Повышение эффективности группового регулирования напряжения в распределительных сетях промышленных предприятий в условиях территориально рассредоточенных электропотребителей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат наук Шевчук, Антон Павлович

• Шевчук, Антон Павлович
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Шевчук, Антон Павлович

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Глава 1 Научно-технические проблемы регулирования напряжения в электротехнических комплексах

1.1 Характеристика объекта исследования

1.2 Причины возникновения отклонений напряжения от рационального уровня

1.3 Влияние отклонения напряжения от рационального уровня на работу элементов электротехнического комплекса

1.3.1 Асинхронные двигатели

1.3.2 Синхронные двигатели

1.3.3 Силовые трансформаторы

1.3.4 Сети освещения

1.4 Способы регулирования напряжения

1.4.1 Групповое регулирование

1.5 Выводы к главе 1

Глава 2 Технические средства регулирования напряжения

2.1 Устройство продольно-емкостной компенсации

2.2 Вольтодобавочный трансформатор

2.3 Автоматический регулятор напряжения на базе автотрансформатора35

2.4 Устройство регулирования напряжения под нагрузкой силовых трансформаторов

2.5 Статические компенсаторы реактивной мощности

2.6 Динамический компенсатор искажений напряжения

2.7 Параллельный активный фильтр

2.8 Выводы к главе 2

Глава 3 Методы расчетов и оптимизации режимов электрических систем. Применение методов нечеткой логики в задаче регулирования напряжения

3.1 Методы расчетов и оптимизации режимов электрических систем

3.2 Задача рационализации режима напряжения при использовании теории нечетких множеств

3.3 Формирование нечетких множеств в задаче регулирования напряжения

3.4 Формирование базы правил и приведение к нечеткости

3.5 Нечеткий вывод

3.6 Процедура композиции

3.7 Приведение к четкости

3.7.1 Агрегация локальных выводов

3.7.2 Дефаззификация

3.8 Формы представления нечетких множеств для вычислительной техники

3.8.1 Функциональное представление нечетких множеств

3.8.2 Парное представление нечетких множеств при микропроцессорном решении задачи регулирования

3.9 Применение нечеткой логики в задачах микропроцессорного управления

3.10 Выводы к главе 3

Глава 4 Алгоритм и устройство регулирования напряжения с применением методов нечеткой логики. Экспериментальные исследования

4.1 Задачи регулирования

4.2 Структура нечеткого управления при регулировании напряжения

4.3 Алгоритм регулирования напряжения по определяющему присоединению

4.4 Компьютерное моделирование устройства регулирования напряжения

4.5 Эмулирование микроконтроллера в среде PROTEUS

4.6 Экспериментальный комплекс регулирования напряжения под нагрузкой

4.7 Устройство управления электрической нагрузкой

4.8 Устройство динамического управления электрической нагрузкой с применением нечеткой логики

4.9 Выводы к главе 4

Заключение

Список литературы

Приложение А

Приложение Б

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности группового регулирования напряжения в распределительных сетях промышленных предприятий в условиях территориально рассредоточенных электропотребителей»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы

Повышение эффективности регулирования напряжения в распределительных сетях промышленных предприятий, в условиях территориально рассредоточенной нагрузки, является важной научно-технической задачей, решение которой позволяет приблизить уровень напряжения в системе к рациональному, за счет чего достигается минимизация потерь электрической энергии при условии соблюдения норм ее качества как в удаленных точках электросети, так и на шинах главных понизительных подстанций.

Одним из наиболее эффективных способов минимизации потерь электроэнергии является групповое регулирование напряжения, осуществляемое за счет изменения коэффициента трансформации силовых трансформаторов под нагрузкой. При этом для реализации эффективного управления режимом напряжения в сети необходимо учитывать протяженность отходящих линий, мощность потребителей, распределение нагрузки и режимы ее работы в электрической сети, регулирующие эффекты по напряжению, наличие и состав локальных устройств регулирования и компенсации отклонения напряжения.

Структура электросетевого распределительного комплекса, состав нагрузок и особенности технологического процесса промышленных предприятий формируют особые требования к режимам электроснабжения технологического электрооборудования и качеству электрической энергии. Кроме того, ограниченный объем средств измерения и передачи информации об электропотреблении отдельных электроустановок не позволяет оперативно поддерживать уровень напряжения на шинах понизительной подстанции при вариации структуры и параметров нагрузки.

Поэтому решение задачи поддержания уровня напряжения в системе электроснабжения промышленных предприятий на рациональном уровне с помощью средств группового регулирования режима напряжения в реальном

режиме времени представляется актуальным, позволяет минимизировать потери электрической энергии в распределительных сетях и снизить электроэнергетическую составляющую себестоимости конечного продукта промышленных предприятий.

Степень разработанности

Проблемой эффективности группового регулирования напряжения занимались Абрамович Б.Н., Полищук В.В., Тарасов Д.М., Kundur P., Wood A.J., Wellberg B.F. и др. Теория регулирования напряжения в распределительных сетях с применением интеллектуальных систем управления разрабатывалась Манусовым В.З., Жмаком Е.И., Мятежом A.B., Kasztenny В. и др.

В работах Жмака Е.И., Мятежа A.B., Kasztenny В. обосновано применение интеллектуальных систем на основе нечеткой логики в задачах регулирования напряжения и доказана их высокая эффективность по сравнению с классическими алгоритмами управления при встречном регулировании напряжения. Однако не учтены особенности электротехнических комплексов промышленных предприятий, характеризуемых наличием рассредоточенных и взаимоудаленных от центров питания электропотребителей, большим удельным весом нелинейных нагрузок, несбалансированными, а зачастую «прерывистыми» режимами питания технологических и вспомогательных электроустановок.

