до +29,052 от -12,310 до +43,120

Проведен сравнительный анализ полученных и исследованных регрессионных уравнений с более ранними разработками.

С целью сравнения использовано регрессионное уравнение для расчета технических потерь электроэнергии, полученное при загрузке трансформаторов ТП 10/0,4 кВ на 35% и представленное полиномом второй степени, = 7,419*10'6^ + 5,683/,-2,5557^,-1,281 и фактическими

техническими потерями Жп (см. графики 4-7).

При изменении загрузки сетей от 35% до 100% наблюдается разброс значений относительных погрешностей по предложенному полученному регрессионному уравнению на ВЛ-10 кВ №1 от -1,561% до +0,211%; ВЛ-10 кВ №3 от -3,89% до +0,637%; ВЛ-10 кВ №7 от -2,177% до 0,999%; ВЛ-10 кВ №9 от -3,198% до -0,47%.

График №4

Изменение технических потерь электроанергии от загрузки ТП10/0,4 кВ ВЛ-10 кВ N(1

150

100

50 -О

50% 70%

загрузка ТП10/0,4 кв

—*— Wn. тыс.кВтч ..л— Wn3, тыс .кВт-ч

График №6

Изменение технических потерь электроэнергии от загрузки ТП10/0,4 кВ ВЛ-10 кВ №7

36% 50% 70% 100%

загрузка ТТТ10ЛМ кВ

График №7

Изменение технических потерь электроанергии от загрузки ТП10/0,4 кВ ВЛ-10 кВ №9

35%

50% 70%

загрузка ТП1 (У0,4 кВ

100%

« Ип, тыс кВт ч ЛпЗ, тыс кВтч

Проведено исследование погрешностей полученного уравнения АРГ„ = 7,419 * Ю^/гЛ + 5,683/, - 2,555^, -1,281 при различной загрузке трансформаторов ТПЮ/0,4 кВ (см. график №8).

Пределы допустимых погрешностей разработанного регрессионного уравнения при различной загрузка транформахоров ТП10Ю.4 кВ

12р«

Эагруэка граиеформагороя ТП10ПМ ив

Основные выводы и результаты

Наблюдаемый в последнее время рост отчетных потерь электроэнергии в электрических сетях страны обусловлен в основном коммерческой составляющей, при этом актуальной становится задача оперативно оценить уровень технической составляющей потерь для выявления «очагов» коммерческих потерь электроэнергии и их локализации. Для этого, кроме существующих и нормативных методов расчета, представляется целесообразным разработка статистического метода, который позволяет по минимуму известных основных параметров сети произвести экспресс-оценку технических потерь электроэнергии в сельских сетях 10 кВ с достаточной точностью. Ранее были попытки создания корреляционно-регрессионных зависимостей, погрешность которых оказалась недопустимо велика. В данной работе эти зависимости получены по реальным данным сетей Каширского электросетевого предприятия, что определило область практического применения полученных корреляционно-регрессионных уравнений технических потерь электроэнергии в сельских электрических сетях.

В основу корреляционно-регрессионных зависимостей положены известные параметры электрической сети, такие, как длина линий, количество или установленная мощность трансформаторов на ТП 10/0,4 кВ, а также количество отпущенной электроэнергии с шин питающей подстанции или нагрузка на головном участке линии.

Основные результаты работы формулируются следующим образом' 1. На основе анализа собранного научно-технического и статистического материала сделан вывод о необходимости более

детального изучения зависимостей технических потерь электроэнергии от параметров распределительных сетей и выявления корреляционных связей между ними.

2. Имитационное моделирование, расчет технико-экономических показателей и технических потерь электроэнергии в распределительных сетях напряжением 10 кВ проведены с помощью программно-вычислительного комплекса ТЭРС 10-110 кВ. Определены величины технических потерь электроэнергии в сетях 10 кВ, сделан вывод, что уровень коммерческой составляющей потерь электроэнергии продолжает расти, и превышает технические.

3. Полученные величины технических потерь электроэнергии в результате расчета с помощью программно-вычислительного комплекса ТЭРС 10-110 кВ приняты за базовые (без учета климатических потерь, потерь в средствах учета, неравномерности загрузки сетей по фазам, отклонения напряжения от номинального и других факторов). На их основе разработаны регрессионные уравнения, представленные полиномами первой и второй степени с постоянными параметрами (коэффициентами) определенными при 35 % загрузке трансформаторов ТП 10/0,4 кВ. Данная загрузка принята по фактическим замерам в сетях Серебряно-Прудского РЭС Каширского предприятия электрических сетей.

4. На основе сравнения регрессионных уравнений, представленных полиномами первой и второй степени, сделан вывод о целесообразности применения уравнения дня расчетов технических потерь электроэнергии в распределительных сетях при 35 % загрузке трансформаторов ТП 10/0,4 кВ, представленного полиномом второй степени Шт = 7,419 * 10"° ^ + 5,683/, - 2,555Ы, -1,281, погрешность которого находится в пределах от -5,934 до +3,938.

5. Полученное уравнение оценено на значимость с помощью множественного коэффициента корреляции и множественного /• коэффициента детерминации. Множественный коэффициент детерминации равен 0,9, следовательно, 90% дисперсии величины

АН/т (технических потерь электроэнергии) объясняется ее линейной в среднем зависимостью от Ц'о! (отпущенной электроэнергии с шин подстанции), Л (длины ВЛ-10 кВ), /V; (количества ТП 10/0,4 кВ на ВЛ-10 кВ).

