Повышение эффективности электропотребления и функционирования электротехнических устройств распределения электроэнергии в электропитающих системах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат наук Каратеев, Павел Юрьевич

• Каратеев, Павел Юрьевич
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Каратеев, Павел Юрьевич

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава 1. Анализ конструктивных схем распределения электроэнергии в электропитающих системах и условий их эксплуатации, методов расчета режимных параметров и надежности

1.1. Анализ конструктивных схем и условий их эксплуатации

1.2. Методы моделирования, расчета режимных параметров и надежности

1.3. Цель и задачи исследования

1.4. Выводы

Глава 2. определение показателей надежности при распределении и электропотреблении в электропитающих системах

2.1. Определение уровня надежности

2.2. Условия реализуемости конструкционной и функциональной надежности

2.3. Определение показателей надежности

2.4. Выводы

Глава 3. Определение показателей надежности при распределении и электропотреблении в электропитающих системах

3.1. Разработка новых технических решений для повышения эффективности использования и контроля качества электрической энергии

3.2. Математическое описание взаимодействия элементов электроприемников электропитающих систем

3.3. Определение рациональных конструктивных и режимных параметров системы контроля и управления качеством электрической энергии в электрических сетях

3.4. Выводы

Глава 4. Экспериментальные исследования при применении электротехнических устройств для повышения эффективности электропотребления и их функционирования в электропитающих системах

4.1. Планирование эксперимента, методика и аппаратура исследования

4.2. Аппаратура и устройства системы контроля качества электрической энергии

4.3. Экспериментальные исследования

4.4. Выводы

Заключение

Библиографический список

85

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности электропотребления и функционирования электротехнических устройств распределения электроэнергии в электропитающих системах»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы: система электроснабжения является подсистемой, как питающей энергосистемы, так и технологической системы. Следовательно, система электроснабжения промышленного предприятия оказывается на стыке этих двух систем, и ее режимы влияют и на первую, и на вторую. В свою очередь, питающая энергосистема и технологическая система предъявляют требования к параметрам режимов системы электроснабжения.

Технологическая система обязывает систему электроснабжения обеспечивать подачу электроэнергии в необходимом количестве и требуемого качества. То есть технология производства, во-первых, задает уровень электропотребления при номинальном напряжении на электроприемниках, а во-вторых, ограничивает допустимые пределы отклонения напряжения от номинального. Кроме того, предприятия заинтересованы в уменьшении платы за электроэнергию, то есть в уменьшении активной нагрузки системы электроснабжения.

С точки зрения питающей энергосистемы одним из основных показателей режимов работы системы электроснабжения таким образом является активная мощность, потребляемая в максимум нагрузки. Величина этой мощности определяется активной нагрузкой приемников и потерями мощности на передачу по элементам электросетей и цеховым трансформаторам. Снижение потребления активной мощности актуально как в период максимума, так и в остальные интервалы времени. Система электроснабжения должна также выполнять требования питающей энергосистемы к потреблению реактивной мощности.

Эффективное электропотребление при эксплуатации системы электроснабжения промышленного предприятия является актуальной научной проблемой.

До настоящего времени предлагались следующие способы регулирования потребления активной мощности предприятием: отключение части электропотребителей при возникновении дефицита мощности в энергосистеме, изменение времени начала работы потребителей-регуляторов с целью выравнивания графика нагрузки, уменьшение потерь мощности на передачу в электросетях и трансформаторах система электроснабжения, повышение эффективности использования электроэнергии в приемниках.

Эффективное распределение и потребление электрической энергии в системе электроснабжения может быть достигнуто за счет эффективного потребления и интеллектуального контроля над распределением активной мощности без нарушения установившегося технологического процесса и при соблюдении у каждого приемника электроэнергии допустимых отклонений напряжения.

Система электроснабжения должна рассматривается как единый комплекс, включающий в себя внутризаводские и цеховые электрические сети, конденсаторы и приемники электроэнергии. При этом оптимизация режимов в системе электроснабжения осуществляется не только с учетом потерь мощности на передачу по электрической сети, но и с учетом изменения мощности приемников электроэнергии и конденсаторов при отклонении напряжения от номинального. Мощности приемников электроэнергии и конденсаторов при реальных величинах напряжения возможно определять в соответствии с их статическими характеристиками по напряжению.

Поэтому, контроль распределения электрической энергии для повышения качества и эффективности электропотребления является актуальной научной задачей.

Цель работы - повышение качества и эффективности электропотребления в электропитающих системах путём обоснования её рациональных режимных параметров и электротехнических устройств

распределения электрической энергии, учитывающих закономерности формирования управляющих воздействий.

Для достижения поставленной цели сформулированы и должны быть решены следующие задачи исследования:

1. Анализ конструктивных схем, методов расчёта параметров и надежности электротехнических устройств и способов управления режимами работы электропитающих систем и условий их эксплуатации.

2. Разработка математической модели формирования топологии и управляющих воздействий в электропитающих системах, учитывающих в комплексе систему распределения электрической энергии и надежность отдельных её элементов для определения ее рациональных параметров, на основе исследования математической модели системы.

3. Обоснование рациональных режимных параметров и гибкой динамики топологии управления электротехническими устройствами электропитающих систем для повышения качества и эффективности электропотребления в электропитающих системах.

4. Определение условий реализуемости конструкционной и функциональной надежности электротехнических устройств, обеспечивающих рациональные режимы работы и распределение электроэнергии электропитающих систем.

5. Разработка методики определения рациональных параметров электротехнических устройств распределения электрической энергии электропитающих систем, структуры и топологии управления её режимами работы.

6. Численные и экспериментальные исследования режимов работы электротехнических устройств и электропитающих систем при применении разработанных технических решений по управлению распределением электрической энергии.

