Опыт и направления совершенствования расчетов балансов и локализации коммерческих потерь электроэнергии в электрических сетях 0,38 кВ

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОАО ВНИИЭ - Гродненские электрические сети, Республика Беларусь

доктор техн. наук Воротницкий В.Э.

инженер Заслонов С.В.

Развитие технических средств учёта электроэнергии и использования программных средств для расчетов технических потерь в электрических сетях 0,38-10 кВ позволяет подойти к практическому решению одной из основных задач производственно-хозяйственной деятельности электросетевых предприятий - составлению балансов электроэнергии по элементам этих сетей и, в частности, по распределительным линиям (фидерам) 0,38 кВ. Конечная цель такой работы - определение коммерческих потерь в фидерах и активизация работы контролёров по тем фидерам, где эти потери наибольшие.

Для отработки технологии составления баланса и выявления коммерческих потерь электроэнергии по фидерам 0,38 кВ в Гродненских электрических сетях было выбрано ТП Г-403, схема электрических соединений которого изображена на рис. 1. Четыре ВЛ 0,38 кВ данного ТП осуществляют электроснабжение бытовых потребителей на территории коттеджной застройки микрорайона «Зарица».

Рисунок 1. Схема электрических соединений ТП Г-403

Баланс и коммерческие потери (ДWк) определялись путём сопоставления электроэнергии отпущенной в сеть с суммой полезно отпущенной электроэнергии и технических потерь в каждом фидере:

(1)

где Wос - энергия, отпущенная в электрическую сеть,

Wпо - энергия, полезно отпущенная потребителям (оплаченная потребителями),

ДWт - технологические потери электроэнергии, равные сумме технических потерь и потерь вызванных погрешностью системы учета электроэнергии.

Балансы рассчитывались на базе информационно-графической системы (ИГС) «Азимут» [1], при использовании которой в процессе подготовки техником РЭС поопорных схем фидеров, автоматически создавались их расчётные модели. Хранение всей исходной информации, необходимой для расчётов, осуществляется в базе данных ИГС.

Цель статьи - рассмотреть порядок формирования каждой из составляющих формулы (1), провести анализ полученных результатов расчета балансов электроэнергии, наметить пути их дальнейшего уточнения и локализации коммерческих потерь.

Учёт электроэнергии отпущенной в сеть. Для учёта энергии отпущенной в электрическую сеть в ТП на головных участках каждого из четырёх фидеров были установлены счётчики электрической энергии “Гран-Электро СС-301”, выпуск которых осуществляет предприятие «ГРАН-СИСТЕМА-С» Республики Беларусь. Счетчики предназначены для измерения активной, реактивной энергии и мощности прямого и обратного направлений в трехфазных трех- и четырехпроводных цепях переменного тока напряжением 3х57,7/100 В и 3х230/400 В, и обеспечивают учет по восьми тарифным зонам в двенадцати тарифных сезонах. Счетчики соответствуют классу точности 0,5S по ГОСТ 30206-94 и 1,0 по ГОСТ 30207-94 при измерении активной энергии прямого и обратного направлений и классу точности 1,0 по ГОСТ 26035-83 при измерении реактивной энергии прямого и обратного направлений.

Счетчик обеспечивает возможность считывания параметров и данных, и программирования (запись) через интерфейс RS-232С (RS-485) и оптический порт. Для подключения счетчика к компьютеру через оптический порт используется считывающая головка оптического интерфейса - адаптер АПС74. Подключение адаптера осуществляется к стандартному порту СОМ1 или СОМ2 ЭВМ.

Из множества параметров и данных, доступных к считыванию со счетчика была выбрана ретроспектива получасовых значений активной и реактивной электроэнергии, пропущенной через головной участок каждого из четырех фидеров. Счётчик “Гран-Электро СС-301” обеспечивает хранение этих значений за последние 60 суток, что позволяет осуществлять снятие данных с периодичностью один раз в месяц. После считывания показаний счётчика, они программным путём формируются в таблицу EXCEL (Таблица 1) с последующей конвертацией в таблицу базы данных ИГС “Азимут” использующей СУБД InterBase. Таким образом, в базу заносятся и там хранятся все суточные графики активной и реактивной нагрузки каждого фидера, измеренные с достаточно большой точностью.