В работе Тарасова Д.М. составлена целевая функция, позволяющая определить оптимальный уровень напряжения в ЦП при групповом регулировании. Показано, что на величину целевой функции наибольшее влияние оказывают регулирующие эффекты потерь активной мощности узлов нагрузки, протяженность присоединения, мощность нагрузки отдельных узлов и их распределение вдоль линии. Однако в работе не учитывается наличие местных средств регулирования и компенсации отклонения напряжения.

В настоящее время не решен ряд вопросов, касающихся выявления числа независимых параметров, характеризующих режим напряжения, также предела их вариаций, позволяющих реализовать рациональное управление режимом

напряжения с использованием методов нечеткой логики, при котором обеспечивается минимум затрат на потребление электроэнергии в условиях территориально рассредоточенной нагрузки и ограниченного объема средств сбора и передачи данных.

Цель работы

Повышение эффективности группового регулирования напряжения в центрах питания предприятий промышленного комплекса в условиях территориально рассредоточенной нагрузки и ограниченного объема средств измерения и передачи данных о состоянии энергопотребления.

Идея работы

Поставленная цель достигается путем группового регулирования напряжения, при котором уровень напряжения на главной понизительной подстанции (ГПП) устанавливается в соответствии с оценкой информации о параметрах отходящих присоединений на основании нечеткого логического вывода, включая мощность потребителей, протяженность и распределение нагрузки вдоль линий, регулирующие эффекты активной мощности, наличие локальных устройств регулирования в системе.

Задачи исследования:

• Анализ научно-технических проблем и средств группового управления режимом напряжения в распределительных сетях промышленных предприятий, а также способов их реализации;

• Обоснование метода нахождения рационального уровня напряжения, в условиях неопределенности входной информации о состоянии и электропотреблении в участках радиально-магистральных распределительных сетей электротехнического комплекса;

• Разработка структуры и алгоритмов управления, обеспечивающих определение, формирование и поддержание на рациональном уровне

напряжения на шинах ГПП промышленных предприятий, при котором обеспечивается минимизация потерь электроэнергии;

• Разработка устройства регулирования напряжения, способного реализовать лингвистическую обработку данных, осуществлять автоматический выбор определяющей линии в реальном режиме времени, с учетом разнородности и разновременности нагрузки, регулирующих эффектов и ее распределения вдоль питающей линии;

Научная новизна работы заключается в обосновании метода группового регулирования напряжения в центрах электроснабжения промышленных предприятий, позволяющего с помощью теоретических положений нечеткой логики выявить характеристики определяющего присоединения в условиях вариации параметров режима электропотребления в распределительной сети, при которых обеспечивается минимизация потерь электроэнергии при заданных параметрах режима напряжения.

Практическая ценность работы заключается в том, что предложенные технические решения позволяют повысить эффективность используемых алгоритмов управления режимами энергосистем, что приведет к улучшению технико-экономических показателей электротехнического комплекса, снижению технологического расхода электроэнергии, связанного с ее передачей, улучшению качества электроснабжения приёмников, снижению отказов работы РПН трансформаторов.

На предлагаемые устройства регулирования напряжения с использованием методов нечеткой логики получены Патент №2416855 и Патент №2467447.

Методы исследований

В работе использовались методы теории электрических цепей, теории систем электроснабжения, численные методы решения уравнений, математическое, физическое и компьютерное моделирование, теория нечетких

множеств, методы теоретического и экспериментального определения параметров и характеристик электротехнических комплексов.

Положения, выносимые на защиту:

1. Выявленные зависимости и диапазоны вариации лингвистических параметров, характеризующих состояние электротехнического комплекса в произвольный момент времени в условиях территориально рассредоточенных электропотребителей и минимального объема средств сбора и передачи данных, позволяют определить рациональный уровень напряжения в системе электроснабжения, при соблюдении требований, предъявляемых к качеству электроэнергии.

2. Разработанные алгоритмическое обеспечение и структура электротехнического комплекса регулирования напряжения под нагрузкой позволяют осуществить групповое управление режимом напряжения в соответствие с рациональным уровнем напряжения, за счет изменения коэффициента трансформации силового трансформатора при использовании устройства регулирования под нагрузкой, оснащенного фаззи-логической системой управления.

Степень достоверности научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается использованием известных положений теории электрических цепей, математической статистики и теории вероятностей, методов математического моделирования и теории оптимизации, а также достаточной сходимостью теоретических и экспериментальных исследований.

Апробация

Основные положения и научные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на II Всероссийской научно-технической конференции молодых ученых «Электротехнологии, электропривод и

электрооборудование предприятий» (Уфа, УГНТУ, 2009), Всероссийской конференции студентов выпускного курса (Санкт-Петербург, СПбГГУ, 2011 г), Международном форум-конкурсе молодых ученых «Проблемы недропользования» (Санкт-Петербург, СПбГГУ, 2011г), Научно-практической конференции с международным участием «НЕДЕЛЯ НАУКИ СПбГПУ» (Санкт-Петербург, СПбГПУ , 2012), Международном форум-конкурсе молодых ученых «Проблемы недропользования» (Санкт-Петербург, СПбГГУ, 2013г), 10-ой Международной научной школе молодых ученых и специалистов «Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых» (Москва, ИПКОН РАН, 2013).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, из них 3 - в изданиях, рекомендованных перечнем ВАК. Получены патенты №2416855, №2467447.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, изложенных на 135 страницах. Содержит 44 рисунка, 6 таблиц, список литературы из 71 наименования, 2 приложения.