6. Исследована степень коррелированности величины А ТУт (технических потерь электроэнергии) с основными параметрами распределительных сетей, применяемых в регрессионном уравнении. Определено, что со значением отпуска электроэнергии

коэффициент корреляции равен 0,9, с количеством трансформаторов на ВЛ-10 кВ - 0,87, с длиной ВЛ-10 кВ - 0,81 и с мощностью трансформаторов на ТП 10/0,4 кВ - 0,91. Следовательно, все используемые параметры значимы.

7. При увеличении загрузки трансформаторов на ТП 10/0,4 кВ наблюдается рост погрешности регрессионных уравнений. Принято целесообразным классифицировать линии по таким признакам, как длина линий или количество трансформаторов на линии электропередачи. При этом удалось снизить погрешность расчета потерь до ±12% для самых протяженных ВЛ-10 кВ, против погрешности в пределах от -13% до +29% для всей выборки 10 кВ линий при 100% загрузке.

8. В результате анализа обнаружено, что разработанные регрессионные уравнения нецелесообразно применять при суммарной установленной мощности трансформаторов <250 кВА на ВЛ-10 кВ, так как расчетное значение технических потерь электроэнергии будет занижено.

9. Анализ полученного регрессионного уравнения А№„ = 7,419+5,683/, -2,555//, -1,281 при различной загрузке трансформаторов ТП10/0,4 кВ выявил, что полученное уравнение можно использовать вплоть до 100% загрузке и при этом погрешность находится в пределах от -12,95% до +10,08%.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих статьях:

1. Морозов A.B. Определение потерь электрической энергии с помощью корреляционно-регрессионных моделей //Электрика. - 2005. - №3. -с.31-32.

2. Морозов A.B. Корреляционно-регрессионные модели для групп линий объединенных по различным признакам. // Сетевой научно -методический Агрожурнал. - 2005. - выпуск №3, июнь.-сельскохозяйственная наука и практика / электрификация и автоматизация. http://agromagazine.msau.ru

3. Морозов A.B. Оценочный метод определения технических потерь электроэнергии в сельских распределительных сетях. // Сетевой научно -методический Агрожурнал. - 2005. - выпуск №3, ик> несельскохозяйственная наука и практика / электрификация и автоматизация. http://agromagazine.msau.ru.

Подписано в печать 14.03.06. Формат 60x84/16. Гарнитура Тайме.

Бумага офсетная. Печать трафаретная. Печ. л. 1,4. Тираж 100 экз. Заказ № 20.

Отпечатано в издательском центре ФГОУ ВПО МГАУ. Тел. 976-0264

Адрес: 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 58.

\

f

•-58 4t

г

I

Введение

1. Потери электрической энергии в распределительных сетях ЮкВ.

1.1 Особенности сельских распределительных электрических сетей напряжением 10 кВ.

1.2 Потери электрической энергии и методы их расчета.

1.3 Мероприятия по снижению технических потерь электроэнергии в сельских распределительных сетях.

1.4 Выводы

2. Расчет фактических потерь электроэнергии в распределительных сетях с помощью программно-вычислительного комплекса ТЭРС 10-1 ЮкВ.

2.1 Возможности программно-вычислительного комплекса

ТЭРС 10-1 ЮкВ.

2.2 Алгоритм определения нагрузки в распределительных сетях

10 кВ в программно-вычислительном комплексе ТЭРС 10-110 кВ.

2.3 Расчет технических потерь электроэнергии в распределительных сетях 10 кВ с помощью ПВК ТЭРС 10-110 кВ.

2.4 Выводы

3. Разработка математической модели для расчета технических потерь электрической энергии в распределительных сетях 10 кВ.

3.1 Методика и алгоритм разработки математической модели на основе статистических данных по Каширским электрическим сетям.

3.2 Регрессионные уравнения для расчета технических потерь электроэнергии в распределительной сети 10 кВ при различной загрузке трансформаторов ТП10/0,4 кВ.

3.3 Уравнения для расчета технических потерь электроэнергии в сетях ЮкВ на основе корреляционно-регрессионного анализа для линий, классифицируемых по протяженности BJI-10 кВ.

3.4 Уравнения для расчета технических потерь электроэнергии в сетях 10 кВ на основе корреляционно-регрессионных зависимостей для линий, классифицируемых по количеству установленных трансформаторов на ВЛ-10 кВ.

3.5 Выводы. 97 4. Погрешности расчета технических потерь электроэнергии в электрических сетях 10 кВ.

4.1 Анализ погрешностей при расчетах фактических технических потерь электроэнергии в распределительных сетях 10 кВ.

4.2 Оценка погрешностей расчета технических потерь электроэнергии по разработанным математическим моделям.

4.3 Сравнительный анализ погрешностей при расчете технических потерь электроэнергии по различным корреляционно-регрессионным уравнениям.

4.4 Выводы

Актуальность темы диссертации.

Повышение экономичности систем электроснабжения - важная задача современной электроэнергетики. С ней тесно связаны проблемы надежности электроснабжения, рационального использования электрической энергии и повышения ее качества. Большое значение также имеет комплекс мероприятий по снижению потерь электрической энергии в электрических сетях.

