По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621.311.1:51.001.57

Алгоритм и компьютерная программа моделирования нелинейных нагрузок по измеренным параметрам режима электрической сети

Коверникова Л. И. канд. техн. наук, доцент, ст. научный сотрудник, Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН (ИСЭМ СО РАН), Иркутский национальный исследовательский технический университет (ИРНИТУ), г. Иркутск,
Лыонг Ван Чынг аспирант, Иркутский национальный исследовательский технический университет (ИРНИТУ), г. Иркутск

В статье представлены алгоритм и реализующая его компьютерная программа, разработанная на основе пакета MS Excel, для моделирования нелинейных нагрузок по измеренным параметрам, предназначенная для анализа несинусоидальных режимов и управления качеством электрической энергии в электрических сетях.

Литература:

1. Добрусин Л.Н. Проблема качества электроэнергии и электросбережения в России // Энергоэксперт. – 2008. – № 4(9). – С. 30–35.

2. Тargosz R., Chapman D., Application Note. Cost of poor power Quality [Электронный ресурс]. – URL: http://www.leonardo-energy.org/resources/297/the-costof-poor-power-quality-5800e490f1e14 (20.09.2017).

3. Арриллага Дж., Брэдли Д., Боджер П. Гармоники в электрических системах / Пер. с англ. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 320 с.

4. Коверникова Л.И. Некоторые свойства параметров режимов гармоник в сети с распределенными нелинейными нагрузками // В сб.: Управление качеством электрической энергии. Сборник трудов Международной научно-практической конференции (23–25 ноября 2016 г.). – М.: Изд-во ООО «Центр полиграфических услуг “Радуга”», 2014. – С. 101–108.

5. Irwin J.O. On a criterion for the rejection of outlying observations // Biometrika. – 1925. – Vol. 17. – Issue 3-4. – Р. 238–250.

6. Кобзарь А.И. Прикладная математическая статистика. Для инженеров и научных работников. 2-е изд., испр. – М.: Физматлит, 2012. – 816 с.

7. Лемешко Б.Ю., Лемешко С.Б., Постовалов С.Н., Чимитова Е.В. Статистический анализ данных, моделирование и исследование вероятностных закономерностей. Компьютерный подход. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2011. – 888 с.

8. Закс Л. Статистическое оценивание / Пер. с нем. В.Н. Варыгина; под ред. Ю.П. Адлера, В.Г. Горского. – М.: Статистика, 1976. – 598 с.

9. Айвазян С.А., Бухштабер В.М., Енюков И.С., Мешалкин Л.Д. Прикладная статистика. Классификации и снижение размерности: справочное издание. – М.: Финансы и статистика, 1989. – 607 с.

10. Королев В.Ю. ЕМ-алгоритм, его модификации и их применение к задаче разделения смесей вероятностных распределений. Теоретический обзор. – М.: Изд-во ИРИ РАН, 2007. – 94 с.

11. Воронцов К.В. Лекции по статистическим (байесовским) алгоритмам классификации [Электронный ресурс]. – URL: http://www.ccas.ru/voron/download/Bayes. pdf (20.09.2017).

12. Вадзинский Р.Н. Справочник по вероятностным распределениям. – СПб.: Наука, 2001. – 295 с.

13. Куллдорф Г. Введение в теорию оценивания по группированным и частично группированным выборкам / Пер. с англ. Н.А. Бодина; под ред. Ю.В. Линника. – М.: Наука, 1966. – 176 с.

Гармонические составляющие токов и напряжений (гармоники токов и напряжений) в электрических сетях являются параметрами несинусоидального режима. Они вызывают различные негативные последствия у потребителей и энергоснабжающих организаций и, как следствие, наносят экономический ущерб [1, 2]. В настоящее время проблема гармоник обостряется в связи с ростом числа источников гармоник – электрооборудования с нелинейными вольт-амперными характеристиками.

Для управления несинусоидальными режимами электрических сетей с целью прогнозирования уровней гармоник напряжений, разработки технических мероприятий для их снижения необходимо проведение расчетов режимов. Расчет несинусоидального режима представляет собой совокупность расчетов режимов для каждой из гармоник с номерами от 2 до 40 в соответствии с ГОСТ 32144-2013. На практике количество гармоник может быть значительно меньшим, что определяется в результате анализа измеренной информации о величинах гармоник токов и напряжений. На каждой гармонике расчет режима выполняется с помощью системы уравнений узловых напряжений [3]:

где: n – номер гармоники;

– матрица-столбец искомых величин узловых напряжений;

Zn – квадратная матрица собственных и взаимных сопротивлений узлов сети;

I n – матрица-столбец токов в узлах сети, в т. ч. токов нагрузки, которые должны быть определены по результатам измерений параметров режима сети.

Каждый элемент матрицы · I n является комплексным числом · I ni = Iani + jIrni,

где: i – номер строки матрицы, соответствующий номеру узла сети;

I an – активный ток n-й гармоники;

I rn – реактивный ток n-й гармоники.

Активный и реактивный токи вычисляются по формулам:

где: I n – измеренное действующее значение тока n-й гармоники;

φnUI – измеренная величина фазового угла между напряжением и током n-й гармоники.

Токи I an и I rn так же, как и измеренные параметры [4], представляют собой ряды случайных величин. Для решения системы (1) в соответствии с ГОСТ 32144-2013 необходимы значения токов с вероятностью 0,95. Таким образом, модель нелинейной нагрузки представляет собой набор величин активных и реактивных токов для некоторого количества гармоник. Моделирование величин токов состоит в идентификации функций распределения рядов случайных величин активных и реактивных токов гармоник и определении их значений с вероятностью 0,95. Для решения этой задачи на основе компьютерной программы MS Excel разработана программа «Моделирование гармоник токов нелинейных нагрузок по измеренным параметрам». Для иллюстрации работы программы в ней приведены примеры определения величин гармоник токов.

Для Цитирования:
Коверникова Л. И., Лыонг Ван Чынг, Алгоритм и компьютерная программа моделирования нелинейных нагрузок по измеренным параметрам режима электрической сети. Оперативное управление в электроэнергетике: подготовка персонала и поддержание его квалификации. 2018;5.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: