автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Разработка системы управления качеством электрической энергии в электрических сетях

На правах рукописи

ои

НАЗИРОВ ХУРШЕД БОБОХОДЖАЕВИЧ

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ

Специальность 05.14.02 - "Электрические станции и электроэнергетические

системы"

АВТОРЕФЕРАТ 6 ДЕК 2012

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

С'

Москва-2012

005056752

Работа выполнена на кафедре «Электроэнергетические системы» Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Национальный исследовательский университет «МЭИ» г. Москва.

Научный руководитель: Кандидат технических наук, доцент

Тульский Владимир Николаевич.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Воротницкий Валерий Эдуардович Заместитель директора по научной работе Филиал ОАО «НТЦ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ»-ВНИИЭ

Кандидат технических наук, доцент Цырук Сергей Александрович. Заведующий кафедрой «Электроснабжения промышленных предприятий» «НИУ «МЭИ»

Ведущая организация: ОАО «ФСК ЕЭС» г. Москва

Защита состоится «21 » декабря 2012 года в 13 час. 30 мин. в ауд. Г-200 на заседании диссертационного совета Д 212.157.03 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Национальный исследовательский университет «МЭИ!» по адресу г. Москва, ул. Красноказарменная, д. 17, 2 этаж, корпус «Г».

Отзывы и замечания на автореферат (в двух экземплярах), заверенные печатью учреждения, просим присылать по адресу: 111250, Москва, ул. Красноказарменная, д. 14, Ученый совет «НИУ «МЭИ».

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке «НИУ «МЭИ».

Автореферат разослан « ¿0_» ноября 2012 г.

Председатель

диссертационного совета Д 212.157.03

' I Жуков В.В.

1 2

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Введение

Актуальность задачи исследования: Управление качеством электроэнергии в электрических сетях способствует эффективному функционированию энергосистемы, созданию благоприятной электромагнитной обстановки для функционирования электротехнических средств как со стороны потребителей, так и со стороны энергоснабжающих организаций. Обеспечение качества электроэнергии является необходимым условием безопасности жизни и здоровья населения, а также одной из основ укрепления национальной безопасности государства. Ежегодно в целях усовершенствования и разработки комплексной программы управления качеством электрической энергии в электроэнергетических системах разных странах мира расходуются сотни миллиардов долларов, что подтверждает актуальность проблемы управления качеством электроэнергии в электроэнергетических системах. Несмотря на усилия, которые направлены на обеспечение качества электрической энергии в мировой практике, все еще регистрируются случаи низкого качества электроэнергии, ущербы от которого исчисляются миллиардами долларов.

Электроэнергетическая система Республики Таджикистан в настоящее время интенсивно развивается. Необходимость разработки системы управления качеством электроэнергий в данной энергосистеме обусловлена следующими факторами:

1) к электроэнергетической системе Таджикистана подключены все виды потребителей, вызывающие искажения формы кривой напряжения (преобразователи, сварочные установки, дуговые сталеплавильные печи, телевизоры, кондиционеры, компьютеры и т.д.)

2) наличием электроприемников, которые восприимчивы к искажению синусоидальности форм кривой тока и напряжения (асинхронные двигатели 6-10кВ насосных станций), которые орошают сельскохозяйственных культур находящиеся на высоте до 200м от источника воды;

3) энергетическая система страны развивается и присоединяется к энергосистемам соседних стран, у которых более жесткие требования к КЭ;

4) отсутствие систематического контроля качества электроэнергии согласно требованиям нормативных документов, которые действуют в стране (ГОСТ 13109-97);

5) способствованию развития электроэнергетической отрасли страны и укрепление ее безопасности.

Актуальность поставленной задачи подтверждается результатами проведенных измерений в 20 точках напряжением 0,4-500кВ электрической системы Республики с помощью специализированных средств измерения показателей качества электроэнергии.

Исследования в области обеспечения КЭ широко освещены и представлены на международных конференциях CIGRE, CIGRED, PSCC, IEEE, в работе которых в разные годы участвовали и внесли свой вклад российские ученые Добрусин Л.А., Железко Ю.С., Жежеленко И.В., Зыкин Ф.А., Иванов B.C., Курбацкий В .Г., Кучумов Л.А., Смирнов С.С., Бердин A.C., Салтыков В.М., Карташев И.И. и др.

Цель работы: На основе исследования состояния электроэнергетической системы Таджикистана, разработать систему управления, позволяющую обеспечить конечного потребителя качественной электроэнергией.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решены следующие задачи:

1) Проведена инструментальная оценка качества электроэнергии и исследовано современное состояние электрической системы Таджикистана, выявлены основные причины ухудшения качества электроэнергии.

2) На примере оценки влияния регулирования напряжения на потребление электроэнергии и потерь мощности в электроэнергетической системе Республики, показана важность автоматического регулирования напряжения для повышения эффективности использования электрической энергии.

3) Показана важность точности определения амплитудно-частотной характеристики сети на оценку резонансных явлении в задачах проектирования систем электроснабжения потребителей с нелинейной вольтамперной характеристикой.

4) Разработана методика оптимизации определения допустимых отклонений напряжения, потерь мощности и затрат на установку конденсаторных батарей в системах электроснабжения.

5) Разработаны требования к выбору мест установки средств измерения, позволяющие обеспечить наблюдаемость показателей качества электроэнергии в системе.

6) Разработан проект организационной модели центра управления качеством электроэнергии в составе вертикально интегрированной структуры ОАХК «Барки Точик» (Энергия Таджикистана).

Методы и средства исследования. Методика проведения выполненных исследований основана на теории электрических цепей, математическом и имитационном моделировании, с применением экспериментальных исследований в действующей электроэнергетической системе разного класса напряжений с использованием современных средств измерения.

Для расчетов использованы пакеты программ MathCAD, P.Spice (США), Rastrwin (Россия).

Достоверность полученных результатов базируется на фундаментальных классических положениях общей теории электротехники и

математики, корректности выполнения теоретических построений, апробацией >

полученных результатов на многочисленных примерах. Апробация полученных результатов осуществлялась на имитационных моделях программных комплексов P.Spice, General Algebraic Modeling System (GAMS) (США) и Rastrwin (Россия). Планируется применение полученных результатов в действующей электрической сети Таджикистана.

Научная новизна основных результатов диссертационной работы состоит в следующем:

• Впервые проведен анализ электромагнитной обстановки в электрических сетях Республики Таджикистан.

• Показана возможность регулирования напряжения в узлах энергосистемы для управления потреблением электроэнергии.

• Разработана методика выбора и размещения статических конденсаторных батарей для компенсации реактивной мощности по целевым функциям оптимизации: качеству напряжения, потерям мощности, инвестициям и суммарным затратам на установку средств компенсации реактивной мощности. Выбор приоритета целевых функций оптимизации в зависимости от рассматриваемого региона позволяет улучшить качество электроэнергии и обеспечить требуемые параметры режима.

• Разработана методика классификаций ПКЭ для характерных узлов ЭЭС используя методы «Процентной методики» (доля нормированных значений ПКЭ) и «Среднего и среднеквадратического значения ПКЭ» оцениваемого на суточном интервале.

• Впервые разработана система управления КЭ и функциональная модель центра управления КЭ в составе эксплуатирующей компании электрических сетей Республики Таджикистан. Разработан алгоритм мероприятий по обеспечению КЭ с участием служб и отделов ОАХК «Барки Точик».

Практическое значение диссертаций. Практическая значимость диссертаций заключается в следующем: Разработанный комплекс организационных, технических и методических мероприятий может служить основой для создания системы управления качеством электроэнергии в ОАХК «Барки Точик», которая позволит обеспечивать нормативные требования к КЭ у конечного потребителя при оптимальных издержках на эксплуатацию и потери электроэнергии.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации доложены и обсуждены на восемнадцатой международной научно -технической конференции студентов и аспирантов «РАДИОЭЛЕКТРОНИКА, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭНЕРГЕТИКА» в НИУ «МЭИ» (Москва) (март 2012), пятой международной научно-практической конференции «Перспективы применения инновационных технологий и усовершенствования технического образования в высших учебных заведениях стран СНГ» (Душанбе) (сентябрь октябрь2011), шестой международной научно-практической конференции «Перспективы применения инновационных технологий и усовершенствования технического образования в высших учебных заведениях стран СНГ»

(Душанбе) (октябрь ноябрь 2012) на заседании кафедры «Электроэнергетические системы» НИУ «МЭИ».