Электрическая сеть состоит из элементов, в которые входят трансформаторы, электрические линии, различные коммутационные и распределительные устройства, обладающие активным сопротивлением, в которых при передаче и распределении электрической энергии происходят ее потери. Потери электрической энергии в сетях и оборудовании называют техническими.

Помимо технических потерь в электрических сетях в последнее время наблюдается рост коммерческой составляющей потерь электрической энергии, которая обусловлена хищениями электроэнергии, недостатками в организации учета и т.д.

Технические потери электрической энергии делят на три основные группы: переменные, постоянные и климатические. Переменные или нагрузочные потери пропорциональны квадрату протекающего по элементам электрической сети тока нагрузки, как правило, изменяющегося во времени. Постоянные потери зависят от небольших флуктуаций напряжения и возникают в магнитопроводах трансформаторов также и при отсутствии нагрузки. Расход электрической энергии на корону и токи утечки по изоляторам BJ1 относят к климатическим потерям.

Проблема нормирования и расчетов потерь электрической энергии актуальна, над ее решением работали многие ученые: Броерская Н.А., Воротницкий В.Э., Железко Ю.С., Казанцев В.Н., Поспелов Г.Е., Сыч Н.М. и многие другие. В результате проведения ряда научных работ в электроэнергетике и в программировании разработаны методы, а также программно-вычислительные комплексы, позволяющие рассчитывать технико-экономические параметры электрической сети, находить составляющие потерь электрической энергии и, опираясь на полученную информацию, разрабатывать и принимать меры по их снижению.

Основное отличие сетей сельскохозяйственного назначения от промышленных и городских сетей заключается в снабжении электроэнергией большого количества потребителей сравнительно малой мощности, разбросанных по обширной территории. Общая протяженность их составляет около 2,3 млн. км. (в том числе 290 тыс. км. линий напряжением 35-110 кВ, 1 184 тыс. км. линий 6-10 кВ, а также 826 тыс. км. линий 0,38 кВ), и эксплуатируется порядка 500 тыс. трансформаторных пунктов 6-35/0,4 кВ. Пик строительства этих сетей пришелся на 50-70-е года прошлого столетия, при этом осуществлялся курс на удешевление стоимости распределительных сетей, вследствие чего применяли провода малых сечений. На данное время они выработали свой ресурс, что приводит к частым сетевым авариям, а также к значительному увеличению технических потерь электроэнергии [79].

Распределительные 10 кВ сети работают в разомкнутом режиме. По сравнению с замкнутыми системообразующими сетями энергосистем для них характерно значительное число составляющих элементов, а также дефицит информации о режимах работы. В то же время потери в них составляют порядка 20%-70% от суммарных потерь электроэнергии, следовательно, точность их расчета позволяет определить нормированную величину потерь для энергосистемы в целом, а также своевременно выбрать мероприятия по снижению потерь электроэнергии. Указанные факты обуславливают необходимость разработки оценочных методов, позволяющих рассчитывать потери электроэнергии в распределительных разомкнутых сетях с достаточной точностью и невысокими трудозатратами, выявлять «очаги» потерь, используя ограниченную информацию о схемах и нагрузках сетей.

Известно, что потери электрической энергии зависят от таких величин, как мощность, сечение и длина провода, количество ТП 10/0,4 кВ на линии и т.д. [6, 28, 63]. В данной работе разработаны и исследованы уравнения регрессий, предназначенные для расчета технических потерь электроэнергии в целом по линии при минимальной информации о распределительных сетях 10 кВ. В качестве известных величин приняты: суммарная длина линий электропередачи, количество и установленная мощность трансформаторов на ТП 10/0,4 кВ, а также расход электрической энергии, который можно рассчитать по максимальной мощности головного участка или получить замерами.

Проведена статистическая обработка и множественный корреляционно-регрессионный анализ результатов расчетов, выполненных в процессе имитационного моделирования загрузки распределительных сетей Каширского ПЭС. В итоге получены уравнения регрессий для определения технических потерь электроэнергии в сетях напряжением 10 кВ, зависящих от количества отпущенной электроэнергии; протяженности BJ1-10 кВ; количества ТП10/0,4 кВ или установленной мощности трансформаторов ТП 10/0,4 кВ.

При анализе и обработке результатов исследования рассмотрены математические модели, представленные полиномами первой и второй степени, которые дают возможность определить технические потери электрической энергии и оценить степень корреляции выше перечисленных величин на технические потери электроэнергии.

Цель работы состоит в разработке и исследовании уравнений регрессий для экспресс (ориентировочной) оценки годовых технических потерь электроэнергии в распределительных сетях 10 кВ при различной загрузке трансформаторов подстанций 10/0,4 кВ на основе множественного корреляционно-регрессионного анализа.

