автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Разработка методики обеспечения качества электроэнергии от напряжения 0,4 кВ до 220 кВ в условиях реформирования энергетики

На правах рукописи

ЗЕЛЕНКОВА ЛАРИСА ИЛЬИНИЧНА

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ОТ НАПРЯЖЕНИЯ 0,4 КВ ДО 220 КВ В УСЛОВИЯХ РЕФОРМИРОВАНИЯ ЭНЕРГЕТИКИ

Специальность 05.09.03 - электротехнические комплексы и системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2-АИР 2923

Москва -2009

003467658

Работа выполнена на кафедре «Электроснабжение промышленны, предприятий» Московского энергетического института (технической университета).

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты

Гамазин

Станислав Иванович

д.т.н., профессор

Егоров Андрей Валентинович

к.т.н. ст. науч. сотрудник Суднова Валентина Викторовна

Ведущая организация ОАО «Объединенная

энергетическая компания» г.Москва

Защита диссертации состоится «22» мая 2009 года в 16-00 в аудитории М-611 на заседании диссертационного совета Д 212.157.2 при Московском энергетическом институте (технический университет) по адресу: 111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, д.13.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского энергетического института (технического университета)

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просим направить по адресу 111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, д.14, Ученый Совет МЭИ (ТУ)

Автореферат разослан « » апреля 2009 г.

Ученый секретарь

Диссертационного совета Д 212.157.02 к.т.н., доцент

С.А.Цырук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

При реформировании ОАО РАО «ЕЭС России» произошло дробление на региональном уровне АО-энерго на части. Разделились электросетевые организации (ЭСО) по уровням напряжения: Федеральная сетевая компания, Территориальная сетевая компания, Муниципальные электрические сети. Организовалась биржа оптового рынка электроэнергии - Администратор торговой сети. Отошли от АО-энерго диспетчерские, сбытовые и ремонтные услуги. После реформирования ответственность за КЭ перешла к многочисленным субъектам рынка, с потерей единства контроля и управления.

Субъекты оптового рынка поставляют достаточно качественную электроэнергию. И сетевые организации вносят незначительные искажения в ПКЭ. Однако, они вместе с электроустановками промышленных и прочих потребителей являются взаимозависимыми элементами энергосистемы.

По результатам периодических (единичных, сертификационных, инспекционных) измерений в ограниченных контрольных точках за ограниченное время, невозможно обеспечить стабильность качества электроэнергии и достоверность о соответствии качества в системах электроснабжения.

Контроль КЭ счетчиками в АИИС КУЭ, не позволяет сопоставить результаты измерений с требованиями ГОСТ 13109-97. Наблюдение за КЭ в непрерывном режиме специальными приборами показалось полезным только единичным ЭСО и небольшим промышленным потребителям (ПП). При этом автоматизированные системы на приборах КЭ, выполняются на одном типе прибора с определенными функциями, без обмена информацией по ПКЭ с сопредельными электросетями.

Результаты измерений КЭ в отдельно взятом субъекте часто показывают нарушение установленных требований. Но помехи не имеют локального характера, и полученная измерительная информация остается бесполезной. Эти методы контроля, не достигают цели контроля, не гарантируют стабильности КЭ ни у самого объекта контроля, и тем более, в сопредельных электросетях. И эта проблема усугубляется обострением технологических взаимоотношений по регулированию режимов, при отсутствии разграничений прав, обязанностей и ответственности.

Контроль и управление ПКЭ в сопредельных электросетях, определение источников искажений в режиме реального времени, является актуальной и вместе с тем отстающей от потребностей рынка электроэнергии. Кроме того, актуален контроль товарной ценности энергии, при обращении ее на оптовом и розничном рынке, а особенно в точке поставки осуществлять в постоянном режиме, так как ПКЭ влияют на достоверность количественного учета.

Цель диссертационной работы. Основной целью диссертации является разработка методики и модели единой автоматизированной системы контроля качества электроэнергии (АСККЭ) в регионе на напряжение от 0,4 кВ до 220 кВ с одновременным и непрерывным контролем и управлением показателей качества электроэнергии (ПКЭ).

Достижение конечной цели диссертации осуществляется путем последовательного решения следующих задач:

1. Проведение исследования КЭ на объектах энергетики и в электросетях промышленных предприятий в разных регионах страны.

2. Разработка методики и модели единой АСККЭ в регионе с одновременным, непрерывным контролем и управлением ПКЭ на напряжение от 0,4 кВ до 220 кВ.

3. Определение сечений контроля КЭ, объединенных общими требованиями, перечня ПКЭ и их значений в контролируемых сечениях.

4. Выбор и расстановка технических средств, при одновременном мониторинге КЭ в сопредельных электросетях, исходя из необходимых метрологических требований и уровня достаточности контроля.

5. Определение области возможного применения разработанной методики, разработка четких инструктивных материалов по ее использованию при проектировании и организации мониторинга КЭ в сопредельных электросетях.

Положения, выносшше на защиту

1. Методика определения сечений контроля КЭ в сопредельных электросетях, объединенных общими требованиями.

2. Модель единой АСККЭ в регионе на напряжение от 0,4 кВ до 220 кВ с одновременным и непрерывным контролем и управлением ПКЭ, с расстановкой технических средств контроля КЭ.

3. Методика определения перечня ПКЭ и их значений в контролируемых сечениях в сопредельных электросетях.

Научная новизна

1. Разработана методика определения сечений контроля КЭ в регионе, объединенных общими требованиями.

2. Разработана модель единой автоматизированной системы контроля качества электроэнергии (АСККЭ) в регионе на напряжение от 0,4 кВ до 220 кВ с одновременным и непрерывным контролем и управлением ПКЭ, с расстановкой технических средств контроля КЭ.

3. Разработана методика определения минимально достаточного перечня ПКЭ и их значений в контролируемых сечениях при автоматизированном контроле КЭ в сопредельных электросетях.

Практическая ценность работы и ее реализация

1. Достаточно широко проведены натурные исследования на разных напряжениях и проанализированы результаты измерений качества электрической энергии в сопредельных электрических сетях и на шинах подстанций, питающих крупные, средние и мелкие промышленные потребители.

2. Проведен анализ взаимосвязанных электромагнитных процессов в энергосистеме по нарушению уровней напряжения, несинусоидальности, несимметрии, возникновению и распространению провалов, обоснован вывод о необходимости применения непрерывного наблюдения за ними.

3. Впервые введено 7 сечений контроля КЭ, обобщенных общими требованиями.

4. Произведено дифференцирование норм ПКЭ по сечениям при автоматизированном контроле на разных напряжениях.

5. Разработанная методика может быть рекомендована для пилотного регионального проекта мониторинга КЭ одновременно в электросетях энергопредприятий и промышленных электросетях либо бытовых потребителей от напряжения от 0,4 кВ до 220 кВ.

Достоверность результатов

Достоверность результатов базируется на фундаментальных положениях общей теории электротехники, с учетом практического опыта эксплуатации объектов электроэнергетики, Достоверность результатов подтверждается корректностью исходного материала, корректным использованием апробированных методик. В процессе исследований использовались: методы расчета и анализа установившегося режима электросетей; теории электрических цепей, Обработка и анализ статистических данных проводились с использованием программ: ResourceUF2Plus, Monitor UF2, Codam Plus, ProryvKE, Энергия 3.

Публикации и апробация работы

Научные и практические результаты и основное содержание работы отражены в б публикациях в научно-технических журналах и материалах конференций, а также докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры электроснабжения промышленных предприятий МЭИ (ТУ)

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем 117 страниц основного текста, 42 иллюстраций, 22 таблицы. Список использованной литературы включает в себя 93 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность работы, сформированы цели и задачи диссертации, охарактеризована ее структура, показана научная новизна работы и ее практическая ценность, представлены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведены общие положения и обзор технической литературы по теме диссертации. Проведен анализ существующих методов, контроля КЭ и обзор технических средств, рассмотрены системы автоматизированного мониторинга КЭ в РФ и в зарубежных странах. Проведена характеристика нормативной базы ПКЭ, установлено недостаточность ее для непрерывного контроля.

