Введение к работе
Актуальность работы
Внимание к проблеме, связанной с реактивной мощностью (PM) — огромно. Вместе с тем известно, что исследования в области изучения потоков PM в системах электроснабжения (СЭС), ставящие своей целью уменьшение негативного влияния PM на режим работы СЭС уже на протяжении длительного временного периода находятся на стадии приближённых оценок. Оценка потребления PM осуществляется посредством расчётных усреднённых (в часы максимума электрических нагрузок) значений потребления активной мощности (AM) и PM отдельными потребителями и всей СЭС в целом, но чаще пользуются ещё более упрощённым способом — методом коэффициента спроса. Также существует множество других приближённых методов расчёта. KPM производится посредством установки компенсирующих устройств (КУ) на основе расчётных данных о потребляемой PM, это могут быть нерегулируемые КУ, мощность которых определяется из получасового максимума, и регулируемые КУ, мощность которых определяется из графика потребления нагрузок и меняется в процессе эксплуатации при изменении потребления PM. Существуют исследования, направленные на непосредственный выбор КУ без предварительного анализа потребляемой PM, основанные на использовании методов оптимизации, исследования, позволяющие использовать управление потреблением PM в процессе эксплуатации СЭС, а также исследования KPM при несинусоидальных режимах СЭС. Однако, во всех перечисленных способах используется приближённая модель СЭС, основанная на графиках потребления активной и реактивной мощностей, которая не учитывает режимов работы электроприёмников, в том числе механическую нагрузку электропривода, а также переходные процессы, возникающие при запуске, остановке электродвигателей и изменении их механической нагрузки.
В случае преобладания режимов работы электродвигателей с постоянной нагрузкой, упомянутые выше способы достаточны для точного определения потребляемой PM. При наличии двигателей, работающих в кратковременных и повторно-кратковременных режимах, нельзя не учитывать переходные процессы, возникающие при запуске и остановке двигателей, в связи с их существенным влиянием на потребляемую активную и реактивную мощности. В случае изменяющейся нагрузки электропривода следует учитывать возникающие переходные явления в системах электроснабжения с электродвигательной нагрузкой (СЭСЭД), так как при резком изменении нагрузки они могут оказать существенное влияние на потребление PM. Нельзя не учитывать взаимное влияние множества электродвигателей, входящих в состав одной СЭСЭД, так как возможна циркуляция реактивной мощности между
приёмниками.
Исследование выполнено при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации, соглашение 14.В37.21.2073.
Идея работы состоит в использовании (учете) явлений в системе электроснабжения с электродвигательной нагрузкой при формировании ее динамического состояния для разработки методов определения рациональных параметров компенсирующих устройств реактивной мощности, а также мест их расположения.
Объектом исследования является система электроснабжения с электродвигательной нагрузкой и устройствами компенсации реактивной мощности.
Цель диссертационной работы состоит в повышении энергетических эксплуатационных показателей СЭСЭД путем определения рациональных параметров компенсирующих устройств реактивной мощности, а также мест их расположения на основе использования специально разработанных средств исследования процессов в СЭСЭД.
Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались: теория электропривода и электрических машин, компьютерное моделирование с использованием численных методов, реализованных на на языках программирования С и С++.
Достоверность и обоснованность полученных результатов подтверждается правомерностью принятых исходных положений и допущений, адекватностью используемой математической модели, а также совпадением результатов, полученных на основе вычислительных экспериментов с теоретическими и практическими результатами в других исследованиях.
Научная новизна
-
Впервые разработана математическая модель системы электроснабжения с электродвигательной нагрузкой, устройствами компенсации реактивной мощности с произвольным топологическим расположением, коммутационным оборудованием и источником энергии ограниченной мощности.
-
Выявлены зависимости потерь активной мощности и суммарных затрат на мероприятия по KPM от мест расположения и мощностей устройств КРМ.
-
Разработан алгоритм поиска оптимального расположения и параметров устройств компенсации реактивной мощности на основе идеологии генетического поиска, использующий в качестве критериев оптимизации следующие величины: электрические потери в распределительной сети, срок окупаемости устройств КРМ, суммарные затраты от мероприятий по KPM и экономическая эффективность этих мероприятий.
Практическая значимость
1. Разработана математическая модели СЭСЭД, позволяющая определить потоки активной и реактивной мощности в СЭС.
-
-
Разработано программное средство, реализующее универсальную математическую модель СЭСЭД.
-
Разработано программное средство, позволяющее производить поиск оптимальных конфигурации KPM в СЭС.
Результаты могут быть использованы как при проектировании СЭС, так и при модернизации существующих СЭС с целью компенсации реактивной мощности.
На защиту выносятся следующие основные результаты и положения:
-
-
-
Математическая модель СЭС с электродвигательной нагрузкой позволяет производить синтез компьютерной структуры СЭС для исследования потоков активной и реактивной мощности.
-
Математическая модель СЭС с электродвигательной нагрузкой применима для сравнительного анализа существующих СЭС и рассчитанных СЭС с оптимальной конфигурацией KPM.
-
Разработанный функциональный блок оптимизации на основе идеологии генетических алгоритмов в совокупности с математической моделью СЭС позволяет производить поиск рациональных параметров и мест расположения устройств компенсации реактивной мощности.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на следующих конференциях: IV Всероссийская, 57 научно-практическая конференция молодых учёных «Россия Молодая» (24-27 апреля 2012 г.); Всероссийская молодёжная конференция «Информационно-телекоммуникационные системы и технологии (ИТСиТ-2012)» (20-22 сентября 2012 г.); IX Международная научно-практическая конференция «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири» (1-2 ноября 2012 г.).
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 8 печатных работах, из них 2 статьи в рецензируемом журнале по перечню ВАК «Вестник Кузбасского государственного технического университета», 2 статьи в сбор-
22 ственной регистрации программы для ЭВМ.
Личный вклад автора. Содержание диссертации и основные положения, выносимые на защиту, отражают персональный вклад автора в опубликованные работы. Все представленные в диссертации результаты получены лично автором.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографии и приложений. Общий объем диссертации 123 страниц, включая 44 рисунка. Библиография включает 100 наименований на 12 страницах.
Похожие диссертации на Компенсация реактивной мощности в динамических режимах работы электродвигательной нагрузки
-
-
-