Для достижения указанной цели в работе решены следующие задачи:

- собран необходимый материал по распределительным электрическим сетям сельскохозяйственного назначения Каширского ПЭС, проведен анализ и дана оценка их параметров; проведено имитационного моделирование распределительных электрических сетей сельскохозяйственного назначения Каширского ПЭС при различной загрузке трансформаторов ТП10/0,4 кВ с помощью программно-вычислительного комплекса ТЭРС 10-110 кВ;

- проведен расчет технических потерь и других технико-экономических параметров распределительных электрических сетей сельскохозяйственного назначения Каширского ПЭС, необходимых для получения регрессионных уравнений;

- проведена статистическая обработка и выявлена корреляционная связь технических потерь электроэнергии с такими параметрами сетей как: отпуск электроэнергии, протяженность BJI-10 кВ, количество ТПЮ/0,4 кВ и установленная мощность трансформаторов 10/0,4 кВ на линии;

- получены регрессионные уравнения для определения технических потерь электроэнергии;

- проанализированы полученные уравнения регрессий и осуществлен анализ их погрешностей;

- сравнены полученные регрессионные уравнения с ранее разработанными регрессиями и выявлена целесообразность их применения.

Объектом исследования являются сельские распределительные электрические сети 10 кВ.

Предметом исследования являются технические потери электрической энергии в распределительных сетях 10 кВ на основе имитационного моделирования загрузки трансформаторов ТПЮ/0,4 кВ и корреляционного анализа по параметрам сетей Каширского ПЭС.

Методика исследования включает методы определения технических потерь электрической энергии в распределительных электрических сетях, теорию вероятностей и математическую статистику, множественный корреляционный анализ, теорию электроснабжения, исследования и разработки в области электроэнергетики и др.

Достоверность разработанных регрессионных уравнений подтверждается совпадением результатов расчетов технических потерь электроэнергии в сетях 10 кВ по полученным моделям и реальным распределительным сетям, а также корректным применением математического аппарата.

Научная новизна. Решение задач диссертационной работы определяет научную новизну полученных результатов, которые состоят в следующем:

- обосновании необходимости совершенствования ранее предлагаемых другими авторами уравнений, предназначенных для определения технических потерь электроэнергии по минимуму исходной информации; анализе технико-экономических параметров распределительных электрических сетей 10 кВ Каширского ПЭС на основе имитационного моделирования распределительных электрических сетей 10 кВ при различной их загрузке, с помощью программно-вычислительного комплекса ТЭРС 10-1 ЮкВ;

- оценке мероприятий по снижению технических потерь электроэнергии в распределительных сетях 10 кВ и их очередность;

- разработке регрессионных уравнений для расчета технических потерь электрической энергии в сельских распределительных сетях напряжением 10 кВ при различной загрузке трансформаторов ТП 10/0,4 кВ (35%, 50%, 70%, 100%), позволяющих проводить экспресс-оценку технических потерь при наличии ограниченной исходной информации;

- получении уравнений регрессий представленных полиномом второй степени, предназначенных для BJI-10 кВ, классифицируемых по протяженности и количеству трансформаторов на них.

Практическая ценность.

Разработанные в диссертации регрессионные уравнения позволяют с достаточной точностью оперативно определять технические потери в распределительных электрических сетях сельскохозяйственного назначения в процессе эксплуатации. На основе полученных результатов обнаруживать «очаги» потерь, разрабатывать и реализовывать мероприятия по их ликвидации.

Основные результаты работы формулируются следующим образом:

1. На основе анализа собранного научно-технического и статистического материала сделан вывод о необходимости более детального изучения зависимостей технических потерь электроэнергии от параметров распределительных сетей и выявления корреляционных связей между ними.

2. Имитационное моделирование, расчет технико-экономических показателей и технических потерь электроэнергии в распределительных сетях напряжением 10 кВ проведены с помощью программно-вычислительного комплекса ТЭРС 10-110 кВ. Позволило определить величины технических потерь электроэнергии в сетях 10 кВ, сделан вывод, что уровень коммерческой составляющей потерь электроэнергии продолжает расти, и превышает технические.

3. Полученные величины технических потерь электроэнергии в результате расчета с помощью программно-вычислительного комплекса ТЭРС 10-110 кВ приняты за базовые (без учета климатических потерь, потерь в средствах учета, неравномерности загрузки сетей по фазам, отклонения напряжения от номинального и других факторов). На их основе разработаны регрессионные уравнения, представленные полиномами первой и второй степени с постоянными параметрами (коэффициентами) определенными при 35 % загрузке трансформаторов ТП 10/0,4 кВ. Данная загрузка принята по фактическим замерам в сетях Серебряно-Прудского РЭС Каширского предприятия электрических сетей.

4. Проведя сравнение регрессионных уравнений, представленных полиномами первой и второй степени, сделан вывод о целесообразности применения уравнения для расчетов технических потерь электроэнергии в распределительных сетях при 35 % загрузке трансформаторов ТП 10/0,4 кВ, представленного полиномом второй степени AWm =7,419 *10~6^ +5,683/,. -2,555N, -1,281, погрешность которого находится в пределах от -5,934 до +3,938.

5. Полученное уравнение оценено на значимость с помощью множественного коэффициента корреляции и множественного коэффициента детерминации. Множественный коэффициент детерминации равен 0,9, следовательно, 90% дисперсии величины tsWm (технических потерь электроэнергии) объясняется ее линейной в среднем зависимостью от Woi (отпущенной электроэнергии с шин подстанции), li (длины ВЛ-10 кВ), Ni (количества ТПЮ/0,4 кВ на ВЛ-10 кВ).

