Введение 5
1 Анализ кольцевых сетей в составе филиала ПАО «МРСК Сибири» -оо
«Хакасэнерго» 7
1.1 Участок ПС «Югачи» - ПС «Аскиз» 8
1.2 Моделирование режимов в программе RastrWin 11
1.2.1 Моделирование нормального режима работы 12
1.2.2 Моделирование аварийных режимов работы (обрыв линий ***1м
и ***) 18
2 Понятие о реактивной мощности и ее компенсации 22
2.1 Влияние реактивной мощности 23
2.2 Способы компенсации реактивной мощности 24
2.3 Обзор компенсирующих устройств 26
2.3.1 Синхронные компенсаторы 26
2.3.2 Статические тиристорные компенсаторы 27
2.3.3 Шунтирующие реакторы 29
2.3.4 Установки продольной компенсации 30
2.3.5 Батареи конденсаторов 30
3 Оптимизация потоков реактивной мощности 32
3.1 Методы решения оптимизационных задач 32
3.2 Использование градиентного метода. Целевые функции и ограничения 34
3.3 Реализация метода в программе Excel 40
4 Анализ режимов работы сети после установки компенсирующих устройств 44
4.1 Характеристики используемых КУ 44
4.2 Моделирование режимов 45
Заключение 51
Список использованных источников 52
В современном мире с каждым днем растет потребление электрической энергии, что обусловлено постоянным ростом числа и мощности потребителей. При этом необходимо соблюдение баланса между потребляемой и генерируемой энергией, так как ее дефицит в большинстве случаев может привести к негативным последствиям. Иногда, при невозможности увеличения генерируемой мощности, требуется применять другие меры для поддержания необходимого уровня напряжения у потребителей. Самый эффективный и широко распространенный способ - компенсация реактивной мощности.
В настоящее время все больше внимания уделяется проблемам компенсации реактивной мощности в электрических сетях, а точнее, вопросам оптимизации данного мероприятия, так как от этого напрямую зависит его эффективность и экономичность.
Передача реактивной мощности по электрической сети от генераторов к потребителям обуславливает потери активной мощности и повышает загруженность элементов сети, тем самым уменьшая их пропускную способность. Поэтому целесообразно применение компенсирующих устройств вблизи потребителей.
В данной работе объектом исследования являются параметры режимов участка электрической сети 35 кВ ПС Аскиз - ПС Югачи, на основании которых проводится анализ возможности повышения пропускной способности и качества напряжения в ремонтных режимах с помощью РПН трансформаторов, а также, в местах, где диапазона РПН не достаточно, при помощи установки устройств компенсации реактивной мощности.
Под ремонтным понимается режим, в котором в силу некоторых причин отключен один из головных участков, а питание всего участка обеспечивается только от одной подстанции.
При решении вопроса компенсации реактивной мощности встает задача оптимизации данного мероприятия, то есть необходимость найти наиболее выгодный вариант использования компенсирующих устройств, при котором при минимальных затратах можно получить максимальный эффект.
Целью работы является рассмотрение возможности повышения качества напряжения с помощью установки устройств компенсации реактивной мощности в линиях с двусторонним питанием при отключении одного из головных участков сети.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: смоделировать и проанализировать различные режимы работы участка ПС «Югачи» - ПС «Аскиз» в программе RastrWin; при помощи программы Excel методом сопряженных градиентов определить оптимальные мощности и места установки компенсирующих устройств, необходимых для подержания требуемого уровня напряжения в ремонтных или аварийных режимах; проверить эффективность мероприятий по компенсации реактивной мощности с помощью моделирования.
Идея данного исследования заключается в использовании программного обеспечения RastrWin и Microsoft Excel для решения поставленной задачи при помощи математических методов оптимизации.
Актуальность данной работы обусловлена тем, что исследование направлено на решение важной для филиала ПАО «МРСК Сибири» - «Хакасэнерго» задачи по повышению пропускной способности транзита электроэнергии Аскиз - Югачи, и ее результаты могут быть использованы для технико-экономического сравнения нескольких мероприятий по решению рассматриваемой задачи.
В соответствии с поставленной целью в данной работе был произведен анализ различных режимов работы участка сети 35 кВ ПС Югачи - ПС Аскиз с использованием программного обеспечения RastrWin, позволяющая проследить потоки мощности в каждой линии, напряжения в любой точке сети, а так же многие другие интересующие нас параметры. При этом выяснилось, что при отключении линии ***(1) для обеспечения необходимого уровня напряжения достаточно повысить коэффициенты трансформации при помощи РПН, в случае, когда обрывается линия Т-69/71 диапазона РПН не достаточно для поднятия напряжения до допустимого уровня. Поэтому были рассмотрены вопросы компенсации реактивной мощности и решен вопрос поиска оптимального места расположения компенсирующих устройств и их мощности. Для решения данной задачи был использован градиентный метод, реализованный с помощью программы Microsoft Excel.
Для поиска решения были рассмотрены следующие критерии:
а) минимум приведенных суммарных затрат;
б) минимум суммарных потерь напряжения в сети;
в) комплексный критерий на основе первых двух с учетом коэффициента значимости для каждого из учитываемых критериев.
Для каждого случая были определены оптимальные места установок и мощности компенсирующих устройств. Эффективность мероприятий была подтверждена с помощью моделирования.