Публикации. Основные результаты и положения, полученные в диссертации, изложены в пяти публикациях, три из которых опубликованы в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, трех приложений и списка литературы из 92 наименований. Основной текст изложен на 159 страницах машинописного текста, включая 59 рисунков и 40 таблиц. Приложения изложены на 41 страницах машинописного теста.

Во введении кратко обосновывается актуальность работы, формулируется ее цель и основные задачи, характеризуется научная новизна и практическая значимость диссертационной работы.

В первой главе приводится краткое описание электрических станций, сетей и потребителей электроэнергии Таджикистана и особенности ее режимов работы. Приводятся результаты измерений и анализа показателей качества электроэнергии (КЭ) по каждому нормируемому показателю в рассматриваемой энергосистеме с объяснением возможных причин и последствий нарушения этих показателей.

Электроэнергетическая система Республики Таджикистан (РТ), как часть объединённой энергетической системы Центральной Азии, в настоящее время работает в автономном режиме. Основными источниками электроэнергии в стране являются ГЭС, так как на их долю приходится порядка 95% суммарной установленной мощности электрических станций РТ и их режим работы существенно зависит от сезонности и погодных условий в стране. В зимнем периоде в стране ощущается нехватка электроэнергии, в связи с изолированной работой системы и погодными условиями, которые влияют на выработку и потребление электроэнергии. Отсутствие связей с энергосистемами соседних стран и резкое уменьшение внутреннего спроса в летний период вынуждает систему работать с избыточным резервом мощности. В энергосистеме республики выделены три района: север, юг и центр. При этом основная выработка электроэнергии сосредоточенна в южной части республики, а крупные потребители расположены в центре и северной части страны. В энергосистеме эксплуатируются линии электропередачи номинальными напряжениями 0,38-500 кВ. Протяжённость воздушных линий 10-0,4кВ-80,5%, 500кВ-1%, 220кВ-2%, 110кВ-7%, 35кВ-4,7°/о и кабельных линий 10-0,4кВ-4,7%. Потребление электроэнергии по видам потребителей в РТ выглядит следующим образом: промышленные предприятия-54%, города-30% и сельское хозяйство-16%. Среди промышленных предприятий выделяется алюминиевый завод (ТАЖО)-47%, среди сельскохозяйственных потребителей - машинное орошение-12% от общего потребления электроэнергии. Крупными городами являются Душанбе (1112 тыс. чел), Худжанд (610 тыс. чел), Курган-Тюбе (150 тыс. чел).

Результаты измерений позволили оценить качество электрической энергии в характерных узлах ЭЭС Таджикистана. В (таблице 1.) представлены результаты

1 6

оценки на соответствие требованиям ГОСТ 13109-97. При этом, если в точке контроля хотя бы за одни сутки было зарегистрировано превышение нормативных требований, выдается заключение о нарушении.

Таблица 1.

Номинальное напряжение, кВ Показатели качества электрической энергии

А/ 5Щ, Кги Кои Ки Ки(п) Кпер1/

500 кВ + + - - + + + +

220 кВ + + - - + + + +

110 кВ + + - - + + -

10 кВ + + - - - + + +

15,75 кВ + + - - - + + -

380 В + + + + - + + +

220 В + + - - - + +

+/ - Соответствует и не соответствует нормам ГОСТ-13109-97.

Анализ результатов контроля показал, что на сегодняшний день ухудшения КЭ наблюдается по следующим показателям: отклонение частоты, отклонение напряжения, коэффициент несинусоидальности и коэффициент и-ой гармонической составляющей напряжения. Причиной нарушений по отклонению частоты Д/являются грубые настройки устройств автоматического регулирования частоты на генераторах электрических станций.

Повсеместно отсутствует автоматическое регулирование напряжения с помощью устройств регулирования под нагрузкой, что приводит к существенному выходу установившегося отклонения напряжения на выводах электроприемников 5{/у за нормально и предельно допустимый уровень. В работе показано, что увеличение напряжения, приводит к нерациональному электропотреблению, что недопустимо в условиях дефицита активной мощности.

В сетях высокого напряжения несинусоидальность возникает из-за режимов работы крупного алюминиевого завода, на долю выпрямительных установок которого приходится около 30% электропотребления по всей стране. В сетях низкого напряжения причинами возникновения гармонических составляющих напряжения кратных третьей являются активно внедряемые электронные устройства (в том числе энергосберегающие лампы, компьютеры, оборудование с частотно-регулируемым приводом и т.д.).

Основной причиной возникновения провалов и перенапряжений являются частые коммутации в сети, вызванные изменением нормальной схемы электроснабжения из-за ограничений в электропотреблении.

Во второй главе на математической модели исследуется качество электроэнергии по установившемуся отклонению напряжения, искажению формы кривой тока и напряжения, а также выполнены проверки разработанных моделей на достоверность.

Для оценки установившегося отклонения напряжения разрабатывается однолинейная электрическая схема части энергосистемы, где проводились

измерения показателей КЭ. Одновременно с измерениями по всем точкам контроля собиралась дополнительная информация по режимам работы сети.

Расчет установившихся режимов (НБ и НМ нагрузки) производился с использованием программного комплекса Лгюгпми, в основе которого применяется итерационный метод Ньютона. Коэффициенты трансформации трансформаторов были рассчитаны с учетом реального положения РПН и ПБВ регуляторов трансформаторов.

. После определения параметров режима осуществляется расчет отклонения напряжения для точек контроля, где были установлены приборы для оценки показателей КЭ. Сравниваются • результаты моделирования с результатами измерений по значениям активной и реактивной мощности в линиях, а также напряжению в контрольных точках, и если их разность находится в допустимых пределах, то расчет прекращается, иначе процесс повторяется до исправления всех возможных ошибок.

Результаты оценки погрешности моделирования представлены на рис 1. Как видно из графиков сравнения значений погрешность не превышает 6%, что подтверждает адекватность модели и позволяет применять её в дальнейших исследованиях параметров режима для основной частоты.

6ВД

6Р,К бЦХ

Точки контроля

Точки контроля

Рис. 1. Погрешность активной, реактивной мощности и напряжений а) - в режиме наименьшей нагрузки, б) - в режиме наибольшей нагрузки.

Для решения задачи обеспечения качества электроэнергии на заданном участке сети следует провести ряд мероприятий. В первую очередь необходимо провести оценку режимов высших гармоник (ВГ). Моделирование для оценки ВГ тока и напряжения в электрических сетях производится на основе линейных схем замещения, справедливых для каждой гармоники в отдельности. Для моделирования сети используется метод узловых потенциалов. Сеть задается узлами, связями между узлами и шунтами. В качестве связей выступают ЛЭП, трансформаторы, конденсаторы, реакторы, выключатели, в качестве шунтов -

(

I

нагрузка, конденсаторы, реакторы, генераторы, двигатели. Нагрузками узлов сетей 110 и 220 кВ являются: нагрузки распределительных сетей населенных пунктов, городов, промышленных предприятий, тяговые подстанции электрифицированного транспорта, алюминиевых заводов. Трансформаторные связи моделируются управляемыми источниками тока и напряжения, ЛЭП СВН моделируется П-образной схемой с учетом ее волновых свойств.

Моделирование сети для оценки режимов на высших гармонических составляющих производится с использованием программы «В2 Spice». Этапы моделирования приводятся на рис 2. Результаты моделирования для оценки погрешности параметров расчета высших гармоник для основной частоты приводятся на рис 4. Оценка погрешности результатов моделирования с показанием приборов для гармоник 5, 7,11,23 приводится на рис 5.

Рис. 2. Алгоритм моделирования ЭССТ для оценки качества электроэнергии по искажению синусоидальности.