6. Исследована степень коррелированности величины AWm (технических потерь электроэнергии) с основными параметрами распределительных сетей, применяемых в регрессионном уравнении. Определено, что со значением отпуска электроэнергии коэффициент корреляции равен 0,9, с количеством трансформаторов на ВЛ-10 кВ -0,87, с длиной ВЛ-10 кВ - 0,81 и с мощностью трансформаторов на ТП 10/0,4 кВ - 0,91, Следовательно, все используемые параметры значимы.

7. При увеличении загрузки трансформаторов на ТП 10/0,4 кВ наблюдается рост погрешности регрессионных уравнений, поэтому целесообразно классифицировать линии по таким признакам, как длина линий или количество трансформаторов на линии электропередачи. При этом удалось снизить погрешность расчета потерь до ±12% для самых протяженных ВЛ-10 кВ, против погрешности в пределах от -13% до +29% для всей выборки 10 кВ линий при 100% загрузке.

8. В результате анализа обнаружено, что разработанные регрессионные уравнения нецелесообразно применять при суммарной установленной мощности трансформаторов <250 кВА на ВЛ-10 кВ, так как расчетное значение технических потерь электроэнергии будет занижено.

9. Анализ полученного регрессионного уравнения

AWm = 7,419 * \Q-eW2 + 5,683/,. - 2,555N, -1,281 при различной загрузке трансформаторов ТПЮ/0,4 кВ и выявил, что полученное уравнение можно использовать вплоть до 100% загрузке и при этом погрешность находится в пределах от -12,95% до +10,08%.

- 123

1. Авраменко А.В., Богданов В.А., Петряев Е.И., Портной М.Г. Планирование и анализ потерь энергии в электрических сетях с помощью регрессионных моделей //Электрические станции. - 1987. - №4. - с.6-9.

2. Альбом типовых графиков электрических нагрузок сельскохозяйственных потребителей и сетей: Руководящие материалы по проектированию электроснабжения сельского хозяйства.- Сельэнергопроект, 1985, вып. 11,49 с.

3. Арзамасцев Д.А., Липес А.В., Мызин А.Л. Модели оптимизации развития энергосистем.- М.: Высшая школа, 1987.- 272 с.

4. Бадьина Н.А Разработка и исследование методов определения потерь энергии в сельских распределительных сетях напряжением 6-20 кВ. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. -М., 1971.- 32с.

5. Бердин А.С., Суворов А.А. Об уточнении параметров схем замещения электрических сетей путем прямых измерений //Третья международная науч.-тех. конференция-выставка. Нормирование, анализ и снижение потерь электроэнергии в электрических сетях - 2004.

6. Блок В.М. Электрические сети и системы.- М.: Высшая школа, 1986.430 с.

7. Бондаренко А. Для успешной борьбы с потерями электроэнергии необходимо их оценить и проанализировать. //Новости электротехники. -2002.-№4(16).-с.36-38.

8. Бородин И.Ф., Сердешнов А.П. Пути снижения потерь напряжения и электроэнергии в сельских электросетях //Электрика. 2002. - №5. - с.28-32.

9. Бохмат И.С., Воротницкий В.Э., Татаринов Е.П. Снижение коммерческих потерь в электроэнергетических системах. //Электрические станции. 1998. - №9. - с.53-59.

10. Броерская Н.А. К вопросу о формировании баланса электроэнергии с учетом потерь в электрических сетях //Третья международная науч.-тех. конференция-выставка. Нормирование, анализ и снижение потерь электроэнергии в электрических сетях - 2004.

11. Броерская Н.А., Мезенцева Г.Б., Штейнбух Г.Л. О проведении энергетического обследования ПЭС //Электрические станции. 2003. - №4. -с. 68-70.

12. Броерская Н.А., Штейнбух Г.Л. О нормировании потерь электроэнергии в электрических сетях //Электрические станции. 2003. - №4. - с.65-66.

13. Броерская Н.А., Штейнбух Г.Л. Об учете электроэнергии в электрических сетях ПЭС //Электрические станции. 2003. -№4. -с.67-68.

14. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся вузов.- М.: Наука, 1980.- 976 с.

15. Будзко И.А. Электрические сети.- М.: Колос, 1967.-327 с.

16. Будзко И. А., Гессен В.Ю., Левин М.С. Электроснабжение сельскохозяйственных предприятий и населенных пунктов. -М., «Колос», 1975, -287 с.

17. Будзко И.А., Зуль Н.М. Электроснабжение сельского хозяйства. -М.: Агропромиздат, 1990. 496 с.- 12520. Будзко И.А., Левин М.С. Электроснабжение сельскохозяйственных предприятий и населенных пунктов. М.: Агропромиздат, 1985. - 320 с.

18. Будовский В.П., Афанасьев А.И. Методика оценки коммерческих потерь электроэнергии //Электрические станции.- 1997. №8. -с.47-52.

19. Василенко П.М., Погорелый Л.В. Основы научных исследований. Механизация сельского хозяйства. -К.: Вища шк. Головное изд-во., 1985.266 с.

20. Васильев А.А., Крючков И.П., Наяшкова Е.Ф., Околович М.Н. Электрическая часть станций и подстанций. -М.: Энергоатомиздат, 1990. -576 с.

21. Веников В.А. и др. Оптимизация режимов электростанций и энергосистем.- М.: Энергоиздат, 1981.- 464 с.

