CC BY
6
УДК 621.316.1
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-5-344-349
ОПТИМИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ НАПРЯЖЕНИЕМ 220 КВ ПО РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН
С.Ш. Таваров
В работе предлагается физическая модель с алгоритмом управления по повышению показателей режимных параметров электрической сети, таких как: потери мощности и напряжения, отклонения напряжения и коэффициента активной мощности за счёт автоматического определения необходимой реактивной мощности для реальной электрической сети напряжением 220 кВ со всеми максимальными действующими параметрами. Предложенная физическая модель и алгоритм управления ею при известной ступени трансформации напряжения и желаемого коэффициента активной мощности позволяет определить необходимую реактивную мощность - Qпред., компенсируя которую можно достигнуть требуемых режимных параметров электрической сети.
Ключевые слова: реактивная мощность, напряжения, потери мощности, коэффициент активной мощности.
Увеличение числа электроприёмников, в том числе с нелинейным характером нагрузок [1, 3, 4], привело к росту потребления реактивной мощности. Известно, что при увеличения потребления реактивной мощности, возрастают потери активной мощности [3-5], связанные с уменьшением пропускной способности элементов электрической сети и потерей напряжения [3, 4], обусловленные затратами на создание электромагнитных полей.
Согласно общепринятым принципам, решение этих проблем можно добиться установкой средств компенсаций реактивной мощности в узлах потребителей.
Для оптимального распределения необходимой реактивной мощности и получения желаемого коэффициента активной мощности - соз<ржел, в зависимости от ступени трансформации напряжения на трансформаторных подстанциях [5], необходимо определить требуемую реактивную мощность. Это можно решить, как расчётным путём, так и автоматизированным способом.
Таким образом, при известных действующих максимальной активной и реактивной мощностях на шинах подстанций и ступени трансформации напряжения с желаемым коэффициентом активной мощности - соз<ржел, можно определить необходимую реактивную мощность при любой ступени трансформации.
Для достижения желаемого коэффициента активной мощности соз<ржел с применением программного комплекса Matlab, Power Systems на основе реальной существующей электрической сети напряжением 220 кВ для одного узла, состоящего из двух трансформаторных подстанций (ПС Сугд 500 и ПС Хаджент) с исходными данными схем: протяженность, марка и сечение проводов воздушной линии, мощность трансформаторов на рассматриваемых подстанциях, была разработана компьютерная модель и алгоритм управления этой моделью. На рис. 1. представлена однолинейная схема электрической сети напряжением 220 кВ, соединяющий Сугд 500 - Хаджент.
На основе однолинейной схемы электрической сети с применением программного комплекса Matlab, Power Systems была построена компьютерная модель (рис. 2).
Согласно построенной компьютерной модели электрической сети, приведённой на рис. 2, узел электрической сети ПС Сугд 500 - ПС Хаджент состоит из трёхфазного источника питания, в качестве которого используется ПС Сугд 500, одноцепной ЛЭП с сосредоточенными параметрами, связывающей ПС Сугд 500 и ПС Хаджент,
344
трёхобмоточного автотрансформатор типа АТДЦТН-125/220/110/10, нагрузки (активной и реактивной) и вольтамперметров для измерения токов и напряжений. Кроме того, имеются отдельные блоки для обработки режимных параметров электрической сети, называемые математической (логической) частью модели. Математическая часть модели, показывающая режимные параметры линии электропередачи (ЛЭП), представлена на рис.3.
со
2хА ТДЦ ТН-125 000/220/110
Рис. 1. Однолинейная схема электрической сети ПС Сугд 500 — Хаджент
U_abc. V S, VA Р, W Q, Уаг
D-G
S.VA Р, W Q, Var 5U. % 5U, V ДР. % ДР, W
Ща)
_г
I I I
3
I I I
D-W
А а = с А ä 1 а
— В ь • - вн тс И - В Ь
Сс с с С с
M-W1 U=220 kB
t
м'2 Т1-АТДЦТН-125000/220/110
ТП-Хаджент
s*
А гАЛАгп
В —ГПЯР—||l
* Т2-АТДЦТН.125000/220/110
"Li
гЛАЛп —ППЯР—1||
S, VA Р, W Q, VAr BU, %
ди.у
ÜP, W ДР, %
т
Опред. VAr
Рис.2. Компьютерная модель электрической сети ПС Сугд 500 — ПС Хаджент
В-
\tebc2
Ж
Iabc2
VaUcI
EH
labd
1. übe, А
Uabc, V U. übe. V
Е, VA
Р, W
labe. А а, Wir
cos(H]
М 1
1 □Ьс, А
Uabc, V U. übe. V
S, ид
Р, W
labe. А Q, Var
cos(a)
М 2
Display 16
►CD
«(а)
Рис. 3. Логическая часть модели, показывающая режимные параметры ЛЭП
345
Согласно рис. 3 логическая часть модели ЛЭП показывает: поток полной, активной и реактивной мощностей, отклонения напряжения, потерю напряжения, потерю активной мощности в процентах, потерю активной мощности в ваттах, коэффициенты активной и реактивной мощностей.
Логическая часть модели трансформаторов приведена на рис.4.
1__аЬс, А 1 17Э.в|
UatK. V U_abc, V —w 2.Эве*05|
а, ш — 1 -6flee+Qfij
Р, W ++ '1.в72н+Оа|
lobe, А 0.1АГ 2.922е«38|
«»(aj -0.5651|
М_3 Display"! 7
Рис.4. Логическая часть модели, показывающая параметры трансформаторов
Математическая часть модели трансформатора показывает напряжения на шинах электроприемника, полную активную (Р) и реактивную мощности, отклонения напряжения, потери напряжения, потери активной мощности в процентах, потери активной мощности в ваттах, коэффициенты активной и реактивной мощностей.
