Оптимизация мощностей компенсирующих устройств и мест их размещения в электрических сетях нетяговых железнодорожных потребителей

• Автор: Москалев, Юрий Владимирович
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 164 с. : ил.

Введение.
1 Направления исследований в области снижения потерь и улучшения качества электрической энергии в сетях нетяговых железнодорожных потребителей.
1.1 Проблема качества электроэнергии и компенсации реактивной мощности в сетях негяговых железнодорожных потребителей
1.2 Анализ способов и технических средств снижения потерь и улучшения качества электроэнергии
1.3 Неактивная составляющая мощности как причина ухудшения качества электрической энергии

1.4 Выводы по первой главе.

2 Определение оптимальных мест размещения, структур и параметров нерегулируемых компенсирующих устройств
2.1 Математическое моделирование низковольтной распределительной сети нетяговых железнодорожных потребителей

2.2 Постановка и решение оптимизационной задачи

2.2.1 Определение целевых функций оптимизационной задачи.

2.2.2 Применение метода штрафных функций для задачи условной оптимизации

2.2.3 Методическое обеспечение решения оптимизационной задачи
2.3 Информационное обеспечение решения задачи
2.3.1 Определение параметров схемы замещения электрической сети
2.3.2 Математическое моделирование нестационарных случайных
нагрузок нстяговых железнодорожных потребителей
2.4 Разработка алгоритма определения оптимальных мест размещения, структур и параметров нерегулируемых компенсирующих устройств
2.5 Апробация алгоритма определения оптимальных мест размещения, структур и параметров нерегулируемых компенсирующих устройств
2.5.1 Расчет с использованием критерия минимум потерь активной мощности в электрической сети
2.5.2 Расчет с использованием критерия минимум приведенных затрат
2.6 Точность решения задачи определения оптимальных мест размещения, структур и параметров нерегулируемых компенсирующих устройств
2.7 Выводы по второй главе.
3 Статические нерегулируемые фильтрокомпенсирующие устройства как эффективные средства снижения потерь и улучшения качества электрической энергии
3.1 Низковольтные установки компенсации реактивной мощности
3.2 Применение канонических двухполюсников для компенсации реактивной мощности и фильтрации высших гармоник тока
3.3 Выводы по третьей главе
4 Методика определения оптимальных мест размещения, структур и параметров нерегулируемых компенсирующих устройств в электрических сетях нетяговых железнодорожных потребителей.
4.1 Общие положения методики.
4.2 Апробация методики для действующего вагонного ремонтного депо ЗападноСибирской железной дороги.
4.2.1 Анализ сведений о составе электрооборудования, элементах и топологии распределительной сети предприятия
4.2.2 Анализ информации о нагрузках и идентификация параметров математических моделей потребляемых мощностей.
4.2.3 Применение алгоритма определения оптимальных мест размещения, структур и параметров нерегулируемых компенсирующих устройств.
4.2.4 Анализ результатов расчета по предложенному алгоритму.
4.3 Апробация методики для действующего локомотивного ремонтного депо ЗападноСибирской железной дороги
4.4 Выводы по четвертой главе.
5 Оценка экономической эффективности оптимального размещения компенсирующих устройств в сетях вагонного ремонтного депо Московка
5.1 Показатели экономической эффективности
5.2 Оценка экономической эффективности
Заключение
Библиографический список
Приложение А Акты внедрения научнотехнической продукции
Приложение Б Программа эксперимента в электрических сетях
ремонтного вагонного депо Московка
Приложение В Программа на встроенном языке программирования МаОЬаЬ для решения задачи определения оптимальных мест размещения,
структур и параметров нерегулируемых компенсирующих устройств
Приложение Г Перечень технологического и вспомогательного электрооборудования ремонтного вагонного депо Московка
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Развитие и совершенствование технологических процессов с использованием чувствительного высокоточного электротехнического оборудования направлено на интенсификацию производства, повышение производительности труда, качества продукции и технического обслуживания, при этом повышаются требования к качеству подводимой к электроприемникам электрической энергии. Электрическая энергия, как один из способов транзита энергии ТЭР к местам использования, является некоторым их эквивалентом, поэтому потери части энергии при преобразовании, передаче и распределении снижают общую эффективность энергоиспользования. В современных условиях большое значение имеют работы, направленные на повышение эффективности использования ТЭР. Повышение эффективности использования электроэнергии стационарными железнодорожными потребителями является важной составляющей проблемы энергосбережения на железнодорожном транспорте. На сегодняшний день существует множество мероприятий, направленных на снижение потерь и повышение энергоэффективности электрооборудования, их можно объединить в три взаимосвязанных направления рациональное управление режимами работы оборудования, управление КЭ, повышение заинтересованности и мотивации технологического персонала. Средства улучшения КЭ целесообразно выбирать из условий допустимости режимов и их оптимизации при условии выполнения нормативных требований к качеству электроэнергии 4. Отклонение показателей качества электроэнергии от установленных норм 4 приводит к ухудшению техникоэкономических показателей системы электроснабжения и предприятия в целом 5. При этом однозначно оценить ущерб предприятию очень сложно в связи с различной степенью влияния электроэнергии по отдельным показателям, их нестабильностью, которая зависит от состава, режимов работы, электрооборудования и внешней системы электроснабжения. Составляющие ущерба от электрической энергии низкого качества рисунок 1. Рисунок 1. Приведенные последствия влияния электрической энергии с качеством, неудовлетворяющем нормам ГОСТ 9, на функционирование системы электроснабжения указывают на необходимость мониторинга, управления и возможности оценки эффективности управления КЭ. Электрическая энергия низкого качества оказывает неоднозначное воздействие на показатели эффективности электропотребления, в большинстве случае электроэнергия не удовлетворяющая требованиям норм приводит к дополнительному ущербу , . Исследование проблемы КЭ в настоящее время является важнейшим направлением деятельности научных работников в области электроснабжения. Актуальность проблемы КЭ признана учеными всего мира, что явилось причиной создания международных организаций и подразделений в крупных научных институтах, занимающихся вопросами качества электрической энергии, такие как Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике ШЕЕ, Международная электротехническая комиссия 1ЕС, Европейская комиссия по стандартизации в области электротехники СЕЫЕЬЕС и др. Решению проблемы качества электрической энергии и КРМ посвящены работы многих ученых начиная с гг. Основные направления исследований в области КЭ представлены на рисунке 1. Рисунок 1. Изучение, нормирование и стандартизация КЭ осуществляется техническими и исследовательскими комитетами международных организаций ТК МЭК, ТК0 СЭНЭЛЕК, ТКЗО ЭМС, ИК СИГРЭ и рядом национальных организаций. Особенности систем электроснабжения в разных странах, например, различие в конфигурации сетей, различие в принятом ряде1 номинальных напряжений, широте использования систем дистанционного управления нагрузками, в определенной степени влияют на характер стандарта и численные значения норм показателей КЭ. Требования, содержащиеся в стандартах, в значительной степени базируются на опыте работы, определяющие предельные уровни показателей КЭ, при которых начинают возникать проблемы. Следует отметить, что ни один стандарт, относящийся к КЭ в системах, не может рассматриваться как неизменный, а должен отражать изменяющееся представление о требованиях к электрической сети, новых способов воздействия на электрическую сеть.