Методы оценки и прогнозирования энергетической эффективности электротехнических комплексов городских распределительных сетей

• Автор: Коротков, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 170 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

КАК ПОКАЗАТЕЛЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

1.1. Общие проблемы определения и прогнозирования структуры

потерь электроэнергии в городских распределительных сетях

1.2. Обоснование выбора требующих исследования и уточнения составляющих

потерь электрической энергии

1.3. Обзор литературы о современных методах расчета

потерь электроэнергии в электротехнических комплексах
1.3.1. Условно-постоянные потери и
потери холостого хода трансформаторов
1.3.2. Нагрузочные потери в сетях 0,4 кВ
1.3.3. Метрологические потери
1.4. Постановка задачи исследований
1.5. Методика обработки экспериментальных данных
1.6. Выводы
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ИЗМЕНЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ОБОРУДОВАНИЯ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ
2.1. Экспериментальные исследования мощности потерь холостого хода трансформаторов 6-10/0,4 кВ с различными сроками эксплуатации
2.1.1. Анализ факторов, влияющих на изменение
потерь холостого хода трансформатора
2.1.2. Методика проведения экспериментальных исследований
2.1.3. Результаты экспериментальных исследований
2.1.4. Анализ полученных результатов и разработка математических моделей, описывающих изменение мощности потерь холостого хода трансформаторов в процессе эксплуатации
2.2. Экспериментальные исследования графиков электрических
нагрузок потребителей городских электрических сетей
2.2.1. Методика проведения экспериментальных исследований
2.2.2. Результаты экспериментальных исследований
2.2.3. Анализ полученных результатов и разработка
математических моделей, описывающих графики электрических нагрузок
2.3. Экспериментальные исследования систематической погрешности индукционных электросчетчиков с различными сроками эксплуатации
2.3.1. Анализ состава электросчетчиков потребителей
2.3.2. Анализ факторов, влияющих на изменение систематической погрешности индукционных электросчетчиков
2.3.3. Методика проведения экспериментальных исследований
2.3.4. Результаты экспериментальных исследований
2.3.5. Анализ полученных результатов и разработка математических моделей, описывающих изменение систематической погрешности электросчетчика в процессе эксплуатации при различных нагрузках
2.4. Выводы

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОЦЕНКИ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ ГОРОДСКИХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ
3.1. Метод оценки и прогнозирования энергетической эффективности работы
силовых трансформаторов
3.1.1. Разработка метода расчета мощности потерь холостого хода силовых трансформаторов с различными сроками эксплуатации
3.1.2. Оценка предложенного метода расчета
3.2. Метод определения показателей суточных графиков нагрузки характерных потребителей городских распределительных сетей 0,4 кВ
3.2.1. Оценка точности определения показателей суточных графиков нагрузки
3.2.2. Разработка метода построения графика нагрузки фидера
электрической сети и определения его основных показателей
3.3. Метод оценки и прогнозированеия энергетической эффективности систем
учета электроэнергии с индукционными электросчетчиками
3.3.1. Корректировка математических моделей зависимости систематической погрешности индукционных счетчиков от срока эксплуатации
3.3.2. Разработка метода расчета систематической погрешности индукционного счетчика или группы электросчетчиков
3.4. Выводы
ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДОВ
ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ХАРАКТЕРИСТИК ОБОРУДОВАНИЯ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ
4.1. Применение метода расчета мощности потерь холостого хода
4.2. Применение метода расчета показателей суточных графиков нагрузки
4.2.1. Повышение точности расчета потерь электроэнергии за счет
уточнения значений коэффициентов формы и реактивной мощности
4.2.2. Метод определения отпуска электроэнергии в фидер городской подстанции
4.3. Применение метода расчета систематической погрешности индукционных счетчиков
4.4. Комплексное применение предложенных методов расчета при оценке и планировании мероприятий по повышению энергетической эффективности
4.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Выборка результатов экспериментальных исследований
мощности потерь холостого хода трансформаторов
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Характеристики точек регистрации параметров режима
работы фидеров
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Выборка результатов экспериментальных исследований
систематической погрешности индукционных электросчетчиков
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Справки о внедрении результатов диссертационной работы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Особое внимание в настоящее время уделяется вопросам энергосбережения, энергетической эффективности и экономии топливно-энергетических ресурсов, что подтверждается нормативными документами, в том числе и действующим федеральным законом «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности».
Разработка методов оценки и прогнозирования энергетической эффективности работы электротехнических комплексов (ЭТК) городских распределительных сетей (ГРС) является актуальной задачей, решение которой связано с уточнением значений основных составляющих потерь электроэнергии (ПЭ) и направлено на решение проблем оценки и прогнозирования структуры ПЭ как основного показателя энергетической эффективности. Рациональная и эффективная эксплуатация ЭТК ГРС невозможна без четкого представления о структуре и количественных показателях составляющих нормативных и сверхнормативных потерь.
Существующие методы оценки энергетической эффективности работы ЭТК городских распределительных сетей не учитывают изменений характеристик оборудования в процессе эксплуатации и общего низкого уровня информационной обеспеченности электрических сетей напряжением 6-10 кВ и 0,4 кВ, что приводит к необъективным результатам оценок.
В ЭТК ГРС основными составляющими полных ПЭ, значение которых определяется расчетным путем и требует повышения точности расчета, являются условно-постоянные потери в силовых трансформаторах (СТ), нагрузочные потери в линиях 0,4 кВ и метрологические потери, обусловленные систематической погрешностью системы учета электроэнергии.
В настоящее время срок эксплуатации значительной части силовых трансформаторов ГРС с высшим напряжением 6-10 кВ превышает 25-30 лет, а фактические значения мощности потерь холостого хода (МПХХ) существенно отличаются от паспортных значений. Действующие методики расчета ПЭ не учитывают срок эксплуатации СТ, что приводит к погрешности расчета.

т т „„
доказать, что при « ->°° статистика и = %2 =У—(и>, - р,)2, или 11 = Д = У'——,
ы р, ы пр,
имеет ^-распределение с к = т-г- степенями свободы, где т - число интервалов эмпирического распределения (вариационного ряда), а г — число параметров теоретического распределения, вычисленных по экспериментальным данным.
Схема применения критерия %2 для проверки гипотезы Н0 сводится к следующему [59]:
1. Определяется мера расхождения эмпирических и теоретических частот X
2. Для выбранного уровня значимости а по таблице ^-распределения определяется критическое значение х1к ПРИ числе степеней свободы к = т-г-1.
3. Если фактически наблюдаемое значение X2 больше критического, то есть X2 > XI к > то гипотеза Н0 отвергается, если х2 - Х1,к > гипотеза Н0 не противоречит опытным данным.
Для проводимых исследований выбран уровень значимости а = 0,05 .
В критерии Колмогорова в качестве меры расхождения между теоретическим и эмпирическим распределениями рассматривают максимальное значение абсолютной величины разности между эмпирической функцией распределения к'п(х) и соответствующей теоретической функцией распределения [59]:
£> = тах|Д(х)-.Р(х)|, (1.8)
называемое статистикой критерия Колмогорова.
Схема применения критерия Колмогорова:
1. Строятся эмпирическая функция распределения Д,(х) и предполагаемая теоретическая функция распределения С(х).
2. Определяется мера расхождения между теоретическим и эмпирическим распределением И и вычисляется величина Л = Оу/п .