Построенная математическая модель позволяет определить необходимую реактивную мощность для компенсации, при которой будет получен желаемый коэффициент активной мощности в зависимости от ступени трансформации. На рис. 5 приведена компьютерная модель с показанием всех параметров сети, а также параметра необходимой реактивной мощности для достижения желаемого коэффициента активной мощности.
Рис. 5 — Компьютерная модель электрической сети ТП Сугд 500 — ТПХаджент перед компенсацией реактивной мощности
Результаты, полученные на компьютерной модели электрической сети участка ПС Сугд 500 - ПС Хаджент, приведены в табл. 1.
346
Таблица 1
Результаты параметров электрической сети, получаемые
на компьютерной модели
№ Параметр ЛЭП Трансформатор
1 U, V -- 1,141 х104
2 S, VA 2,283 х108 2,072 х108
3 P, W 1,539 х108 1,534 х108
4 Q, WAr 1,686 х108 1,392 х108
5 SU, % 0,8325 8,627
6 AU, V 2297 0
7 AP, W 1,632 х106 4,575 х105
8 AP, % 1,05 0,2974
9 cos9 0,674 0,7405
10 tg9 1,096 0,9077
11 Qпред.,VAr -- -8,882 х107
Из приведенных режимных параметров электрической сети, полученных на основе разработанной компьютерной модели, видно, что разработанный алгоритм позволяет определить необходимую реактивную мощность - Qпред. для достижения желаемого коэффициента активной мощности.
Таким образом, подставляя в разработанную модель (рис. 6) необходимую реактивную мощность - Qпред, определим желаемый коэффициент активной мощности и потери напряжения и мощности после компенсации.
U_abc, V —► 2 306е+05|
S, VA —► 2.323е<-08|
Р, W —► 1 279е<-0а|
Q.Var 1.94е+08|
Q. Vär 6U, %
cos(a) Щя)
с А а «-о А в A а
"Н£)#*в В b — вН тг |-ь вь
С с С С в-о С с
M-W1
U=220 kB
* Т2-АТДЦТН-125000/220/
Рис. 6. Компьютерная модель электрический сеть ТП Сугд 500 — ТПХаджент после компенсация реактивной мощности
Результаты режимных параметров электрической сети напряжением 220 кВ после компенсации участка ПС Сугд 500 - ПС Хаджент приведены в табл. 2.
Таблица 2
Результаты режимных параметров электрической сети напряжением 220 кВ
после компенсации
№ Параметр ЛЭП Трансформатор
1 U, V -- 1,031 х104
2 S, VA 1,38 х108 1,323 х108
3 P, W 1,259 х108 1,256 х108
4 Q, WAr 5,663 х107 4,153 х107
5 SU, % 1,822 1,789
6 AU, V 4200 0
7 AP, W 2,007 х106 2,968 х105
8 AP, % 1,57 0,2358
9 cosp 0,912 0,9516
10 tg9 0,4499 0,3231
11 Qпред.,VAr -- 7,041 х105
Согласно данным табл. 2 разработанная компьютерная модель и алгоритм управления ею позволили автоматически определить необходимую реактивную мощность, обеспечивающую номинальные параметры электрической сети, уменьшение потерь напряжения и мощности, а также отклонения напряжения и повышение коэффициента активной мощности до значений ступеней трансформаций.
Список литературы
1. Таваров С.Ш. Целесообразность децентрализации компенсации реактивной мощности в электрической системе Республики Таджикистан // Вестник Воронежского государственного технического университета. Серия: Энергетика. 2018. №1. Том. 14. С. 59-63.
2. Мираков О.А., Таваров С.Ш. Додхудоев М.Д. Возможности энергосбережения в системе электроснабжения Республики Таджикистан // Политехнический вестник. Серия Инженерные исследования. 2018. №2 (42). С. 27-31.
3. Воротницкий В.Э., Железко Ю.С., Казанцев В.Н. Потери электрической энергии в электрических сетях энергосистем // М.: Энергоатомиздат, 1983. 368 с.
4. Воротницкий В.Э. Снижение потерь электроэнергии - важнейший путь энергосбережения в электрических сетях // Энергосбережение. 2014. С. 61-64.
5. Герасименко А.А., Федин В.Т. Передача и распределение электрической энергии: учебное пособие // Ростов-н Д.: Феникс; Красноярск: Издательские проекты. 2006. 720 с.
Таваров Саиджон Ширалиевич, канд. техн. наук, доцент, tabarovsaid@,mail.ru, Россия, Челябинск, Южно-Уральский государственный университет (национально исследовательского университета)
OPTIMIZATION OF THE ELECTRIC NETWORK WITH A VOLTAGE OF 220 KV ON REACTIVE POWER IN THE POWER SUPPLY SYSTEM OF THE REPUBLIC
OF TAJIKISTAN
S.Sh. Tavarov
In work the physical model with a control algorithm on increase in indicators of regime parameters of an electrical network, such as is offered: power losses and tension, deviations of tension and coefficient of active power due to automatic detection of necessary jet power for a real electrical network of 220 kV with all maximum operating parameters. Proposed physical model and algorithm of its control at known stage of voltage transformation and desired coefficient of active power makes it possible to determine required reactive power - Qpred, compensating for which it is possible to achieve required mode parameters of electric network.
Key words: reactive power, voltages, power loss, active power factor.
Tavarov Saidjon Shiralievich, candidate of technical sciences, docent, taba-rovsaid@,mail. ru, Russia, Chelyabinsk, South Ural State University (National Research University)