Идея работы заключается в достижении требуемого уровня качества и эффективности электропотребления в электропитающих системах путем обоснования её рациональных режимных параметров и электротехнических устройств распределения электрической энергии, учитывающих закономерности формирования управляющих воздействий.

Объект исследования - электротехнических устройства распределения электрической энергии электропитающих систем, учитывающих в комплексе закономерности формирования управляющих воздействий, направленных на повышение качества и эффективности электропотребления в электропитающих системах.

Предмет исследования являются переходные процессы, протекающие в электротехнических устройствах и электропитающих системах, обеспечивающих распределение и эффективное использование электрической энергии.

Методы исследования, используемые в работе, основаны на применении теории автоматического управления, теории надежности технических систем, теории электрических цепей, теории вероятности и математической статистики, численных методов и экспериментальных исследований с применением ЭВМ. Автор защищает:

1. Математическую модель формирования топологии и управляющих воздействий в электропитающих системах, учитывающих в комплексе систему распределения электрической энергии и надежность отдельных её элементов для определения ее рациональных параметров, на основе исследования математической модели системы.

2. Методы формирования закономерностей управляющих воздействий для управления режимами работы электротехнических устройств электропитающих систем, обеспечивающих распределение и эффективное использование электрической энергии.

3. Условия реализуемости конструкционной и функциональной надежности электротехнических устройств, обеспечивающих рациональные режимы работы и распределение электроэнергии электропитающих систем.

Научная новизна заключается в определении рациональных параметров электротехнических устройств, обеспечивающих повышение качества и эффективности электропотребления в электропитающих системах. Она представлена следующими результатами:

1. Определены зависимости для расчета рациональных параметров электротехнических устройств повышения качества и эффективности электропотребления в электропитающих системах.

2. Установлены методы формирования закономерностей управляющих воздействий для управления режимами работы электротехнических устройств электропитающих систем, обеспечивающих повышение качества и эффективности электропотребления в электропитающих системах.

3. Определена методика расчета рациональных параметров электротехнических устройств электропитающих систем, обеспечивающих повышение качества и эффективности электропотребления в электропитающих системах.

4. Определены условия реализации конструкционной и функциональной надежности электротехнических устройств, обеспечивающих повышение качества и эффективности электропотребления в электропитающих системах.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций диссертационной работы обеспечены обоснованными допущениями, адекватностью результатов теоретических и экспериментальных исследований, расхождения между которыми не превышают 13,5%.

Практическое значение. Разработана методика расчета рациональных параметров устройств электропитающих систем, учитывающих в комплексе

систему распределения электрической энергии и надежность отдельных её элементов.

Реализация результатов работы. Основные научно-практические результаты диссертационной работы использованы ОАО «Конструкторское бюро приборостроения» в Программе повышения энергоэффективности.

Результаты работы использованы в учебных курсах «Электрические аппараты», «Электрические станции и подстанции», «Электроэнергетические системы и сети», «Средства коммутации электрической энергии», «Оптимизация электроэнергетических систем» на кафедре «Электроэнергетика» Тульского государственного университета.

Апробация результатов работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных молодежных научно-технических конференциях.

ТулГУ (г. Тула, 2009 - 2014 гг.) и V, VI научно-практических конференциях ТулГУ «Молодежные инновации» (г. Тула, 2011 г.), Пятой международной Школе-семинаре молодых ученых и специалистов «Энергосбережение - теория и практика» (г. Москва, 2010 г.), Международной научно-технической конференции «Энергосбережение -2012» в рамках ХМосковского международного энергетического форума «ТЭК России в XXI веке» (г. Москва, 2012 г.), Международной научно-технической конференции «Энергоэффективность - 2012» в рамках I Международного электроэнергетического форума «Электросетевой комплекс. Инновации. Развитие» (г. Москва, 2012 г.), Международной научно-технической конференции «Энергосбережение - 2013» в рамках Х1Московского международного энергетического форума «ТЭК России в ХХ1веке» (г. Москва, 2013 г.), Международной научно-технической конференции «Энергосбережение - 2014» в рамках ХПМосковского-международного энергетического форума «ТЭК России в XXI веке».

Публикации. Основные научные результаты диссертационной работы опубликованы в 5 печатных работах, из них 5 - в периодических изданиях, рекомендованных ВАК РФ, подана заявка на полезную модель.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 101 наименований. Диссертация изложена на 94 страницах машинописного текста, включая 1 таблицу, 34 рисунка.

Автор выражает благодарность заведующему кафедрой «Электроэнергетика» Тульского государственного университета, доктору технических наук, профессору Степанову Владимиру Михайловичу за научные консультации, поддержку и помощь при работе над диссертацией.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНЫХ СХЕМ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРОПИТАЮЩИХ СИСТЕМАХ И УСЛОВИЙ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ, МЕТОДОВ РАСЧЕТА РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ И НАДЕЖНОСТИ.

1.1. Анализ конструктивных схем и условий их эксплуатации

Система распределения электроэнергии включает в себя распределительную электрическую сеть, состоящую |Т| из источника питания, линии электропередачи и электроустановки [2]. Анализ конструктивных схем показывает, что наиболее распространенная система распределения электроэнергии (рис. 1.1) включает в себя электроустановку здания, которая подключена к низковольтной распределительной электрической сети, состоящей из источника питания и низковольтной линии электропередачи.

пс

Ц.

и.

ВЛ (КЛ)

Пи-'ИН

Н&слрадапкпуи^итя гкпют&ичеялр ост».

Ипнчт роуггднопиа

ГУШНИВ

I \

1-л

^('¿»¡(куусшнссо.а

Сист-эма г-вслредеп^иг-я зов.<трозк«|>">т [.система?