Во второй главе определены оценки технологических, математических, экономических аспектов КЭ. Оценка КЭ должна осуществляться для всей системы, но она сводится оценке влияния нагрузки потребителя на электросеть и влияние электросети на нагрузку потребителя. Целым рядом авторов технологические аспекты оценки КЭ представляются ухудшением эксплуатационного состояния отдельного взятого оборудования в результате накопления разрушающих факторов при некачественной энергии по каждому ПКЭ отдельно. Например:

Технологическая оценки. При снижении напряжения происходит перегрев асинхронных двигателей (АД), температура обмоток повышается.

1-аГ° +т0аТ'

' (1)

где Туст 1 - начальная температура перегрева АД над температурой окружающей среды; т 0 -установившаяся температура; То - постоянная времени нагрева, равная времени перегрева АД на величину туст, при отсутствии теплопередачи в окружающую среду.

Математическая оценка влияния от несимметричной и несинусоидальной нагрузки.

Полная и искажающая мощность в трехфазной трехпроводной системе:

(2)

Л1=3 (3)

у-2 1-2 1-2

Экономическая оценка

Значение потребляемой мощности при отклонении напряжения:

Эи 2 эи2 (4)

где Э и Э0 — потребляемая мощность при напряжении и оптимальная потребляемая мощность электрической энергии при и = и0; сЮ = и-11о, частные производные определяются при и = и0.

Представленные аспекты оценки КЭ отражает только часть оценки КЭ и не дают полной картины ЭМС в электросети.

В третьей главе Проанализированы результаты измерений КЭ, в сопредельных электрических сетях разных субъектов энергетики по ходу передачи напряжения от 220 кВ до 0,4 кВ, установлены уровни и диапазоны изменений напряжений. Установлено влияние на электромагнитную обстановку подключение крупных, средних и мелких примышленных потребителей в электросетях ВН, СН и НН.

Объектом исследования являются электросети: ФСК ЕЭС, Тулэнерго, Калугаэнерго, Татэнерго, Амурские КомС, Красногорские ЭС, Тульские ГЭС,

тти-пг^ л тт™,гтг* гг^_________________________гг-------

ч-'^ппп^хч^ 1Уи А 1. АилШУИ-лнс ш, примни 1 рси*11 ели.

Для целей диссертации исследованы два уровня:

1-й - электросети высокого напряжения (ВН) - это уровень системной надежности, динамической и статической устойчивости энергосистемы.

2-й - электросети среднего (СН) и низкого напряжения НН) - большой диапазон изменения нагрузок.

Проводились одновременные измерения КЭ по ходу передачи ЭЭ сопредельных электросетях на разных субъектах в Тульском регионе: на ш. 220 и 110 кВ п/с Металлургическая - ФСК ЕЭС; на ш. 6 кВ п/с Щегловская -Тулэнерго; на ш. 0,4 кВ - МУП.

Рис.1. Отклонение междуфазных Рис.2. Отклонение междуфазных напряжений напряжений на шинах 11 ОкВ

на шинах 220 кВ

На шинах 220 кВ 110 кВ (рис.1 и рис. 2) напряжение сети изменяется в диапазоне не более 2-3% - это свидетельствует о весьма жестком поддержании стабильности напряжения в электросети ВН.

I

1;_

Шо - УК —им

Рис. 3. Отклонение междуфазных напряжений на Рис. 4.0тклонение фазных напряжений шинах 6 кВ п/с «Щегловская.»

на шинах 0,4 кВ ТП - 705 МУП «ГЭС»

Значительные отклонения напряжения происходят уже на СН (рис.3) и НН (рис. 4), так как основной отбор мощности ЭП происходит именно на этих уровнях.

На рис.5 представлена диаграмма установившегося отклонения напряжения 8иу на разных субъектах. От ВН к СН и НН в электросетях увеличивается ширина диапазона изменения и и верхних значений 5иу.

-я-« -яг -ею

ТП-705 м .у ,. О,-4 I

■ не 95% Г: НМ

Рис.5. Диаграмма отклонения напряжений при одновременном контроле на шинах 220 кВ. 110 кВ. б кВ и 0.4 к В

Современная промышленная энергетика характеризуется тем, что наряду, с существованием крупных заводов находят место большое число малоэнергоемких промышленных организаций. Представлены измерения на подстанциях, питающих промышленных потребителей.

На рис. 6 представлены испытания мощности активной и реактивной, а на рис. 7 представлен график фазовых углов между током и напряжением на шинах 220 кВ п/с «Металлургическая» 220/110 кВ.

На шинах 220 кВ нагрузка в течение дня увеличивается в 5 раз, в ночные часы активная мощность уменьшается до «О», и реактивная мощность становится больше активной. Угол между и и I изменяется от 10° до 95°.

Угол шждуНаи!» — Угол между Ш> и 1Ь — Угол между Цс и 1с

Рис 6.Мощность акт. и реакт. на шинах Рис,7.Фазоеые углы между I и и на шинах

220 кВ

220 кВ

На Рис. 8 - измерения на шинах. 6 кВ п/с «Компрессорной». Одновременность включения двигателей компрессоров вызывает частые провалы до 30% глубиной. На рис 8 представлена диаграмма установшегося отклонения напряжения на шинах 0,4 кВ ТП-1923 ближайшей к п/с Компрессорной. Все измеренные значения Шу лежат вне зоны НДЗ, как в режиме наименьших, так и наибольших нагрузок.

шшшщшШШШ

иа& иьс —Оса

Рис.7. Отклонение м,ф. напряжений на шинах 6 кВ п/с «Компрессорная»

Рис. 9. Активная и реактивная мощность на шинах 0,4 кВ РТП-11

{———=13.56

1-112.44 --112.58

'f ■ Ракш наименьших Pewiw наибольших I 1 ■ 9 &

narpyooi нагрузок

M

5- 5.'

| о------«■-----

i -5- -5

S Нормально допускжемыв зня иония

верхнее и нижнее фактические зна чения •Ю соответствующие 55% вероятности

Рис. 8. Отклонения напряжения на шинах 0,4 Рис. 10. Cos ip на шинах 0,4 кВ РТП-11 кВ ТП-1923

От шин 0,4 кВ РТП-11 питается предприятие по обработке деревянных изделий, имеющей резкопеременную нагрузку от включения и отключения АД (рис,9) про этом cos<p снижается до 0,4 (рис.10).

В ТОП на шинах 0,4 кВ получают питание, как мелкие промышленные потребители, так и бытовые потребители.

На рис.11 и табл. 1 представлены измерения на шинах 0,4 кВ ТП-1536, потребитель производство пластиковых окон. Явно выражена несимметрия нагрузки по фазам, как по величине значений, так и по количеству отсчетов попадающих в эти значения.

На рис. 12 измерения на шинах. 0,4 кВ ТП-17020 - предприятия связи, Зафиксировано превышение n-гармонической составляющей по гармоникам: №3,9,15. Наибольшее превышение происходит по гармонике №9, измеренное значения достигает 1,2% (фаза С) при нормально допустимом значении 0,75%, предельно допустимом значении 1,13, Время выхода за нормируемое значение Т1 достигает 100%.

3 9 15 23 30 37

Номер гармоники £ Кив|п)нд ■ Кив(п|8 Кив[фб к Киа{п)пд

Рис. 11. Диаграмма отклонений рис. 12 Результаты измерений п-напряжений на шинах 0.4 кВ ТП-1536 гармонической составляющей напряжения на

шинах 0,4 кВ ТП-17020

cos^A —COS96 - cosiC

Таблица 1. Результаты испытаний электрической энергии по коэффициенту

нулевой последовательности на шинах 0,4 кВ ТП-1536

Измеряемая характеристика Результат измерений Нормативное значение Т1 Т2

Кои в» % 5,44 2,00 60,02

Кои НБ> % 6,00 4,00 45,99

Взаимосвязь процессов происходящих в электросети СН и влияние их на сети НН

На примере возникновения провалов напряжения можно проследить распространение процессов в сети СН и НН. В таблице 2 занесены провалы напряжения за сутки на шинах. 110 кВ п/с Мирная (Калуга), на шинах 10 кВ п/с Белкино и 0,4 кВ РП-32 по ходу передачи электроэнергии. Например, при возникновении провала в 22:27 на шинах 110 кВ на фазе «А» и «С», вызвал провал на шинах 10 кВ только на фазе «А», а на шинах 0,4 кВ на фазе «С». Провал в 22:34 на трех фазах спровоцировал провалы на трех фазах как на шинах 10 кВ Белкино, так и на шинах 0,4 кВ РП-32.

