Введение 4
1 Современное состояние проблемы расчета, анализа и снижения потерь
энергии в электрических сетях 9
1.1 Современная классификация потерь энергии в электросетях 9
1.2 Анализ эффективности мероприятий по снижению коммерческих
потерь электроэнергии в электрических сетях 0,4 кВ 17
1.3 Основные способы автоматизации коммерческого учета
электроэнергии для бытовых потребителей 28
Выводы по главе 1 38
2 Обобщенная характеристика расчета потерь электроэнергии. Применение
средств АСКУЭ 38
2.1 Обзор существующих методов выявления неконтролируемого потребления электроэнергии 38
2.2 Предлагаемые методы выявления неконтролируемого потребления
электроэнергии с помощью АСКУЭ 42
2.3 Применение оценки диапазонов неопределенности энергораспределения с целью устранения коммерческих потерь
электроэнергии 46
2.4 Устройство сбора и передачи данных 50
Выводы по главе 2 55
3 Подходы к созданию системы мониторинга потерь энергии в электрических
сетях 56
3.1 Основные предпосылки и условия создания системы мониторинга
потерь электроэнергии в сетях 56
3.2 Программа расчета и анализа потерь электроэнергии в сетях 6-20 и 0,4
кВ 56
3.3 Разработка автоматизированной системы мониторинга уровня и
структуры потерь энергии в сетях 69
3.4 Разработка подсистемы подготовки отчетных и аналитических форм о
балансах энергии в сетях 71
Выводы по главе 3 75
Заключение 77
Список используемых источников 79
Размер фактических потерь электроэнергии- это разница между объемом электрической энергии, который поставляется в электрическую сеть из других сетей, и объемом электрической энергии, который потребляется энергопринимающими устройствами, присоединенными к этой сети, а также которая передается в другие сетевые организации.
Главным показателем экономичности работы сетей на передачу и распределение электрической энергии по электросетям являются фактические потери электроэнергии.
На данный момент не существуют нормативные документы, которые регламентируют порядок определения баланса электроэнергии в электрических сетях и порядок расчета его составляющих.
Важность решения задач заключается в том, что организация, осуществляющая услуги по передаче электроэнергии обязана компенсировать фактические потери электрической энергии в своих сетях с помощью их покупки на оптовом рынке электроэнергии. При расчете тарифа на оплату услуг по передаче электроэнергии по распределительным сетям электроснабжающих компаний предусматривается величина нормативных технологических потерь электроэнергии. Во многих сетевых организациях фактические потери электрической энергии больше нормативных технологических потерь. Следовательно, сетевая организация, которая оплачивает фактические потери электроэнергии и получает компенсацию в объеме стоимости нормативных технологических потерь электроэнергии, переносит финансовые убытки.
Основные направления диссертационной работы связаны с совершенствованием некоторых методик определения коммерческих потерь электрической энергии, учета отпущенной в распределительную сеть и полезно потребленной электроэнергии. Эти совершенствования позволят вычислить потери электроэнергии в электросети, разработать программу по снижению потерь и уменьшить финансовых убытков сетевой организации.
На сегодняшний день ключевыми действиями модернизации системы учета электроэнергии являются:
- замена старых индукционных счетчиков на новые;
- активизация введения автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ) на ПС (подстанциях);
- информационная и функциональная взаимосвязь АСКУЭ и автоматизированных систем диспетчерского управления (АСДУ);
- введение автоматических баз данных по абонентам электроэнергии с их привязкой к электросетям для контроля за объемом потребления электроэнергии;
- редактирование ПУЭ, правил проектной документации для защиты бытовых электросчетчиков от воровства потребителями;
- внедрение счетчиков прямого включения с предоплатой.
Для реализации вышеперечисленных мероприятий необходимы значительные денежные вложения и время, что позволит сократить коммерческие потери электроэнергии на 30-35 %.
Согласно научной статье: «Потери коммутации являются доминирующим фактором в потерях электроэнергии, так как частота переключения продолжает возрастать. Существует два способа уменьшения потерь при переключении. Первый способ заключается в использовании нового типа техники переключения, например, переключения нулевого тока (ZCS) или переключения на нулевой уровень напряжения (ZVS), которые требуют дополнительного аппаратного обеспечения» [41].
Следовательно, существует «множество мероприятий для сокращения потерь, создания более экологичной среды, улучшенной полезности системы, надежности, поддержки напряжения, улучшения качества электрической энергии, передачи и распределения пропускной способности и многое другое» [42].
Актуальность работы объясняется медленным, но постоянным ростом стоимости электрической энергии, необходимостью уменьшения потерь электроэнергии в процессе ее производства и доставки до потребителей. Существующие способы экономии электроэнергии не могут обеспечивать достижения максимально возможных энергетических показателей. Необходимо разработать новые способы и подходы к проблеме снижения потерь электроэнергии.
Объектом исследования диссертационной работы является городские электросети 0,4/6/10кВ.
Предметом исследования являются потери электрической энергии в электросетях 0,4/6/10 кВ.
Целью диссертационной работы является совершенствование различных методов расчета, анализа и локализации потерь энергии в электросетях 0,4/6/10 кВ с учетом функционирования АСКУЭ для достижения дополнительного снижения коммерческих потерь.
Задачами диссертационной работы являются:
1. Современное состояние проблемы расчета, анализа и снижения потерь энергии в электросетях.
2. Рассмотрение существующих методик расчета потерь электроэнергии и средств учета отпущенной электроэнергии. Разработка одной из методик расчета коммерческих потерь электроэнергии и программно - технических средств АСКУЭ.