6,°/о

6,'

1 <>-

5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 ♦ 61(п),% Шби(п)% А«Р(п)% п-гармоники

а) - погрешность для ЛЭП 505 (участок 20-21)

5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 ♦ 61(п), % Шби(п)% АбР(п)% п-гармоники б) - погрешность ДЛЯ ЛЭП 506 (участок 20-21) Рис. 4. Погрешность тока, активной мощности и напряжения гармоник порядков 5,7,11,23.

Разработанная модель части энергосистемы может использоваться для оценки качества электроэнергии на этапе оценки возможности присоединения новых потребителей, прогнозирования резонансных явлений.

Третья глава посвящена исследованию влияния качества электроэнергии на режим работы электроприемников и влиянию режима работы электроприемников на качество электроэнергии. Исследуются режимы потребления электроэнергии в зависимости от уровня КЭ по напряжению в узлах электрической системы РТ, оптимизации выбора и расстановки КУ.

Для оценки режимов потребления необходимо определить статические характеристики узлов наїрузки, которые зависят от состава и долевого, участия того или иного приемника электроэнергии. Статические характеристики узлов нагрузки задаются двумя способами:

а)

ном! / ном\

б)

и,

а{и)=&

и.

где Рном ¡; (2Н0„1.- номинальная активная и реактивная мощность ¿-го узла нагрузки (приемника) при условии, что в узле номинальное напряжение, А01, А1 ¡, А21. В0 г, Й! I, В2 ¿.-коэффициенты полинома СХН по активной и реактивной мощности, которые зависят от состава и структуры приемников электроэнергии, в сумме подключённых к узлу,

а, (3 —экспоненты по активной и реактивной мощности, зависящие от долевого участия приемников и потребителей в узле,

Уузі> ^ясжг фактическое и номинальное напряжения г'-го узла. Статические характеристики и регулирующие эффекты взаимных узлов нагрузки определяются по следующим формулам:

АгеГ^и^-еГ-ьЕАЛДЮ

Где Рц, (¿и- активная и реактивная мощность і — узла; 1—^) —

\UHtl'

значение регулирующего эффекта і —го узла, ДРу(У), Д(?£Д{/) активные и реактивные потери в ветвях, которые связаны су'-ым узлом.

Статические характеристики нагрузки влияют на потери в пассивных элементах электрической сети. Фрагмент оценки потерь активной и реактивной мощности на примере ЛЭП 500кВ представлен ниже.

_ (А0+А1-и2и)НР2і-22Лво+Ві-ип.+(В2-СолНи2і.)2)г<Ягі-22)2 „

¿а~СХ21-22--Г75 л21-22

V АО _ (Ло+41-С/21.)2-(Р21_22)2(В1,+В1-(/21.+(Я2-С0Л)-(Ц21.)2) •(<З21-22)2

21-22--Тії-

и21'

АБСХ = АРСХ + А(1СХ1 где и21»- относительное напряжение в начале линии (в узле 21модели);

Ог

Сол = 7— степень компенсации реактивнои мощности, протекающей

Улэп по ЛЭП.

~ реактивная мощность узла нагрузки и <2Лэп- реактивная мощность, протекающая по ЛЭП.

Относительные потери определяются следующим образом:

£ДРсх%=^-- Ю0% (1а)

¿4 *оспотр

1Д0сх%=^^-100% (26)

¿4 чсхпотр

Е ^схпотр) Е <?схпотр ~ суммарное потребление активной и реактивной мощности системы с учётом статической характеристики. Кривая изменения относительных потерь системы в режимах набольшей и наименьшей нагрузки приводится на рис 6 (а, б), 7 (а, б).

А Гсх, МВт

А Оах. МВар

и*

А^Ртах ------ --- ........-.........

А Ртіп к Ї

3 £ І'

О.РО 0,РІ 1.00

А Осх, 94

~А Отіп А~£тсос~ ......4

І к --- ■ —■——і

Рис. 6. а) изменение относительных потерь активной б) реактивной мощности системы РТ.

Рис. 5. а) изменение потерь активной б) реактивной мощности системы РТ.

Из графиков рис. (5, 6) видно, что при увеличении напряжения на 5% относительные активные потери возрастают на 0,3-0,45% от потребляемой мощности, а реактивные потери уменьшаются до 5-7%. При уменьшении напряжения на 5% активные потери, соответственно, уменьшаются на 0,20,3%, а реактивные потери увеличиваются на 5%. Потребляемые активная и реактивная мощность при уменьшении напряжения на 5% уменьшаются на 7% и 20% соответственно, а при увеличении напряжения на 5% на 5-7% увеличиваются активная мощность и на 22-27% реактивная мощность.

Для анализа потребления электрической энергии с учетом статической характеристики нагрузки рассматриваем расчет режимов наибольшей и наименьшей нагрузки при отсутствии встречного регулирования напряжения с учетом СХН и то же самое с соблюдением условий встречного регулирования напряжения.

Результаты расчета режимов электропотребления в двух случаях приводятся в таблице 2.

Таблица 2.

Встречного регулирования напряжения нет, расчет с учётом статической

характеристики нагрузки.

Режим ЕРн, 2(}н, Е8н, ХДР, ЕДЯ, Отн Потери

МВт Мвар МВА МВт МВт МВт системы

НБ 873,5 791,9 1179 26,4 79,1 83,4 ДР%тах 3.022

НМ 714,7 739,7 1028 21,44 73,9 76,9 ДР% тіп 2а5

Встречное регулирование напряжения есть (1,05х1/нб, 1,02х1}нм),

расчет с учётом статической характеристики нагрузки.

Режим ЕРн, ЕЭн, ЕДР, хдэ, Отн Потери

МВт МВар МВА МВт МВт МВт системы

НБ 902,51 855,5 1244 27,06 85,5 89,7 ДР%тах М

.НМ 675,14 610,3 910,1 20,25 61,03 64,3 ДР%тіп 2.99

Как видно из результатов расчета, при регулировании напряжения в режиме максимума нагрузки потребляемая активная мощность увеличивается на 3,2%, а реактивная мощность на 7-8%. В режиме наименьшей нагрузки потребление активной мощности уменьшается на 5,5%, а реактивная мощность на 15-17%. Потери, соответственно, увеличиваются приблизительно на 0,5%-0,6%.

Далее рассматривается вопрос оптимизации выбора и размещения компенсирующих устройств с использованием следующих целевых функций;

...........................|о < д. < д

(2) (4)

/=і

= і I, I, g„ W UJ ■ cos(^ - <5,)) (5) (6)

Fx — целевая функция для определения общего объема затрат, Вг -компенсация в г'-ой системе шин в (Мвар), Flm-максимальное количество средств, доступных для инвестиций, и В1т - максимальное значение компенсации реактивной мощности, размещённой в узле г. и-это число узлов в исследуемой системе.

Вторая целевая функция F2- представляет собой среднее отклонение напряжения. Где Ur фактическое значение напряжения в г'-ом узле, Uf-требуемое значение напряжения в г-ом узле.

Третья целевая функция F3 - это минимизация потерь активной мощности. Где ду-проводимость ветви i-j, Ui и Uj напряжения участка, Sj и Si- углы конца j и начала i ветви.

Четвертая целевая функция F4 — это суммарные затраты на установку и эксплуатацию КУ. Где ng- это сумма генерируемых единиц, Cj- стоимость электроэнергии в узле, (^-выработанная мощность в узле.

/■Ж^Щ^Ж77©1' ст)

где ] — главная целевая функция, оптимизирующая вышеперечисленные функций, а, д, у и £ — приоритетные упорядоченные множители, которые можно ставить в приоритетном порядке целевых функций и потом их оптимизировать. Сумма этих множителей должна составить 100%. F3, F4*-это оптимальное значение целевых функций.

Расчет режима и оптимизация осуществляется в программном комплексе Rastrwin, оптимизация по затратам рассчитывается в среде Excel и GAMS [64], Расчет производится в режиме максимума и средней суточной нагрузки в трех вариантах в зависимости от приоритета оптимизируемой функции, которая задается коэффициентами а, д, у и £ рис. 7 а).

Вариант 1

Вариант 3

* Вариант-1 ''/. Вариант-2 II Вариант-3

Рис. 7. а)-Множители приоритетности целевых функций оптимизаций б)-Необходимые мощности КУ узлов по вариантам расчета.