Таблица 2. Влияние провалов напряжения на сопредельные электросети

Время НАИМЕНОВАНИЕ

шины 110 кВ п/с «Мирная » шины 10 кВ п/с «Белкино», шины 0,4 кВ РП-32

А В С А в С А в с

вип Д1 с 8ип % Д1 с 511 п Ы с вип % М с гип % с 6Ш % Д1 с аип /0 Д1 с бип % Д1 с бип % Д1 с

1) 14:52 16 0,1 - - - - 15 0,2 - -

2) 14:53 15 0,2 14 0,1

3) 22:27 22 0,2 16 0,1 " " 25 0,2 26 0,2

4)22:29 11 0 12 0,1 - - - -

5)22:34 25 0,1 21 0,1 22 0,1 21,3 0,1 19 0,1 24 0,1 25 0,1 22 0,1 18 0,1

6) 23:09 18 0,1 26 0,1 27,9 ОД 28 0,1

Обозначения: ¿Юн - глубина провала; Дг, с - длительность провала

Результаты измерения на объектах свидетельствуют о наличии искажений КЭ, влияющих на электромагнитную обстановку в сопредельных электросетях и о необходимости применения непрерывного наблюдения за этими процессами. Полученная информация позволяет сделать вывод о накапливающихся проблемах, которые требуют безотлагательных решений в области ЭМС и КЭ.

Эти исследования отчетливее ставят вопрос совершенствования методов, средств контроля и управления КЭ.

В четвертой главе предложена система одновременного мониторинга и управления ПКЭ в сопредельных ЭС. При этом важным является выполнение двух зядяч: коммерческого и технологического контроля КЭ. Коммерческий и технологический контроль это маршрутизация полученной измерительной информации в автоматизированных системах по назначению ее использования.

Коммерческий контроль выполняется в небольших количествах точках контроля (ТК), как правило, это точки поставки электроэнергии.

Технологический контроль выполняется в критичных точках на контролируемых субъектах в регионе, при концепции увеличения точек контроля и приближения их к месту электромагнитных проблем.

Проводим унификацию и определяем обязательные и рекомендуемые ТК, для этого:

- группируем в субъектах KT по типичным требованиям и отнесению их к коммерческим или технологическим;

- определяем перечень, контролируемых ПКЭ в выделенной группе.

Анализ электрических сетей обоих уровней показал, что общее число

контрольных пунктов, на которых должно быть организован контроль КЭ значительно меньше в электросети ВН, чем в электросетях более низких классов напряжения.

Введено 7 категорий сечений контроля КЭ, объединенные общими требованиями:

Первое - входной контроль КЭ на ВН в точках поставки (ТП), на границах раздела балансовой принадлежности (ГРБП), между ФСК (или МРСК) и РСК (либо ТСК).

Второе - выходной контроль в ТП на ВН, на ГРБП или ТОП между МРСК (либо РСК) и Квалифицированным потребителем.

Третье - входной контроль КЭ на ВН или CHI в ТП, на ГРБП между РСК {либо ТСК) и ГЭС (МУП ЭС, КЭС)) при выполнении услуг по передаче электроэнергии.

Четвертое - выходной контроль КЭ на среднем напряжении (СН2) в ТОП между РСК (либо ТСК) и потребителями средними, мелкими промышленными и

бытовыми (нелинейной нагрузкой, переменной нагрузкой, несимметричной нагрузкой).

Пятое - выходной контроль КЭ на СН2 в ТП, на ГРБП, где происходит отчуждение электроэнергии между РСК (либо ТСК) и средним промышленным потребителями с искажающим ПКЭ или чувствительным к искажениям потребителем.

Шестое - выходной и входной контроль КЭ на СН2 или низком напряжении (НН) в ТП, на ГРБП или ТОП, где происходит отчуждение электроэнергии между ГЭС (МУП ЭС, КЭС) и значимыми потребителями О категории энергоснабжения (жизнеобеспечения городов: водозаборы, водоканал, очистные, больницы, и т.д).

Седьмое - входной контроль КЭ на СН2 или на НН периодический в ТП, на ГРБП или в ТОП между ГЭС (МУП ЭС, КЭС) и прочими юридическими и физическими потребителями.

Приведена и описана методика одновременного автоматизированного контроля КЭ от напряжения 220 кВ (110 кВ) до 0,4 кВ.

На рис.13 представлена региональная электрическая схема АСККЭ с сечениями контроля

Рис.13. Региональная электрическая схема АСККЭ с сечениями контроля

КЭ

Для организации мониторинга КЭ используется приборы: анализаторы параметров КЭ, регистраторы, регистраторы с установкой пороговых значений ПКЭ, а также интеллектуальные счетчики.

Ввиду наличия алгоритма обработки информации в конструкции анализаторов ПКЭ, при претензиях к КЭ возможен анализ измерений в точках поставки (или на ГРБП) где происходит отчуждении ЭЭ, при максимальной достоверности данных без дополнительных погрешностей на передачу. Регистраторы, не имеют токовых входов и не представляют измерения по характеристикам тока, активной и реактивной мощности, cos <р, производят на месте измерений только регистрацию информации, а подавляющее число операций по обработке и анализу осуществляет центральный процессор. Особая группа - регистраторы КЭ, которые программно протоколируют значения ПКЭ и события, выходящие за установленные оператором пороги.

Расстановка приборов по сечениям

Сечение 1 и 3 - регистраторы с установкой пороговых значений.

Сечение 2 - регистраторы без токовых входов с непрерывной регистрацией.

Сечение 4, 5, 6 - Анализаторы ПКЭ, с широкими функциями регистрации по большому объему параметров I, U, Р (Анализаторы гармоник выше 2000 Гц и интергармоник).

Сечение 7 - интеллектуальные счетчики без включения в автоматизированную систему, либо периодический контроль КЭ.

На рис.14 представлена схема расстановки технических средств одновременного мониторинга КЭ в сопредельных электросетях.

Рис.1 4. Схема расстановки технических средств одновременного контроля КЭ по

сечениям

Применяем приборы класса A (advanced- повышенного типа) в сечениях, где измерительная информация используется в коммерческих расчетах, при спорных вопросах об ущербе при выполнении договоров купли-продажи электроэнергии, где производится проверка ЭЭ на соответствие технических регламентов и стандартам. Приборы класса S (surver - для наблюдений) применяем в сечениях, информация которых используется при управлении КЭ в рабочем режиме энергосистемы.

Региональная автоматизированная система контроля качества

электроэнергии (АСККЗ) состоит из локальных систем отдельных субъектов. Это территориально - распределенная, взаимосвязанная 4-х уровневая масштабируемая система:

Первый уровень - измерительные ТТ, ТН и приборы КЭ. Второй уровень - устройство сбора и передачи данных (УСПД), осуществляющие опрос приборов первого уровня.

Третий уровень - Центры сбора информации (ЦСИ). Серверы обеспечивают:

- маршрутизацию коммерческой и технологической информации;

- математическую обработку, хранение и архивирование баз данных для

АРМ.

Четвертый уровень - автоматизированные рабочие места (АРМ). На этом уровне происходит контроль, анализ и управление КЭ.

На рис. 15 представлена модель региональной многоуровневой системы АСККЭ.

7 сячение: ГЭС. МУП I ЭС.КЭС. прочие

потребители. НН '

<f% •%• !_?'

_ I С-

<Ш I '

1

прошводствон

Шг

1.

ГЭС, кэс TRDCMeijnU,

Телепгяелинция

Рис. 4.3. Модель региональной многоуровневой системы АСККЭ

Единая АСККЭ интегрирует в себе функции коммерческого, технологического контроля и управления КЭ по каждому субъекту отдельно и в целом по региону.

Дифференцируем нормы ПКЭ по сечениям. На сечение 1 и 2 не могут быть применены требования ГОСТ-13Ю9-97, эти электросети не относятся к сетям общего назначения. По условиям обеспечения устойчивости энергосистемы в этих сечениях нормируются минимальные коэффициенты запаса статической (апериодической) активной мощности в сечениях и по напряжению в узлах нагрузки. Динамическая устойчивость обеспечивается для max допустимых перетоков в сечении, увеличенных на амплитуду нерегулярных колебаний Р в этом сечении.