3. Выполнение анализа структуры коммерческих потерь электроэнергии и их уменьшение в распределительных электросетях, методов автоматизации коммерческого учета электроэнергии и пояснение причин эффективности функционирования АСКУЭ.
Научные результаты и новизна работы заключается в совершенствовании существующих методов выявления и анализа коммерческих потерь энергии в городских электрических сетях напряжением 0,4, 6, 10 кВ с применением современных информационных возможностей.
Практическая ценность и внедрение результатов работы.
Выполненные исследования реализованы в производственном процессе сетевой компании АО «ОРЭС-Тольятти» и приняты к внедрению комплекса решений, направленных на снижение коммерческих потерь в электрических сетях, а также инжиниринговой компании ООО «АЙДИ-ИНЖИНИРИНГ» (г. Екатеринбург) для увеличения продаж средств автоматизации.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических семинарах кафедры «Электроснабжение и электротехника».
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в работе, размещенных в журнале «Современные тенденции в науке, технике, образовании» № ISBN-978-5-906978-19-6 (Часть 2 - Сборник научных трудов по материалам III Международной научно-практической конференции). Выпуски журнала включены в РИНЦ (e-library).
Структура и объем работы. Магистерская диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка использованных источников. Работа изложена на 84 страницах основного текста, содержит 23 рисунков, 5 таблиц. Список использованных источников включает 46 наименований.
Содержание работы распределено по главам следующим образом:
В первой главе представлена классификация составляющих потерь электроэнергии, наиболее детальная по сравнению с применявшейся в прошлом столетии. Проведен анализ причин, из-за которых возникают коммерческие потери электрической энергии в электросетях напряжением 0,4 кВ. Рассмотрены основные способы автоматизации энергоучета.
Во второй главе рассмотрены существующие методы выявления неконтролируемого потребления электрической энергии, которые разделяются на расчетные методы и методы измерения. Предложены несколько методов выявления неконтролируемого потребления электрической энергии. Также перечислены методы, действующие на территориях Индии, они схожи с методами, рассмотренными в данной работе. Рассмотрено устройство сбора и передачи данных (УСПД), которое способно обмениваться информацией между энергосбытовым предприятием и абонентским прибором учета электроэнергии.
В третьей главе осуществлена разработка функциональной схемы и программной реализации системы мониторинга уровня и структуры потерь электроэнергии в электросетях. Предложены формы реализации системы на основе объединения АСДУ, АСКУЭ, баз данных энергосбытовых организаций и программных комплексов расчета коммерческих потерь электроэнергии. Описан разработанный комплекс формирования аналитических и отчетных форм ПОТЕРИ.
В заключении сформулированы основные научные результаты работы и предложены направления дальнейших исследований.
Рассмотренные диссертационные исследования помогают сделать следующие теоретические и практические выводы:
1) Выполнен анализ причин, которые вызывают коммерческие потери электрической энергии в электросетях 0,4, 6, 10 кВ, а также пересмотрена структура коммерческих потерь электрической энергии.
2) Для выяснения анализа потерь электроэнергии и совершенствования методов расчета, необходимо прорабатывать «математический аппарат, методы и модели правильного применения информации АСДУ и АСКУЭ, создание новых и приспособлении существующих методик и программ расчета и анализа потерь электрической энергии, которые будут основаны на применении информационных возможностей АСДУ и АСКУЭ» [39].
3) Выяснено, что «основные направления использования современных информационных возможностей в электроэнергетике это: сбор в единый комплекс нескольких расчетных модулей, которые работают с системами АСКУЭ и другими подсистемами АСУ» [16].
4) Проведен обзор эффективности мероприятий по сокращению коммерческих потерь электрической энергии. Выяснено, что в настоящее время коммерческие потери возникают из-за воровства электрической энергии. Оптимизация остальных составляющих коммерческих потерь не так эффективна по причине отсутствия необходимых технических решений.
5) Предложен метод учета электроэнергии с защитой от воровства, который позволяет установить выносные счетчики электрической энергии с дистанционным управлением. Вынос прибора учета за границу балансовой принадлежности абонента с дистанционным управлением из энергопредприятия и индикацией показаний данных у потребителя позволяет сократить коммерческие потери электрической энергии, которые возникают из- за присоединения абонентов электрической энергии до счетчиков электроэнергии. Осуществлен разбор способов автоматизации энергоучета.
Осуществление вышеизложенных методов позволяет энергосбытовым компаниям уменьшить коммерческие потери, которые возникают из-за неплатежей (а также задержкой оплаты) за использованную электроэнергию.
6) Применены средства АСКУЭ, методы и программы их работы, которые позволят ввести в реализацию новые функции АСКУЭ, которые акцентированы на сокращение коммерческих потерь электрической энергии: например устройство сбора и передачи данных (УСПД), который позволяет управлять схемой дистанционно.
7) Исследован комплекс ПОТЕРИ, который является подсистемой АСМУСПЭ и обеспечивает получение аналитических отчетов на уровне руководства РСК и его подразделений.
8) Разработан «алгоритм оценки диапазонов неопределенности потерь электроэнергии при отсутствии наблюдаемости сетей 0,4, 6, 10 кВ, который позволяет оценить коммерческие потери электроэнергии в сетях 0,4 кВ» [24]. Это предоставит создать наиболее эффективные мероприятия по сокращению потерь.
9) Показан программный комплекс РАТ-10, которым следует пользоваться всем электросетевым компаниям для определения потерь электроэнергии.
10) Рассмотрены «функциональная схема и требования, которым должна удовлетворять АСМУСПЭ для создания информационного обмена, формирования баз данных и их взаимосвязи на уровне РСК — энергосбытовой организации» [39].
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