Рис. 1.1. Общий вид низковольтной системы распределения

электроэнергии

1 - заземляющее устройство источника питания; 2 - заземляющее устройство электроустановки здания; ПС - трансформаторная подстанция; ВЛ - воздушная линия электропередачи; КЛ - кабельная

линия электропередачи

Недостатками таких конструктивных схем является низкая надежность без дополнительных резервирующих структурных связей, отсутствие автоматизированного контроля над распределением электроэнергии и электротехнических устройств контроля качества электрической энергии.

На рис. 1.2 приведена другая типовая схема присоединения потребителей к распределительной электросети.

Линия 1 (ИП1)

GD-

\01

Q4\

05

м

Потребители

Линия 2 (ИП2)

02

СШ1

СШ2

fit

« <3*

АВР

L»CK^J оз св

fit fet

06

Q7\

Потребители

01-07- биключотем;

АВР-устроастЬо автоматического ббодо резерва;

- тр-ор напряжения (ТН);

£ - тр-ор тока (ГГ);

СШ!, - система шин; СШ2

СВ

секционной бакмочотело.

Рис. 1.2. Схема распределительного пункта 6(10) кВ

Наряду с известными достоинствами, у данной схемы имеется ряд недостатков. Так, при ремонте одной секции распределительного пункта, потребители, питающиеся от двух секций, остаются без резерва, а нерезервированные по сети, отключаются на все время ремонта. Она также не включает в себя электротехнические устройства контроля качества электроэнергии. Вместе с тем, необходимо учитывать, что эксплуатируемые сети в России характеризуются значительным моральным и физическим износом электрооборудования (до 50%), высокими потерями электрической энергии (до 15%) и фактически исчерпали ресурс пропускной способности.

Одним из современных путей решения этих проблем являются технологии интеллектуальных электрических сетей [1], [3]. Интеллектуальные электрические сети выполняют заданные цели функционирования, выбирают оптимальный режим функционирования в зависимости от факторов окружающей среды, прогнозируя их поведение и свое собственное состояние [1], [4].

Интеллектуальные электрические сети требуют модернизации энергетического оборудования с установкой счетчиков. Кроме того, создание автоматически управляемых электрических сетей должно обеспечивать изменение структуры распределительных сетей предприятия и удовлетворять растущие требования к надежности и эффективности электропотребления, с требуемым качеством электрической энергии.

Одной из конструктивных схем «интеллектуальных сетей» является распределительная сеть, сформированная по гексагональной схеме [5]. Такая схема представляет собой совокупность равномерно-распределенных узлов потребления электрической энергии, соединенных между собой равномерно-загруженными линиями одинакового сечения. Система электроснабжения предприятия строится по топологии гексагональной или сотовой сети (рис. 1.3). Территория с электропотребителями, таким образом, покрывается равномерно-распределенной распределительной сетью, имеющей структуру связанных шестиугольников, в вершинах которых располагаются узлы нагрузки.

"Г

<Т Г"- -4 Г /к I* ' -4 »

.4 ^иг«';:;^.;.' •• ¿тЛ. л г, у

.4 4. \.т 4. 4 ,4. 4 \'.>

\ ТА ,4 к \-'т к / '

А

г. ,1 г„

Рис. 1.3. Принцип формирования распределительной сети и узлов

нагрузки по гексагональной схеме

Каждый узел нагрузки сети в результате имеет строго определенную зону обслуживания, а в центре кольца имеется зона совместного обслуживания. Каждый узел нагрузки имеет три «луча»: питающий (питает нагрузку), резервный (находится в горячем резерве), транзитный (осуществляет транзит мощности). Данная сеть также рассматривается как инвариантная - питающий луч может стать транзитным и т.д. Ключевым элементом такой сети является интегрированный модуль управления, позволяющий реализовывать функции управления, защиты, хранения и передачи информации в автоматическом режиме.

Узлы нагрузки такой сети представляют собой интеграцию распределительной сети, потребителей и информационной сети. Управление электротехническими устройствами коммутации основывается на едином пространстве имен и унифицированной системе обмена информацией. С её помощью осуществляется управление устройствами распределительной электросети. На рис. 1.4 показана схема распределительного устройства универсального узла нагрузки с интегрированным модулем управления.

Лшяяя I

Люаа 2

ЛжквяЗ

!•■'■; г-: ои Q2.tr \ Г |

027 <)3 .1 V ] . | ОЗ. 2

ЮжВ

г ¡-п

I г "7 •?•

Ш' ггг • т

] МочиСШ

Г:».'.'::: г : '.'.'.'г А:: ::':': :Г.'.'.к : :'г:

¿.¿■л- л-л-г. : х х Ч * к х - р 1

/•Ч У : Ч"?-»-

<. .1 : : I ' : [

г - Тр-ор пш (ТТ); О * гсвсрггор;

.......... .....Щ'Л

жщуа/ИШ) I

[ О !

ПпрЛош 11лр&тл

Рис. 1.4. Схема распределительного устройства универсального узла нагрузки с интегрированным модулем управления

Данная схема имеет две системы шин: рабочую и резервную, рабочие и резервные выключатели для инвариантных переключений и выполнения ремонтных работ. Основная задача интегрированного модуля управления здесь - управление узлом нагрузки в автоматическом режиме. Смена режима узла нагрузки происходит путем изменения состояния выключателя. Интегрированный модуль управления постоянно оценивает состояние распределительной сети и выбирает наиболее оптимальный режим работы в конкретных условиях.