Оптимальная мощность КУ по узлам приводится на рис. 7 б).

Результаты расчета оптимизации выбора и размещения компенсирующих устройств представлены в таблице 3.

Таблица 3

Экономические показатели расчета выбора и размещения

Целевые функции Вариант 1 Вариант 2 Вариант 3

Общий объём капиталовложений, $ 9260 11641,3 12293,48

Среднее отклонение напряжения, % 5,582 2,202 2,1

Суммарные активные потери системы, МВт 41,6 38,8 37,7

Суммарные затраты системы, $ 1615203 1607815 1595366

Главная целевая функция, o.e. 0,00012 0,0003 0,00071

Результаты расчета показывают, что размещение КУ в электроэнергетической системе Таджикистана очень эффективно. Эффективность заключается в уменьшении потерь мощности при разгрузке системы от неэффективного реактивного потока мощности. Без установки КУ суммарные потери составляли 51,8 МВт (7,4%), а после компенсации реактивной мощности суммарные потери составляли 37,7 МВт (5,3%). Потери мощности сократились на 2,1% в денежных единицах. Экономия средств составляет 1,78. Млн. долл. в год. При этом улучшилось качество напряжения в контрольных узлах электроэнергетической системы республики.

Другой задачей управления качеством электроэнергии для проектирования или развития существующей электрической сети является контроль спектра гармоник тока и напряжения, которые распространяясь в сети, ухудшают КЭ.

Для определения ожидаемого вклада в точке общего присоединения большое значение имеет место, где подключается новая искажающая

1 14

нагрузка, конфигурация электрической системы до рассматриваемой подстанции. Традиционно внешняя система электроснабжения не рассматривается, а заменяется ее условным индуктивным сопротивлением системы.

Такой подход не позволяет точно учитывать амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) ТОП генерируемых гармоник вновь подключаемого нелинейного потребителя.

Для более точного исследования АЧХ в точке присоединения необходимо рассматривать систему в развернутом виде, что усложняет процесс расчета уравнения узлового напряжения в зависимости от порядка гармоники. Решая данную задачу, можно предотвратить резонансные явлений в ТОП, корректно выбрать средства компенсации токов высших гармоник, создаваемых электроустановками потребителей.

На рис 8 приводятся результаты вариантов расчета АЧХ в точке присоединения новой искажающей нагрузки ПС «Новая» на базе разработанной математической модели расчета ВГ.

а) -НИ ■♦•И 6) +р(1-М(2

Рис 8. Входное а) - активное, б) - реактивное сопротивление узла 30 (Шины 110 кВ ПС Новая линия Л-НС-2).

На рис 8 а, б) изображены кривые )Х1, гг АЧХ реактивного и активного входного сопротивления по первому случаю, в котором сопротивление системы рассматривается условно. Для второго }х2, г2 случая не производится сворачивание сопротивления системы относительно точки общего присоединения и рассматривается в развернутом виде как математическая модель для расчета токов и напряжения ВГ, а также анализа АЧХ.

В первом случае с ростом частоты гармоник резонансные явления не проявляются. Кривые]Х2, т2 более точно отражают реальную картину АЧХ в точке подключения потребителя с нелинейной нагрузки. Конфигурация схемы рассматриваемой подстанции на частотах 350-450Гц с учетом генерируемого спектра токов и напряжения подключаемого потребителя в

ТОП создает резонанс напряжения, что приводит к увеличению значения напряжения в данном узле практический в два раза

В четвертой главе рассматриваются проблемы управления КЭ в ЭЭСТ и во всем мире, производится технический обзор современных средств измерения показателей КЭ для системы мониторинга. Определяются места установки СИ для непрерывного контроля КЭ и методика обработки измеренных результатов для ее классификации. Разрабатываются алгоритмы комплексных мероприятий по управлению КЭ в структуре ОАХК «Барки Точик».

Анализ более 150 единиц современных приборов для измерения показателей КЭ производителей Россий, США, Германии, Израиля, Франции Словении, Польши и Испании по основным признакам представлен на рис 9. Стационарные средства измерения на сегодняшний день составляют 36% от всего рыка коммерческих производителей. По передаче результатов измерения 40% приборов имеют возможность подключаться через модем и 25% могут подключиться к интернету, поэтому очень важно учитывать эту техническую возможность СИ при создании архитектуры системы, мониторинга КЭ по расстановке этих приборов и передачи измеренных результатов.

20%

Алфавитно-цифровой Тип пользовательского интерфейса

Карманный По виду исполнения

55% Спектральный анализ

Электроэнергия

Направление Гармоники "б% Другие нарушения

Регистрация переходных процессов

Тип передачи результатов измерения

Измерения параметров

Рис. 9. Ресурсы современных СИ показателей качество электроэнергии.

В данной части работы, решается вопрос выбора точки контроля для создания системы мониторинга качества электроэнергии с учётом оценки электромагнитной обстановки электрической системы и анализом показателей КЭ.

Согласно рис. 10 а) рассматриваются два подхода для решения данной проблемы: 1-ый с учетом анализа электромагнитной обстановки электрической системы и 2-ой с учетом наблюдений за показателями качества электроэнергии.

Согласно рис 10. б) для классификации ПКЭ разрабатываются два метода с использованием законов математической статистики: 1-ый это

процентный метод, 2-ой - метод средних значений и среднеквадратического отклонения. Алгоритм расчета этих методов представлен на рис 10. б. С помощью разработанного метода обрабатываются результаты измерений, полученные на ПС Новая, и производится классификация (рис 11).

Выбор места установ«»

I

С учетом анализа системы по электромагнитной обстановке! [с анализом показателей качества ! электроэнергии

. ... г »

1 Анализ отклонения частоты.

На. имнах электростанций

+

'раноформжгорное оборудование (силовые, преобразовательные,

Г На границах раздела системы

.1

аточках установка КУ

I

: В центрах питания н на шинах і трансформаторных подстанций потребителей

Расстановка СИ для мониторинга. ПКЭ

Анал и» установившегося отклонения напряжения.

Анализ колебаний напряжения (римах изменения напряжения, доз» фликера).

Анализ несинусоидапьноети напряжения (коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения, коэффициент гьоА гармонической еоетаапяющрй напряжениях

Анализ несимметрии напряжения (по обратной н нулевой посяедоввтеш-юсти).

Определения участок сети влияющий на качества электроэнергии

не-* К,

расстановка СИ для мониторинга ПКЭ

! Показатели КЗ измеренное го. требованием ГОСТ ^1-09-97 бЦ, К«. Ки(П), К2(и), К«и)

X

Определение средней значение, случайной величины

5>,

Среднеквэдратичвское отклонение.

2 (.,--)'

Построение гистограммы.

«Процентная методика*

«Метод средней значение и среднекаадратическое отклонение случайной величины»

[ Постровни» функции [ распределен и*

Определение, границы классификаций ГТКЭ

X

Определение границы ] классификаций ПКЭ »

Результаты оденки классификаций качества электроэнергии.

Результаты оценки классификаций качества электроэнергии

б)

Рис. 10. а) - Этапы выбора места установки СИ для мониторинга КЭ, б) -Алгоритм методов обработки измеренных результатов для оценки степени УКЭ.

а Очень высокая ..................1.........._.......... і____

в Высокая І

С Нормальная !

б « ! Плохая .... ....................«_____________________________________

е: Очень плохая 1-

г > Критическая i

Отклонения напряжения

Коэффициент неси метрик

Коэффициент несинусои дальности

Рис. 11. Классификация результатов измерения показателей КЭ ПС «Новая».

Для задачи управления КЭ в ЭЭСТ разрабатывается модель центра управления КЭ в составе вертикально интеграционной структуры ОАХК «Барки Точик», которая представлена на рис. 12.

Измеренные ПКЭ в точке контроля системы мониторинга.

Результаты измерений основных» вотомогательных показателей КЭ

Центр да

Подготовка кадров для Центра УКАЗ ПО вопросам регулирования частоты

Отдел подготовки специалистов

Задача Регулирования частоты

Задача регулирования напряжения

Задача нормализации уровня тоюа и напряжений ВТ

Задача нормализации уровня несимметрии

Налаживание ястемы наблюдения, свор сгагаиичваях данных о провалах, имггупьсах и перенапряжениях, а также определение причин возникновения ал« помех и их предотвращение

А Б В Г Д

Рис. 12. Задачи, решаемые центром управления качеством электрической

энергии.

