Способ автоматизированного исследования параметров электрической нагрузки

 

Использование: в области электроснабжения предприятий, населенных пунктов и сельскохозяйственных потребителей, в частности в области накопления экспериментальных данных, используемых на стадии проектирования при определении расчетной мощности нагрузки по нагреву выбираемых токоведущих элементов (ТЭ) систем электроснабжения (СЭС). Сущность: проводят многомерный статистический анализ активной и реактивной мощностей нагрузки, усредненных на различных скользящих интервалах времени длительностью от нескольких минут до нескольких часов, определяют значения максимальной полной мощности нагрузки, усредненной на различных интервалах, определяют значение расчетной полной мощности нагрузки по точке пересечения зависимостей максимальной полной мощности нагрузки и номинальной полной мощности ТЭ в функции от интервала усреднения, после многократного повторения способа для исследования нагрузки групп из различного числа однородных электроприемников с различной индивидуальной и суммарной групповой номинальной мощностью определяют коэффициент максимума полной мощности нагрузки в виде регрессионной зависимости от средней полной мощности нагрузки, значения максимальной полной мощности нагрузки, усредненной на различных интервалах времени, а также средней полной мощности нагрузки и коэффициента максимума полной мощности нагрузки определяют по формулам, приведенным в тексте описания. Преимуществом предлагаемого способа по сравнению с известными способами является расширение области применения, с его помощью могут проводиться исследования электрической нагрузки в различных отраслях промышленности, сельском хозяйстве. 3 ил.

Изобретение относится к области электроснабжения предприятий, населенных пунктов и сельскохозяйственных потребителей, в частности к области накопления экспериментальных данных, используемых на стадии проектирования при определении расчетной мощности нагрузки по нагреву выбираемых токоведущих элементов (ТЭ) систем электроснабжения (СЭС).

Известен способ обследования электрических нагрузок [1] заключающийся в том, что определяют среднее значение активной мощности нагрузки Р_с за весь период измерений Т, максимальное значение усредненной на получасовом интервале активной мощности нагрузки P_м30, а коэффициент максимума активной мощности нагрузки K_м определяют как отношение K_м P_м30/P_c. (1) Недостатком известного способа обследования электрических нагрузок является его низкая точность, обусловленная тем, что в последующем на стадии проектирования лишь в частном случае по постоянному коэффициенту максимума можно точно определить по следующей формуле [1] расчетную активную мощность нагрузки P_р K_м·P_c (2) которая соответствует номинальным параметрам элемента СЭС, имеющего постоянную нагрева τ 10 мин. При выборе элемента, например кабеля, большего сечения расчетная мощность нагрузки всегда оказывается завышенной, при выборе кабеля меньшего сечения чаще всего заниженной.

Как показано в работах [2,3] при таком способе обследования электрических нагрузок и последующем проектировании суммарная погрешность определения расчетной мощности нагрузки может лежать в диапазоне от -20% до +350% Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ определения максимальной электрической нагрузки типовой промышленной установки [4] заключающийся в том, что производят измерения и запись показаний счетчика активной электроэнергии в начале и в конце периода измерений, а по показаниям счетчика с фиксированным максимумом определяют наибольшую получасовую нагрузку Р_м30 за весь период исследований; расчетную электрическую нагрузку при этом определяют по формуле Недостатком прототипа является его низкая точность, обусловленная теми же причинами, что и у аналога; лишь в частном случае, при исследовании нагрузки блочных насосных и компрессорных станций в нефтяной промышленности погрешность прототипа может быть ниже, чем у аналога, однако все-таки остается слишком большой.

Решаемая изобретением техническая задача расширение области применения способа.