Недостатками использования данных схем являются: значительные затраты на реконструкции старой инфраструктуры, повышенная избыточность гексагональной сети подразумевает повышенные затраты на содержание дополнительных линий, рост потерь активной энергии за счет увеличения протяженности распределительной сети, отсутствие, средств контроля качества и эффективность использования электрической энергии. Относительная независимость функционирования интегрированных модулей управления на каждом из узлов нагрузки может приводить к сложно диагностируемым сбоям в работе системы в комплексе и каскадному изменению режимов работы узлов распределительной сети. Необходимо

также отметить, что при коротких замыканиях в гексагональных распределительных сетях возникают параллельные и замкнутые цепи, что делает традиционные методы расчета токов короткого замыкания неэффективными в силу больших погрешностей, что, в свою очередь, затрудняет условия выбора электрооборудования и установки релейной защиты.

Другим решением в области интеллектуального управления электропотреблением является использование мультиагентной системы и нейронных сетей для прогнозирования потребления [6]. Данный схемный метод заключается в разработке и внедрении систем автоматического управления энергопотоками на основе интеллектуальных алгоритмов с применением прогнозированных данных о потреблении электроэнергии отдельными потребителями в распределительной сети. Формируя прогноз потребления можно сформулировать оптимальную стратегию переключения в системе, которая приводит к минимизации функции затрат на потребление. Метод основан на мультиагентном подходе, в рамках которого система описывается в виде взаимодействующих элементов.

Управление мультиагентной системе заключается в определении алгоритма взаимодействий между компонентами системы, гак как осуществляется контроль над процессом переключения для оптимизации производительности и экономической эффективности. Входными данными для формирования стратегии переключения в системе распределения электроэнергии являются фактические данные о потреблении, значение текущего времени и прогнозированные данные. Выходными - стратегия переключения в системе распределения. Стратегия управления электротехническими устройствами, таким образом, определяется на основе прогнозируемых данных о потреблении.

Схемный метод управления мультиагентной системой включает следующие этапы:

1. предобработка данных;

2. прогнозирование потребления электроэнергии отдельными потребителями;

3. формирование стратегии управления.

Схема процесса управления представлена на рис. 1.5.

Рис. 1.5. Процесс управления мультиагентной системой

Для прогнозирования потребления при управлении коммутациями в распределительной системе при использовании данного схемного метода задействуются сезонная авторегрессионная нейросетевая модель скользящего среднего, при этом основным фактором, влияющим на точность прогнозирования, являются данные о потреблении электроэнергии конкретным потребителем в тог же момент времени 1,2,3 и 4 недели назад [7], [8], [9], [10], [11].

Преимущества такого подхода в том, что система может определить оптимальную стратегию переключений в зависимости от текущих режимов работы, в результате чего существенно снижаются затраты на потребление, относительная простота реализации интеллектуальной контроля при наличии нескольких источников электроэнергии.

Недостатками мультиагентного решения можно назвать невысокую скорость реагирования на изменения в режимах работы системы, в частности на аварийные ситуации, отсутствие контроля качества электрической энергии, отсутствие возможности перераспределения электроэнергии для эффективного её использования, необходимость предварительной настройки

прогностической модели под конкретную распределительную сеть и сохранения большого объема данных для последующей обработки.

Сложность интеллектуального контроля над перераспределением электрической энергии и зависимость эффективного использования электрической энергии от показателей качества электрической энергии исследовалась в работах [12], [13], [14].

В ходе проведенных исследований в работе по оптимизации энергетических потоков и разработке методов и средств повышения энергоэффективности ЗАО «Алексинская электросетевая компания» [13] было выявлено отклонение от нормативных значений коэффициента нелинейных искажений (рис. 1.6), несимметрия и провалы напряжения.

ТЬЮ и а

|тно иь

!тню ис

Л г .^ГЙ1

XI о:¿-г:? .о

ТНО исумм

ш

Г-М

л» о.-дг-.'З

Рис. 1.6. Замеры коэффициента нелинейных искажений

Для повышения эффективности использования качества электрической энергии необходимо введение обратной связи с электротехническими устройствами управления качеством электрической энергии и коммутацией.

В работе [14] по определению рациональных параметров систем транспортировки и распределения электрической энергии в условиях ОАО «Трансмаш» г. Белев и совершенствованию методов повышения энергетической эффективности предприятия, а также средств их реализации были выявленные другие отклонения показателей качества электрической энергии, влияющие на эффективность использования: коэффициенты п-й гармонической составляющей напряжения (рис. 1.8) и коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности (рис. 1.9).

Измеряемая .характеристика Ре '.ультат измерений Нормативное ¡наченис т, Ъ Соотвествует. стандарту

0 5Х о по

'! .4. 15 ^ 4 0

11огрешность измерении

Ре кы-ат Нормачивиое ¡качение

-/-и 2 % (абс) •/-0.5 % (;юс 1

Рис. 1.7. Результаты испытаний электрической энергии по коэффициенту несимметрии напряжений по обратной последовательности (в процентах)

Pe iv 1ьт.п

Ф<ш Л

Ф

uicpcwiii

В

Фли С

Пормгпивн ¡качения

№

ki(n\

k.fny,

Г, %

'Г, %

к„(

к„(п),

Т, %

ки(и)

ш

04

I) >х

) О"

О 04

О 24

Х^

14

Кб

() И

О (■

О 2"

о 04

О 09

92

I 7

1 9Х

П 2/,

I 0>

п 02

I) I

О 5

2Х

I Ч

07

IV

X 9

~нГ

04

О 2

) 04

I) О"

О 5

V,

01

О 49

о 7Х

I

(К.

