CC BY
33
УДК 621.311.1.,
А.МЛипский, З.В.Харламова, С.В.Харламова, О.АЛипская
РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСА ПРОГРАММ РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ДЛЯ СЕТЕЙ ЭНЕРГОСИСТЕМ
В настоящее время в энергосистемах все чаще создаются ситуации, когда для надежной и эффективной работы сетей высокого напряжения необходимо выполнить достаточно подробные предварительные расчеты Параметров режимов к которым относятся и показатели качества электроэнергии (ПКЭ). При этом результаты расчетов ПКЭ смогут служить дополнительными ограничениями при выборе тех или иных схем сетей. .
Программы расчета ПКЭ разрабатываются различными организациями, но они, как правило, не объединены в единый расчетный комплекс, в котором рассчитываются как основные параметры режимов, так и уровни ПКЭ, им соответствующие. В основу разработанных алгоритмов и программ расчетов; ПКЭ положено моделирование искажений напряжений того или иного вида, создаваемых всеми электроприемниками - источниками ухудшения ПКЭ, подключенными к узлам электрических сетей. На основании обработки результатов измерений уровней ПКЭ в сетях с основными источниками ухудшения качества электроэнергии разработаны их вероятностные и спектральные модели, получены их аналитические выражения и определены численные значения входящих в них параметров, а также диапазоны их изменений. Разработаны программы статистического суммирования искажений напряжений, создаваемых отдельными источниками, подключенными к узлу электрической | сети.
Основные типы электроприемников, подключенные к узлам элсктриче-ских сетей, характеризуются в определенной степени случайным характером электропотребления, который имеет устойчивые средние значения и изменяющуюся переменную составляющую. Эта составляющая и определяет особенности процессов отклонений напряжения. Многочисленные натурные исследо- = вания позволили определить тип корреляционной функции, соответствующей этим случайным процессам, диапазоны изменения численных значений параметров, входящих в аналитические выражения этих функций. Основные виды корреляционной функции (КФ), характеризующие процессы изменения отклонения напряжения - экспоненциально-косинусно-синусные и экспоненциально- 3 косинусные [1]. Расчет отклонений напряжения основывается на известной формуле ГОСТ [ 2].
Действующее значение напряжения рассчитывается в разработанной программе на основе заданного режима сети и данных о нагрузках в узлах. Для задания нагрузки в узле разработан алгоритм формирования графиков электрических нагрузок.
Расчет отклонений напряжения проводится при фиксированных коэффициентах трансформации трансформаторов с учетом изменений нагрузок. Для , различных потребителей электроэнергии в расчетном узле нагрузок приводится 3 вид корреляционной функции и ее параметры: коэффициент затухания собственная частота процесса. Учитывая, что на высоком напряжении критериями допустимости того или иного уровня напряжения часто служатразлич-ные технологические, нормативные и др. положения, необходимо иметь возможность задавать в каждом конкретном узле схемы допустимые пределы отклонений напряжения. После расчета уровней напряжения производится анализ предельных напряжений во всех узлах сети.
*Программы расчетов уровней ПКЭ написалы А.А.Скрипником и А.И.Скрипншсом для комплекса программ "Дакар".
При этом используется следующий алгоритм анализа: для каждого узла анализируется модуль расчетного напряжения, если напряжение превышает допустимое, заданное для данного узла, то оно выводится в сводную таблицу, где величины отсортировываются по значениям отклонений в порядке возрастаний.
Расчет дозы колебания согласно ГОСТ 13109-87 проводится по известной формуле, определяющей дозу фликкера [1]. По полученным графикам мгновенных значений напряжения в минимальном и максимальном режимах в узле формирует» массив дискретных значений напряжения. При известной величине интервала дискретизации и ряда входных напряжений вычисляют с использованием интеграла Дюамеля ряд квадратов значений выходной величины с учетом амплитудно-частотных характеристик тракта "зажимы ламп накаливания - ощущения человека", приведенных в ГОСТ 13109-87 [1]. Величина корня квадратного из среднего значения полученных величин позволяет оценить значения дозы колебаний в минимальном и максимальном режимах заданного узла сети.