и

ГЛАВА 1 НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСАХ

1.1 Характеристика объекта исследования

В представленной диссертационной работе в качестве объекта исследования рассматривается электротехнический комплекс предприятий нефтедобывающей промышленности, которая является одним из основных потребителей электрической энергии среди промышленных предприятий Российской Федерации.

Электротехнический комплекс предприятий нефтедобычи, который содержит в своем составе промысловые распределительные подстанции и сети напряжением 6-10кВ, а также подключенное к ним технологическое оборудование, получает питание от энергоснабжающей организации на уровнях напряжения 35 и 110 кВ.

Технологическое оборудование комплекса представлено добычными установками в виде установок электроцентробежных насосов (УЭЦН), штанговых глубинных установок (ШГС), установок поддержания пластового давления (УППД), а также станков-качалок (СК) и буровых установок (БУ). Промысловые распределительные линии электротехнического комплекса являются радиально-магистральными, характеризуются значительной протяженностью и разветвленностью. Координаты подключения электрооборудования к промысловым линиям электропередачи являются случайным параметром, определяемым топологией процесса извлечения технологической жидкости на поверхность, поддержания пластового давления и ведения буровых работ. [4, 44]

Анализ показал [44], что состав промысловой нагрузки достаточно четко структурирован по технологическим процессам, что позволяет создать обобщенную схему электроснабжения предприятия нефтедобычи с территориально рассредоточенными объектами, приведенную к шинам 6(10) кВ промысловой распределительной подстанции, представленную на рисунке 1.1, и определить диапазоны вариации параметров обобщенной расчетной схемы

электроснабжения нефтедобывающих предприятий, представленных в таблицах 1.1-1.4.

Рисунок 1.1 - Обобщенная схема электроснабжения НГДП с территориально

рассредоточенными нагрузками

На рисунке 1.1 обозначены:

ПЭ - питающая энергосистема; Л1 - линия электропередачи от шины питающей подстанции энергосистемы до силового трансформатора подстанции НГДП; Т1 - трех- или двухобмоточный трансформатор, установленный на подстанции НГДП; Л2 - линии электропередачи, питающие КТП 6(10)/0,4 кВ основных электроприемников механизированной добычи нефти; ЛЗ - линии электропередач питающие высоковольтные электроприемники систем поддержания пластового давления (ППД), первичной подготовки и перекачки товарной нефти; Л4 - линии электропередачи, питающие электродвигатели 0,4 кВ станков-качалок (СКН); Л5 - линии электропередачи, питающие погружные электродвигатели (ПЭД) установок электроцентробежных насосов (УЭЦН); Т2 -трансформатор КТП 6(10)/0,4 кВ, предназначенный для питания станков качалок (СКН) и низковольтных потребителей механизированной добычи нефти; ТЗ -трансформатор КТП 6(10)/0,4/иУэцн кВ (КТППН), предназначенный для питания УЭЦН и низковольтных потребителей механизированной добычи нефти; Т4 -повышающий трансформатор 0,4/Цуэцн кВ, предназначенный для питания УЭЦН; Т5 - трансформатор 6(10)/0,4 кВ собственных нужд промысловой подстанции НГДП; УПЕК - конденсаторная установка, подключенная к шинам подстанций 6(10) кВ промысловых подстанций НГДП; Д1 - высоковольтные двигатели систем ППД, первичной подготовки и перекачки товарной нефти, подключенные к шинам промысловых подстанций НГДП напряжением 6(10) кВ; Д2 -низковольтные электродвигатели СКН; ДЗ - ПЭД.

Таблица 1.1 - Параметры силовых трансформаторов НГДП

Обозначение Параметры Пределы вариации

ПИП шах

1 2 3 4

Т1 и1Н, кВ 35 110

и2н, кВ 6 10

Бтн, МВА 4 25

Т2 и1Н, кВ 6 10

и2н, кВ 0,4 -

Бтн, МВА 0,025 1,6

ТЗ иш, кВ 6 10

и2Н, кВ 1,8 3,0

изн, кВ 0,4 -

Бтн, МВА 0,25 0,63

Т4 иш, кВ 1,8 3,0

и2Н, кВ 0,4 -

8ТН, МВА 0,25 0,63

Т5 иш, кВ 6 10

и2н, кВ 0,4 -

8тн, МВА 0,025 од

Таблица 1.2 - Параметры ЛЭП НГДП

Пределы вариации

иоозначение Параметры min шах

1 2 3 4

Л1 1, км 2 25

с 2 S, мм 35 185

X, Ом 0,8 20,0

R, Ом 0,308 19.325

N 1 -

Л2 1, км од 15

S, мм2 70 120

X, Ом 0,04 6,3

R, Ом 0,0249 20

N 1 6

ЛЗ 1, км 0,05 1,5

о 2 S, ММ 70 240

X, Ом 0,04 0,6

R, Ом 0,0154 0,4485

N 1 3

Л4 1, км 0,02 0,5

С 2 S, мм 35 95

X, Ом 0,04 0,15

R, Ом 0,0249 0,11

N 1 4

Л5 1, км 0,5 2

с 2 S, мм 50 120

X, Ом од 0,4

R, Ом 0,6 5

N 1 -

Таблица 1.3 - Параметры электроприемников НГДП

Обозначение Параметры Пределы вариации

min max

1 2 3 4

Д1 Р, кВт 315 2000

Cos ф 0,4 0,9

N 1 3

Д2 Р, кВт 4 55

Cos ф 0,3 0,9

N 1 4

дз Р, кВт 63 500

Cos ф 0,3 0,8

N 1 3

Таблица 1.4 - Параметры конденсаторных батарей НГДП

Обозначение Параметры Пределы вариации

min max

1 2 3 4

УК1 Q, квар 450 4500

Структура электросетевого распределительного комплекса, состав нагрузок и характерные особенности технологического процесса предприятий нефтедобычи формируют особые требования к режимам электроснабжения технологического электрооборудования и качеству электрической энергии. [44]

Нарушение электроснабжения непрерывных технологических процессов влечет за собой существенные экономические ущербы, а отклонение показателей качества от допустимых значений создает неблагоприятные условия эксплуатации, неэкономичные режимы работы электрооборудования и рост потерь электрической энергии.