О 2"

I 04

О 0^

О IX

о ч

4 99

44

IX

4 XX

06

о 24

04

О 04

О 14

о 2

XX

I "

О X

II 84

44

14

15

16

JLL

IX

19

20

02

О 12

1 02

о 02

О 2

7 •>

о

>1

) In

О 19

О 4

0 0"

) 02

(1 02

О ()(.

О IX

) ох

О 09

О [9

02

О 05

о 02

О (П

О 2

) 05

(1 04

О I I

I 5

02

о о^

) 02

о 02

О 1)4

О 2

1)5

О 1)9

) О 1

О О 4

О 0(>

О 2

22 1;

тг

25 ~26~

02

П 1)4

) О 1

О 02

О 0 4

о 2

04

0 0/

) О 4

О 04

О 07

02

о 04

о и2

О 0 4

О 2

о 4

О (>ч

) 0 1

О 0 4

О 05

02

О 04

О 02

02

О 04

102

о 02

О 04

о 2

2Х ~29~ 40

тг

02

О 04

) 02

О 02

1)04

02

О 04

) 1)2

о о2

О I) 4

I 4;

02

0 0 4

) 02

О 02

О 04

О 2

02

II 04

) 02

О 02

О 1)4

I 21

02

) 02

о 02

О 02

02

О 1)4

о 02

I) О4

О 2

44 4 5 46

02

02

0 04

О 04

) 02

) 02

О 02

О 02

О 02

О 1)4

О 2

1)7

О 04

) 02

о 02

О О 4

О 2

02

0 1)4

) 02

О 02

0 0 4

I ох

чх

49 ~40~

02

О 04

) 02

О 02

О 2

02

О 04

1 02

О 02

О 0 4

I) 2

02

О 1)4

) 02

о о2

О 04

о 2

Соогвсс1вуе1 ci.iHj.ipi>

110

I loi pciimoci I. и '.мсреиип

Се ibT.il

11орм.ппьн(х .начеши

т/-О 2 I Li (аос)

-О 1 I Ц (.ЮС)

Рис. 1.8. Результаты испытаний электрической энергии по коэффициенту п-й гармонической составляющей напряжения (в

процентах)

Данные показатели необходимо учитывать при разработке технических решений по повышению эффективности электропотребления и

функционирования электротехнических устройств контроля качества электрической энергии.

В работе [12] по оптимизации энергетических потоков и разработке методов и средств повышения энергоэффективности ОАО «КБП» наибольшее влияние на качество электрической энергии и эффективность её использования также оказывали перекосы фаз и отклонения напряжений (рис. 1.9), падение коэффициента мощности (рис. 1.10), искажение синусоидальности кривой напряжения.

Нормативное значение (усгавка)5иу,% Результаты измерений Соснзет-ствие норме

51.1,,,% 1,.% Т.ш.%

Т„Л1 V)

< ¡X % 6 Норм ДОП верхн. с 95 % 2.7Я 0.00 3.03 □ О

нижи. -5 05 % •5 31 3,03

Пред доп. Но И б. 10 наиб. 3.13 0.00 0.00

наим 10 на им 5.74 0,00

си «5 Г'-, да у Норм ДОП [<|?Р:Ш 5 95 % 2,1:0 0,00 1 <1.85 □ ©

НИЖН. •5 95 % ■5,66 М,85

Пред. ДОП. наиб. 10 наиб 2,61 0,00 0 00

наим. ■10 на им -6,04 0,00

Фаза С :1| 3 81) К н 5 85 % ¿.17 0.00 ю,ее □ ®

нижн. -5 95 % •5.40 Ю, £8

Пред ДОП наиб. »0 наиб 2.46 0.00 0,00

на им •10 на им. •5,7В 0,00

Скидка (надбавка). % 1,3% Усреднение Т1(г)И Т2(1)>% П.5] 0.00

Рис. 1.9. Установившиеся отклонения напряжения ОАО «КБП»

pf_a

Мим Ja период Ma»c за перка ' оличвстео точе»

р!_сумм

S»»iOO 00 15в»(02 00 I5a»t04 00 15вег0600 15в»Ю800 15»»г10 00 15вег1200 lSeeri400 15«ег1600 i5aeri»00 15авг2000 15аег2200 16веЮ000

'yv^7

SaerOOOO i5ee»0200 15e»i04 00 1Sa»r0600 I5e»i0600 15аи1СЮ0 15в»П2 00 I5e»rl4 00 I5e»rl6 00 I5a»fl800 I5a»r20 00 1Seor2200 16аеЮООО

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Каратеев, Павел Юрьевич, 2014 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Иванов Т. В., Иванов С. И., Логинов Е. Л., Наумов Э. Б. Интеллектуальная электроэнергетика: стратегический тренд международной конкурентоспособной России в XXI веке. — Москва : Спутник, 2012. — 303 с.

2. ГОСТ Р 50571.1-2009 (МЭК 60364-1:2005). Национальный стандарт Российской Федерации. Электроустановки низковольтные. Часть 1. Основные положения, оценка общих характеристик, термины и определения.

3.Егоров А. А. Интеллектуальная энергетика // Автоматизация &1Тв электроэнергетике. — 2011. — 12 (29).

4. Осика Л. К. Smart metering - «Интеллектуальный учет» электроэнергии // Новости Электротехники. — 2011. — 5.

5. Соснина Е. Н. Научные основы повышения энергоэффективности электротехнических комплексов государственных учреждений: автореф. дис. ... д-ра тех. наук. —- Нижний Новгород : Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева, 2013.

6. Тханг М. Н., Камаев В. А., Винь Т. К., Щербаков М. В. Интеллектуальный метод управления энергопотоками в гибридной энергосистеме // Автоматизация & IT в электроэнергетике. — 2014. — 4 (57).

