Дед Александр Викторович. Учет несимметричного характера нагрузки при расчетах потерь мощности в распределительных сетях 0,38 кВ.

Краткое описание

Дед Александр Викторович. Учет несимметричного характера нагрузки при расчетах потерь мощности в распределительных сетях 0,38 кВ.: диссертация ... кандидата Технических наук: 05.14.02 / Дед Александр Викторович;[Место защиты: ФГБОУ ВО «Омский государственный технический университет»], 2018

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Омский государственный технический университет»
УДК 621.311 На правах рукописи
ДЕД Александр Викторович
УЧЕТ НЕСИММЕТРИЧНОГО ХАРАКТЕРА НАГРУЗКИ ПРИ РАСЧЕТАХ
ПОТЕРЬ МОЩНОСТИ В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ 0,38 кВ.
Специальность 05.14.02 -
«Электрические станции и электроэнергетические системы»
ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Г орюнов Владимир Николаевич
Омск - 2018 
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 4
Глава 1. Системы электроснабжения при длительных несимметричных режимах 13
1.1 Классификация несимметрии в электрических сетях 13
1.2 Нормы несимметрии в соответствии с требованиями ГОСТ 16
1.3 Работа потребителей электрической энергии при несимметрии токов и напряжений 20
1.4 Современное состояние проблемы показателей несимметрии в сетях 0,38 кВ 26
1.5 Выводы по первой главе 36
Глава 2. Потери напряжения и мощности при длительных несимметричных режимах 37
2.1 Потери мощности в оборудовании и элементах систем электроснабжения при
несимметричной нагрузке 37
2.2 Метод симметричных составляющих для расчета показателей несимметрии токов и
напряжений 46
2.3 Анализ способов учета наличия несимметрии нагрузки при расчете потерь мощности 51
2.4 Математическое моделирование расчета потерь мощности и напряжения в трехфазной
сети при несимметрии нагрузки 59
2.5 Алгоритм расчета дополнительных потерь мощности при различных видах несимметрии .86
2.6 Выводы по второй главе 90
Глава 3. Влияние несимметричного характера нагрузки на величину потерь мощности 92
3.1. Решение задачи приближения экспериментальных данных методом наименьших
квадратов 92
3.2. Основные параметры моделирования режима длительный несимметрии для расчета
дополнительных потерь мощности 95
3.3. Анализ увеличения потерь мощности при фазовой несимметрии токов 100
3.4. Анализ увеличения потерь мощности при амплитудной несимметрии токов 116
3.5. Анализ увеличения потерь мощности при амплитудно-фазовой несимметрии токов 132
3.6. Выводы по третьей главе 149
Глава 4. Разработка динамической модели электрической сети в MATLAB (Simulink) 151
4.1. Определение среды моделирования для выполнения оценки воздействия
несимметричных режимов на потери мощности 151
4.2. Математические модели элементов системы электроснабжения в среде MATLAB
(Simulink) 159
4.3. Экспериментальное исследование влияния режимов несимметрии токов на потери
мощности путем имитационного моделирования 177
4.4. Оценка достоверности модели для прогнозирования дополнительных потерь
мощности 186
4.5. Выводы по четвертой главе 190
Заключение 191
Библиографический список 193
Приложение А 207 

Список литературы

Заключение
В работе получены и защищаются следующие результаты:
1. Установлено, что, применение общеизвестных методов при анализе дополнительных потерь мощности не учитывают соотношения между токами различных фазовых последовательностей, являющихся причиной возникновения несимметрии уровней напряжений. В свою очередь это не позволяет достоверно определить причины и источники, приводящие к возникновению дополнительных потерь мощности и оценить увеличение этих потерь в сравнении с нормальным (симметричным) режимом энергопотребления, для реализации мероприятий по их уменьшению.
2. Определены характеристики, реализующие зависимости увеличения потерь мощности в основных элементах систем электроснабжения при граничных показателях коэффициентов несимметрии напряжений обратной и нулевой последовательности.
3. Разработана, на основе теории расчетов и анализа режимов электрических систем и сетей, уравнений метода симметричных составляющих, математическая модель и сформирован алгоритм расчета параметров исследуемого несимметричного режима, позволяющие повысить точность определения дополнительных потерь мощности, вызванных наличием несимметричного режима, не зависимо от его характера и типа. Предложенный алгоритм расчета учитывает и позволяет определить, в отличие от существующих математических моделей, величину коэффициента равного отношению токов прямой последовательности в несимметричном и симметричном режиме работы и тем самым обеспечить более достоверное определение значений дополнительные потери мощности, вызванных наличием несимметричного режима.
4. Определены и представлены, в качестве уравнения оптимальной аналитической функции, для каждого из вариантов несимметрии токов (амплитудной, фазовой или амплитудно-фазовой) при различных характеристиках центров питания и типов нагрузок, когда 5ТР = [ 1 0 0 -н 630] к ВА, К3 = [0, 6 -н 0,9] , со s ФСРЕД= [0, 7 -н 0, 9] , полиномы третьей степени, описывающие наилучшим образом зависимость увеличения потерь от уровня несимметрии токов КДП Н = /(К).
5. Доказано, что для достоверной оценки возникающих потерь, даже при наличии
незначительной несимметрии токов, целесообразно применять значения коэффициента несимметрии тока по нулевой последовательности ., так как множества значений для всех режимов несимметрии токов с наибольшей величиной достоверности R &0,98 аппроксимируются только для функций ( ).
6. Разработан, с учетом применения полученных зависимостей Кдпн = f (К)., алгоритм (Приложение Л) для оценки возможной стоимости дополнительных потерь электроэнергии, обусловленных наличием несимметричной нагрузки.
7. Разработана в программном продукте Matlab (Simulink) имитационная модель для определения показателей качества напряжения и тока, уровней потерь напряжения и мощности в произвольных точках схемы, позволяющая в реальном времени анализировать, вне зависимости от типа нагрузки сведения об уровне несимметрии токов и напряжений, для принятия решения о целесообразности реализации корректирующих мероприятий.
8. Созданы, позволяющие полностью автоматизировать процесс реализации алгоритма расчета дополнительных потерь мощности, электротехнические блоки, проведена модернизация и расчет параметров стандартных библиотечных блоков SimPowerSystems, для обеспечения достоверности результатов моделирования
Выполнено моделирование режимов работы схемы электроснабжения при наличии фазовой, амплитудной и амплитудно-фазовой несимметрии нагрузки, для оценки достоверности полученных зависимостей увеличения потерь от уровня несимметрии токов Кдп н = f (Ко І). В результате расчета характеристик, определяющих качество (достоверность) модели (сравнения расчетных и экспериментальных значений), значение среднего абсолютного процента ошибки (MAPE) для всех режимов несимметрии составило не более 5%, что позволяет сделать вывод о достоверности разработанного алгоритма и модели