При этом экспериментальные исследования по данной проблематике показали, что в электрических сетях электротехнического комплекса нефтедобывающих предприятий качество электрической энергии в части провалов напряжения во многих случаях не удовлетворяет требованиям действующих стандартов, что приводит к нарушению непрерывности технологического процесса добычи полезных ископаемых. [37, 60]

Кроме того, фактическая ситуация такова, что в целях обеспечения устойчивой работы наиболее удаленных потребителей электроэнергии, напряжение на шинах главной понизительной подстанции завышается до уровня 1,05-5-1,1 ин, при котором гарантируется устойчивая работа электроустановок во всех анормальных режимах. Поэтому в часы минимума нагрузки напряжение на электроустановках в начале питающих линий может составлять до 1,15 ин. [4]

В данных условиях электроэнергетическая составляющая себестоимости добычи нефти достигает уровня 16-5-20%, а решение задач по обеспечению эффективной работы электроустановок и снижению потерь электроэнергии предприятий нефтедобычи представляется затруднительным. [23]

1.2 Причины возникновения отклонений напряжения от рационального уровня

Характерными особенностями системы электроснабжения предприятий нефтедобычи является локализация и удаленность мощного электрооборудования от центров питания 35/6 кВ, их территориальная рассредоточенность по большой территории, наличие нелинейной нагрузки на напряжениях 6 и 0,4 кВ и ее несимметрия по секциям шин узловых подстанций. [9]

Наличие указанных факторов оказывает существенное влияние на отклонения напряжения в наиболее удаленных от центров электрических нагрузок элементах распределительной сети от нормированных значений и оптимального для работы оборудования уровня. В фактических условиях эксплуатации отклонения напряжения могут превышать допустимые нормы в 1,5-ь2,5 раза, смещаясь в зону значений, нормированных для аварийного режима электроснабжения. [9, 15]

Отклонения уровня напряжения в системах электроснабжения предприятий нефтедобычи возникают в случаях нарушения режимов напряжения со стороны питающей энергосистемы, возникновении провалов напряжения в центрах питания, возникновении аварийных ситуаций в промысловой распределительной сети, а также при подключении мощного электрооборудования электротехнических комплексов различного функционального назначения. [5]

Результаты экспериментальных исследований в области обеспечения норм качества электроэнергии в условиях нефтедобывающих предприятий показали, что наибольшая величина «провалов» и отклонения напряжения возникает при пуске мощных синхронных двигателей буровых установок и систем поддержания пластового давления на всем протяжении промысловой воздушной линии электропередачи.[60]

При длине промысловой линии 6-10 кВ более 6-7 км величина отклонения напряжения достигает критического значения, что делает невозможным

надлежащую работу электродвигателей технологических комплексов бурения скважин и поддержания пластового давления. [38]

Кратковременные нарушения электроснабжения (КНЭ), которые характеризуются отклонением уровня напряжения от нормированного значения, вызванные пусками приводных двигателей УППД и БУ, обусловлены технологическими условиями разбуривания и эксплуатации месторождений. Экспериментальные исследования параметров КНЭ в условиях ряда месторождений показали, что при пуске мощных синхронных двигателей насосов БУ в конце промысловой линии, потери напряжения могут достигать 40% и более. Такая потеря напряжения может являться причиной нарушения устойчивости всего комплекса электрооборудования, подключенного к промысловой линии. [60]

1.3 Влияние отклонения напряжения от рационального уровня на

работу элементов электротехнического комплекса

Работа каждого электроприемника электротехнического комплекса промышленных предприятий характеризуется определенными техническими показателями, которые влияют на экономичность и надежность работы как самого электроприемника, так и связанных с ним механизмов. Отклонение напряжения от рационального уровня в промысловых сетях предприятий нефтедобычи непосредственно влияет на данные технические показатели и ведет к изменению результатов работы всех технологических и вспомогательных систем. [65]

1.3.1 Асинхронные двигатели

Наиболее распространенными токоприемниками в промысловых сетях нефтедобывающего и перерабатывающего комплекса являются асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Асинхронные электродвигатели зачастую выполняют все основные операции технологического процесса.

На рисунке 1.2 представлена зависимость между электромагнитным моментом Мэл и скольжением s при / = const, U = UH0M■ Здесь же приведена зависимость вращающего момента рабочего механизма Ммех от его скорости вращения. Точка 1 соответствует работе двигателя с номинальной нагрузкой, при этом скольжение двигателя соответствует номинальному скольжению - SHOM.

