Підвищення ефективності компенсації реактивної потужності в розподільних електричних мережах з різкозмінними несиметричними навантаженнями

Abstract

У дисертаційній роботі поставлена й вирішена актуальна задача підвищення ефективності компенсації реактивної потужності (КРП) шляхом удосконалення процесу керування пристроями динамічної КРП за різкозмінних навантажень з урахуванням статичних характеристик вузлів навантажень. Обґрунтовано метод керування, в основу якого покладено вибір інформативного параметра з урахуванням статичних характеристик вузлів навантажень. Пропонується використання як інформативного параметра реактивної потужності навантаження, реактивного струму навантаження, реактивної провідності навантаження, відповідно, якщо статичні характеристики реактивної потужності навантаження мають характеристичний коефіцієнт нульового, першого або другого степеня. За багатократної несиметрії навантажень та несиметрії напруги живлення пропонується керування компенсаційними симетрувальними пристроями здійснювати за комплексною умовною провідністю зворотної послідовності навантаження з корегуванням останньої за значенням напруги зворотної послідовності після симетрування навантаження даного вузла за струмом зворотної послідовності. Для перевірки швидкодії та стійкості процесу компенсації реактивної потужності і одночасно симетрування навантажень за допомогою СТК виконано моделювання системи керування за відхиленням у середовищі Simulink пакету прикладних програм Matlab. Проаналізовано умови симетрування струмів за допомогою СТАТКОМ з критеріїв повної або часткової компенсації реактивної складової струму прямої послідовності та обох складових струмів зворотної та нульової послідовностей навантаження. Значення струмів фаз, що розраховані за різними умовами симетрування, в цілому зберігаючи характер, відрізняються, що приводить до різної точності симетрування навантажень з використанням керування за збуренням. Причому точність симетрування залежить від характеру статичних характеристик вузлів навантажень. Аналізуються показники ефективності КРП: річний та питомий економічний ефект, питоме зниження втрат потужності та електроенергії в мережі підсистеми та мережі живлення, термін окупності пристроїв КРП. Запропоновано для оцінювання ефективності компенсації реактивної потужності різко змінних навантажень використовувати двомодальний бета-розподіл графіка навантаження (до компенсації). Запропоновано також для оцінювання ефективності компенсації реактивної потужності враховувати втрати електроенергії в розподільних мережах, які зумовлені пусковими струмами двигунів і зниженням рівнів напруг. Розроблено регулятор реактивної потужності для мереж обленерго за алгоритмом: 1) в зоні «пік» – підтримання оптимального значення вхідної реактивної потужності у вузлах електричних мереж; 2) в зоні «нічного провалу» – підтримання рівня напруги у вузлах у заданих межах.

В диссертационной работе поставлена и решена актуальная задача повышения эффективности компенсации реактивной мощности (КРМ) путем усовершенствования процесса управления устройствами динамической КРМ при резкопеременных нагрузках с учетом статических характеристик узлов нагрузок. Обоснован метод управления, в основу которого положен выбор информативного параметра, с учетом статических характеристик узлов нагрузки. Предлагается использование реактивной мощности нагрузки, реактивного тока нагрузки, реактивной проводимости нагрузки в качестве информативных параметров соответственно, если статические характеристики реактивной мощности нагрузки имеют характеристический коэффициент нулевой, первой или второй степени. Анализируются показатели эффективности КРМ: годовой и удельный экономический эффект, удельное снижение потерь мощности и электроэнергии в сетях подсистем и питающих сетях, срок окупаемости устройств КРМ. Предложено для оценивания эффективности компенсации реактивной мощности резкопеременных нагрузок использовать двухмодальное бета-распределения графика нагрузок (до компенсации). Предложено так же для оценивания эффективности компенсации реактивной мощности учитывать потери электроэнергии в распределительных сетях, обусловленные пусковыми токами двигателей и снижением уровней напряжений. Разработан регулятор реактивной мощности для сетей облэнерго по алгоритму: 1) в зоне «пик» подержание оптимального значения входной реактивной мощности в узлах электрических сетей; 2) в зоне «ночного провалу» – поддержание уровней напряжения в узлах в заданных пределах.

Thesis solves the urgent task of improvement the efficiency of compensation of reactive capacity by improving the process of controlling the devices of dynamic CRC at sharply variable loadings considering the statistic characteristics of load nodes.There had been substantiated a method of control, based on choice of informative parameter, which is under control on the input of the network with the consideration of statistic characteristics of load nodes. When using the reactive capacity of loading, reactive current of loading, reactive conductivity of loading as an informative parameter, the controlling process of deviation stipulates for the determination of the necessary conductivity of capacity of the capacity of compensational device, the switching of which ensures the optimal for the specific time interval zone of the day the value of the input reactive capacity, correspondingly, when the static characteristics of reactive capacity of loading have the characteristic coefficient of the zero, first or the second degree. For all the algorithms three steps proved to be sufficient. For multiple load asymmetry and voltage asymmetry, it is proposed to control compensating symmetrical devices to carry out the complex conditional conductivity of the inverse sequence of load with the correction of this conductivity by the value of the reverse sequence voltage at the moment of achieving the load balancing of this node by the current of the reciprocal sequence. For the examination of the processing speed and stability of compensation process of reactive capacity and simultaneous symmetrising of loading by STC there had been made the simulation of the controlling system by deviation within the Simulink environment of Matlab. There had been received the conditions for current symmetrising by STATKOM from the criteria of full or partial compensation of reactive partial of current of direct sequence and both partials of currents of reverse and zero sequence of loading. The values of phase current, calculated as for the different conditions of symmetrising, preserving the character in general, are different. It leads to different accuracy of loading symmetrising with the use of control by excitation. The accuracy of symmetrising depends on character of static characteristics of load nodes. The following factors of CRC efficiency are being analysed: annual and specific economic efficiency, specific decrease of discharge of capacity and electric energy in the network of subsystem and power supply network, the payback period of CRC. The determination of error in the suggested method relative to normative one may serve as a mechanism for improving the normative methods for CRP calculation. There had been done the simulation of the annyal graph on persistency with the use of beta-distribution and two-modal beta-distribution of loading. It is proposed to use the two-modal beta-distribution of load schedule (before compensate) for estimating the efficiency of compensation of reactive power of sharply varying loads. To estimate the efficiency of reactive power compensation, it is proposed to take into account the losses of electricity in distribution networks, which are caused by starting currents of engines and reduction of voltage levels. The reactive power regulator for the networks of oblenergos according is developed to the algorithm: 1) in the peak zone – maintaining the optimal value of the input reactive power at the nodes of the electric networks; 2) in the zone of night failures – support for the voltage level in the nodes in the specified limits. 22 Simplified multichannel measurement power converter without the use of sliding integration. The simulation is performed and the possibility of its application in the reactive power regulator is shown. There had been developed a microprocessor regulator of reactive capacity. Regulator is equipped by the measuring current and voltage converters with digital processing of measuring values. They are of high accuracy in determining the efficient value of voltage, current and capacity factor. The device ensures for the calculation of the basic harmonic particle of active and reactive current by FFT algorithm. The alike method is used for the calculation of the main voltage harmonica, which ensures the accuracy in measuring and regulation even in conditions of significant transient distortion by higher harmonicas.