Развитие методов расчета несинусоидальных режимов систем электроснабжения предприятий

• Автор: Ожегов, Андрей Николаевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Киров
• Количество страниц: 154 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ЗАДАЧИ РАСЧЕТА РЕЖИМА
ВЫСШИХ ГАРМОНИК В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ
ПРЕДПРИЯТИЙ
• 1.1. Сущность проблемы высших гармоник. Применение
теории гармонического анализа
1.2. История развития методов расчета параметров режимов высших гармоник в сетях промышленных предприятий
1.3. Математическая модель несинусоидального режима
1.3.1. Уравнения модели режима высшей гармоники
1.3.2. Выбор формы узловых уравнений
1.3.3. Методы решения системы узловых уравнений
1.4. Методики расчета параметров режимов высших
• гармоник
1.4.1. Особенности расчета параметров режимов высших гармоник в 22 сетях промышленных предприятий
1.4.2. Применение методов диакоптики для расчета режимов высших 24 гармоник
1.4.3. Применение методов эквивалентирования при расчете режимов
высших гармоник
1.4.4. Схемы замещения пассивных элементов СЭС
1.5. Алгоритмы и программы расчетов режимов высших
гармоник промышленных предприятий
• 1.6. Оценка погрешностей при расчетах режимов ВГ
1.7. Основные направления развития проблемы анализа
несинусоидальных режимов и задачи исследований
Глава 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ РАСЧЕТА
ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМОВ ВЫСШИХ ГАРМОНИК
В СЕТЯХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
2.1. Постановка задачи исследований , 2.2. Применение метода диакоптики для решения узловых
уравнений режимов высшей гармоники с делением на подсистемы по
узлам связи
2.2.1. Декомпозиция схемы по узлам связи и выбор независимых
контуров
2.2.2. Формирование и решение контурных уравнений СЭС
2.2.3. Формирование и последовательное решение узловых уравнений
для подсистем методом диакоптики
2.3. Алгоритм программы «Спектр-7»

2.4. Численные исследования эффективности программы
расчета режима ВГ с использованием метода деления по узлам
2.5. Выводы по главе 2
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СОПРОТИВЛЕНИЙ УЗЛОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ПРЕДПРИЯТИИ
3.1. Постановка задачи 5
3.2. Численные исследования сопротивлений узлов нагрузки
3.3. Эквивалентирование группы асинхронных двигателей
3.4. Эквивалентирование нагрузки цеховой подстанции
3.5 Оценка экономии времени на подготовку исходных данных 71 при применении метода эквивалентирования.
3.6 Экспериментальная проверка полученных результатов.
3.7 Применение разработанной методики и программы для
решения задач обеспечения качества электроэнергии.
3.5. Выводы к главе 3
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОГРЕШНОСТЕЙ РАСЧЕТОВ
РЕЖИМОВ ВЫСШИХ ГАРМОНИК ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
4.1. Постановка задачи
4.2. Вывод формулы вычисления погрешности напряжения высшей гармоники, обусловленной погрешностью задания исходных данных
4.3. Численные исследования «чувствительности» напряжений ВГ узлов электрической сети к погрешностям определения исходных данных
4.4. Применение статистического метода исследования совокупного влияния погрешностей множества элементов СЭС
4.5. Выводы по главе 4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЯ
П1. Схемы замещения пассивных элементов системы
электроснабжения
П2. Алгоритм расчета режима высших гармоник с использованием матрицы в
ПЗ. Эталонные частотные характеристики и погрешности эквивалентирования нагрузки 0,4 кВ цеховой трансформаторной подстанции, на которой отсутствуют потребители, являющиеся источниками высших гармоник
П4. Справка о принятии к внедрению
П5. Акт внедрения
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Проблема качества электрической энергии в системах электроснабжения промышленных предприятий продолжает оставаться одной из важнейших, определяющих надежность и эффективность электроснабжения потребителей. Одной из основных ее составляющих частей является проблема высших гармоник (ВГ). Источники ВГ - промышленные потребители с нелинейными вольт- амперными характеристиками, а также отдельные устройства, широко применяющиеся во всех областях жизнедеятельности человека, резко ухудшают качество электрической энергии. Высшие гармоники в зависимости от их характера, интенсивности и продолжительности отрицательно влияют на работу систем автоматики и телемеханики, снижают экономичность и надежность работы электрических сетей, уменьшают срок службы электрооборудования и приводят к ряду других нежелательных последствий [53,50,55,67,79,95 и др]. Экспериментальные исследования, проводимые в нашей стране и за рубежом, показывают, что уровни ВГ нередко превышают установленные допустимые значения и год от года возрастают из-за увеличения количества мощных потребителей, генерирующих ВГ. Для прогнозирования парметров несинусоидальных режимов в системах электроснабжения промышленных предпритий на этапе проектирования предприятия и изменения его схемы, а также для определения уровней ВГ при подключении потребителей, являющихся источниками ВГ, необходимо решить задачу расчета параметров ВГ в сети предприятия.
В нашей стране и за рубежом достигнуты значительные результаты в решении проблемы ВГ. Вопросы, связанные с высшими гармониками, впервые были поставлены в работах Константинова Б.А., Либкинда М.С., Мельникова H.A. Большой вклад в решение этой проблемы в нашей стране внесли: Глинтерник С.Р., Гераскин О.Т., Жежеленко И.В., Железко Ю.С., Зорин В.В., Кузнецов В.Г., Крайчик Ю.С., Кучумов Л.А., Мамошин P.P., Никифорова В.Н., Самородов Г.И., Салтыков В.М., Солодухо Я.Ю., Тимофеев Д.В., Трофимов Г.Г., Федоров В.К., Черепанов В.В., Шалимов М.Г., Шидловский А.К. и другие, за рубежом- Аррилага, Д. Брэдли, А. Роберт и многие другие.
Основополагающими работами в области анализа несинусоидальных режимов СЭС промышленных предприятий являются труды И.В. Жежеленко. Результатом этих научных разработок явилось создание детерминированных методик расчета несинусоидальных режимов сравнительно небольших СЭС промышленных предприятий, а также предпосылок для разработки вероятностных методов расчета.
Вместе с тем, СЭС современных предприятий относится к категории сложных систем, под которыми в первом приближении понимают системы, имеющие весьма глубокие внутренние связи и состоящие из большого числа взаимодействующих и взаимосвязанных элементов.