Рисунок 1.2 - Влияние изменений напряжения на электромеханические характеристики асинхронного двигателя

При длительном понижении напряжения, подводимого к зажимам электродвигателя механическая характеристика двигателя изменится и может быть представлена зависимостью момента от скольжения Мэл1=/[з). Характеристика Ммех остается прежней. При режиме работы электродвигателя в точке 2, скольжение двигателя увеличится, т.е. ^ > а Ммех2 < Мном, т.е. производительность механизма, приводимого во вращение этим электродвигателем падает. При дальнейшем длительном снижении напряжения происходит дальнейшее ухудшение технических характеристик приводимого им во вращение механизма. Запуск двигателя при пониженном напряжении (С^), когда его скольжение 5 —> 1, невозможен, так как Мэл2 < Ммех. [52]

Расчеты показывают, что при снижении напряжения на зажимах двигателя на 15 % от и ном его электромагнитный момент Мэл снижается до 72 % от Мном и снижается коэффициент запаса устойчивости, характеризуемый отношением максимального вращающего момента к номинальному, который регламентируется стандартами на конкретные виды асинхронных электродвигателей. При провалах напряжения ниже допустимого уровня двигатель опрокинется. [48]

В случае снижения напряжения на зажимах электродвигателя при той же потребляемой мощности увеличивается ток, потребляемый из сети. При этом происходит более интенсивный нагрев обмоток двигателя и соответственно снижается срок его службы. Например, если длительное время двигатель работает при напряжении, равном 0,9 ином срок его службы сокращается примерно вдвое. Устойчивая работа приводного асинхронного двигателя технологического оборудования при широком диапазоне изменения момента сопротивления определяется величиной напряжения при пуске, частотой и продолжительностью пуска, а также способом питания электродвигателя. [1]

Повышение напряжения на зажимах электродвигателя приводит к увеличению потребляемой им реактивной мощности. В среднем на каждый процент повышения напряжения потребляемая реактивная мощность увеличивается на 3 % и более (в основном за счет увеличения тока холостого

хода) для электродвигателей серии А мощностью (20 - 100) кВт, а для двигателей меньшей мощности на (5 - 7) %. [1]

1.3.2 Синхронные двигатели

Повышение напряжения на зажимах СД приводит к значительному снижению его располагаемой мощности вследствие увеличения реактивной составляющей холостого хода двигателя. [2]

Располагаемая реактивная мощность ()рс и потери активной мощности АР являются функциями коэффициента ш загрузки статора синхронного двигателя (СД) и напряжения на его зажимах:

Оро=Ят, Ц); АР = (у/, т, Ц), (1.1)

где т = Р/Рн - относительная величина потребляемой СД активной мощности; у/=£)/()„ - относительная величина генерируемой или потребляемой реактивной мощности; и — относительная величина напряжения на зажимах двигателя. Практически значения т могут изменяться от 0,5 (режим, близкий к холостому ходу СД) до 1,1 и у/ от - 0,6 (режим потребления реактивной мощности) до у/рс (относительная величина располагаемой СД реактивной мощности при рассматриваемых значениях и и т). [8]

1.3.3 Силовые трансформаторы

Снижение напряжения у трансформаторов при неизменной мощности приводит к увеличению тока в обмотках. Во многих случаях это не представляет опасности для трансформаторов, т.к. их номинальная мощность 5Н0Л( часто превышает нагрузку, и конструкция трансформаторов позволяет допускать некоторую перегрузку. Однако при оценке возможности перегрузки необходимо правильно определять ожидаемый максимальный ток, на величину которого может оказать влияние снижение напряжения на зажимах трансформатора. [26]

Более опасным для трансформатора может оказаться повышение подводимого к нему напряжения. Связано это с существенным увеличением намагничивающего тока, которое у трансформаторов более заметно вследствие

резкого увеличения реактивного сопротивления намагничивания. Это характерно при превышении номинального напряжения регулировочного ответвления обмотки. Значительный рост тока намагничивания при увеличении напряжения на ответвлении объясняется работой трансформаторов в области нелинейной характеристики намагничивания, а это приводит к искажению кривой тока намагничивания и появлению высших гармоник, которые обуславливают увеличение потерь активной мощности в магнитопроводе и его дополнительный нагрев. [26]

Высшие гармонические составляющие вызывают в трансформаторах дополнительные потери в обмотках, увеличение потерь, связанных с вихревыми токами и гистерезисом. Кроме того, могут наблюдаться локальные перегревы магнитопровода. Указанные явления, в конечном счете, приводят к сокращению срока службы трансформатора. [27]

1.3.4 Сети освещения

Снижение уровня напряжения является причиной уменьшения светового потока ламп накаливания и их к.п.д. При снижении напряжения на 5% световой поток уменьшается на 18%, при падении напряжения до 10% происходит уменьшение потока уже более чем на 30%, что приводит к значительному уменьшению освещенности. [26]

При увеличении напряжения световой поток ламп накаливания заметно повышается, но значительно уменьшается срок службы ламп. Так, при повышении напряжения на 10% световой поток ламп накаливания увеличивается приблизительно на 30%, при этом срок службы ламп сокращается почти в 3 раза. [26]

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Шевчук, Антон Павлович, 2014 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абрамович, Б.Н. Минимизация ущерба при добыче нефти из-за кратковременных перерывов электроснабжения / Б.Н. Абрамович, Э.Х. Муратбакеев, A.B. Медведев, В.В.Старостин // Промышленная энергетика. -2009. - №7. - С. 24-28.

2. Абрамович, Б.Н. Моделирование электромеханических комплексов с синхронными двигателями в системе проведения математических расчетов MatLAB, пакет Simulink / Б.Н. Абрамович, Д.А. Устинов, Ю.Л. Жуковский, A.A. Круглый. - СПб: Изд-во Нестор, 2007. - 60 с.

3. Абрамович, Б.Н. Показатели регулирования режима напряжения в системах электроснабжения / Б.Н. Абрамович, В.В. Полищук, А.Н. Евсеев // Автоматическое управление энергообъектами ограниченной мощности: сб. статей. - Л.,1991,- С.57-60.

4. Абрамович, Б.Н. Регулирование электропотребления на предприятиях нефтедобычи / Б.Н. Абрамович, И.А. Чернявская, А.Н. Евсеев // Реализация энергосбережения в промышленности в условиях полного хозрасчета и самофинансирования: сб. статей. - Л. 1990. - С. 18-22.

5. Абрамович, Б.Н. Система гарантированного электроснабжения технологических установок минерально-сырьевого комплекса / Б.Н. Абрамович, В.Е. Поляков // Международная научно-практическая конференция «XXXVIII НЕДЕЛЯ НАУКИ СПбГПУ»: сб. статей. / СПбГПУ. -СПб, 2009. - С. 47-49.

6. Абрамович, Б.Н. Устройство управления режимом напряжения в электрических сетях предприятий сырьевого комплекса / Б.Н. Абрамович, Д.М. Тарасов, А.П. Шевчук // Записки Горного института. - 2012. - Том 196. -С. 214-217.

7. Абрамович, Б.Н. Учет и регулирование электроэнергии с использованием микропроцессорной техники / Б.Н. Абрамович., Ю.В Коновалов, A.C. Логинов, В .Я. Чаронов, А.Н. Евсеев // Электрические станции. - 1989. - №9. -С.41-48.

8. Абрамович, Б.Н. Электромеханические комплексы с синхронными двигателями. Возбуждение, регулирование, устойчивость / Б.Н. Абрамович, A.A. Круглый, Д.А. Устинов. - KG, Saarbrucken: Palmarium Academic Publishing. LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co, 2012. - 370 c.

9. Абрамович, Б.Н. Электроснабжение нефтегазовых предприятий / Б.Н. Абрамович, Ю.А. Сычев, Д.А. Устинов // Санкт-Петербургский государственный горный институт: сб. статей. - СПб, 2008. - С. 12-14.

10. Абрамович, Б.Н. Энергосберегающие технологии добычи, транспортировки и переработки полезных ископаемых / Б.Н. Абрамович // Наука в Санкт-Петербургском горном институте (техническом университете). -1997. - №1. -С. 14-19.

11. Абрамович, Б.Н. Эффективное управление режимом напряжения на металлургических предприятиях / Б.Н. Абрамович, Д.М. Тарасов, А.П. Шевчук // Горное оборудование и электромеханика. - 2009. - №9. - С. 47-49.

12. Алексеев, О.П. Автоматика электроэнергетических систем: учебное пособие для вузов / О.П. Алексеев, В.Е. Казанский, B.J1. Козис и др.; под ред. B.J1. Козиса и Н.И. Овчаренко. - М.: Энергоиздат, 1981. - 479 с.

13. Аракелов, В.Е. Комплексная оптимизация энергоустановок промышленных предприятий / В.Е. Аракелов. -М.: Энергоатомиздат, 1984. - 276 с.

14. Астахов, Ю.Н. Статическая устойчивость управляемых ЛЭП с продольной компенсацией / Ю.Н. Астахов, В.А. Строев, Д.Ч. Чан, Л.В. Ярных // Известия АН СССР. Энергетика и транспорт. - 1972. - №5. - С. 48-55.

15. Бакута, В.П. Повышение эффективности распределения электроэнергии в системе электроснабжения предприятия / В.П. Бакута, М.Я. Басалыгин, B.C. Копырин // Промышленная Энергетика. - 1999. - №9. - С.37-38.

16. Баркан, Я.Д. Автоматизация регулирования напряжения в распределительных сетях / Я.Д. Баркан; под ред. H.A. Мельникова - М.: Энергия, 1971. - 231 с.

17. Беляков, Ю.С. Расчетные схемы замещения трансформаторов и автотрансформаторов с регулированием напряжения под нагрузкой и особенности

расчета токов короткого замыкания с их учетом / Ю.С. Беляков. - СПб.: ПЭИпк, 1996.- 119 с.

18. Блоки автоматического регулирования напряжения 6-10кВ на номинальные токи 50-600А на базе автотрансформаторов: информационный буклет / ЗАО «ЧЭМЗ». - Чебоксары: ЗАО «ЧЭМЗ», 2013. - 19 с.

19. Вагин Г.Я. К вопросу о применении на предприятиях регулирующих и стабилизирующих устройств / Г.Я. Вагин, A.A. Севостьянов // Промышленная энергетика. - 1998. - №1. - С.50-51.

20. Вагин, Г.Я. О необходимости более широкого применения средств местного регулирования напряжения в промышленных электросетях / Г.Я. Вагин, B.C. Орлов // Промышленная энергетика. - 1992. - №2. - С.32-36.

21. Веников, В.А. Оптимизация режимов электростанций и энергосистем: Учеб. пособие для энерг. спец. вузов / В.А. Веников, В.Г. Журавлёв, Т А. Филиппова; 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 349 с.

22. Веников, В.А. Регулирование напряжения в электроэнергетических системах / В.А. Веников, В.И. Идельчик, М.С. Лисеев. - М.: Энергоатомиздат, 1985. -356 с.

23. Волошкин, М.М. Повышение качества электроэнергии и снижение электропотребления территориально рассредоточенных электроустановок предприятий по добыче и переработке полезных ископаемых: дис. ... канд. тех. наук: 05.09.03 / М.М. Волошкин. - СПб., 20Ö6. - 152 с.

24. Гамазин, С.П. Динамические компенсаторы искажений напряжений напряжения как способ повышения эффективности работы потребителей при нарушениях электроснабжения / С.П. Гамазин, В.М. Пупин, Ю.В. Марков // Главный энергетик. - 2006. - №6. - С. 22-29.

25. Гамазин, С.И. Современные способы повышения надежности электроснабжения потребителей напряжением 10, 6 и 0,4 кВ / С. И. Гамазин, В. М. Пупин, Р. В. Зелепугин, А. Р. Сабитов // Промышленная энергетика. -2008. - №8. - С. 20-23.

26. Гамазин, С.И. Справочник по энергоснабжению и электрооборудованию промышленных предприятий и общественных зданий./ С.И. Гамазин, Б.И. Кудрин, С.А. Цырук. - М., Московский энергетический институт, 2010. - 748 с.

27. Гуров, A.A. Провалы напряжения в системах внутреннего электроснабжения и их влияние на преобразователи и источники электрической энергии / A.A. Гуров, Р.Н. Буланов, Ю.А. Сергунов. // Вторые Рдултовские чтения. - БГТУ «Военмех», 2008. - 4.2. - С. 61-64.

28. Железко, Ю.С. Расчет, анализ и нормирование потерь в электрических сетях / Ю.С. Железко, A.B. Артемьев. - М.: ЭНАС, 2002. - 276 с.

29. Жмак, Е.И. Обоснование принципа нечёткого регулирования напряжения с помощью РПН трансформаторов / Е.И. Жмак, В.З. Манусов // Электроэнергетика: сб. науч. тр. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002. - С. 3242.

30. Жмак, Е.И. Регулирование напряжения в электротехнических системах на основе нечеткой логики: дис. ...канд. тех. наук: 05.14.02 /Е.И. Жмак. -Новосибирск, 2004. - 120 с.

31. Заде, JI. Понятие лингвистической переменной и его применение к принятию приближённых решений / JI. Заде. Пер. с англ. Н.И. Ринго. Под ред. H.H. Моисеева и С.А. Орловского. - М.: Мир, 1976. - 165 с.

32. Ивакин, В.Н. Исследование характеристик управляемой продольной компенсации как устройства для регулирования потоков мощности гибких линий электропередачи переменного тока / В.Н. Ивакин // Электротехника. -2003. - №6. - С. 56-63.

33. Ивакин, В.Н. Электропередачи и вставки постоянного тока и статические тиристорные компенсаторы / В.Н.Ивакин, Н.Г.Сысоева, В.В.Худяков. - М.: Энергоатомиздат, 1993. - 335 с.

34. Иванов, О.В. Методика расчета распределительных сетей горных предприятий с компенсирующими устройствами / О.В. Иванов, Е.М. Проскуряков, JI.H. Смирнова // Записки ЛГИ. - 1979. - Т. 34. - С.33-38.

35. Идельчик, В.И. Расчеты и оптимизация режимов электрических сетей и систем / В.И. Идельчик. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 236 с.

36. Идельчик, В.И. Расчеты установившихся режимов электрических систем /

B.И. Идельчик; под ред. В.А. Веникова. - М.: Энергия, 1977. - 192 с.

37. Карташёв, И.И. Провалы напряжения. Реальность прогнозов и схемные решения защиты / И.И. Карташёв // Новости электротехники. - 2004. - № 5. -

C. 16-20.

38. Кочкин, В.И. Линии электропередачи с параллельной и последовательной компенсацией реактивной мощности / В.И. Кочкин, М.В. Пешков, Д.В. Романенко, А.П, Щербаков // Вестник ВНИИЭ. - 2004.- С. 173 - 184.

39. Кочкин, В.И. Применение статических компенсаторов реактивной мощности в электрических сетях энергосистем и предприятий / В.И. Кочкин, О.П. Нечаев. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002. - 248 с.

40. Круглов, В.В. Нечёткая логика и искусственные нейронные сети: учебное пособие / В.В. Круглов, М.И. Дли, Р.Ю. Голунов. - М.: Издательство Физико-математической литературы, 2001. - 224 с.

41. Лохов, С.П. Возможности оптимизации энергетических режимов трехпроводных сетей с помощью компенсаторов/ С.П. Лохов // Электрика. -2005. - №2. - С.38-43.

42. Манусов, В.З. Сравнение алгоритмов регулирования, основанных на четкой логике и нечеткой логике на примере работы электротехнической установки / В.З. Манусов, A.B. Мятеж // Энергетика: экология, надежность, безопасность. Материалы докладов XIII Всероссийской научно-технической конференции. -Томск: Изд-во ТПУ, 2007. - С.47-50.

43. Маслов, A.A. Статические компенсирующие устройства для промышленных предприятий / A.A. Маслов, О.П. Нечаев, М.О. Польский, А.И. Федотов // Электрические станции. - 2000. - №3. - С.47-52.

44. Меньшов, Б.Г. Электрооборудование нефтяной промышленности / Б.Г. Меньшов, И.И. Суд, А.Д. Яризов. - М.: Недра, 1990. - 321с.

45. Мятеж A.B. Регулирование напряжения в системах электроснабжения с использованием нечеткой логики: дис. ...канд. тех. наук: 05.14.02/ A.B. Мятеж.

- Новосибирск, 2008. - 223с.

46. Полищук, В.В. Управление энергетическими потоками на предприятиях горной промышленности / В.В. Полищук, Д.М. Тарасов // Машиностроение и автоматизация производства: межвуз.сб. / СПБ.:СЗПИ, 1999. - С.41-44.