Таблица 3. Расчетные коэффициенты и допустимые ПКЭ

_____„ _ _ Т/"^ ____________1 __ ^

пушуилл IV j а течении 1 и Z_

Наименование коэффициента и параметр Расчетная формула и значение

1. Коэффициент запаса статической (аперюдической) успянивосш по активной мошцоии (Кр) в сечгнии: где Рф - пред.. апериодической статической устойчивости переток акшвной мощности; Р - переток в сечяши в рассматриваемом режиме, Р > 0, ДР1К - амплитуда нерегулярных колебаний аиивиоймощносш (Р± ДРц). Коэффициент запаса статической апериодической устойчивости по акшвной мощности (Кр) в сечении не менее 0,2 в нормальном режиме. „ Рпр-(Р + АРнк; КР~ р гпр

2. Значешеамшттуцьтнеретулярныхтлебатийаштшоймошцосш: где Р.а^^МВ^-суммфныемошносшнагрузкисгажлрйгвсторон сечатия. Коэффициент К, ^ МВт , принимается равньгм 1,5 при руч. регулировании и 0,75 при автомат, регулировании (ограничении) перетока мощности в сечении. АР„к=К- ГРн1'Рн2 К Fh1+P«2

3. Зншениякоэффигдаешазапасапонапряжению(Ки).' где и-напряжениевузлев режиме; Цр-кршичестоенапрялтзше в тем же узле, сомвсзстЕующге границе статической устойчивости электродвигателей. Коэффициент запаса по напряжению (Кц) дажен составлять в нормальном режиме: U-U™ Ки = Ф и и не менее 0,15

4. Кршическое напряжение (Цф) в узлах нагрузки 110 кВ и выше принимается рай гьгм большей из двух величин: где и«,*, - напряжение в узле нагрузки при нормальном режиме энергосистемы. 0,7-и„омили 0,75-и„срч

5. Отклонение частоты Д£ Гц нормальное значение, кратковременное максимальное ±0,05 ±0,2

СЕЧЕНИЕ 2. По частоте и напряжению аналогично сечению 1. Но промышленный потребитель являются источником искажений ПКЭ. Контроль в ТОП согласно ГОСТ 13109-97 и ПТЭС и С.

Таблица 4. Перечень ПКЭ и их допустимые значения в Сечении 2

Наименование Допустимые ПКЭ

1. Отклонение чхтслы ДГ,Гц ■пйтица 3

2. УстдажиЕ1шеесяо11сюн<М1е11апряжЕниябиу,% табпищ 3

3. Ктфф|щиет!1скажщмаш)с0№тьн[х^ нсрматаю допусти» "л* прежпыпдопуличое 2 3

4. Каэффшишт1кй1^ю1шческсйсстйтяк1^ а 542 и т. 2 ГОСТ 13109-97

5. Кьэффи1дап'нхт1метршншряжш1йго0брапюйгххзд нормагыюдопусшмое - предаьнодопусвмое 2 4

6. ДрзафликЕра Pst PU ПритВ ГОСТ 13109-97

7. Импульсные нагряженга - гроээвыеим11>31ьсы,кВ - Коммутационные; кВ т.; ГОCT ПОкВ 11Д2. '13109-97 220кВ

480 750

363 705

8. Д|М1ельносп.Еремаиюгопсраипряжшия At^^c Т53.ГПЭСиС

«э1 др 20 добО

9. Ксоффишенгврсмянсгоперашряжения,К,п,ц 1,47 131 1,15

Таблица 5. Перечень ПКЭ и их допустимые значения в Сечении 3,4, 5

Наименование Допустимые ПКЭ

1. Отклонение частоты Af, Гц - нормально допустимое - предельно допустимое 0,2 0,4

2.Установившееся отклонение напряжения 5 Uy , % Формула 5 и 6

3. Коэффищштисгажтямясинушвдатыюсп^ при,Кц,% - нормально допустимое - предельно допустимое 35 кВ 6-20 кВ

4,0 6.0 5,0 8.0

4. Коэф^ииетткйгаршническшосхдаатяюшрй напряжения Код, % п. 5.4.2 и таблица 2 ГОСТ 13109-97

5.Коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности к2и,% - нормально допустимое - предельно допустимое 2 4

6. Доза фликера - Pst - PIt 1,38 1,0

Таблица б. Перечень ПКЭ и их допустимые значения в Сечении 3, 4,5, 6 согласно EN 50160

Параметры Время усреднени я Пределы, которые должны соблюдаться в течение 95% недельного интервала Предельные значения за неделю

1.Частота Юс ± 1% 99,5 от 1 года -6% + 4% 100% недели

2. Изменение напряжения 10 мин ± 10 % -15%+10

Среднее значение напряжения 10 мин <8%

3.Небаланс (несимметрия по обратной последовательности 10 мин < 2%,

4. Гармоники 10 мин Таблица 4.5 до 40 гармоники

5.Доза фликера - кратковременная доза фликера, Pst - длительная доза фликера Pit 10 мин 120 мин Р1К1 в течение 95% недели

6.Провалы напряжения - все - для СН (местные просадки) _ для НН (местные просадки) <1с >1 с >1 с глубина<60%., 10-15% 10-50%

7.Имнульсы напряжения для СН 4% нормально 6% нечасто

для НН 5% нормально 10% нечасто

8.Повышение напряжения промышленной частоты СН для незаземл. нейтрали или нейтралью заземлен.через дуг.реактор - с глухозаземленной нейтралью НН 2 И ^ ^ ном. с 1,7 и НОМ.С 1,5 кВ

9.Прерывание подачи напряжения - короткие - длинные < 3 мин. -менее 1с. > 3 мин >10-100 раз в год. 70% из них <10-50 раз в год

Диапазоны отклонения напряжений в ЦП для сечения 3,5,5,6 5ив.31(11) = би+ + Ли™/'" + Аитл1("> + Дисн/Щ- Едоб'<">, (5)

511 н,,<П) = 611 + диннЛ1(П) + Дит,1(11) + Дисн.'(1,) - Едоб'«" (6)

В заключении сформулированы основные выводы и результаты.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Выполнены исследования и произведен анализ результатов измерений КЭ в сопредельных электрических сетях разных субъектов энергетики по ходу передачи напряжения от 220 кВ до 0,4 кВ, а также влияние промышленной нагрузки на ПКЭ в электросетях низкого, среднего и высокого напряжения. Проведен анализ взаимосвязанных электромагнитных процессов в энергосистеме и сделан вывод о необходимости применения непрерывного наблюдения за ними.

2. В результате обзора методов оценки КЭ в единой энергосистеме в технологическом, математическом и экономическом аспекте установлено, что они не дают полной картины ЭМС в электросети и требуется более совершенного метода оценки, основанном на постоянном централизованном контроле соответствия.

3. Разработана и описана методика единой системы автоматизированного контроля показателей КЭ (АСККЭ) в регионе с одновременным, непрерывным контролем и управлением ПКЭ на напряжение от 0,4 кВ до 220 кВ.

4. Проведена унификация и группирование контрольных пунктов в субъектах по типичным требованиям, с отнесением их к коммерческому или технологическому контролю и определению контролируемых параметров в точках контроля. На основание этого определены 7 сечений контроля КЭ.

5. Предложена схема и обоснована расстановка технических средств измерения по сечениям контроля КЭ из условия получения технологической информации для управления качеством электроэнергии в регионе и коммерческой информации КЭ, влияющей на достоверность учета обращаемой и отчуждаемой электроэнергии.

6. Предложена модель многоуровневой структурной схемы АСККЭ с входящими локальными системами субъектов контроля с возможность управления ПКЭ техническими устройствами в каждом субъекте по команде диспетчерских служб.

7. Произведено дифференцирование норм ПКЭ по сечениям и определены перечни и значения контролируемых ПКЭ в сечениях. При выборе перечня и значений ПКЭ, учтены международные стандарты.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Зеленкова Л.И. О построении сквозной системы мониторинга качества электроэнергии//Промышленная энергетика.-2008.-№1.- С. 3238.

2. Зеленкова Л.И. Некачественная энергия это прямые потери энергии // конференция АСУ «Мособлэлектро» «Потери электроэнергии в городских эл/сетях и технологии их снижения: тез. докл.- Дубна.-2005,- С.З.