Определяются внешние и внутренние связи этого ЦУКЭ. Разрабатывается следующие организационно-технические мероприятия для

ЦУКЭ:

A) Организационно-технические мероприятия по регулированию частоты с участием служб и отделов ОАХК «Барки Точик» (рис 12):

Б) Организационно-технические мероприятия по регулированию напряжения с участием служб и отделов ОАХК «Барки Точик» (рис 12):

B) Организационно-технические мероприятия по нормализации уровней токов и напряжений ВГ с участием служб и отделов ОАХК «Барки Точик» (рис 12):

Г) Организационно-технические мероприятия по нормализации несимметрии с участием служб и отделов ОАХК «Барки Точик» (рис 12): Д) Организационно-технические мероприятия по налаживанию системы наблюдения и сбора статистических данных о провалах, перенапряжениях и импульсах напряжений с участием служб и отделов ОАХК «Барки Точик» (рис 12):

Заключение

1) Приведен анализ структуры и характеристика параметров электроэнергетической системы Республики Таджикистан. Выполнен инструментальный контроль показателей КЭ, установлены причины его ухудшения, а также рассчитан нанесенный ущерб.

2) Предложены методы выбора точек непрерывного контроля с учетом электромагнитной обстановки в системе.

3) Показана необходимость регулирования напряжения в электрических сетях республики, которая позволяет, особенно в режимах ограниченной работы системы, рационально распределять мощности потребителей.

4) Разработана схема расчетной модели объекта исследования для оценки отклонений напряжения и коэффициентов несинусоидальности по току и напряжению ВГ. Представлены результаты оценки погрешности моделей в сравнении с результатами измерений.

5) Предложены варианты практических рекомендаций при выборе параметров и размещении КУ с применением функций оптимизации по их приоритетности с учетом СХН по напряжению, что позволяет сократить потери мощности по системе в целом на 2,1%.

6) Разработана модель центра управления КЭ в составе вертикально интегрированной структуры ОАХК «Барки Точик», предложены организационно-технические мероприятия, проводимые центром управления КЭ.

Основные положения диссертации отражены в следующих публикациях:

1. Ю.В. Шаров, В.Н. Тульский, И.И. Карташев, Х.Б. Назиров, Дж. Ш. Тошев. Современное состояние электрических сетей Республики Таджикистан по качеству электрической энергии // Вестник Таджикского Технического университета - 2012 - №4 (16). - С. 39 - 49.

2 В.Н. Тульский, Х.Б. Назиров, НИУ «МЭИ», Дж. Ш. Тошев, М.М. Вохидов М.М. «ТТУ им. акад. М.С. Осими». Управление качеством электрической энергии в Электроэнергетической системе Республики Таджикистан. // Пятая международная научно-практическая конференция «Перспективы применения инновационных технологий и усовершенствования технического образования в высших учебных заведениях стран СНГ» (част 1) Душанбе, 2011г.-С. 103-106.

3. Х.Б. Назиров. В.Н. Тульский. Оценка электромагнитной совместимости в электрических сетях 0,38-500 кВ Республики Таджикистан. Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Восемнадцатая международная научно - техническая конференция студентов и аспирантов. Тезисы докладов, том 4. М.: Издательский дом МЭИ, 2012 г., с. 371.

4. В. Н. Тульский, И. И Карташев, Н. М. Кузнецов, М. Г. Симуткин, X. Б. Назииров. Управление качеством электроэнергии в электрических сетях // Горный журнал - № 12 - 2012г. - (Находится в печати)

/О

5. В.Н. Тульский, Х.Б. Назиров. Исследование влияние регулирования напряжение на потребление и потери электроэнергии в распределительных сетях 10-0,4 кв// Вестник Таджикского Технического университета - 2012 -№2 (18). - С. (Находится в печати)

6. Тульский В.Н., Назиров Х.Б., Додхудоев М. Д., Вохидов М. М. Моделирования электрической системы для исследования токов высших гармоник // Шестая международная научно-практическая конференция «Перспективы применения инновационных технологий и усовершенствования технического образования в высших учебных заведениях стран СНГ» Душанбе, 2012г. (Находится в печати).

7. Тульский В.Н., Назиров Х.Б., Додхудоев М. Д., Вохидов М. М. Сопоставимость уровней высших гармоник полученных на математической модели с результатами инструментального контроля в электрической системе Республики Таджикистан // Шестая международная научно-практическая конференция «Перспективы применения инновационных технологий и усовершенствования технического образования в высших учебных заведениях стран СНГ» Душанбе, 2012г. (Находится в печати).

Подписано в печать

Заказ ьт Тир. т Печ.л.

Полиграфический центр МЭИ(ТУ) Красноказарменная ул., д.13.

Введение.

ГЛАВА 1 ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В РЕСПУБЛИКЕ ТАДЖИКИСТАН.

1.1 Описание электроэнергетической системы. Фактическое состояние и перспективы развития электрических станций, электрических сетей и потребителей электрической энергии.

1.2 Анализ качества электроэнергии электроэнергетической системы Республики Таджикистан.

1.2.1 Отклонение частоты.

1.2.2 Установившееся отклонение напряжения.

1.2.3 Несимметрия напряжения.

1.2.4 Несинусоидальность напряжения.

1.2.5 Провалы и перенапряжения.

1.3 Обзор методов оптимизации выбора и размещения средств компенсации.

1.4 Обзор проблем обеспечения управления качеством электроэнергии.

1.5 Выводы по первой главе.

ГЛАВА 2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ТАДЖИКИСТАНА ДЛЯ ОЦЕНКИ КЭ.

2.1 Моделирование ЭЭСТ для оценки установившегося отклонения напряжения.

2.1.1 Оценка качества электрической энергии по установившемуся отклонению напряжения.

2.1.2 Исходные данные для модели.

2.1.3 Оценка достоверности математической модели по отклонению напряжения. Сравнение результатов расчета с результатами измерений.

2.2 Разработка математической модели ЭЭСТ для оценки КЭ по коэффициентам искажения синусоидальности и п-ой гармонической составляющей напряжения.

2.2.1 Сущность проблемы высших гармоник напряжения.

2.2.2 Методы расчета несинусоидальных режимов.

2.2.3 Моделирование режимов высших гармоник в ЭЭСТ. Постановка задачи

2.3.4 Моделирование элементов электроэнергетической системы Таджикистана.

2.3.5 Оценка достоверности разработанной модели сети по высшим гармоникам.

2.5 Выводы по второй главе.

ГЛАВА 3 ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА РЕЖИМ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКОВ И ВЛИЯНИЕ РЕЖИМА РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКОВ НА КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ.

3.1 Влияние напряжения на статические характеристики нагрузки и потери мощности.

3.1.1 Взаимосвязь показателей качества электроэнергии с потребителями и приемниками электроэнергии в электрических сетях республики Таджикистан.

3.1.2 Статические характеристики приемников электроэнергии и узлов электрической нагрузки.

3.1.3 Способы и средства регулирования напряжения применяемые в математической модели ЭЭСТ.

3.1.4 Анализ изменения параметров электрических сетей при регулировании напряжения с учетом статической характеристики нагрузки.

3.1.5 Определение регулирующих эффектов узлов электрической нагрузки в математической модели.

3.1.6 Влияния СХН на потребление мощности и исследование характерных режимов электропотребления электрической системы Таджикистана.

3.1.7 Влияние регулирования напряжения на потребление мощности в передающих сетях.

3.1.8 Влияние ре1улирования напряжения в распределительных сетях на потребление и потери электроэнергии.

3.2 Компенсация реактивной мощности для снижения потерь мощности и электроэнергии и обеспечения нормативных требований по отклонению напряжения.

3.2.1 Сущность проблемы и методы расчета выбора параметров и размещение компенсирующих устройств.

3.2.2 Расчет и выбор компенсирующих устройств в электроэнергетической системе Таджикистана.