Указанная техническая задача решается благодаря тому, что при способе определения максимальной электрической нагрузки типовой промышленной установки, заключающемся в том, что измеряют активную мощность нагрузки и среднее значение мощности нагрузки за весь период измерений, дополнительно измеряют реактивную мощность нагрузки, проводят автоматизированный многомерный статистический анализ активной P_Tk и реактивной Q_Tk мощностей нагрузки, усредненных на различных скользящих интервалах Т_k (где k 1-16 номер интервала усреднения Т) длительностью от нескольких минут до нескольких часов, строят семейство из "2k" функций распределения мощностей P_Tk и Q_Tk, каждую k-тую дискретную функцию распределения усредненной на интервале Т_k мощности нагрузки P_Tk и Q_Tk аппроксимируют наиболее близким теоретическим законом распределения, определяют при этом теоретические функции распределения F(P_Tk) и F(Q_Tk), по которым определяют максимальные значения усредненной мощности нагрузки P_Mk и Q_Mk, которые могут быть превышены с заданной допустимой вероятностью, затем определяют соответствующие значения полной мощности нагрузки по формуле по точкам S_Mk во всем диапазоне значений интервала усреднения Т строят зависимость максимальной усредненной на различных интервалах полной мощности нагрузки в функции от интервала усреднения S_M(Т), по справочным данным строят зависимость номинальной мощности определенного типа токоведущего элемента нагрузки в функции от интервала усреднения - S_H(Т) с учетом справочной зависимости Т от постоянной нагрева τ по точке пересечения зависимостей S_M(Т) и S_H(Т) находят значение расчетной мощности нагрузки S_P, соответствующее определенному типу токоведущих элементов, затем по средним значениям активной P_c и реактивной Q_c мощностей нагрузки определяют среднее значение полной мощности нагрузки по формуле

определяют коэффициент максимума полной мощности нагрузки по формуле
H_M S_P/S_C;
многократно повторяя способ для исследования электрической нагрузки групп из различного числа однородных электроприемников с различной индивидуальной и суммарной групповой номинальной мощностью, накапливают данные, определяя по указанному выше алгоритму для каждой i-той группы электроприемников значения расчетной S_pi и средней S_сi групповой полной мощности нагрузки, а также коэффициента Н_мi максимума групповой полной мощности нагрузки, по данным определяют регрессионную зависимость Н_мi в функции от S_с для групп однородных электроприемников Н_мi(S_с).

Существенными отличиями способа являются определение максимальной мощности нагрузки, усредненной на различных интервалах, определение расчетной мощности нагрузки S_р по точке пересечения зависимостей S_м(Т) и S_н(Т), определение коэффициента максимума мощности нагрузки в функции от средней мощности нагрузки Н_м(S_с). Эти существенные отличия обеспечивают достижение положительного эффекта расширение области применения способа, с его помощью могут проводится исследования электрической нагрузки в различных отраслях промышленности, сельском хозяйстве и т.д.

На фиг. 1 показан порядок определения расчетной мощности S_р; на фиг.2 и 3, соответственно, приведены коэффициенты максимума полной мощности H_м(S_с) и тока L_м(I_с).

Способ автоматизированного исследования параметров электрической нагрузки заключается в следующем.

Выбрав наиболее загруженную смену, проводят исследование параметров нагрузки одного электроприемника (ЭП) или группы однородных ЭП. С помощью двух многомерных статистических анализаторов усредненной мощности нагрузки, выполненных по авторскому свидетельству [5] параллельно проводят статистический анализ активной Р_тk и реактивной Q_тk мощностей нагрузки, усредненных на различных скользящих интервалах Т_k (где k 1-16 номер интервала усреднения Т) длительностью от нескольких минут до нескольких часов. После окончания статистического анализа по данным блоков памяти анализаторов определяют среднее значение активной Р_с и реактивной Q_с мощностей нагрузки ЭП, а также строят семейство из "2k" дискретных функций распределения (ФР) мощностей нагрузки P_Tk и Q_Tk. Каждую k-тую дискретную ФР усредненной на интервале Т_k мощности нагрузки Р_тk и Q_тk аппроксимируют наиболее близким теоретическим законом распределения (например, по [6]). После этого по теоретическим ФР F(Р_тk) и F(Q_тk) определяют максимальные значения усредненной мощности нагрузки Р_мk и Q_мk, которые могут быть превышены с заданной допустимой вероятностью (например, Р_доп 0,05).

Затем определяют соответствующие значения полной мощности нагрузки по формуле

По точкам S_мk, используя известные методы аппроксимации [7] во всем диапазоне значений интервала усреднения Т строят зависимость максимальной усредненной на различных интервалах полной мощности нагрузки в функции от интервала усреднения S_м(Т) см. фиг.1.