7. Тханг М. Н., Камаев В. А., Винь Т. К., Щербаков М. В. Методы автоматического прогнозирования в гибридных интеллектуальных системах управления энергосбережением // Технологии разработки информационных систем ТРИС-2012: мастер. III междунар. науч.-техн. конф.. — Ростов н/Д, 2012. — Т. 1. — С. 70-74.

8. Тханг М. IT., Хунг Ч. Т. Гибридная интеллектуальная энергосистема // Инновационные технологии в обучении и производстве: матер. VIII всерос. науч.-практ. конф., г. Камышин, 23-25 нояб. 2011 г. В 3 т.. — Волгоград, 2012. —Т. 3. — С. 25-27.

9. Тханг М. Н., Камаев В. А., Щербаков М. В., Хунг Ч. Т. Мультиагентный метод управления энергопотоками в гибридной энергосистеме с источниками возобновляемой энергии // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии. — 2013. — 2. — С. 30-41.

10. Тханг М. Н. Оптимизация управления энергопотоками в гибридной энергосистеме с источниками возобновляемой энергии // Инновационные информационные технологии: матер, между нар. науч.-практ. конф., г. Прага, Чехия, 22-26 апр. 2013. В 4 т.. — Москва, 2013. — Т. 4. — С. 156-160.

11. Тханг Н. М., Вьет Н. Т., Камаев В. А. Интеллектуальная система управления гибридными энергосистемами с возобновляемыми источниками энергии // XVI региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области. —Волгоград, 2011. — С. 199-201.

12. Степанов В. М., Евршов С. В. Оптимизация энергетических потоков (природного газа, мазута, тепловой и электрической энергии) и разработка методов и средств повышения энергоэффективности ОАО "КБП" / ФГБОУ ВПО "Тульский государственный университет". — 2011.

13. Степанов В. М., Горелов Ю. И., Каратеев Г1. Ю., Базыль И. М. Оптимизация энергетических потоков и разработка методов и средств повышения энерэффективности ЗАО "Алексинская энергосететевая компания" / ФГБОУ ВПО "Тульский государственный университет". — 2011.

14. Степанов В. М., Ершов С. В., Каратеев П. Ю., Базыль И. М. Определение рациональных параметров систем транспортировки и распределения энергии в условиях ОАО "Трансмаш" г. Белев и совершенствование методов повышения энергетической эффективности предприятия, а также средств их реализации / ФГБОУ ВПО "Тульский государственный университет". — 2012.

15. Андреев К. А. Повышение эффективности функциональной диагностики электротехнических элементов силовых трансформаторов под нагрузкой / Электроэнергетики ; ФГБОУ ВПО "Тульский государственный университет". — Тула, 2013.

16. Зацепина В. И. Обеспечение безотказности систем электроснабжения промышленных предприятий за счет новых средств компенсации негативных факторов: дис. ... д-ра тех. наук.. — Липецк, 2014.

17. Зацепина В. И. Расчет элементов безотказности систем электроснабжения в условиях негативных возмущений // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. — 2010. — 1. — С. 244-247.

18. Зацепина В. И. Зависимости показателей безотказности систем электроснабжения при возмущающих факторах // Энергообеспечение и строительство: сб. материалов III междунар. выставки - Интернет-конф.. — Орел, 2009. — Т. 1. — С. 42-46.

19. Степанов В. М. Обоснование технологических и конструктивных параметровгидрофицированных крепей на основе обеспечения надежности их работы: автореф. дис. ... д-ра тех. наук. — Тула, 1994.

20. Фрозинова Т. Ю. Повышение эффективности функционирования устройств поперечной компенсации электротехнических систем электротехнологий: автореф. дис. ... к-та тех. наук. / Электроэнергетика ; Тульский государственный университет. — Тула, 2013. — 21 с.

21. Сапожников Р. А. Основы технической кибернетики. Учебное пособие для студентов Вузов. — Москва, 1970. — 464 с.

22. Федотов А. В. Основы теории надежности и технической диагностики. — Омск : ОмГТУ, 2010. — 64 с.

23. Дорофейчик А. Н. Пути повышения надежности электрических сетей. — Гродно : ГрГУ, 2007. — 203 с.

24. Плосков С. Ю. Расчет надежности при проектировании сетей Государственный научно-исследовательский институт информационных технологий и телекоммуникаций «Информика». — Москва.

25. ГОСТ 27.301-95 Надежность в технике. Расчет надежности. Основные положени.

26. Венцель Е. С. Теория вероятности. — Москва : Высшая школа, 2006.— 576 с.

27. Каратеев П. Ю. Оценка эффективности использования и распределения электрической энергии в системе электроснабжения промышленного предприятия // Известия Тульского государственного университета. Технические науки.. — Тула : Издательство ТулГУ, 2013. — Т. 12-2, —С. 103-106.

28. Степанов В. М., Косырихин С. В., Каратеев П. Ю., Базыль И. М. Контроль и управление качество электрической энергии систем электроснабжения предприятий // Известия Тульского государственного университета. Технические науки.. — Гула : Издательство ТулГУ, 2013. — Т. 12-2, —С. 106-110.

29. Степанов В. М., Каратеев П. Ю. Определение работоспособности электротехнических устройств, обеспечивающих эффективное использование и распределения электроэнергии в электропитающих системах // Известия Тульского государственного университета. Технические науки.. — Тула : Издательство ТулГУ, 2013. — Т. 12-2. — С. 99-102.

30. Каратеев П. Ю. Функциональная надежность топологии систем электроснабжения и электрических подстанций // Известия Тульского государственного университета. Технические науки.. — Тула : Издательство ТулГУ, 2012. — Т. 12-3. — С. 1 13-116.

