Методы расчета переменных потерь электроэнергии
В зависимости от ступени напряжения и информационной обеспеченности используются следующие методы расчетов переменных потерь электроэнергии в оборудовании электрической сети ЭСО (методы представлены в порядке понижения точности получаемых результатов расчета) [6]:
- оперативных расчетов;
- контрольных суток;
- средних нагрузок;
- числа часов наибольших потерь;
- оценки потерь по обобщенной информации о схемах и нагрузках сети;
- оценки потерь с использованием измеренных значений потерь напряжения.
Метод оперативных расчетов
Область применения
Метод применяется в основном для расчета переменных потерь электроэнергии в замкнутых электрических сетях напряжением 220 кВ и выше. При наличии необходимого количества информации рекомендуется использование этого метода и для определения потерь в сетях более низкого напряжения.
Применение метода оперативных расчетов возможно с использованием специально разработанных программных комплексов, обеспечивающих расчет серии режимов по данным телеизмерений (ТИ).
Перечень исходных данных для расчета
Исходная информация разделяется на условно-постоянную и переменную.
В состав условно-постоянной информации входят данные о: составе ТИ и ТС; местах их расстановки; схемах подстанций; параметрах схемы замещения электрической сети; названиях элементов; допустимых пределах изменения параметров; базовых режимах и т.п. Условно постоянная информация один раз заносится в локальную информационную базу и корректируется по мере необходимости.
В состав переменной информации входят телесигналы (ТС) и ТИ.
Исходная схема замещения электрической сети представляется в традиционной форме в виде массива узлов и массива ветвей.
Расчет технических потерь электроэнергии выполняется с использованием следующих исходных данных:
- схема электрической сети с указанием на ней:
- наименований центров питания (ЦП);
- отходящих от ЦП линий;
- номеров (наименований) ПС и номинальных мощностей установленных в них силовых трансформаторов;
- нормальных разрезов (точек деления) сети;
- марок, сечений и длин воздушных и кабельных линий;
- мест установки счетчиков расчетного и технического учета электроэнергии, фиксирующих отпуск электроэнергии в электрическую сеть;
- элементов электрической сети, находящихся на балансе потребителя;
- параметры элементов сети (активные и реактивные сопротивления линий и трансформаторов);
- реактивные проводимости ветвей на землю;
- номинальные напряжения узлов сети;
- начальные приближения модулей напряжения узлов;
- активные и реактивные нагрузки всех узлов по данным ТИ;
- активные и реактивные проводимости узлов на землю;
- активные мощности генерирующих узлов, кроме балансирующего узла;
- допустимые пределы изменения генерируемой активной мощности генерирующих узлов;
- допустимые пределы изменения генерируемой реактивной мощности генерирующих узлов;
- балансирующий узел и номера опорных генераторных узлов.
Методика расчета
Методика основана на расчете переменных потерь электроэнергии в каждом i-м элементе электрической сети на промежутке времени Dtj. Суммарные переменные потери электроэнергии в оборудовании электрической сети за расчетный период определяются по формуле:
, (6.4.1.1)
где n – число элементов сети;
m – количество интервалов времени Dtj в расчетном периоде;
DWij – переменные потери электроэнергии в сопротивлении i-го элемента на промежутке времени Dtj, МВт;
DРij – переменные потери мощности в сопротивлении i-го элемента при нагрузках, измеренных на промежутке времени Dtj, МВт.
Из формулы (6.4.1.1) видно, что чем меньше величина Dtij, тем точнее результат расчета. Следовательно, наиболее точным является определение потерь мощности по результатам расчетов установившихся режимов (УР) "в темпе процесса" по одной из известных программ с использованием текущих значений телеизмерений (ТИ) и непрерывным контролем телесигналов (ТС), т.е. коммутационного состояния сети.
В результате расчета УР определяют уровни напряжения в узлах сети, фазовые углы напряжения, потоки активной и реактивной мощности по ветвям схемы сети, потери активной и реактивной мощности в сети, а также отклонения модулей напряжения, потоков активной мощности и токов контролируемых линий от допустимых пределов. Потери активной мощности умножают по формуле (6.4.1.1) на их длительность, соответствующую дискретности расчетов и определяют суммарные переменные потери электроэнергии в линиях и трансформаторах электрических сетей за расчетный период.
Переменные потери электроэнергии в линии (ВЛ или КЛ) и двухобмоточном трансформаторе на интервале времени Dtj определяются по формуле:
(6.4.1.2)
где R – сопротивление элемента сети (ВЛ, КЛ или двухобмоточного трансформатора), Ом;
Ij – токовая нагрузка элемента сети, принимаемая на интервале времени Dtj неизменной, А;
Pj, Qj – значения активной и реактивной мощностных нагрузок элемента сети, принимаемые на интервале времени Dtj неизменными, МВт, Мвар, соответственно;
Uj – значение напряжения на элементе, принятое на интервале Dtj неизменным, кВ;
DРj – потери мощности в сопротивлении элемента, МВт.
Переменные потери электроэнергии в автотрансформаторе (трехобмоточном трансформаторе) на интервале времени Dtj определяются для каждой обмотки отдельно и суммируются:
(6.4.1.3)
где PjВ, PjС, PjН, QjВ, QjС, QjН, IjВ, IjС, IjН – значения активной и реактивной мощностей, токовых нагрузок по обмоткам автотрансформатора, принимаемые на интервале Dtj неизменными, МВт, Мвар, А, соответственно;
UjВ, UjС, UjН – значения напряжения по высокой, средней и низкой обмоткам автотрансформатора на интервале времени Dtj, кВ;
RАТВ, RАТС RАТН – активные сопротивления обмоток автотрансформатора, Ом.
Если в формуле (6.4.1.3) использовались сопротивления обмоток, приведенные к напряжению высшей обмотки, то вместо UС и UН используется UВ.
При отсутствии измерений на низкой стороне автотрансформаторов на каждом интервале времени Dtj расчетного периода Т допускается выполнять расчет потерь электроэнергии по данным обмоток высшего и среднего напряжения.
Переменные потери электроэнергии в токоограничивающем реакторе на интервале времени Dtj определяются по формуле:
, (6.4.1.4)
где DРН – значение потерь активной мощности в фазе реактора при его номинальном токе, кВт;
IН – значение номинального тока, А;
Ij – значение рабочего тока, принимаемого на интервале Dtj неизменными, А.
Метод контрольных суток
Область применения
Метод является одним из вариантов метода характерных суток [6-7].
Метод применяется в основном для расчета переменных потерь электроэнергии в замкнутых электрических сетях напряжением 220 кВ и выше. При наличии необходимого количества информации рекомендуется использование этого метода и для определения потерь в сетях более низкого напряжения.
Метод применяется при отсутствии исходных данных, необходимых для определения потерь электроэнергии по методу оперативных расчетов.