CC BY
104
УДК 528.71:528.8
В.Ю. Кондаков, В.С. Крылов
СГГА, ФГУП «СНИИМ», Новосибирск
АНАЛИЗ МЕТОДОВ РАСЧЕТА ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ, ПРИМЕНЯЕМЫХ НА ОПТОВОМ РЫНКЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
В статье рассматривается численный эксперимент по сравнению методов расчета потерь электрической энергии. Приводятся результаты эксперимента и анализ выявленных методических погрешностей.
V.Ju. Kondakov, V.S. Krulov
Siberian Scientific-Research Institute of Metrology (SSRIM) 4 Dimitrova, Novosibirsk, 630004, Russian Federation; Siberian State Academy of Geodesy (SSGA) 10 Plakhotnogo Ul., Novosibirsk, 630108, Russian Federation
ANALYSIS METHOD OF CALCULATION INDEMNITY ELECTRICAL ENERGY IN SERVICE WHOLESALE MARKET ELECTRIC POWER
In article is considered numerical experiment for comparisons method of calculation indemnity electrical energy. Results of experiment and analysis methodical error introduce in conclusion.
В статье рассматриваются нагрузочные потери электрической энергии, которые происходят в силовых элементах электрических сетей при передаче через них электрической энергии. Согласно документу «Методика расчета технологических потерь электроэнергии при ее передаче по электрическим сетям в базовом периоде», утвержденной Приказом Минэнерго России №326 от 30 декабря 2008 г. самым достоверным методом является метод оперативных расчетов.
В соответствии с этим методом нагрузочные потери электрической энергии рассчитывают по формуле:
\\\. 5 K V,|. \, , /.' V
j=l j=l
• At-
•10 3, кВт-ч, (1)
и2 ^
J /
где R - активное сопротивление силового элемента электрической сети,
Ом;
^ - токовая нагрузка силового элемента электрической сети, принимаемая на интервале времени неизменной, А; Р|, - значения трехфазной активной
и реактивной мощности силового элемента электрической сети, принимаемые на интервале времени неизменными, кВт, квар, соответственно; Ц -значение линейного напряжения силового элемента электрической сети, принятое на интервале А^ неизменным, кВ; А^ - интервал времени, в течение
которого нагрузка элемента сети с сопротивлением Я принимается неизменной; М - количество интервалов времени в базовом периоде.
На оптовом рынке электрической энергии результатами измерений, передаваемыми автоматизированными информационно-измерительными системами коммерческого учета электроэнергии (АИИС КУЭ) во внешние системы, являются приращения электрической энергии, поэтому для дальнейшего анализа потери выразим через электрическую энергию:
= К-£
]=1
Вт^ч, (2)
где - приращение активной электрической энергии на интервале Л^, кВт-ч;
\Ур; - приращение реактивной электрической энергии на интервале Л^, квар^ч.
Очень часто встречаются ситуации, когда расчет потерь необходимо выполнить при условии реверсивного направления передачи электрической энергии через силовой элемент. Например, такая ситуация возникает при расчетах потерь в линии электропередач отходящих от узловой (транзитной) подстанции. Цифровые счетчики имеют возможность измерять активную и реактивную электроэнергию как поступающую в сеть или отдаваемую из сети. Условно направления передачи электрической энергии названы «прием» и «отдача».
Один из методов расчета нагрузочных потерь электрической энергии основывается на вычислении потерь раздельно для направления прием и для направления отдачи (метод №1). При этом, для расчета потерь на прием используются приращения активной и реактивной электроэнергии в сторону прием, а для отдачи только в сторону отдачи. Метод излагается в формулах 3:
д\уч> = Я---^2-----*£. Вт.ч
и Т • \] ’ ’
дш°т = Я ■ Аот :Р0Т,Вт-ч, (3)
Н г-р У У V у
ш _ к WAIф + уРгф + к + ШРот Вт.ч
н ти2 ти2
где '^/Апр - приращение активной электрической энергии на получасовом интервале в направлении прием, кВт-ч; WРпp - приращение реактивной электрической энергии на получасовом интервале в направлении прием, кВт-ч; WAот - приращение активной электрической энергии на получасовом интервале в направлении отдача, кВт-ч; WРот - приращение реактивной электрической энергии на получасовом интервале в направлении отдача, кВт-ч; Т - временной интервал равный 0,5 часа.
Другим методом расчета нагрузочных потерь электрической энергии является метод без разделения на потери по направлениям прием и отдача (метод 2). Потери электроэнергия подсчитанные таким методом относят к собственнику силового элемента электрической сети.
Для расчета используется следующая формула 4:
+ ШАот )2 + (ШРш + ШРот )2 .,.
ш = Л- ——--------—-----^Вт-ч (4)
н гр 2 ? ? V /
Численный эксперимент состоит в расчете нагрузочных потерь по двум методам. Исходными данными являются два временных интервала, на которых задается постоянное значение тока и коэффициента мощности, но изменяется направление передачи электроэнергии. В результате рассчитанные значения потерь по двум методам сравниваются с потерями, рассчитанными по методу оперативных расчетов, формула 2. Методическая погрешность оценивается в виде относительной разности потерь электроэнергии, рассчитанных по каждому методу, относительно потерь рассчитанных по методу оперативных расчетов.