31. Каратеев П. Ю. Повышение эффективности использования электроэнергии предприятиями для повышения надежности электропотребителей // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. . — Тула : Издательство ТулГУ, 2012. — Т. 12-3. — С. 62-64.

32. Каратеев 1Т. Ю. Учет влияния гармонических колебаний на потери в трансформаторах при математическом моделировании // Известия Тульского государственного университета. Технические науки.. — Тула : Издательство ТулГУ, 2011, —Т. 6-1, —С. 229-232.

33. Гольдберг О. Д., Хелемская С. П. Надежность электрических машин. — Москва : Академия, 2010. — 288 с.

34. Степанов В. M. Обоснование технологических и конструктивных параметров гидрофицированных крепей на основе обеспечения надежности их работы: дис. ... д-ра техн. наук. — 1994. — 557 с.

35. Карташев И. И. Качество электроэнергии в системах электроснабжения. Способы его контроля и обеспечения. — Москва : Издательство МЭИ, 2000,— 120 с.

36. Суднова В. В. Качество электрической энергии. — Москва : ЗАО Энергосервис, 2000. — 80 с.

37. Ермаков Е. Ф. Качество электроэнергии. — 2012. — 192 с.

38. Веселов П. В. Повышение эффективности функционирования элек-трогидроусилительного агрегата рулевого управления автотранспортных средств: дис. ... канд. техн. наук. — Гула, 2013. — 104 с.

39. Сапожников Р. А. Основы технической кибернетики. Учебное пособие для студентов Вузов. — Москва : Высшая школа, 1970. — 464 с.

40. Панюкова Т. А. Численные методы: учебное пособие. — Москва : Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2010. — 224 с.

41. Железко Ю. С. Потери электроэнергии. Реактивная мощность. Каче-ство электроэнергии: Руководство для практических расчетов. — 2009.

42. Федотов А. В. Основы теории надежности и технической диагностики: конспект лекций. — Омск : Изд-во ОмГТУ, 2010. — 64 с.

43. Александров Д. С., Щербаков Е. Ф. Надежность и качество электроснабжения предприятий Учебное пособие. — Ульяновск : УлГТУ, 2010. — 155 с.

44. Волков Н. Г. Надежность электроснабжения Учеб. пособие. — Томск, 2003. — 140 с.

45. Гук Ю. Б. Теория надежности. Введение: учеб. пособие Учеб. пособие. — СПб : Изд-во Политехи, ун-та, 2009. — 171 с.

46. Дорофейчик А. Н. Пути повышения надежности электрических сетей. Учебник. — Гродно : ГрГУ, 2007. — 203 с.

47. Черных И. БптшИпк. Среда создания инженерных приложений. — Москва : Диалог-МИФИ, 2004.

48. Хромоин П. К. Электротехнические измерения: учебное пособие. — Москва : ФОРУМ, 2008. — 288 с.

49. Карташев И. И. Управление качеством электроэнергии. — Москва : Издательский дом МЭИ, 2006. — 320 с.

50. Кудрин Б. И. Электроснабжение промышленных предприятий. — Москва : Интермет Инжиниринг, 2005. — 672 с.

51. Харченко Т. П. Анализ функциональной надежности сложных систем электроснабжения. — Москва, 1990.

52. Еремин Е. Н. Эксперементальное исследование влияния нессиметричной нагрузки на систему электроснабжения // Омский научный вестник. — Омск, 2009. — 77. — С. 133-138.

53. Жежеленко И. В. Качество электроэнергии на промышленных предприятиях. — Москва : Энергоатомиздат, 2005. — 261 с.

54. Кальдон Р. Анализ влияния сетевых возмущений на установки промышленных потребителей // Промышленная энергетика. — 1994. — 2. — С. 47-53.

55. Кадомская К. П. Повышение достоверности математического моделирования электрооборудования и процессов при исследованиях перенапряжений в электрических сетях 6-35 кВ // Ограничение перенапряжений и режимы заземления нейтрали сетей 6-35 кВ: Труды Третей Всероссийской научно-технической конференции. — Новосибирск, 2004.— С. 104 - 11 1.

56. Фархадзаде Э. М. Методы статистического моделирования случайных величин по эмпири- // Известия высших учебных заведений (вузов). Проблемы энергетики. — 2008. — С. 112-120.

57. Степкина Ю. В. Использование программного комплекса для оценки показателей структурной надежности схем электроснабжения промышленных предприятий // Проблемы электротехники,

электроэнергетики и электротехнологии: Труды 2 Всероссийской научнотехнической конференции с международным участием. — Тольятти,

2007, — С. 187-189.

58. Барлоу Р. Статическая теория надежности и испытания на безотказность. — Москва : Наука, 1984. — 328 с.

59. Майн X. Надежность реальных систем. Оптимальные задачи надежности. — Москва, 1968. — 300 с.

60. Шпиганович А. Н. Случайные потоки в решениях вероятностных задач: учеб. пособие. — Липецк : ЛГТУ, 1998. — 80 с.

61. Схиртладзе А. Г. Надежность и диагностика технологических систем. — Москва : Новое знание, 2008. — 517 с.

62. Александровская Л. Н. Современные методы обеспечения безотказности сложных технических систем. — Москва : Логос, 2001. — 208 с.

63. Райкин А. Л. Элементы теории надежности технических систем. — Москва : Советское радио, 1978. — 280 с.

64. Бусленко Н. П. Моделирование сложных систем. — Москва : Наука, 1978, —400 с.

65. Афанасьева Н. 10. Теория вероятностей и математическая статистика. — Ижевск : Ижевский государственный технический университет, 2006. — 248 с.

66. Венцель Е. С. Теория вероятностей. — Москва : Высшая школа, 2006, —576 с.