3. Зеленкова Л.И. Проблемы сертификации/ / Энергонадзор-информ-СПб-2007-№1(31)- С.32-36.

4. Зеленкова Л.И. Основные вопросы метрологического обеспечения измерений показателей качества электрической энергии// Конференция ФГУП ВНИИМ им. Д.И. Менделеева «Проект положения вопросы метрологического обеспечения измерений показателей качества электрической энергии»-.тезис докл.СПб -2006 г. - 5-7 декабря. С.З.

5. Зеленкова Л.И. Проблемы регулирования напряжения// Электрика.-2006.- №5.С.6.

6. Зеленкова Л.И. «Мониторинг качества электрической энергии в аспекте обеспечения безопасности энергосистемы России//Электрика.- 2007-№ 1-С. 6.

7. Зеленкова Л.И. Организация сквозного одновременного мониторинга КЭ в электросетях от 220 кВ до 0,4 кВ.// конференция МЭИ.-2008.С.9.

Подписано в печать I ОН- 03г. Зак_ £ ? Тир.МО П.л. № Полиграфический центр МЭИ(ТУ) Красноказарменная ул.,д.13

Введение.

Глава 1. Общие положения. Обзор публикаций по теме 13 диссертации.

1. ^Взаимосвязанные электромагнитные процессы в 13 энергосистеме.

1.2.Контроль КЭ при обязательной сертификации 18 электроэнергии.

1.3. Тенденции развития инструментального контроля КЭ.

1.4.Системы автоматизированного мониторинга КЭ в 27 Российской Федерации.

1.5. Обеспечение КЭ системами сплошного мониторинга в 33 зарубежных странах.'.

1.6. Перечень и нормы ГЖЭ при периодичном и непрерывном 35 мониторинге КЭ.

1.7. Выводы по главе 1.

Глава 2. Оценка КЭ в энергосистеме.

2.1. Методы оценки КЭ.

2.2.0ценка КЭ в технологическом аспекте.

2.3. Математические методы оценки. .КЭ.

2.3.1 Метод оценки КЭ в симметричной схеме при нелинейно подключенной нагрузке.

2.3.2.Метод оценки КЭ с несимметричными и несинусоидальными нагрузками.

2.3.3. Метод оценки КЭ при определении допустимого влияния потребителя в ТОП.

2.3.4. Оценка КЭ через прирост потерь мощности.

2.4. Экономические аспекты оценки КЭ.

2.5. Выводы по главе 2.

Глава 3. Исследование КЭ в электросетях высокого, среднего и низкого напряжения.

3.1. Испытания КЭ в сопредельных электрических сетях разных субъектов энергетики по ходу передачи энергии от кВ до 0,4 кВ.

3.2. Контроль КЭ на шинах подстанций, питающих промышленных потребителей.

3.2.1. Контроль качества электроэнергии на высоком напряжении.

3.2.2. Контроль качества электроэнергии на среднем напряжении.

3.2.3.Контроль качества электроэнергии на низком напряжении.

3.3. Взаимосвязь процессов происходящих в электросети высокого напряжения и влияние их на сети среднего и низкого напряжения.

3.4. Нарушение КЭ, зарегистрированные в контрольных точках электросетей НН.

3.4.1. Отклонение частоты.

3.4.2. Установившееся отклонение напряжения.

3.4.3. Несимметрия.

3.4.4. Несинусоидальность.

3.4.5. Провалы напряжения.

3.4.6. Перенапряжение.

3.5. Выводы по главе 3.

Глава 4. Методика обеспечения качества электроэнергии от напряжения 0,4 кВ до 220 кВ.

4.1. Теоретические положения разрабатываемой методики.

4.2. Категории сечений контроля КЭ.

4.3.Расстановка технических средств контроля КЭ по сечениям.

4.4.Организация региональной автоматизированной системы контроля КЭ с входящими локальными системами.gg

4.5. Дифференцирование норм ПКЭ по сечениям и определение перечня контролируемых ПКЭ в сечениях.

4.5.1 .Перечень ПКЭ и их допустимые значения в Сечении

4.5.2.Перечень ПКЭ и их допустимые значения в Сечении

4.5.3.Перечень ПКЭ и их допустимые значения в Сечении

4.5.4.Перечень ПКЭ и их допустимые значения в Сечении

4.5.5.Перечень ПКЭ и их допустимые значения в Сечении

4.5.6.Перечень ПКЭ и их допустимые значения в Сечении

4.5.7.Перечень ПКЭ и их допустимые значения в Сечении

4.6.Пределы допустимых погрешностей АСККЭ.

4.7. Экономическая эффективность АСККЭ.

4.8.Преимущества и недостатки предложенной методики.

4.9. Выводы по главе 4.

С выходом Постановления Правительства Российской Федерации № 526 «О реформировании электроэнергетики Российской Федерации» от 11 июля 2001 года, прошла реструктуризация ОАО РАО «ЕЭС России» с разделением вертикально интегрированной отрасли на естественно-монопольные независимые компании, осуществляющие на рынке электрической энергии и мощности в России деятельность по одному или нескольким направлениям.

На региональном уровне произошло дробление АО-энерго на части. Разделились электросетевые организации (ЭСО) по уровням напряжения: Федеральная сетевая компания, Территориальная сетевая компания, Муниципальные электрические сети. Организовалась биржа оптового рынка электроэнергии - Администратор торговой сети. Отошли от АО-энерго диспетчерские, сбытовые и ремонтные услуги. Региональные энергосистемы — это естественные монополии в пределах административных территорий, на которые возложена вся ответственность за энергоснабжение. Разделение региональной энергосистемы на виды бизнеса - это потеря единства контроля и управления [92].

До реорганизации энергетики ответственность за бесперебойное и качественное электроснабжение лежала на энергокомпаниях, управляющих централизованной передачей и распределением энергии [2]. После реформирования ответственность за качество электроэнергии (ЭЭ) перешла к многочисленным субъектам рынка, которые имеют, как правило, частную форму собственности. При этом в соответствии с федеральным законом «О техническом регулировании», контроль за безопасностью товара остается за государством [3].

Электрическая энергия, поставляемая потребителям по договорам, выступает как товар, который при его использовании может быть опасным для энергетического, промышленного, бытового оборудования и может причинить вред окружающей среде, жизни и здоровью потребителя [4,8].

До недавнего времени со стороны энергоснабжающих организаций, вопросам контролен обеспечения'качества электрической энергии достаточного-внимания» не уделялось. Причина. - монополизм при поставках электрической энергии и отсутствие законодательной базы для эффективного применения механизма взаимоотношений. На данный момент, система взаимоотношений» между субъектами, оптового<■ и• розничного рынка, а также нормативные- и методические документы, договорная1 база не обеспечивают стимулирование процессов отслеживания параметров качества электрической энергии (ПКЭ), и управления им и» от места генерации до промышленного потребителя^ [2*8].

Все технологические события-связаны в единой энергосистеме. Субъекты оптового рынка поставляют достаточно' качественную- электроэнергию в пределах норм по частоте, напряжению, синусоидальности и симметрии [1]. И сетевые организации вносят незначительные искажения в показатели качества электроэнергии ^ (ПКЭ). Однако, они, вместе с электроустановками промышленных и прочих потребителей являютсяшзаимозависимыми элементами энергосистемы^ [6].

В процессе реструктуризации, должны были быть! построены взаимоотношения^ между субъектами' рынка электрической энергии и мощности с учетом» надежного и бесперебойного энергоснабжения электропотребителей, обеспечения ► баланса' между исполнением- интересов собственников компании, государства и промышленных потребителей электроэнергии [7,8]. Однако, на данном этапе реформирования энергетики; остался нерешенным целый комплекс организационных, методических и режимных проблем взаимодействия вновь созданных субъектов энергетики и промышленных потребителей.

По результатам периодических (единичных, сертификационных, инспекционных) измерений- в ограниченных контрольных точках разветвленной электросети за ограниченное время, невозможно обеспечить стабильности КЭ и достоверности о соответствии качества в системах электроснабжения.

Контроль КЭ счетчиками в автоматизированных информационно -измерительных системах контроля и учета электроэнергии (АИИС КУЭ), не позволяет сопоставить результаты измерений с требованиями ГОСТ 13109-97.