По справочным данным (например, [8]) может быть получена зависимость постоянной нагрева τ от номинальной мощности ЭП S_н. В работе [9] показано, что с достаточно высокой точностью при условии эквивалентного нагрева токоведущих элементов ЭП выполняется соотношение между постоянной нагрева t ТЭ и интервалом усреднения Т мощности нагрузки:
Т 2,25 t. (5)
Учитывая это условие, может быть получена обратная зависимость номинальной мощности ТЭ от интервала усреднения S_н(Т), которую также строим на фиг. 1.

По точке пересечения зависимостей S_м(Т) и S_н(Т) на фиг.1 находят значение расчетной мощности нагрузки S_р, соответствующее определенному типу ТЭ и определенному типу ЭП, средняя полная мощность нагрузки которого определяется по формуле

Коэффициент максимума полной мощности нагрузки определяют по формуле
Н_м S_p/S_c (7)
Многократно повторяя способ для исследования электрической нагрузки групп из различного числа однородных электроприемников с различной индивидуальной и суммарной групповой номинальной мощностью, накапливают данные, определяя по указанному выше алгоритму для каждой i-ой группы электроприемников значения расчетной S_рi и средней S_сi групповой полной мощности нагрузки, а также коэффициента Н_мi максимума групповой полной мощности нагрузки, по данным определяют регрессионную зависимость Н_м в функции от S_с для групп однородных электроприемников Н_м(S_с) см. фиг.2.

Полученная зависимость Н_м(S_с) предназначена для определения расчетной мощности S_р ТЭ проектируемых СЭС.

Кроме того, по мощности S_р может быть определен коэффициент загрузки ТЭ в действующих СЭС.

Предлагаемым способом, используя следующие формулы для определения соответствующих токов нагрузки
I_м S_м/U_н и I_с S_c/U_н, (8)
(где U_н номинальное напряжение сети),
может быть также определен коэффициент максимума тока нагрузки по формуле
G_м I_p/I_c (9)
и получена регрессионная зависимость коэффициента максимума тока нагрузки в функции от среднего тока G_м(I_с) см. фиг.3.

Преимуществом предлагаемого способа по сравнению с известными способами является расширение области применения, с его помощью могут проводится исследования электрической нагрузки в различных отраслях промышленности, сельском хозяйстве и т.д.

Формула изобретения

Способ автоматизированного исследования параметров электрической нагрузки, заключающийся в том, что измеряют активную мощность нагрузки, определяют максимальную получасовую мощность и среднее значение мощности нагрузки на весь период измерений, отличающийся тем, что дополнительно измеряют реактивную мощность нагрузки, проводят автоматизированный многомерный статистический анализ активной и реактивной мощностей нагрузки, усредненных на различных скользящих интервалах Т_k (где k 1 16 - номер интервала усреднений Т), длительностью от нескольких минут до нескольких часов, строят семейство из 2k дискретных функций распределения мощностей каждую k-ю дискретную функцию распределения усредненной на интервале Т_k мощности нагрузки аппроксимируют наиболее близким теоретическим законом распределения, определяют при этом теоретические функции распределения по которым определяют максимальные значения усредненной мощности нагрузки которые могут быть превышены с заданной допустимой вероятностью, затем определяют соответствующие значения полной мощности нагрузки по формуле

по точкам во всем диапазоне значений интервала усреднения Т строят зависимость максимальной усредненной на различных интервалах полной мощности нагрузки в функции от интервала усреднения S_м(Т), по справочным данным строят зависимость номинальной мощности определенного типа токоведущего элемента нагрузки в функции от интервал усреднения S_н(Т) с учетом справочной зависимости Т от постоянной нагрева τ по точке пересечения зависимостей S_м(Т) и S_н(Т) находят значение расчетной мощности нагрузки S_р, соответствующее определенному типу токоведущих элементов, затем по средним значениям активной Р_с и реактивной Q_с мощностей нагрузки определяют среднее значение полной мощности нагрузки по формуле

определяют коэффициент максимума полной мощности нагрузки по формуле

многократно повторяя способ для исследования электрической нагрузки групп из различного числа однородных электроприемников с различной индивидуальной и суммарной групповой номинальной мощностью, накапливают данные, определяя по указанному выше алгоритму для каждой i-й группы электроприемников значения расчетной и средней групповой полной мощности нагрузки, а также коэффициента максимума групповой полной мощности нагрузки, по данным определяют регрессионную зависимость в функции от для групп однородных электроприемников с

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3