Совершенствование методов управления напряжением и реактивной мощностью в распределительных сетях железнодорожного транспорта

• Автор: Краузе, Андрей Викторович
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 166 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1 Анализ средств и методов управления качеством электроэнергии
1.1 Проблема качества электроэнергии и компенсации реактивной мощности
1.2 Способы и технические средства обеспечения качества электроэнергии
1.3 Показатели энергетической эффективности передачи, распределения и потребления электроэнергии и их связь с качеством электроэнергии
1.4 Проблемы согласования распределительных сетей ОАО «РЖД»
с элементами распределенной генерации и накопителями энергии
1.5 Перспективы совершенствования управления качеством электроэнергии
1.6 Выводы
2 Разработка математической модели распределительной сети
2.1 Элементы электрической сети
2.1.1 Линия
2.1.2 Трансформатор
2.1.3 Нагрузка
2.1.4 Устройства регулирования напряжения
2.1.4.1 Трансформаторы с РПН
2.1.4.2 Вольтодобавочные трансформаторы
2.1.4.3 Устройства продольной емкостной компенсации
2.1.4.4 Батареи конденсаторов
2.1.4.5 Реакторы
2.1.4.6 Статические компенсаторы реактивной мощности
2.2 Математическая модель расчета распределительных сетей
2.3 Адекватность математической модели
2.4 Оптимизационные алгоритмы определения параметров режима
с объектами управления качеством электроэнергии
2.4.1 Постановка задачи оптимизации

2.4.2 Оптимизация целевой функции
2.4.3 Анализ работы генетического алгоритма
2.5 Выводы
3 Управление качеством электроэнергии в распределительных сетях
ОАО «РЖД»
3.1 Структура и алгоритм управления объектами электроснабжения
3.1.1 Оценивание состояния распределительной сети
3.1.2 Прогнозирование графиков нагрузки
3.1.3 Особенности управления параметрами режима для снижения потерь и
повышения качества электроэнергии в темпе процесса
3.2 Требования к программно-аппаратным комплексам и техническим средствам контроля и регулирования параметров режима
3.2.1 Требования к программно-аппаратному комплексу
3.2.2 Требования к техническим средствам
3.2.2.1 Устройства регулирования реактивной мощности
3.2.2.2 Устройства регулирования параметров сети
3.2.2.3 Устройства продольно-поперечного включения
3.2.2.4 Накопители электрической энергии
3.3 Выводы
4 Апробация предложенных решений на действующих объектах
4.1 Характеристика распределительной сети железнодорожного узла
4.2 Моделирование участка электрической сети для оптимизации
параметров режима
4.3 Выводы
5. Оценка экономической эффективности внедрения системы автоматического управления напряжением и реактивной мощностью
вЭЧ-1 «Входная»
Заключение
Список использованных источников

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы.
Несмотря на существенный прогресс в развитии систем учета, наблюдается практически повсеместный рост отчетных потерь электроэнергии и снижение ее качества в распределительных сетях ОАО «РЖД», что в основном обусловлено следующими факторами: совершенствованием систем учета, техническими параметрами изношенных элементов сети; неоптимальными режимами работы; недостатком или полным отсутствием средств регулирования напряжения; отсутствием или неудовлетворительной компенсацией реактивной мощности; высокой неравномерностью графиков электрических нагрузок; влиянием внешней сети; увеличением установленной мощности нелинейных и несимметричных нагрузок; недостаточным финансированием программ технического перевооружения распределительных сетей.
В соответствии с «Энергетической стратегией холдинга «Российские железные дороги» на период до 2015 года и на перспективу до 2030 года» основными инновационными энергосберегающими техническими решениями и технологиями, на которые должна быть ориентирована железнодорожная энергетика на перспективу в части снижения потерь и повышения качества электроэнергии в распределительных сетях, являются применение современных устройств компенсации реактивной мощности, фильтр-устройств, накопителей электроэнергии и систем контроля [1].
Наряду с внедрением современного энергоэффективного электрооборудования проблему повышения эффективности использования электрической энергии в стационарной энергетике железнодорожного транспорта можно решить за счет внедрения активно-адаптивных технологий управления работой компенсирующих устройств, управляемых средств регулирования напряжений, накопителей, коммутационного и силового оборудования и их диагностирования на основе

1.5 Перспективы совершенствования управления качеством электроэнергии
Современная концепция развития электроэнергетики в целом основывается на создании активно-адаптивных сетей (smart grid), включающих многоуровневые системы управления генерацией, распределением и потреблением энергии.
Энергосистема распределенной энергетики может включать в себя разнотипные источники энергии (дизель-генераторы, когенерационные установки, ветровые и солнечные установки, накопители и т.п.), обеспечивающие энергией местных потребителей. Важной задачей является обеспечение подобных комплексов современными интеллектуальными системами управления, которые в перспективе могут быть интегрированы в глобальную систему управления энергетикой.
Дополнительные проблемы при разработке идеологии регулирования распределительной сети в составе локальной сети создает стохастический характер энергетических нагрузок потребителя энергии и внешних условий, определяющих режимы работы возобновляемых источников энергии.
Применительно к распределительным сетям железнодорожного транспорта повышение эффективности использования электрической энергии связано со снижением потерь и повышением ее качества. Современные технологии и технические решения также должны быть направлены на повышение эксплуатационных показателей надежности электроснабжения, качества электроэнергии, внедрение силовых трансформаторов и другого энергоэкономичного оборудования с улучшенными характеристиками.
В соответствии с общепринятыми подходами [40] создание системы управления КЭ предусматривает выполнение ряда требований: формирование структуры управления КЭ; правовое регулирование отношений в части обеспечения КЭ; разработка технических мероприятий на этапе проектирования и ввода в эксплуатацию нового присоединения; разработка методических требований; организационные задачи; контроль КЭ; договоры.
При этом под управлением КЭ понимается система методических, техниче-