Наблюдение за КЭ в непрерывном режиме специальными приборами показалось полезным, только единичным, ЭСО, а в большинстве,, небольшим промышленным потребителям (ПИ). При этом автоматизированные системы на приборах КЭ, выполненные на одном типе прибора с определенными функциями; совмещаются с системами- учета (АИИС КУЭ)¿ либо с системами управления; производством (АСУТ1Т). Эти системы организовываются без обмена информацией по ПКЭ с сопредельными электросетями.

Результаты измерений- КЭ в отдельно взятом; субъекте часто показывают нарушение установленных требований. Но помехи не . имеют локального характера;, и полученная измерительная информация остаются; бесполезной. Эти методы контроля; не ' достигают цели контроля, не гарантируют стабильности КЭ ни у самого объекта контроля; и тем более, в>сопредельных ЭС.

Проблема отсутствия- непрерывного контроля КЭ . усугубляется обострением технологических взаимоотношений по регулированию режимов, при отсутствии разграничений прав, обязанностей и ответственности за поддержание обоснованных ПКЭ в единой системе: электросетевые организации всех уровней напряжения - промышленный потребитель.

Контроль и- анализ ПКЭ специализированными техническими' средствами, а также определение виновной стороны с, помощью автоматизированных систем, является наиболее актуальной и вместе с тем отстающей от потребностей рынка электроэнергии. [93]: .

Актуальность проблемы качества электроэнергии обуславливается получением непрерывной оперативной информации текущих ПКЭ диспетчерскими службами любого уровня для контроля и управления режимом и КЭ в регионе. Кроме того, актуален контроль товарной ценности энергии, как продукции, при обращении ее на оптовом и розничном рынке осуществлять в постоянном режиме. Особенно важно контролировать ПКЭ5 в точке отчуждения энергии, так как ее параметры влияют на достоверность его количественного учета.

Решение этой проблемы видится в разработке технологии обеспечения КЭ в сопредельных электросетях в регионе от напряжения 0,4 кВ до 220 кВ, с обеспечением' одновременного непрерывного контроля и управления ПКЭ в масштабе реального времени.

Организация одновременного мониторинга и управления КЭ обеспечит субъектов оптового и-розничного рынка полной и своевременной информацией о качестве ЭЭ, о достоверности его количественного учета, об электромагнитной совместимости электросетей с промышленным и бытовым оборудованием. А также будет способствовать разграничению ответственности за уровень вносимых помех, в нарушение требований технических регламентов, стандартов или договорных условий. г

Актуальность темы

Некачественная энергия* создает серьезные проблемы в электроэнергетике России. Ухудшение качества электрической энергии приводит к нарушению функционирования технических средств, подключенных к электрической сети, и определяется соотношением между уровнями электромагнитных помех, возникающих из-за отклонения напряжения, частоты и формы синусоидальности кривой напряжения в сети от установленных значений и уровней устойчивости технических средств к электромагнитным помехам. Энергоемкость ВВП России выше уровня развитых стран в 2,5 - 3 раза при снижении рентабельности [2]. В то же время происходит отрицательное воздействие на экологическую обстановку.

Процессы в энергосистеме стали более взаимосвязанными. Искажения ПКЭ распространяемые промышленными потребителями в электросети с одной стороны и выход из строя любого компонента энергосистемы с другой стороны-становится очень серьёзным нарушением работы всей системы. Приходит время энергопредприятиям опасаться непредсказуемых развитей аварий в электрической сети от мощного влияния неоднозначных нагрузок промышленных потребителей. Электромагнитная ситуация, в единой ЭС в полной мере влияет на увеличение потерь в элементах сетей у всех субъектов-оптового и розничного рынка. При этом уменьшается срок службы оборудования; увеличиваются количество и тяжесть аварий, травматизм, снижается надежность и-экономичность работы, и как результат, понижается эффективность производства [42].

Одновременный автоматизированный мониторинг в разных субъектах региона - это шаг для первого знакомства с проблемой КЭ и описание состояния единой системы-' энергоснабжения и потребления, выявления тенденции изменения, контрольных параметров во,1 времени, обеспечивающий* предупредительный ^прогноз для электроустановок. всех напряжений-[47].

Организация единой системы АСККЭ на» всех субъектах региональной энергетики при раздельной ее- организации, сможет обеспечить упреждающую эксплуатацию, уменьшить вероятность техногенных аварийшо, непредсказуемым сценариям [47]. Одновременным решением-коммерческих и' производственно — технологических задач возможна организация и управление субъектами рынка электроэнергии.

Обзор научных публикаций по выбранной тематике показал, что эти вопросы решены только в части автоматизированного конгроля КЭ в единичных электросетевых и промышленных организациях» без внедрения контроля и управления, в сопредельные сети. Поэтому разработку методики обеспечения качества электроэнергии от 220 кВдо 0,4 кВ следует признать актуальной.

Цели и задачи диссертации

Основной целью диссертации является разработка методики и модели единой АСККЭ В'регионе на напряжение от 0,4 кВ до 220 кВ с одновременным и непрерывным контролем и управлением ГЖЭ.

Достижение конечной цели диссертации осуществляется путем последовательного решения следующих задач:

1. Проведение исследования КЭ на объектах энергетики и в электросетях промышленных предприятий в разных регионах страны.

2. Разработка методики и модели единой АСККЭ в регионе с одновременным, непрерывным контролем и управлением ГЖЭ на напряжение от 0,4 кВ до 220 кВ.

3. Определение сечений контроля КЭ, объединенные общими требованиями, перечня ПКЭ и их значений в контролируемых сечениях.

4. Выбор и расстановка технических средств, при одновременном мониторинге КЭ в сопредельных электросетях, исходя из необходимых метрологических требований и уровня достаточности контроля.

5. Определение области возможного применения разработанной методики, разработка четких инструктивных материалов по ее использованию при проектировании и организации мониторинга КЭ в сопредельных электросетях.

Положения, выносимые на защиту

1. Методика определения сечений контроля КЭ в сопредельных электросетях, объединенных общими требованиями.

2. Модель единой автоматизированной системы контроля качества электроэнергии (АСККЭ) в регионе на напряжение от 0,4 кВ до 220 кВ с одновременным и непрерывным контролем и управлением ПКЭ, с расстановкой технических средств контроля КЭ.

3. Методика определения перечня ПКЭ и их значений в контролируемых сечениях.

Научная новизна

1. Разработана методика определения сечений контроля КЭ в регионе, объединенных общими требованиями.

2. Разработана модель единой автоматизированной системы контроля качества электроэнергии (АСККЭ) в регионе на напряжение от 0,4 кВ до 220 кВ с одновременным и непрерывным контролем и управлением ПКЭ, с расстановкой и технических средств контроля КЭ.

3. Разработана методика определения минимально достаточного перечня ПКЭ и их значений в контролируемых сечениях.

Практическая ценность работы и ее реализация

1. Разработанная методика может быть рекомендована для пилотного регионального проекта мониторинга КЭ одновременно в электросетях энергопредприятий и промышленных электросетях либо бытовых потребителей от напряжения от 0,4 кВ до 220 кВ.

2. Результаты непрерывного мониторинга КЭ в сопредельных электросетях могут быть использованы для решения задач оперативного управление КЭ и выявления источников искажений в реальном времени.

3. Товарную ценность энергии, как продукции, при обращении ее на оптовом и розничном рынке, можно будет контролировать в непрерывном режиме и тем более осуществлять контроль в месте ее отчуждения.

Достоверность результатов

Достоверность результатов базируется на фундаментальных положениях общей теории электротехники, с учетом практического опыта эксплуатации объектов электроэнергетики, теории кондуктивных помех в полосе частот от 0 до 150 кГц. Достоверность результатов подтверждается корректностью исходного материала, корректным использованием апробированных методик.

В процессе исследований использовались: методы расчета и анализа установившегося режима электросетей; теории электрических цепей, теория математического моделирования.

Публикации и апробация работы

Научные и практические результаты и основное содержание работы отражены в 6 публикациях в научно-технических журналах и материалах конференций,- а также докладывались и обсуждались на научных- семинарах, кафедры« электроснабжения промышленных предприятий МЭИ (ТУ)

Структура и объем работы ■

Диссертационная работа состоит из введения; 4 глав, заключения,' списка литературы и приложений. Общий- объем 117 страниц основного1 текста, 42 иллюстраций, 22 таблицы. Список использованной литературы включает в себя* 93 наименований:

4.9. Выводы по главе 4

1. Разработана методика обеспечения качества* электроэнергии- в регионе, при реформировании энергетики от напряжения до 0,4 кВ до 220 кВ, в которой изложена последовательность выбора сечений контроля КЭ, обобщенные общими требованиями- с расстановкой приборов контроля в единой автоматизированной системе, с подобранными функциональными возможностями и метрологическими требованиями коммерческого и технологического контроля.