67. Пугачев В. С. Введение в теорию вероятностей. — Москва : Физматлит, 2002. — 496 с.

68. Ушаков И. А. Курс теории надежности систем. — Москва : Дрофа,

2008. — 240 с.

69. Гуревич Ю. Е. Неотложные задачи надежности электроснабжения промышленных потребителей. — Электричество , 2005. —Т. 1 : 2-9 с.

70. Володарский В. А. Определение наработки на отказ ремонтируемых технических устройств. — Иркутск : ИрГУПС, 2010. — 102 - 106 с.

71. Смирнов А. С. Анализ надежности структурно-сложных электрических схем с учетом двух типов отказов. — Москва, 2001. — Т. 2 : 50- 56 с.

72. Гук Ю. Б. Расчет надежности схем электроснабжения. — Москва : Энергоатомизда, 1990. — 216 с.

73. Гук Ю. Б. Теория надежности. Введение. — СПб : Издательство политех, ун-та, 2009. — 171 с.

74. Розанов М. Н. Надежность электроэнергетических систем. — Москва : Энергоатомиздат, 2000. — 568 с.

75. Фокин Ю. А. Структурно-функциональные характеристики в расчетах надежности сложных электроэнергетических систем. — 2010. — Т. 5.

76. Володарский В. А. Расчет показателей надежности системы при неизвестных законах распределения наработки ее элементов // Надежность и контроль качества. — 1991. — Т. 9, 11-17.

77. Володарский В. А. Степенное распределение для описания отказов технических устройств // Информационные системы контроля и управления в промышленности и на транспорте: сб. науч. трудов. — Иркутск : ИрГУПС, 2010. — 17, —С. 102-106.

78. Пампуро В. И. Структурная информационная теория надежности систем. — Киев : Наук, думка, 1992. — 324 с.

79. Эдельман В. И. Проблема управления надежностью в электроэнергетике // Академия энергетики: аналитика, идеи, проекты. — 2008,— 1. — С. 26-33.

80. Гришкевич А. А. Перечисление состояний отказа при расчетах надежности сложных систем // Алгоритмический анализ неустойчивых задач: Тезисы докладов Всероссийской конференции. — Екатеринбург, 2004. — С. 260-261.

81.Степкина Ю. В. Формирование алгоритма оценки показателей структурной надежности с учетом отказов коммутационной аппаратуры // Энергетика: управление, качество и эффективность использования энергоресурсов: Сборник трудов 5 Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. — Благовещенск, 2008. — С. 200206.

82. Фархадзаде Э. М. Метод и алгоритм сравнения показателей надежности объектов электроэнергетических систем // Электричество. — 2008, —С. 62-67.

83. Жежеленко И. В. Показатели качества электроэнергии и их контроль на промышленных предприятиях. — Москва : Энергоатомиздат, 2000, —252 с.

84. Сибикин Ю. Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. — Москва : Высшая школа, 2001. — 336 с.

85. Чепмэн Д. Провалы напряжения // Электроцех. — 2007. — 8. — С. 46-50.

86. Пупин В. М. Исследование распространения провалов напряжения для схем электроснабжения Оскольского электрометаллургического комбината // Вестник московского энергетического института. — 2009. — Т. 2, —С. 89-99.

87. Ильдиряков С. Р. Статистический анализ провалов напряжения в системе электроснабжения ОАО "Казаньоргсинтез" // Известия высших учебных заведений (вузов). Проблемы энергетики. — 2011. — 3-4. — С. 73-81.

88. Фишман В. С. О преодолении негативных тенденций в системах внешнего электроснабжения промышленных предприятий // Промышленная энергетика. — 2000. — 10. — С. 26-29.

89. Федотов В. И. Ограничение провалов напряжения в системах промышленного электроснабжения // Материалы докладов Международной

научнотехнической конференции "Энергетика - 2008: инновации, решения, перспективы". — Казань, 2008. — С. 40-45.

90. Иванов В. И. Методика прогнозирования провалов и прерываний питающего напряжения в секционированных распределительных сетях электроснабжения // Известия вузов. Электромеханика. — 2004. — Т. 6. — С. 18-22.

91.Качанов А. Н. Оценка влияния провалов напряжения на работу электротехнического комплекса // Вести высших учебных заведений Черноземья. — 2008. — 2. — С. 22-24.

92. Ермаков В. Ф. Многомерный статистический анализатор выбросов и провалов нестационарного напряжения // Известия Вузов. Электромеханика. — 2003. — 4. — С. 77-79.

93. Фишман В. С. Провалы напряжения в сетях промышленных предприятий // Новости электротехники. — 2004. — 5(29).

94. Семенов В. А. Противоаварийная автоматика в ЕЭС России // Библиотечка электротехника. — 2004. — 6(66).

95. Селивахин А. И. Эксплуатация электрических распределительных сетей. — Москва : Высшая школа, 1990. — 239 с.

96. Овчаренко А. С. Повышение эффективности электроснабжения промышленных предприятий. — Киев, 1989. — 286 с.

97. Синьчугов Ф. И. Надежность электрических сетей для энергетических систем. — Москва : Научно—учебный центр ЭНАС, 1998. — 382 с.

98. Шпиганови А. Н. Электрооборудование. — Липец : ЛГТУ, 2003. —

159 с.

99. Фотиев Н. М. Электрооборудование для прокатных и трубных цехов. — Москва : Металлургия, 1995. — 256 с.

100. Прокопчик В. В. Повышение качества электроснабжения и эффективности электрооборудования предприятий с непрерывными технологическими процессаи. — Гомель : Гом. гос. ун-т, 2002. — 283 с.

электрической дуги в предохранителях с наполнителем // Известия вузов. Электромеханика. — 2005. — 5. — С. 95-96.