3.3 Влияние точности задания АЧХ сети на результаты проектирования систем электроснабжения потребителей с нелинейной В АХ.

3.4 Выводы по третьей главе.

Глава 4 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ.

4.1 Актуальность системы мониторинга для управления качеством электроэнергии.

4.2 Технико-экономические задачи управления КЭ с применением системы мониторинга.

4.2.1 Современные средства измерения показателей качества электроэнергии для создания системы мониторинга.

4.2.2 Выбор точки непрерывного контроля качества электрической энергии для разработки системы мониторинга КЭ в электрических сетях Таджикистана.

4.3 Разработка метода оценки КЭ в узлах энергетической системы Таджикистана при мониторинге КЭ.

4.3.1 Процентный метод.

4.3.2 Метод среднего значения и среднеквадратического отклонения случайной величины.

4.4. Разработка организационных мероприятий управления КЭ.

4.4.1 Определение внутренних, внешних связей и полномочий Центра УКЭ в составе ОАХК «Барки Точик».

4.5 Выводы по четвертой главе.

Актуальность задачи исследования: Управление качеством электроэнергии в электрических сетях способствует эффективному функционированию энергосистемы, созданию благоприятной электромагнитной обстановки для функционирования электротехнических средств, как со стороны потребителей, так и со стороны энергоснабжающих организаций. Обеспечение качества электроэнергии является необходимым условием безопасности жизни и здоровья населения, а также одной из основ укрепления национальной безопасности государства. Ежегодно в целях усовершенствования и разработки комплексной программы управления качеством электрической энергии в электроэнергетических системах разных странах мира расходуются сотни миллиардов долларов [65, 73, 74], что подтверждает актуальность проблемы управления качеством электроэнергии в электроэнергетических системах. Несмотря на усилия, которые направлены на обеспечение качества электрической энергии, в мировой практике все еще регистрируются случаи низкого качества электроэнергии, ущербы от которого исчисляются миллиардами долларов [65, 74].

Электроэнергетическая система Республики Таджикистан в настоящее время интенсивно развивается. Необходимость разработки системы управления качеством электроэнергии в данной энергосистеме обусловлена следующими факторами:

- к электроэнергетической системе Таджикистана подключены все виды потребителей, вызывающие искажения формы кривой напряжения (преобразователи, сварочные установки, дуговые сталеплавильные печи, телевизоры, кондиционеры, компьютеры и т.д.)

- наличием электроприемников, которые восприимчивы к искажению синусоидальности кривой напряжения (например асинхронные двигатели 6-10кВ насосных станций, находящиеся на высоте до 200м от источника воды, которые орошают сельхоз культуры);

- энергетическая система страны развивается и присоединяется к энергосистемами соседних стран, у которых более жесткие требования к КЭ;

- отсутствие систематического контроля за качеством электроэнергии согласно требованиям нормативных документов, которые действуют в стране (ГОСТ 13109-97);

- обеспечение развития электроэнергетической отрасли страны и укрепление ее безопасности.

Актуальность поставленной задачи подтверждается результатами, полученными при проведении двухнедельных измерений в 20 точках напряжением 0,4-500 кВ электрической системы Республики с помощью специализированных средств измерения показателей качества электроэнергии.

Исследования в области обеспечения КЭ широко освещены и представлены на международных конференциях CIGRE, CIGRED, PSCC, IEEE, в работе которых в разные годы участвовали и внесли свой вклад российские ученые Добрусин Л.А., Железко Ю.С., Жежеленко И.В., Зыкин Ф.А., Иванов B.C., Курбацкий В.Г., Кучумов Л.А., Смирнов С.С., Бердин A.C., Салтыков В.М., Карташев И.И. и др.

Цель работы: Разработка системы управления КЭ и обеспечение конечного потребителя качественной электроэнергией на основе исследования состояния показателей КЭ электроэнергетической системы Таджикистана и выявление основных проблем, вызывающих их ухудшение.

В рамках сформулированной проблемы в диссертационной работе решены следующие задачи:

1. Инструментальная оценка качества электроэнергии, выявление основных причин его ухудшения и исследование современного состояния электрической системы Таджикистана при обеспечении качества электроэнергии.

2. Исследования показателей КЭ по установившемуся отклонению напряжения, а также коэффициентов несинусоидальной формы кривой напряжения на модели электроэнергетической системы Таджикистана.

3. Исследование влияния регулирования напряжения на потребление электроэнергии и потери мощности в электроэнергетической системе Республики.

4. Влияние точности параметров амплитудно-частотной характеристики сети на оценку резонансных явлении в задачах проектирования систем электроснабжения потребителей с нелинейной вольтамперной характеристикой.

5. Разработка методики оптимизации определения допустимых отклонений напряжения, потерь мощности и затрат на установку конденсаторных батарей в системах электроснабжения.

6. Разработка системы мониторинга КЭ на примере системообразующей части электрической сети Республики Таджикистан с учетом наблюдаемых показателей КЭ и особенностей системы по уровню электромагнитной совместимости.

7. Разработка модели центра управления КЭ в составе вертикально интегрированной структуры ОАХК «Барки Точик» (Энергия Таджикистана).

8. Методы и средства исследования. Методика проведения выполненных исследований основана на теории электрических цепей, математическом и имитационном моделировании, с применением экспериментальных исследований в действующей электроэнергетической системе- в сетях разных классов напряжения с использованием современных средства измерения.

Для расчетов использованы пакеты программ МШкСАИ, Р.Брке (США), ЯсИгЖт (Россия).

Достоверность полученных результатов базируется на фундаментальных классических положениях общей теории электротехники и математики, корректностью выполнения теоретических построений, апробацией полученных результатов на многочисленных примерах. Апробация полученных результатов осуществлялась на имитационных моделях программных комплексов P.Spice, General Algebraic Modeling System (GAMS) (США) и RastrWin (Россия). Планируется применение полученных результатов в действующей электрической сети Таджикистана.

Научная новизна основных результатов диссертационной работы состоит в следующем:

• Впервые проведен анализ электромагнитной обстановки в электрических сетях Республики Таджикистан.

• Показана возможность регулирования напряжения в узлах энергосистемы для управления потреблением электроэнергии.

• Разработана методика выбора и размещения статических конденсаторных батарей для компенсации реактивной мощности по целевым функциям оптимизации: качеству напряжения, потерям мощности, инвестициям и суммарным затратам на установку КРМ. Выбор приоритета целевых функций оптимизации в зависимости от рассматриваемого региона позволяет улучшить КЭ и обеспечить требуемые параметры режима.

• Разработана методика классификация ПКЭ для характерных узлов ЭЭС используя методы «Процентной методики» (доля нормированных значений ПКЭ) и «Среднего и среднеквадратического значения ПКЭ» оцениваемого на суточном интервале.

• Впервые разработана система управления КЭ и функциональная модель центра управления КЭ в составе эксплуатирующей компании электрических сетей Республики Таджикистан. Разработан алгоритм мероприятий по обеспечению КЭ с участием служб и отделов ОАХК «Барки Точик».

Практическое значение диссертаций. Практическая значимость диссертации заключается в следующем:

• Разработанный комплекс организационных, технических и методических мероприятий может служить основой для создания системы управления качеством электроэнергии в ОАХК «Барки Точик», которая позволит обеспечить выполнение нормативных требований к КЭ у конечного потребителя при оптимальных издержках на эксплуатацию и потерях электроэнергии.

4.5 Выводы по четвертой главе.

1. Представлено современное состояние управления КЭ в мире и в Таджикистане. Приведена актуальность системы управление КЭ на базе мониторинга показателей качества электроэнергий в электрических сетях Республики Таджикистан.

2. Приводится оценка ресурсов современных средств измерения показателей качества электроэнергий российских и зарубежных производителей для создания системы мониторинга.

3. Представлен подход к выбору точек контроля КЭ системы мониторинга, на примере выделенной сети Республики Таджикистан: а) С учетом анализа электрической системы по электромагнитной совместимости. б) С учетом анализа измеренных результатов показателями качества электроэнергии.

4. Разработана методика оценки уровня обеспечения КЭ в узлах энергетической системы Таджикистана при мониторинге КЭ.