22. Веников В.А., Лисеев В.И., Идельчик В.И. Регулирование напряжений в электроэнергетических системах М.: Энергоатомиздат, 1985.214 с.

23. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. М.: Высшая школа, 2000. - 480 с.

24. Волобринский С. Д. Электрические нагрузки и балансы промышленных предприятий. Л.: Энергия, 1976. - 126 с.

25. Воротницкий В.Э. Многофакторная корреляционная модель для анализа и прогнозирования потерь энергии в распределительных сетях. -Электричество, 1975, №1, с. 29-31.

26. Воротницкий В.Э. Измерение, нормирование и снижение потерь электроэнергии в электрических сетях. Проблемы и пути решения. //Тез. докл. науч.-тех. конференции ВНИИЭ. Нормирование, анализ и снижение потерь электроэнергии в электрических сетях - 2002.

27. Временная инструкция по определению технико-экономической эффективности по снижению потерь энергии в электрических сетях.- М.: СПО Союзтехэнерго, 1980.- 94 с.

28. Галыгина О.С., Заугольников В.Ф. О некоторых аспектах учета и потерь электроэнергии в предприятиях электросетей //Энергетик. 2004. -№5.-с. 18-22.

29. Гамбурян К.А., Егиазарян JI.B., Саков В.И., Сафарян B.C. Об учете электроэнергии при ее производстве, передаче и распределении. // Электрические станции. 2001. - №8. - с.24-27.

30. Гамм А.З. Статистические методы оценивания состояния электрических систем.- М.: Наука, 1976.- 220 с.

31. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. -М.: Высшая школа, 2002. 480 с.

32. Гнеденко Б.В. Курс теории вероятностей. М.: Наука, 1988. - 448 с.

33. Головкин П.И. Энергосистема и потребители электрической энергии,- М.: Энергия, 1979.- 368 с.

34. Грудинский П.Г., Сыч Н.М. Об определении потерь энергии по времени потерь. Электричество, 1969, №2, с. 77-79.

35. Ермилов А.А. Основы электроснабжения промышленных предприятий.- M.-J1.: Госэнергоиздат, 1963.- 344 с.

36. Ермилов А.А. Электроснабжение промышленных предприятий,- М.: Энергия, 1971.- 120 с.- 12742. Железко Ю.С. Выбор мероприятий по снижению потерь электроэнергии в электрических сетях. М.: Энергоатомиздат,1989. -176 с.

37. Железко Ю.С. Методы расчета нормативных характеристик сетей по потерям электроэнергии //Электрические станции. 1991. - №8. - с.19-23.

38. Железко Ю.С. Оценка потерь электроэнергии, обусловленных инструментальными погрешностями измерения. //Электрические станции -2001. -№8. -с. 19-24.

39. Железко Ю.С. Принципы нормирования потерь электроэнергии в электрических сетях и программное обеспечение расчетов. //Электрические станции. 2001. - №9. - с.33-38.

40. Железко Ю.С. Систематические и случайные погрешности методов расчета нагрузочных потерь электроэнергии. //Электрические станции. -2001. №12. - с.19-27.

41. Железко Ю.С. Методы расчета технических потерь электроэнергии в сетях 380/220 В. //Электрические станции. 2002. - №1. - с.14-20.

42. Железко Ю.С. Компенсация реактивной мощности и повышения качества электроэнергии.- М.: Энергоатомиздат, 1985.- 224 с.

43. Железко Ю.С. Компенсация реактивной мощности в сложных электрических системах.- М.: Энергоиздат, 1981,- 200 с.

44. Железко Ю.С., Артемьев А.В., Савченко О.В. Расчет, анализ и нормирование потерь электроэнергии в электрических сетях.- М.: Издательство НЦ ЭНАС, 2002. 277с.

45. Железко Ю.С., Артемьев А.В., Савченко О.В. Расчет и нормирование потерь электроэнергии в электрических сетях //Тез. докл. науч.-тех. конференции ВНИИЭ. Нормирование, анализ и снижение потерь электроэнергии в электрических сетях - 2002.

46. Железко Ю.С., Артемьев А.В., Савченко О.В. Расчет нормативных характеристик технических потерь электроэнергии. //Электрические станции. -2002. -№2.-с.45-51.

47. Железко Ю.С., Брауде Л.И., Зихерман М.Х. Потери электроэнергии в оборудовании подстанций и в силовых кабелях //Тез. докл. науч.-тех. конференции ВНИИЭ. Нормирование, анализ и снижение потерь электроэнергии в электрических сетях - 2002.

48. Железко Ю.С., Зотов С.Н. Методика расчета нормативов потерь электроэнергии в электрических сетях //Третья международная науч.-тех. конференция-выставка. Нормирование, анализ и снижение потерь электроэнергии в электрических сетях - 2004.

49. Железко Ю.С., Костюшко В.А., Крылов С.В. Потери электроэнергии, зависящие от погодных условий //Тез. докл. науч.-тех. конференции ВНИИЭ. Нормирование, анализ и снижение потерь электроэнергии в электрических сетях - 2002.

50. Железко Ю.С., Савченко О.В. Определение интегральных характеристик графиков нагрузки для расчетов потерь электроэнергии в электрических сетях. //Электрические станции. 2001. - №10 - с.9-13.