2. Разработана и описана модель единой автоматизированного системы контроля качества электроэнергии с входящими локальными системами субъектов, с получения технологической информации для управления качеством электроэнергии в регионе и коммерческой информации КЭ, влияющей на достоверность учета обращаемого и отчуждаемого товара (электроэнергии).с одновременным и непрерывным контролем и управлением ПКЭ.

3. Произведено дифференцирование норм ПКЭ по сечениям, выделив из них те, которые определяются свойствами управляемости энергосистемой нормы ПКЭ, которые являются уровнями ЭМС для кондуктивных электромагнитных помех и определены значения контролируемых ПКЭ в сечениях согласно Российского и международного стандарта.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

I5. Проанализированы тенденции развития^ инструментального контроля качества электрической энергии (КЭ) и проведен обзор' технических средств контроля. Исследованы системы автоматизированного мониторинга КЭ в Российской Федерации и в зарубежных странах.

2. Выполнены исследования и произведен анализ- результатов измерений КЭ в сопредельных электрических сетях разных субъектов энергетики по ходу передачи напряжения от 220 кВ до 0,4 кВ, а также и влияние промышленной нагрузки на ПКЭ в электросетях низкого, среднего и> высокого напряжения. Проведен анализ взаимосвязанных электромагнитных процессов в, энергосистеме и сделан вывод о> необходимости применения непрерывного наблюдения за ними.

3". Установлены факты отсутствия централизованного и местного1 регулирования напряжения, отсутствие мероприятий симметрирования и фильтрации гармоник на обследуемых объектах, свидетельствующих о трудности управления-большим количеством? элементов^ электросети; при отсутствии информации от каждого их них в режиме реального времени.

4. В результате обзора методов оценки КЭ'в< единой энергосистеме в технологическом, математическом- и экономическом аспекте установлено, что они не дают полной картины ЭМС в электросети и> требуется более совершенного метода оценки, основанном на постоянном централизованном контроле соответствия.

5. Обоснована необходимость мониторинга КЭ одновременно в разных субъектах энергетики по ходу передачи энергии по условиям технологического контроля, управления и коммерческой достоверности' учета.

6. Разработана и описана методика единой системы автоматизированного контроля показателей КЭ (АСККЭ) в регионе с одновременным, непрерывным контролем и управлением ПКЭ на напряжение от 0,4 кВ до 220 кВ.

7. Проведена унификация и группирование контрольных пунктов в субъектах по типичным требованиям, с отнесением их к коммерческому или технологическому контролю и определению контролируемых параметров в точках контроля. На основание этого определены 7 сечений контроля КЭ.

8. Установлено, что для каждого сечения контроля КЭ возможно подобрать специальные приборы, с минимальными или максимальными функциональными возможностями, исходя из поставленных задач наблюдаемости. Предложена схема и обоснована расстановка технических средств измерения по сечениям контроля КЭ из условия получения технологической информации для управления качеством электроэнергии в регионе и коммерческой информации КЭ, влияющей на достоверность учета обращаемой и отчуждаемой электроэнергии.

9. Предложена модель многоуровневой структурной схемы АСККЭ с входящими локальными системами субъектов контроля с возможность управления ПКЭ техническими устройствами в каждом субъекте по команде диспетчерских служб.

Ю.Произведено дифференцирование норм ПКЭ по сечениям и определены перечни и значения контролируемых ПКЭ в сечениях. При выборе перечня и значений ПКЭ, учтены международные стандарты.

1. ГОСТ 13109-97. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная1. Нормы качества электрической энергии в системах общего назначения//Минск.-1997. С.31.

2. Закон Российской-Федерации. О техническом регулировании-// № 184-ФЗ // 2002.- С.27.

3. Кармашев B.C. Никифорова* В.Н. О процедурах обязательной сертификации электрической энергии // Стандарты и качество-2002. №2.- С.8-10.

4. Постановление правительства РФ. О совершенствовании- порядка функционирования оптового рынка,электрической^энергии (мощности)// № 529 -31.08.2006.-С.97.

5. Проблемы повышения качества электрической энергии в электрических сетях России // Энергоэксперт. Круглый стол 2008. -№4(9) - С.24-29.

6. Белоусов В.Н., Энговатов В.И., Никифорова В.Н. Опыт контроля качества электроэнергии // ЭСКО. Экологические системы.- www. esco-ecosys/narod.ru -2002.-С.6.

7. Соколов B.C. Предложения по инженерному решению проблемы качества электрической энергии // Промышленная энергетика-200Г.- №8-С.б.

8. Суднова В.В. Качество электроэнергии// М.: Энергосервис-2000. С.80.

9. Орлов В. С.Ф. Рекомендации по регулированию напряжения в условиях энергосберегающей политики//КНовгород- 2002.- С. 154.

10. Г. Зеленкова Л.И. «Мониторинг качества электрической энергии в аспекте обеспечения безопасности энергосистемы РоссииЮлектрика.- 2007.- № 1 С. 6.

11. EN 50160. Европейский стандарт. Характеристики напряжения в электрических сетях общего назначения // ФГУП «Стандартинформ»- 2004.- С.28.

12. МЭК 61000-2-4 Электромагнитная совместимость (ЭМС)-Часть 2-4: Электромагнитная обстановка -Уровни электромагнитной совместимости для низкочастотных кондуктивных помех в системах электроснабжения промышленных предприятий// Стандартинформ.-\2002.- С.60.

13. Приказ № 524 РАО «ЕЭС России». О повышении качества первичного и вторичного регулирования частоты электрического тока в ЕЭС России //2002.-С.2.

14. Приказ Минэнерго РФ № 277. Методические указание по устойчивости энергосистемы. — 2003.-е. 14.

15. Дубинский, В.Н. Обеспечение качества электроэнергии в системах электроснабжения общего назначения// Мособлгосэнергонадзор -2005.- С.7.

16. Кудрин Б.И. История компенсации реактивной мощности // Электрика. -2001. № 6. - С.26-29.

17. Чэпмэн Д. Цена низкого качества электроэнергии// Энергосбережение.-2004.-№1- С .4.

18. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей РФ // М.:ЭНАС -2006.-С.264.

19. Ханс Де Кюленер. Прикладные аспекты качества электроэнергии. Перевод Е. В. Мельниковой//ЭСКО.Экологические системы, \vww.esco-ecosys.narod.rn 2005.-№7.

20. Сапронов A.A.,Гончаров Д^С. Некачественная электроэнергия-дополнительная составляющая коммерческих потерь Энергопредприятия// Автоматизация^ промышленности 2008.-№8.-С. 6.

21. Левин И:К. Потребность в корпоративных данных реального времени, в современных энергетических системах // www.emag.iis.ru. 2007.- С.7.

22. On-line'мониторинг качества электроэнергии в высоковольтных линиях на различных подстанциях сети железных дорог Италии/Avww.add-ion.ru.- 2007.-С.8.

23. Куро Ж. Качество электроэнергии при ее передаче и распределении// М: Электромаш- www.jacques cjurault @ areva-td.com.-2006.- С.5.

24. ГОСТ Р 51317.430-2008-(МЭК) 61000-4-30:2008)-проект. Электрическая энергия. Совместимость« технических средств электромагнитная. Методы измерений показателей качества электроэнергии//Стандартинформ- С.60.

25. Зеленкова Л.И. Проблемы сертификации/ / Энергонадзор-информ-СПб-200.-№1(31)- С.32-36.

26. Карташев И. И., Тульский В.Н., Шамонов Р.Г. Автоматизация управления качеством электроэнергии, методическое и инструментальное обеспечение//Вестник МЭИ-2001.- №5- С. 6-11.

27. Сапунов* М. Вопросы качества электроэнергии//Новости электротехники. -2001- № 4 (10)- С.4.

28. Воротницкий В.Э.* Калинкина М. А. Комкова Е. В., Пятигор В. И. Снижение потерь электроэнергии в электрических сетях. Динамика, структура, методы анализа и мероприятия//ЭСКО Экологические системы-2005.-№7- С.7.