5. Разработаны организационные мероприятия системы управления КЭ для центра управления качеством электроэнергий в составе ОАХК «Барки Точик».

6. Разработан алгоритм выбора мероприятий по обеспечению системы управления КЭ с участием служб и отделов ОАХК «Барки Точик».

Заключение

1) Приведен анализ структуры и параметров электроэнергетической характеристики электроэнергетической системы Республики Таджикистан. Выполнен инструментальный контроль за показателями КЭ, установлены причины его ухудшения, а также вызванные этими причинами технологический ущерб.

2) Предложены методы выбора точек непрерывного контроля с учетом электромагнитной обстановки в системе.

3) Показана необходимость регулирования напряжения в электрических сетях республики, которая позволяет особенно в режимах ограниченной работы системы рационально распределять мощности по потребителям.

4) Разработана схема расчетной модели объекта исследования для оценки отклонений напряжения, и коэффициентов несинусоидальности по току и напряжению ВГ. Представлены результаты оценки погрешности моделей в сравнении с результатами измерений.

5) Предложены варианты практических рекомендаций при выборе параметров и размещения КУ с применением функций оптимизации по их приоритетности с учетом СХН по напряжению, что позволит сократить потери мощности по системе в целом на 2,1%.

6) Разработана модель центра управления КЭ в составе вертикально интегрированной структуры ОАХК «Барки Точик», предложены организационно-технические мероприятия, проводимые центром управления КЭ.

1. Информация за 3 декабря 2009 года Министерство энергетики и промышленности Таджикистана.

2. Энергетическая компания ОАХК « Барки Точик» состояние и концептуальная развитие на период 2009-2020г. Душанбе 2009г.

3. Кацман М.М. Справочник по электрическим машинам: Учебное пособие для студ. Образоват. учреждений сред. проф. образования / Марк Михайлович Кацман.-М.: Издательский центр « Академия», 2005.-480с.

4. Карташев И.И. Качество электроэнергии в системах электроснабжения. Способы его контроля и обеспечения / Под ред. М.А. Калугиной. — М.: Издательство МЭИ, 2000. — 120 с, ил.

5. ГОСТ Р 53333-2008. Контроль качества электроэнергии в системах электроснабжения общего назначения.

6. Методические Указания по контролю и анализу качество электрической энергии в электрических сетях общего назначения.

7. Ариллага Дж. и др. Гармоники в электрических системах: Пер. с англ./ Дж. Ариллага, Д. Бредли, П. Боджер. М.: Энергоатомиздат. 1990. 320 с.:ил.

8. Тарнижевский М.В., Афанасьева Е.И. Электрооборудование предприятий желищно-коммунального хозяйства: Справочник. -М.: Стройиздат, 1987.

9. Правила устройства электроустановок. 7-ое издание. М: Главгосэнергонадзор России, 2001.

10. Расчеты на ЭВМ нормальных и пределних по мощнсоти устоновишихся режимов сложних энергосистем. Шелухина Т.И./ Под ред. A.A. Гремякова-М.:Моск.энерг. ин-т, 1989.-50 с.

11. Математическое описание элементов электрической системы. Зуев Э.Н., Строев В.А.-М.: МЭИ, 1983-68 с.

12. Идельчик В.И. Электрические системы и сети: Учебник для вузов.-М.: Энергоатомисздат, 1989,-592 е.: ил.

13. Справочник по проектированию электрических сетей/под ред. Д.Л. Файбисоевича. 3-е изд., перераб. и доп.-м.: ЭНАС, 2009. -392с.: ил.

14. Методические указание по контролю и анализу качество электрической энергии в электрических сетях общего назначения. 4.1. РД 153-34.0-15.50100; 4.2. РД 153-34.0-15.501-01.М.:Энергосервис, 2003.

15. Правила устройства электроустановок (ПУЭ).-7-е издание М.: изд-во НЦ ЭНАС, 2003.

16. Правило технической эксплуатаций электрических станций и сетей РФ (РД 34.20.501-95). М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003.

17. Качество электрической энергии в муниципальных сетях Московской области/ И.И. Карташев, И.С. Понамаренко, В.Н. Тульский, и др.// Промышленная энергетика. 2002. №3.

18. Фокин Ю.А. Применение методов математической статистики в энергетических расчетах: учеб. пособие /Ю.А. Фокин. М.: МЭИ, 1981.

19. Маркушевич Н.С. Качество напряжение в городских электрических сетях / Н.С. Маркушевич, Л.А Солдаткина; под ред. Мельникова. -2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергия, 1975.

20. Вентцель Е.С. Теория вероятностей: Учеб. для. Вузов.-5-e изд. Стер.-М.: Выш. Шк.,1998.-576с.

21. Математическая статистика: Учеб. для . вузов/ В.Б. Горяинов, И.В. Павлов, Г.М. Цветкова и др.; Под ред. B.C. Зарубина, А.П Крищенко.-М.: Изд во МГТУ им Н.Э. Баумана, 2001.-424с.

22. Владимир Неуймин Комплекс Rastr. Версия 3.4 Екатеринбург-1999 г.

23. Лютер P.A. Учет влияния высших гармонических в кривой тока на работу синхронных генераторов. В кн.: Электросила. -M.-JL: ГЭИ №5.-с.19-22.

24. Оркина Б.Г. О высших гармониках в энергосистеме, питающей ртутные выпрямители. -Электричество, 1955, №2.

25. Арриллага Д., Бредли Д., Боджер П. Гармоники в электрических системах. М.: Энергоатомиздат, 1990. -320с., ил.

26. Тимофеев Д.В. Режимы в электрических системах с тяговыми нагрузками,- JL: Энергия, 1965.-224с., ил.

27. Черепанов В.В. Системный подход к анализу установившихся несинусоидальных и несимметричных режимов сложных систем электроснабжения промышленных предприятий. Киров, 1990.- 10 Деп г ЦНТИ Информэнерго, №3244-ЭН90.

28. Ожегов А.Н. Развитие методов расчета несинусоидальных режимов систем электроснабжение предприятий. Дис. Конд. Техн. Наук.-Киев 2001.-132С.,

29. Гераскин О.Т., Черепанов В.В. Применение вычислительной техники для расчета высших гармоник в электрических сетях. -М.: ВИПК-энерги, 1987.-53с.,ил.

30. Смирнов С.С. Высшие гармоники в сетях высокого напряжения.-Новосибирск: Наука, 2010.-327 с.

31. Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системах промпредприятий. -М.: Энергоатомиздат, 2000. -331 с.

32. Рыжов Ю.П. Дальние Электропередачи сверхвысокого напряжения учебник для вузов / Ю.П. Рыжов М Издательский дом МЭИ, 2007 488с ил. 37 http;//www.beigebag.com/case xfrmer l.htm

33. Демирчан К.С., Нейман JI.P., Коровкин Н.В., Чесурин B.JI.

34. Теоретические основы электротехники. Том 1: 4-е изд: 2003г. 462с.: ил.

35. Вентцель Е.С. Теория вероятностей: учеб. для вузов/ Е.С. Вентцель.- 7-е изд. М.: Высш. шк.,2001.

36. Основы электроснабжения: Учебное пособие По дисциплине «Электроснабжение» / Ю.Я. Чукреев. Ухта: УГТУ, 2001. 54с.

37. Управления качеством Электрической энергии: учебное пособие для вузов / И.И. Карташев, В.Н. Тульский, Р.Г. Шамонов и др.; под ред. Ю. В. Шарова. -2-е изд., перераб. и доп.-М.: Издательский дом МЭИ, 2008. -354, 2.е.: ил.

38. Электротехнический справочник: В 3 т. Т. 3. В 2 кн. Кн. 1. Производства и распределения электрической энергии/ Под общ. ред. профессоров МЭИ: И.Н. Орлова (гл. ред.) и др. 7-е изд. М., 1988.-880с.

39. CIGRE, WG 01 of study committe38. Brochure on reactive power compensation, Electra № 123, 1989, pp 66-67.

40. Справочник по математике для инженеров учащихся втузов.

41. Бронщтейн И. Н., Семендяева К. А. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1981.