Входные данные: длительность интервалов и значения токов задаются в относительном виде:
1^ = Л-Т;1;2 =(1-Л)-Т;Т = 11 + 1;2;0<(И;<1
1х =(Ц-1;12 =(1-(П)-1;1 = 11+12;0<(П<1 ^ ^
где dt - доля интервала времени ^ в суммарном интервале времени Т, dI -доля тока, протекающего на интервале времени ^ относительно суммарного максимального тока I.
Для каждого из двух интервалов задавались значения коэффициента мощности: cosф1 и cosф2. Эксперимент проводился для случая только активного потребления (cosф1=cosф2=1) и для случая, изменяющегося характера потребления с реактивного на активный (cosф1=0,5; cosф2=1).
Из задаваемых токов, коэффициентов мощности и временных интервалов вычислялись приращения активной и реактивной электрической энергии. Затем по этим приращениям вычислялись потери электрической энергии на линии электропередачи, с сопротивлением 1 Ом.
Результатом эксперимента являются трехмерные графики зависимости относительной методической погрешности от изменения долей интервалов времени и долей токов. Графики представлены на рисунках 1 - 4.
На рисунке 1 изображена поверхность относительных погрешностей определения нагрузочных потерь по методу № 1, для случая, когда приращения реактивной энергии равны нулю.
На рисунке 2 изображена поверхность относительных погрешностей
определения нагрузочных потерь по методу № , для случая, когда приращения
реактивной энергии равны нулю.
На рисунке 3 изображена поверхность относительных погрешностей
определения нагрузочных потерь по методу № 1, для случая, когда на одном из двух временных интервалов присутствует реактивная мощность при коэффициенте мощности, равном 0,5.
На рисунке 4 изображена поверхность относительных погрешностей
определения нагрузочных потерь по методу № 2, для случая, когда на одном из двух временных интервалов присутствует реактивная мощность при коэффициенте мощности, равном 0,5.
Рис. 1. Метод № 1, COS(pi=COS(p2=l
■ -20-0
■ -40-20
■ -60-40
■ -80-60
■ -100-80
■ -20-0
■ -40-20 ■-60-40 ■-80-60 ■-100-80
Рис. 3. Метод № 1, coscpi=0,5; coscp2=l
Рис. 2. Метод № 2, coscpi=cosq)2=l
Рис. 4. Метод № 2, coscpi=0,5; coscp2
-20-0
-40-20
-60-40
-80-60
-100-80
■ -20-0
■ -40--20
■ -60-40
■ -80-60
■ -100-80
Из представленных результатов видно, что оба метода вносят методические погрешности, причем, всегда отрицательные, т. е. занижающие реальные значения потерь. Для случая активного потребления погрешность метода №1 близка к нулю только в областях dI близкой к 1 и dt больше 0,5 или dI близкой к 0 и dt меньше 0,5. Эти области обозначают случай, когда в одном из интервалов количество переданной электроэнергии в одну сторону намного больше, чем количество электроэнергии переданной в обратную сторону, и изменение тока несущественно. Т. е. случай близкий к постоянной передаче электроэнергии в одном направлении. Для метода №2 погрешность близка к нулю почти во всей области, кроме dI больше 0,75 и dt меньше 0,75 или для dI меньше 0,25 и dt больше 0,25. Эти области означают передачу намного большего количества электрической энергии в одном направлении по сравнению с электроэнергией в другом направлении.
Заниженные концы поверхностей, т. е. максимальная погрешность, около dI близкой к 1 для обоих методов, означает то, что кратковременные импульсы тока не могут быть обнаружены по данным методам.
Для случаев, когда в одном из интервалов резко сменился характер реактивной электроэнергии, вид поверхности относительной погрешности для метода №1 существенно не изменился. А для метода № 2 середина поверхности, в областях dI около 0,5 и dt около 0,5, снизилась ниже 20 %. Это возникло из-за того, что среднее значение коэффициента мощности стало сильно отличаться от его реальных значений на интервалах.
В методе №1 методическая погрешность возникает благодаря тому, что каждый из неизвестных интервалов времени ^ и t2, заменяется их известной суммарной длительностью. В методе №2 методическая погрешность возникает благодаря тому, что значение среднего тока на интервале Т, отличается от реальных значений тока на интервале ^ и t2.
Выводы: метод №2 вносит существенно меньшую методическую
погрешность в связи с чем, его применение выглядит более предпочтительным, в то же время для дальнейшего уменьшения методической погрешности выглядит целесообразным умножение величины потерь на коэффициент формы, величина которого обеспечивает минимальное среднее значение методической погрешности для всех соотношений токов и длительностей интервалов времени.
© В.Ю. Кондаков, В.С. Крылов, 2011