Затем выполняется «ход вниз». На девятом этапе с помощью базисного алгоритма производится расчет режима напряжений высшей гармоники системы, т.е. для третьего уровня иерархии. При необходимости здесь же рассчитываются токи ВГ в интересующих исследователя ветвях. Десятый этап заключается в анализе напряжений ВГ в граничных узлах, т.е. на шинах 6(10) кВ 11И1 и границе раздела балансовой принадлежности электрических сетей. В тех случаях, когда напряжение ВГ в граничном узле превышает допустимое значение, принимается решение о выполнении 2-ого этапа расчета по базовому алгоритму, т.е. расчета режима напряжений внутри подсистемы второго уровня иерархии. Здесь важно подчеркнуть, что 11 -ый и последующие этапы расчета выполняются только для тех подсистем, режимы которых интересуют исследователя. Остальные подсистемы из дальнейших расчетов исключаются. При этом, внутри подсистемы напряжения и токи могут рассчитываться только в интересующих исследователя узлах и ветвях. На 12 этапе анализируется напряжение ВГ в граничных узлах между подсистемами второго и первого уровня иерархии, т.е. на шинах 0,4 кВ подстанции и шинах 6(10) кВ распредустройств. Если напряжения в граничных узлах превышают допустимые значения, то производится расчет режимов соответствующих подсистем первого уровня иерархии. Т.е. на этом этапе исследуются режимы не всех, а только интересующих исследователя подсистем. Выполнение этапов 10, 12 и 14 возможно как путем логического профессионального анализа при выполнении расчетов в диалоговом режиме, так и с помощью ЭВМ, если будут заданы допустимые значения уровней напряжения ВГ в граничных узлах.
Описанный алгоритм моделирования режимов ВГ остается справедливым и при вероятностном функциональном, описании подсистем. При этом параметры режимов подсистем и граничные переменные рассматриваются в общем случае как комплексные случайные величины, характеризуемые математическим ожиданием и дисперсией.
Выполнение этапов 2, 3 и 4 описанного выше алгоритма в полной мере возможно только в тех редких случаях, когда имеется полная информация о приемниках электроэнергии и электрических сетях, непосредственно к ним примыкающим. Чаще всего расчеты приходится выполнять даже для действующих СЭС, в условиях неполной и неопределенной информации о I-III ступенях электроснабжения. В этих условиях, начиная с III ступени электроснабжения, СЭС предлагается описывать техноценозными моделями, согласно которым электрическое хозяйство рассматривается как своеобразное сообщество изделий - техноценоз, образованное из практически счетного количества слабосвязанных и
слабовзаимодействующих изделий [56]. Выделив и исследовав в /-ой подсистемы таксоны электродвигателей, трансформаторов и кабельных линий можно определить их эквивалентное сопротивление токам ВГ, а затем выполнить этап 5 описываемого алгоритма- вычислить эквивалентные