51. Зайцев И.А. Высшая математика. М.: Высшая школа, 1991. - 400 с.

52. Инструкция по расчету и анализу технологического расхода электрической энергии на передачу по электрическим сетям энергосистем и энергообъединений. И 34-70-030-87.- М.: СПО Союзтехэнерго, 1987.

53. Инструкция по снижению технологического расхода электрической энергии на передачу по электрическим сетям энергосистем и энергообъединений. И 34-70-028-86. -М.: СПО «Союзтехэнерго», 1987.

54. Казанцев В.Н. Методы расчета и пути снижения потерь энергии в электрических сетях. Учебное пособие. Свердловск, изд. УПИ им. С.М. Кирова.- 1983.- 84 с.

55. Калинина В.Н., Панкин В.Ф. Математическая статистика. М.: Дрофа, 2002. - 336 с.

56. Кейн Э. Экономическая статистика и эконометрия. Введение в количественный экономический анализ. Вып.2. Пер. с англ. Р. Мошкович, С. Николаенко, А. Шмидта. Под ред. Р. Энтова. М.: Статистика, 1977. - 232 с.

57. Козлов В.А. и др. Справочник по проектированию систем электроснабжения городов.- JL: Энергия, 1974,- 280 с.

58. Комлев Ю.М. Способ учета корреляции графиков активной и реактивной нагрузки головного участка разомкнутой сети 6-110 кВ при расчете потерь электроэнергии. //Электричество 2001. - №8.

59. Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов. М.: Мастерство, 2002. -319с.

60. Концепция развития электрификации сельского хозяйства России. Минсельхоз РФ, Минэнерго РФ, РАСХН, ВИЭСХ. М.: РАСХН, 2001.- с.36.

61. Красновский А.З. Нормативное планирование снижения расхода электроэнергии на ее передачу и распределение //Электрические станции. -1991. №8. - с.13-19.

62. Кушнарев Ф.А., Хлебников В.К. Методика экспресс-расчета потерь электроэнергии в сетях 0,4 кВ. //Электрические станции. №9. - с.48-50.

63. Левин М.С., Лещинская Т.Б. Влияние разветвленности сети на соотношение потерь напряжения и потерь мощности в ней //Электрические станции. 1997. - №4. - с.44-46.

64. Левин М.С., Лещинская Т.Б., Славин А.Р.; Программный комплекс сетевого имитационного моделирования и анализа (Проксима): Учебное пособие. М.: ВИПКэнерго, 1989. - 135с.

65. Левин М.С., Мурадян А.Е., Сырых Н.Н. Качество электроэнергии в сетях сельских районов. Под ред. акад. ВАСХНИЛ И.А. Будзко. М.: Энергия, 1975,-224 с.

66. Лещинская Т.Б., Шевляков В.И. Концепция развития систем электроснабжения сельских районов // Электрика.- 2004.- №6.- с. 13-17.

67. Лещинская Т.Б., Полянина И.Н. Повышение эффективности функционирования распределительных сетей районов с малой плотностью нагрузок (на примере Йошкар-Олинских электрических сетей). М.: Агроконсалт, 2005. 120 с.

68. Линник Ю.В. Метод наименьших квадратов и основы теории обработки наблюдений.- М.: ГИФМЛ, 1958,- 333 с.

69. Липский Р.Н. Современные методы снижения потерь электроэнергии посредством приборов систем учета электроэнергии //Третья международная науч.-тех. конференция-выставка. Нормирование, анализ и снижение потерь электроэнергии в электрических сетях - 2004.

70. Лисовский В.А., Лысюк С.С. Создание модели электрической сети 0,38-10 кВ для расчетов баланса электроэнергии //Электрические станции. -2004.-№2.-с.24-27.

71. Мельников Н.А. Электрические сети и системы,- М.: Энергия, 1969,456 с.

72. Методические указания по расчету электрических нагрузок 0,3811 ОкВ сельскохозяйственного назначения: Руководящие материалы по проектированию электроснабжения сельского хозяйства.- Сельэнергопроект, 1981, вып. 11, 109 с.

73. Могиленко А.В. Современный взгляд на проблему снижения потерь электроэнергии. //Электрика. 2004. - №6. - с.11-13.

74. Овсейчук В., Дворников Н., Калинкина М., Киселев П. Тарифное регулирование. Особенности учета потерь электроэнергии. //Новости ЭлектроТехники. 2004. - №6. - с.68-71.

75. Осика J1.K. Погрешности расчетов потерь мощности и электроэнергии в элементах электрической сети //Третья международная науч.-тех. конференция-выставка. Нормирование, анализ и снижение потерь электроэнергии в электрических сетях - 2004.

76. Паздерин А.В. Расчет технических потерь электроэнергии на основе решения задачи энергораспределения. //Электрические станции. 2004. -№12. - с.44-49.

77. Поллард Дж. Справочник по вычислительным методам статистики / Пер. с англ. B.C. Занадворова; Под ред. И с предисл. Е.М. Четыркина. М.: Финансы и статистика, 1982.- 344с., ил.

78. Поспелов Г.Е., Сыч Н.М. Потери мощности и энергии в электрических сетях./ Под ред. Г.Е. Поспелова. М.:Энергоиздат, 1981. -216 с.