47. Поляков, В.Е. Система гарантированного электроснабжения энергетических объектов сырьевого комплекса / В.Е. Поляков // IX Международная конференция «Новые идеи в науках о земле»: сб. статей. / РГГРУ. - М., 2009. -С. 248.

48. Праховник, A.B. Энергосберегающие режимы электроснабжения горнодобывающих предприятий / A.B. Праховник A.B., В.П. Розен, В.В. Дегтярев. -М.: Недра, 1985. - 131с.

49. Пупков, К.А. Методы робастного, нейро-нечеткого и адаптивного управления / К.А. Пупков; под ред. Н.Д. Егупова; издание 2-ое, стереотипное. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 744 с.

50. Сергеенко, Б.Н. Электрические машины: Трансформаторы. / Б.Н. Сергеенко, В.М. Киселев, H.A. Акимова. - М.: Высшая школа, 1989. - 352 с.

51. Сычев, Ю.А. Системы коррекции кривых тока и напряжения / Ю.А. Сычев // Записки Горного института. - 2006. - Т. 1(167). - С. 190-194.

52. Тарасов, Д.М. Управление режимом напряжения территориально рассредоточенных электроприемников горных предприятий: дис. ... канд. тех. наук: 05.09.03 / Д.М. Тарасов. - СПб., 2003. - 117 с.

53. Терехов, В.М. Алгоритмы фаззи-регуляторов в электротехнических системах / В.М. Терехов // Электричество. - 2000. - №12. - С. 55-63.

54. Туманов, И.М. Тиристорные и тиристорно-контактные переключающие устройства для силовых трансформаторов с регулированием напряжения под нагрузкой / И.М. Туманов, C.B. Симанов // Промышленная энергетика. - 1982.

- №7. - С.58-62.

55. Тэрано, Т. Прикладные нечеткие системы / Т. Тэрано, А. Асаи, М. Сугэно. -М.: Мир, 1993.-368 с.

56. Файбисович, Д.Л., Справочник по проектированию электрических сетей / Д.Л. Файбисович, И.Г. Карапетян, И.М. Шапиро. - М.: НЦ ЭНАС, 2006. - 352 с.

57. Хачатурян, В.А. Управление электроснабжением нефтеперерабатывающих предприятий в условиях массового применения регулируемого электропривода / СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2001. - 64 с.

58. Хохлов, Ю.И. Энергосбережение в системах с полупроводниковыми регуляторами напряжения на основе применения компенсирующих устройств / Ю.И. Хохлов // Преображенский Вестник ЮУрГТУ . - 2003. - №3. - С.3-8.

59. Шевчук, А.П. Применение теорий нечеткой логики при компенсации высших гармоник активным фильтром / А.П. Шевчук // Записки Горного института. -2009. - Том 182. - С. 137-140.

60. Шклярский А.Я. Повышение качества электроэнергии в промысловых распределительных сетях предприятий нефтедобычи: дис. ...канд. тех. наук: 05.09.03/А.Я. Шклярский. - СПб., 2013. - 132с.

61. Штовба, С.Д. Влияние методов дефазификации на скорость настройки нечеткой модели / С.Д. Штовба, А.П. Ротштейн // Кибернетика и системный анализ. - 2002. - №1.

62. Штовба, С.Д. Проектирование нечетких систем средствами MATLAB / С.Д. Штовба. - М.: Горячая Линия - Телеком, 2007. - 370 с.

63. Bollen, Н.J. Understanding power quality problems: Voltage Sags and Interruptions // The Inslitue of Electrical and Electronics Engineers. - New York. - p. 15.

64. Cañizares, C.A. STATCOM Modeling for Voltage and Angle Stability Studies / C.A. Cañizares, M. Pozzi , S. Corsi , E. Uzunovic // International Journal of Electrical Power and Energy Systems. - 2003. - № 6. - C. 431-441.

65. General Basic Information Regarding Surge Overvoltages and Surge Protection. Draft Technical Report. - IEC. - February 1996. - 77 p.

66. Kasztenny, В. Fuzzy logic controller for on-load transformer tap changer / B. Kasztenny, E. Rosolowski, J. Izykowski, M.M. Saha, B. Hillstrom // IEEE Transactions on Power Delivery. - 1998. - Volume 13. - C. 164-170.

67. Ruey-Hsun Liang. Fuzzy-based reactive power and voltage control in a distribution system / Ruey-Hsun Liang, Yung-Shuen Wang // IEEE Transactions on Power Delivery. - 2013. - Volume 18. - C. 610-618.

68. ГОСТ 13109-97 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. - М.: Стандартинформ, 2006. - 32 с.

69. ГОСТ Р 54149-2010 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. - М.: Стандартинформ, 2012. - 20 с.

70. Пат. 2416855 Российская Федерация, МПК H02J3/12(2006.01) Устройство управления режимом напряжения в электрической сети с применением fuzzy-логики / Абрамович Б.Н., Тарасов Д.М., Шевчук А.П.; заявитель и патентообладатель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (технический университет)» -№2010114672/07; заявл. 13.04. 11; опубл. 20.04.11, - 6 е.: ил.

71. Пат. 2467447 Российская Федерация, МПК H02J3/12(2006.01) Устройство динамического управления режимом напряжения в электрической сети с применением fuzzy-логики / Абрамович Б.Н., Сычев Ю.А., Устинов Д.А., Шевчук А.П.; заявитель и патентообладатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный горный университет» -№ 2011141241/07; заявл. 11.10.11; опубл. 20.11.12, - 6 е.: ил.