Несинусоидальность напряжения характеризуется коэффициентом несинусоидальности, определяемым в соответствии с ГОСТ 13109-87 (1]. Величина нагрузки с нелинейными характеристиками являет» основным параметром для расчета уровней высших гармоник напряжения. Потребители подстанций энергосистемы, являющимися такими нагрузками, рассматриваются как источники искажений кривых тока и напряжения для сетей энергосистемы. Для расчета уровней высших гармоник использованы данные исследований основных типов потребителей электроэнергии, являющихся источниками высших гармоник. Формулы для расчета сопротивлений отдельных элементов электрических сетей приведены [2]. Сопротивление обобщенной нагрузки для подстанции выбирается с учетом отраслевого признака [3].
Расчет несинусоидальности напряжения ведется при общепринятых допущениях:
• элементы схемы замещения генераторов, трансформаторов, линий элек-
тропередач линейны;
• фазы гармоник тока по отношению к напряжению основной гармоники
равновероятны;
• влиянием межфазной индуктивности можно пренебречь,
Практика расчетов несинусоидальности напряжения показывает, что количество рассчитываемых гармоник можно ограничить равным сорока.
Количество расчетов определяется количеством учитываемых источников высших гармоник тока и напряжения, порядковым номером гармоники до которого необходимо вести расчет. Общий уровень искажения складывается из результатов расчетов гармоник от каждого источника.
Резкое возрастание амплитуд тока и напряжения высших гармоник свидетельствует о возникновении либо последовательного, либо параллельного резонанса на частотах гармоник. В алгоритме предусматривается вариант определения критических значений входных сопротивлений, при которых создаются условия резонанса или близкие к ним.
Алгоритм расчета несинусоидальности напряжения требует при составлении программы расчета несинусоидальности напряжения уточнить и преобразовать схему сети, участвующую в расчете.
Программа расчета несинусоидальности напряжения содержит несколько вариантов ее выполнения, в зависимости от того, какие параметры интересуют пользователя:
а) расчет уровней напряжения в узлах сети с учетом искажения;
б) расчет коэффициента несинусоидальности напряжения;
в)спектральный состав напряжения;
г)определение резонансных контуров для высших гармоник;
д) спектральный состав токов в ветвях;
е) перетоки мощности обусловленные протеканием высших гармоник;
ж) потери, обусловленные высшими гармониками тока и напряжсния.
Расчет несимметрии напряжения учитывает несимметричность нагрузки и несимметричность сети. Несимметричные режимы напряжения сети характеризуются коэффициентом обратной последовательности [1].
Для расчета несимметрии напряжения используются наиболее сложные алгоритмы, так как для адекватного моделирования допустимой несимметрии напряжения необходимо учесть большое количество различных факторов несимметрии нагрузки: несимметричность нагрузки, несимметричность линий, вызванную различным расположением фаз и т.д. Поэтому для данных расчетов необходимо задание как данных по нагрузке, так и данных несимметрии линий. Расчет производится в фазных координатах и позволяет определить влияние любой несимметрии любого вида. При расчете несимметрии рассматривают кратковременную и длительную несимметрии. Для расчета несимметрии напряжения применяется метод симметричных составляющих.
При разработке алгоритма расчета несимметрии напряжения были сделаны следующие допущения:
• элементы сети линейны;
• отдельно учитывается несимметрия сети и несимметрия нагрузки.
В исходных данных для расчета несимметричного режима должны быть указаны причины, вызывающие несимметрию: несимметрия питающих напряжений, несимметрия параметров линий, трансформаторов или реакторов по фазам, подключение однофазных нагрузок, подключение трехфазных не-уровновешенных нагрузок.
Программа расчета несимметрии напряжения в электрических сетях энергосистем учитывает все влияющие факторы отдельно. Анализ результатов расчета позволяет выделить режимы сети, которые имеют несимметрию превышающую 2%, нормируемую ГОСТ 13109-87.
Вывод. Разработанный комплекс программ расчетов ПКЭ позволяет сделать предварительную оценку уровней ПКЭ в электрических сетях высокого напряжения энергосистем с целью определения соответствия уровней ПКЭ требованиям ГОСТ 13109-87.
Перечень ссылок
1. ГОСТ 13109-87, Электрическая энергия. Требования к качеству электрической энер-
гии в электрических сетях общего назначения.
2. Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промышленных
предприятий.-М.: Энергоатомиздат, 1994.- 113 с.
3. Харламова З.В. Уточнение сопротивлений обратной последовательности обобщенной
нагрузки. Сб. Тезисы докладов научно-технического совещания Эффективность и качество электроснабжения промышленных предйриятий.-1983.- С.15-19.