79. Поспелов Г.Е., Сыч Н.М. Об использовании вторичных критериев для оценки экономичности режимов систем электропередач,- В кн.: Электроэнергетика и автоматика,- Кишинев: Штиинца, 1974, вып. 18, с.55-63.

80. Поспелов Г.Е., Сыч Н.М. Учет и оценка потерь мощности и энергии в электрических сетях энергосистем.- Минск: БПИ, 1976,- 78 с.

81. Поспелов Г.Е., Федин В.Т. Энергетические системы.- Минск: Вышэйш. школа, 1974,- 272 с.

82. Потери электроэнергии в электрических сетях энергосистем / Воротницкий В.Э., Железко Ю.С., Казанцев В.Н. и др.; Под ред. В.Н. Казанцева.- м.: Энергоиздат, 1983.- 368 с.

83. Потребич А.А. Эффективность выбора мероприятий по снижению потерь энергии в электрических сетях энергосистемы. //Электрические станции. 2001. - №5.- с.34-36.

84. Правила устройства электроустановок,- М.: Энергоатомиздат, 1998.-648 с.

85. Практикум по электроснабжению сельского хозяйства / И.Г. Беляков, И.Ф. Бородин, Н.М. Зуль, Т.Б. Лещинская, Е.С. Полетаева, В.Н. Сукманов; под редакцией академика ВАСХНИЛ И.А. Будзко. М.: Колос, 1982.-320 с.

86. Прищеп Л.Г. Учебник сельского электрика. -М.: Агропромиздат, 1986.-509 с.

87. Сенди К. Современные методы анализа электрических систем. Пер. с венгер.- М.: Энергия, 1971.- 360 с.

88. Синьков В.М., Пересыпкина С.И., Филиппов Н.М. Математические задачи сельской электрификации. Киев: Вища Школа, 1978. - 288 с.

89. Скиба А.И. Опыт снижения потерь электроэнергии в электрических сетях Украины //Третья международная науч.-тех. конференция-выставка. -Нормирование, анализ и снижение потерь электроэнергии в электрических сетях 2004.

90. Справочник по электроснабжению сельскохозяйственного производства / Бородин И.Ф., Будзко И.А. и др.; Под ред. И.А. Будзко. -М.: Колос, 1977.-352 с.

91. Справочник по проектированию электроэнергетических систем / Под ред. С.С. Рокотяна и И.М. Шапиро.- М.: Энергоатомиздат, 1985.- 350 с.

92. Старцев А.П. Об анализе потерь электроэнергии //Электрические станции. 2002. - №12. - с.7-10.

93. Стребков Д.С., Мурадян А.Е., Конечный В.П. Снижение затрат потребителей на электроэнергию при многотарифном учете //Техника в сельском хозяйстве. 1999. - №2.

94. Сыч Н.М. Снижение потерь мощности и энергии в электрических системах.- Минск: БПИ, 1977.-76 с.

95. Типовая инструкция по учету электроэнергии при ее производстве, передаче и распределении. РД 34.09.101-94.- М.:СПО ОРГРЭС,1995.

96. Типовая методика выполнения измерений количества электрической энергии. РД 34.11.333-97.- М.: СПО ОРГРЭС, 1997.

97. Тол асов А.Г. Потери на транзит электроэнергии и их распределение между участниками энергообмена. //Электрические станции. -2002. -№1.-с.20-25.

98. Федоров А.А. Основы электроснабжения промышленных предприятий,- М.: Энергия, 1972.- 416 с.

99. Фурсанов М.И. Современные методы определения и анализа технических потерь электроэнергии в электрических сетях 6-10 кВ

100. Республики Беларусь //Тез. докл. науч.-тех. конференции ВНИИЭ. -Нормирование, анализ и снижение потерь электроэнергии в электрических сетях 2002.

101. Шевляков В.И. Разработка концепции развития распределительных электрических сетей сельских территорий. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. М., 2001.

102. Шипачев B.C. Высшая математика. М.: Высшая школа, 1990.480с.

103. Электрические сети высокого и сверхвысокого напряжения за рубежом / Берковский A.M., Гершенгорн А.И., Ермоленко В.М. и др.; Под ред. С.С. Рокотяна.- М.: Энергия, 1978.- 304 с.

104. Энергосберегающая технология электроснабжения народного хозяйства: В 5 кн.: Практ. пособие/ Под. ред. В.А. Веникова. Кн.1. Снижение технологического расхода энергии в электрических сетях/Д.А. Арзамасцев, А.В. Липес.- М.: Высш. шк., 1989,- 127 е.: ил.

105. Эткинд Л.Л. О потерях электрической энергии в измерительных трансформаторах тока и напряжения //Тез. докл. науч.-тех. конференции ВНИИЭ. Нормирование, анализ и снижение потерь электроэнергии в электрических сетях - 2002.

106. Eric Davidson, Bart Franken International experiences in the reduction of commercial losses by incentive regulation //Тез. докл. науч.-тех. конференции ВНИИЭ. Нормирование, анализ и снижение потерь электроэнергии в электрических сетях - 2002.

107. Schweppe, Fred, Caramanis, Michael, Tabors, Richard and Bohn, Roger "Spot Pricing of Electricity", Kluwer Academic Publishers, Boston, MA, 1988.- 137134. Vincenzo Cannatelli. Enel Telegestore project is on track. Metering International, 2004, №1.- 138