29. Птицын О.В., Цапенко A.B. К вопросу обеспечения мониторинга качества электрической энергии // Вестник Госэнергонадзора.- 2002.-С.З.

30. Горюнов И.Т., Мозгалев В. С., Дубинский Е. В., Богданов В. А., Карташев И. И., Пономаренко И. С. Основные принципы построения системы контроля, анализа и управления качеством электроэнергии.//Электрические станции, 1998.- № 12. -С.14.

31. Тухас В.А. Проектирование средств, измерения кондуктивных помех в сети электропитания//Научно-производственное предприятие «Прорыв», Петрозаводск 2005.- С.4.

32. Карташев.И.И.Тульский В.Н. Современные средства контроля качества электроэнергии и опыт их практического применения // Энергоэксперт 2008. №4.-С.36-37.

33. Жежеленко И. В., Саенко Ю. JL Качество электроэнергии на промышленных предприятиях. 4-е изд. М.: Энергоатомиздат.- 2005.- С.261.

34. Гуртовцев-А. Метрологическое обеспечение, измерительных систем^// Минск, РУП «Белти»- 2002.- С. 8.

35. Дубинский Е.В., Пономаренко И.С. Современные информационные технологии и их аппаратное обеспечение в* задачах управления системами электроснабжения // Энергосбережение.-1999.-№6-С. 4.

36. Кармашев А.С. О новых международных стандартах в области качества электрической энергии // Энергоэксперт 2008.- №4.-С.40-45.

37. Аке Алмгрен. Потребность в* энергии высокого качества Просто и чисто// Ворлд Энерджи. www.capstone.ru.- 2001.- т. 4- № 1- С.4.

38. Мозгалев B.C., Тодирка С.Н., Пономаренко И.С. и др. Информационное обеспечение автоматизированных систем управления распределительными электрическими сетями.// Электрические станции.- 2001.- №10.- С. 13 20.

39. Матвеев. М., Кузнецов М.,. Электромагнитная совместимость. Современное состояние НТД // Москва- ООО «ЭЗОП»- www.news.elteh.ru- 2006. С.12.

40. Шпиганович А.Н., Пашков-В.Н1, Пестунов В:А. Использование систем мониторинга для оптимизации функционирования системы электроснабжения// Липецк, ЛГТУ- 2004.- С.4.

41. ГОСТ Р 8.596-2002 . Метрологическое обеспечение измерительных систем/ Постановление № 357.Госстандарт России- 2002.- С. 16.

42. Киселев В.В., Пономаренко И.С. Влияние несинусоидальности напряжения и тока на работу электронных счетчиков- электроэнергии// Промышленная энергетика.- 2003.- № 8 -С.5.

43. Дэвид Брэдли. Упредительное обслуживание-ключ к качеству электроснабжения. Проблемы напряжения. Перевод Мельниковой Е.В.// Энергосбережение 2005. - № 1.

44. Старцев А.П., Шинкарев* A.A. Проблемы качества электроэнергии в рамках действующего законодательства//Вестник Госэнергонадзора.- 2002.-№4. С.4.

45. СТО-17330282.29:240.001 -2003: Правила предотвращения развития и ликвидации нарушений нормального режима электрической частоты энергосистемы в нормальных режимах ЕЭС// РАО ЕЭС России- 2005.- С. 10.

46. Красник В.В. Потребители электрическойi энергии, энергоснабжающие организации и органы Ростехнадзора. Правовые основы взаимоотношений//. Производ.- практ. пособие. -М.: Энас. -2005.-С.168.

47. ABB. Электроснабжение промышленных предприятий. Автоматизация //www.abb.ru- 2005,- С.14.

48. Фишман В. Провалы напряжения в сетях промпредприятий. Причины и влияние на электрооборудование//Новости Электротехники-2008. №5(29) -С.5.

49. Романов К.К. Система мониторинга качества электрической энергии // Пенза. През. конф. Мониторинг качества электроэнергии 2007.-С.15.

50. William A. Radasky. Electromagnetic Compatibility Strategy for the Future// Presented at EMC 2000.//Wroclaw Poland- 2000.- S-16.

51. Зиновьев П.А, Насыров И.З. Вопросы теории и практики создания и развития корпоративных систем в отрасли связи// www.amfitel. ru-2007.- С.5.':, ■.■■■. : 1:14' : \ •■■

52. РМГ 29-99 ГСИ. Метрология. Основные термины и определения.

53. МЭК 61000-3-6. Электромагнитная совместимость. (ЭМС)- Ч. 3: Р.6: Оценка норм эмиссии для искажающих; нагрузок в системах электроснабжения со средним и высоким уровнем напряжения// Стандартинформ- С. 45.

54. Соколов B.C. Как работают электросчетчики при низком качестве электроэнергии // Промышленная энергетика- 2000 №8 2000. - С.4.

55. Ханзелка 3!, Бьень А. Интергармоники//Краков, Польша- 2002.-С.З.

56. Виноградов A.A., Нестеров М.Н. У ткин В.П. Некоторые, вопросы анализа реактивной мощности и: высших гармоник в электрических сетях 0,4-10 кВ// БГТУ- 2002.- С 4.

57. Петров В.М. Щербаков Е. Ф., Петрова; М. В. О влиянии бытовых электроприемников на работу смежных электротехнических устройств// Промышленная энергетика- 1998.- № 4- С.4.

58. Гамазин С.И., Петрович В.А. Определение фактического вклада потребителя в искажение параметров качества электрической, энергии// Промышленная энергетика 2003. - №1-С.32-38.

59. Григорьев О, Петухов В., Соколов В. Красилов И. Высшие гармоники в сетях электроснабжения 0,4 кВ//Новости электротехники-2008.- №4(52)- С.22.

60. АНИС КУЭ субъекта ОРЭ. Термины и определен ия.//Эко; i о п í ческие системы. 2004.-№12-С.6.

61. Матвеев. М., Кузнецов M¿ Электромагнитная совместимость. Современное состояние НТД /М: ЭЗОП; www.news.elteh.ru-2006.-С. 12.

62. Dr. Srinivasan К. Jutran R. Is Truc Power Telling the Whole Truth?// IREQ, Varennes, QC, Canada- 1997.-S.4 .

63. Галанов В.П. Галанов ВВ. О влиянии, нелинейных и несимметричных нагрузок на качество электрической энергии//Экологические системы.г2004'.-№2:-С.6. ' . • \

64. МЭК 61000-4-30. Электромагнитная совместимость (ЭМС)- Часть 4-30: Методьп . испытаний и- измерений ,- Методы измерения- качества электроэнергии//Стандар гпнформ- С. 42. .

65. Кучумов, JI. Кузнецов А. Сапунов Mi// Доказано в электросетях существуют высшие гармоники с частотой свыше 2кГЦ*;- Электротехника:-2004:-№ 4-С.7.

66. Константинов Б.А. Багиев ГЛ. Управление качеством энергии//? yanviktor.ru. 2005. -С. 14. !

67. Bendre, Divan D:,JCranz., W. Equipment«failures caused»by power quality disturbances//www.powerelectronics.com-Conf: Rec. IEEE-IAS Annual?Meeting- 2003.

68. Bucci G., Fiorucc E., Landi G. Digital! Measurement System for Power Quality Evaluation// www.techonline.com- Italy -Univcrsit di L'Aquila-2001 -S.8

69. С ГО -17330282.29.240.001-2005. Правила предотвращения развития и ликвидации:нарушений нормального режима электрической:части энергосистем// Приказ 644 OA© РАО «ЕЭС России»2005.-С.36.

70. Скакунов Д.В.Кузьмин C.B. Оценка показателей качества электроэнергии// VIII Межрегиональной НП конференции-22-23 ноября.-2007.- С. 307-322.

71. Веников В.А.Электрические расчеты, программирование и оптимизация режимов// М.гВысшая школа.-1983.-С.313.

72. Кузовкин А.И. Реформирование электроэнергетики и энергетическая безопасность// М.:Ин-т Микроэкономики, 2006.- С.388.

73. Железко Ю.С. Научно методические основы стратегии снижения потерь и повышение КЭ в ЭС//Дисс. в виде науч. Доклада д.т.н.-М-1999.-М.С-150