42. Веников В. А. и др. Регулирование напряжения в электроэнергетических системах/ В. А. Веников, В. И. Идельчик, М. С. Лисеев. -М.: Энергоатомиздат, 1985. -216 е., ил.

43. Железко Ю. С. Потери электроэнергии. Реактивная мощность. Качество электрической энергии: Руководство для практических расчетов / Ю. С. Железко.- М.: ЭНАС, 2Ó09. -456с.: ил.1.I

44. Таджикистан 20 лет независимости. Статический сборник © Агентство по статистике при Президенте Республики Таджикистан 2011.

45. Ю.В. Шаров, В.Н. Тульский, И.И. Карташев, Х.Б. Назиров, Ч.Ш. Тошев. «Современное состояние электрических сетей Республики Таджикистан по качеству электрической энергии»/ Вестник ТТУ №4 /2011г.

46. Железко Ю.С. Потери электроэнергии. Реактивная мощность. Качество электроэнергии: Руководство для практических расчетов/ Ю.С. Железко. -М.: ЭНАС, 2009. -465 е.: ил.

47. Гремяков А. А. Оптимизация размещения конденсаторных батарей в систем электроснабжения. -М.: Изд-во МЭИ, 1999. -12 с.

48. Радкевич В.Н. Расчет компенсаций реактивной мощности в электрических сетях промышленных предприятий: Учебно-метод. пособие по курсовому и дипломному проектированию / В.Н. Радкеевич. -Мн.: БИТУ, 2004. 40 с.

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

50. Ковалев И.Н. Выбор компенсирующих устройств при проектирования электрических сетей. М-.: Энергоатомиздат, 1990.-200с .: ил.-( Экономия топлива и электроэнергии).

51. Поспелов Г.Е. и др. Компенсирующие и регулирующие устройства в электрических системах/ Г.Е. Поспелов, Н.М Сыч, В.Т. Федин.-JI Энергоатомиздат Ленингр отд-ние, 1983-112 с, ил. 45к.

52. Short, Т. А, —Electric Power Distribution Equipment and Systemsl Capacitor Application, pp. 280-281, Taylor&Francias Group, 2005.

53. S. Ishak, A. F. Abidin and Т. K. A. Rahman, —Static Var Compensator Planning Using Artificial Immune System For Loss Minimisation And Voltage Improvement! 1 IEEE Transactions on Power Systems, 2004, Page(s): 41 45.

54. Dedek Lukman, Trevor R. Blackburn, —Loss Minimization in Load Flow Simulation in Power Systeml 4th IEEE International Conference on Power Electronics and Drive Systems, 2001. Proceedings 2001, Vol.1, pp. 84-88.

55. S. Salamat Sharif, James H. Taylor, Eugene F. Hill, —On-line Optimal Reactive Power Flow by Energy Loss Minimization!, Proceedings of the 35th conference on decision and control. Kobe, Japan. IEEE, 1996. pp 3851-3856.

56. P. Gardel, B. Baran, H. Estigarribia, U. Fernandez, S. Duarte, —Multiobjective Reactive Power Compensation with an Ant Colony Optimization Algorithm! IEEE Transactions on Power Systems, March 2006 Page(s): 276 280.

57. Jose Vallejos, Ubaldo Fernandez and Rodrigo Ramos, —Multiobjective Reactive Power Compensation Applied to the Paraguayan Power System!, Transmission & Distribution Conference and Exposition: Latin America, 2006. TDC '06. IEEE/PES.

58. Kankar Bhattacharya, Math H.J. Bollen, Jaap E. Daadler, —Operation of restructuredpower systems! by Chalmers University of Technology, Kluver Academic Publishers, 2001.

59. General Algebraic Modeling System (GAMS), www.gams.com

60. K. Waive, "Nordic 32-A CIGRE Test System for Simulation of Transient Stabilityand Long Term Dynamics", Svenska Kraftnat, Sweden 1993.

61. Леонид Добрусин, Приоритеты управлению качеством электроэнергии в электрических сетях России. / Силовая Электроника , №2 2007г.

62. Antonio Moreno-Mucoz (Ed.) Power Quality Mitigation Technologies in a Distributed Environment.: Springer-Verlag London Limited 2007.

63. Шидловский А.Л., Жаркин А.Ф. Высшие гармоники в низковольтных электрических сетях. Издательство: Наукова думка, Киев, 2005.

64. Карташев И.И., Подольский Д.С. Системный подход к управлению качеством электрической энергии. Электричество, №5, 2009,

65. Горюнов И.Т, Мозгалев B.C., 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

66. International standard. Electromagnetic compatibility-testing and measurement techniques-power quality measurement methods. Reference number CEI/IEC 61000-4-30:2003.

67. EN 50160, Voltage characteristic of electricity supplied by public distribution systems, 1999.

68. ГОСТ 13109-97. Нормы качество электрической энергии в системах электроснабжение общего назначения.

69. Power quality monitoring in the Romanian high voltage grid. Doina llisiu. 9th International conference. Electrical Power quality and utilization. Barcelona, 9-11 October 2007.

70. Power quality monitoring in Australia. V.J. Gosbell, P.K. Muttik. University of Wollongong and Alstom Australia. Session 2002. CIGRE.

71. Управления качеством / В.П. Мельникова. М.: Издательский центр «академия», 2005.

72. ГОСТ Р ИСО 9000-2001. Системы менеджмента качество. Основные положения и словарь.-М.: Госстандарт России, 2001.

73. Качество электроснабжения в распределительных системах (по материалам 17-й Международной конференции по распределению электроэнергии). Электричество, 2006,№ 10.

74. Куликов Ю.А. Хроника международной научно-практической конференции «Мониторинг параметров режимов электроэнергетической системы». Электричество, 2006, № 10.

75. Соколов B.C., Созыкин А.А., Коровкин Р.В., Шейко П.А., Левиков В.В., Дидик Ю.И. Актуальные вопросы мониторинга качество электроэнергии. Технологии электромагнитной совместимости, №1 2002. Издательство: Технологии.

76. Суданов В.В., Пригода В.П., Хакимов P.P. Принципы АИИС мониторинга ПКЭ и управления качеством электроэнергии. Промышленная энергетика, 2007, №3.

77. Регламент коммерческого учета электроэнергии и мощности. Утвержден Решением Наблюдательного совета НП «АТС» с изменениями от 28.07.2008.

78. Управление качеством электроэнергии в ЕНЭС, Олег БОЛЬШАКОВ, Владимир ВОРОНИН, Роман ШАМОНОВ, к.т.н ОАО «ФСК ЕЭС», Владимир ТУЛЬСКИИ, к.т.н ГОУВПО МЭИ ТУ, «Передача и распределения электроэнергия», №1(10) январь-февраль, 2012.

79. Power quality : mitigation technologies in a distributed environment. (Power systems). Moreno-Munoz, Antonio,. Springer-Verlag London Limited 2007.

80. Положение о порядке получения статуса субъекта оптового рынка в ведения реестра субъектов оптового рынка. Утвержден Решением Наблюдателей совета НП «АТС» с изменениями от 27.06.2008.

81. Кучумов Л.А., Кузнецов А.А., Сапунов М.В. Вопросы измерения параметров электрических режимов и гармонических спектров в сетях с резкопеременной и нелинейной нагрузками. Промышленная энергетика, 2005, №3.

82. Приборы для контроля и анализа качества электроэнергии И.И. Карташев, В.Н. Тульский, Р.Г. Шамонов/ Мир измерение №4/ 2002г.

83. Sjef Cobben. Power quality monitoring and classification. University of Technology. Eindhoven Netherlands.

84. Вентцель E. С. Теория вероятностей. M., Физматгиз, 1962, 564 с.

85. Филиппова Н.Г. Основы разработки экспертных систем поддержки принятий решение в электроэнергетике. Лабораторный практикум: Учеб. пособие. М.: Издательство МЭИ.

86. Sharmistha Bhattacharyya, Sjef Cobben Consequences of Poor Power Quality An Overview Technical University of Eindhoven The Netherlands, 2008.

87. Конюхова Е.А. Исследование влияния статических характеристик нагрузки на потери мощности и напряжения в системе электроснабжения промпредприятия// Промышленная энергетика, 1995, №9.