WEB-ресурс научно-практических конференций

Маругин В.И.

Северо-Кавказский государственный технический университет, г. Ставрополь, Российская Федерация

КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА НАПРЯЖЕНИЯ В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ С ПОМОЩЬЮ ВЕРОЯТНОСТНЫХ МОДЕЛЕЙ

В работе [1], выполненной с участием автора, предложена вероятностная модель расчета установившегося режима распределительной электрической сети (РЭС) напряжением 6-10-35 кВ, основанная на алгоритме расчета «в два этапа» [2] и положениях теории вероятностей [3].

Как отмечается в работе [4], задача моделирования режима электросети при вероятностном задании нагрузок состоит в том, чтобы определить средние значения перетоков мощностей по ветвям, напряжений в узлах и потерь мощности в сети, а также стандартные отклонения этих режимных параметров. На основании этих данных могут быть оценены предельные значения параметров и приняты обоснованные решения при проектировании и эксплуатации сетей .

В данной работе в качестве примера использования вероятностных расчетов рассмотрена задача оценивания качества напряжения в узлах нагрузки (УН) распределительной сети.

Рассмотрим магистральную распределительную линию (РЛ) 10 кВ, питающую пять трансформаторных подстанций (ТП) 10/0,4 кВ. В центре питания линии (ЦП) зададим математическое ожидание напряжения 10 кВ и коэффициент вариации напряжения, равный 0,01, что при принятии гипотезы о нормальном распределении напряжения в ЦП соответствует его колебаниям в пределах ± 3 % от заданного уровня.

Как известно из теории вероятностей [3], при принятии гипотезы о нормальном распределении случайных величин, можно считать, что с вероятностью 68,2 % эта величина попадает в интервал ± ? от величины математического ожидания, с вероятностью 95,4 % – в интервал ± 2?, а с вероятностью 99,7 % – в интервал ± 3?. Здесь ? – коэффициент вариации случайной величины.

На рисунке 1 сплошными линиями показаны графики изменения напряжения в УН, рассчитанные для указанной РЛ на модели [1]. Причем, математическое ожидание напряжения в УН M U _i отображается средней сплошной линией, а верхняя и нижняя сплошные линии отображают соответственно зависимости M U _i (1+2? _Ui ) и M U _i (1–2? _Ui ). Таким образом, интервал между верхней и нижней сплошными линиями соответствует 95 %-ному интервалу ± 2?.

Рис. 1. Изменение напряжения в УН при соблюдении требований ГОСТ 13109-97

С другой стороны, ГОСТ 13109-97, регламентирующий показатели качества напряжения [5], указывает, что допустимое отклонение напряжения у потребителей не должно превышать ± 5 % в 95 % времени работы потребителя.

Следовательно, если построенные интервалы изменения напряжения ± 2? не выходят за пределы интервала ± 5 % U _ном , то можно говорить о соблюдении требований ГОСТ для данного потребителя (узла нагрузки).

На рис. 1 горизонтальными пунктирными линиями показаны уровни U _ном = 0,38 кВ (средняя пунктирная линия), 0,95 U _ном (нижняя пунктирная линия) и 1,05 U _ном (верхняя пунктирная линия), т.е. интервал ± 5 % U _ном заключен между верхней и нижней пунктирными линиями.

Как следует из рис. 1, для рассмотренной РЛ при заданных вероятностных характеристиках нагрузок и напряжения в ЦП требования ГОСТ 13109-97 практически соблюдаются.

Для другой магистральной РЛ, питающей четыре ТП большей мощности, на модели получены графики изменения напряжения в УН, представленные на рис. 2.

  Рис. 2. Изменение напряжения в УН при несоблюдении требований ГОСТ 13109-97

Из показанных на рисунке 2 графиков следует, что требования ГОСТ 13109-97 не соблюдаются для потребителей, подключенных к ТП 2, 3 и 4, поскольку для них при определенных сочетаниях режимных параметров возможно пониженное напряжение (ниже уровня –5 %). Очевидно, что для обеспечения качества напряжения у потребителей, в данном случае следует принимать определенные меры, например, изменить коэффициенты трансформации на трансформаторах ТП 2, 3 и 4 с помощью устройств ПБВ.

Также следует обратить внимание на тот факт, что анализ режима напряжения только по характеру изменения математического ожидания напряжения в данном случае привел бы к неверным выводам. Как видно из графиков рисунка 2, средняя сплошная линия, характеризующая математическое ожидание напряжения, не выходит за пределы интервала ± 5 % U _ном , регламентированного ГОСТ 13109-97.

Приведенный пример использования вероятностных моделей режимов РЭС показывает их эффективность как в проектных расчетах электрических сетей, когда требуется оценить состояние режимных параметров будущей сети, так и в эксплуатационных ретроспективных расчетах, когда по статистическим данным о нагрузках сети необходимо оценить параметры режима напряжений.

Список использованнах источников:

1. Маругин В.И. Вероятностная модель установившегося режима распределительной электрической сети / В.И. Маругин, В.В. Маслов А.С. Степанов // Вестник СевКавГТУ. – Ставрополь, 2011. – №4 (29). – С. 55-58.

2. Идельчик В.И. Электрические системы и сети / В.И. Идельчик. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 592 с.

3. Вентцель Е.С. Теория вероятностей / Е.С. Вентцель. – М.: Наука, 1964. – 576 с .

4. Маркушевич Н.С. Автоматизированное управление режимами электросетей 6-20 кВ / Н.С. Маркушевич. – М.: Энергия, 1980. – 208 c.

5. ГОСТ 13109-97. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. – М.: Изд-во стандартов, 1998. – 84 с .