Таблица 1. Объемы учтенной электроэнергии за период C 01.03.05 00:00 по 31.03.05 24:00

Кроме графиков активной и реактивной нагрузки со счетчиков можно списать по форме табл. 2 фазные значения токов и напряжений, которые также вносятся в базу данных ИГС.

Таблица 2. Результаты измерений токов и напряжений по фазам фидера 4 от ТП Г-403

Учёт полезно отпущенной электроэнергии. В Гродненской энергосистеме функция сбыта электроэнергии передана районам электрических сетей (РЭС). В своё время силами персонала Гродненских электрических сетей было разработано программное обеспечение для подсистемы АСУ “Сбыт электроэнергии”, которое обеспечивает учёт, контроль и анализ расчётов за потреблённую электроэнергию с бытовыми и промышленными потребителями. Комплекс программ был разработан на базе FoxPro и успешно эксплуатируется в течение последних десяти лет.

Оплата за потреблённую электроэнергию потребителями осуществляется ежемесячно через отделения Сбербанка и отделения связи с указанием в квитанции об оплате величины потреблённой электроэнергии и месяца, за который она потреблена. Ввод информации об оплате в базу данных осуществляется операторами ЭВМ из квитанций. Ключевым реквизитом для идентификации точек учёта в базе данных подсистемы “Сбыт электроэнергии” являются уникальные номера лицевых счетов потребителей. Кроме того, в базе данных в обязательном порядке проставляются номера ВЛ и номера опор, от которых запитаны потребители (Таблица 3). Наличие таких реквизитов позволяет программным путём выбирать суммарную оплаченную электроэнергию по любому фидеру за любой период.

Таблица 3. Список абонентов ТП Г-403 на 01.07.2005

Основная сложность составления баланса заключается в неравномерном поступлении информации в подсистему «Сбыт электроэнергии» по причине задержки оплаты некоторыми потребителями (иногда на несколько месяцев), в предварительной оплате, в связи с обнаружением фактов хищения электроэнергии потребителем и последующим возмещением и т.п. Месячный баланс получается заведомо неточным, но баланс, выполненный нарастающим итогом, может достаточно чётко указать ситуацию в каждом фидере и выявить наиболее проблемные фидера в отношении коммерческих потерь. Баланс за месяц рассчитывается в середине месяца следующим за расчётным, а затем периодически уточняется путём выборки информации об оплате потребителями каждого фидера. Одновременно автоматически корректируется баланс с его накоплением с начала года.

Составление баланса электроэнергии по фидерам 0,38 кВ ТП Г-403 было организовано с января 2005 года. Динамика оплаты за электроэнергию, потреблённую в первом квартале, отражена в Таблице 4. Из данных таблицы видно, что последняя оплата за февраль зафиксирована в мае месяце, за март - в июне.

Таблица 4. Отпуск и динамика оплаты электроэнергии (кВт.ч) по фидерам ТП-Г403

Кроме учёта суммарно оплаченной энергии по фидеру из базы данных подсистемы «Сбыт электроэнергии» периодически производится выборка величины оплаченной электроэнергии по каждой точке учёта (номеру лицевого счёта). Информация накапливается в базе данных ИГС в соответствующей таблице 5

Таблица 5. Оплата электроэнергии потребителями по лицевым счетам

Информация, содержащаяся в таблице 5, может быть использована для более точного расчета токораспределения, технических потерь электроэнергии в фидере и потерь напряжения в узлах. Информация об оплаченной электроэнергии не всегда совпадает за какой-то определённый период с фактически потреблённой электроэнергией, но, имея в базе данных архив этих значений за год и более, можно значительно улучшить точность расчётов токораспределения по ветвям фидера.

Расчёт технических потерь электроэнергии. Технология ведения технической документации по ВЛ 0,38 кВ в Гродненских электрических сетях предусматривает нанесение на поопорных схемах этих ВЛ номеров лицевых счетов потребителей (Рисунок 2). Номера лицевых счетов проставляются при рисовании техником РЭС ответвлений к вводам в здания и вводе их паспортных данных в базу данных ИГС «Азимут» (в состав данных входят номера лицевых счетов потребителей запитанных через данное ответвление). При рисовании схемы в базе данных автоматически создаётся модель фидера, к узлам (опорам) которой присоединяется соответствующая нагрузка.

технический электроэнергия сеть учет

Рисунок 2. Поопорная схема электрической сети 0,38 кВ

Для расчёта технических потерь была использована программа РТП 3. При совместной работе программного комплекса РТП 3 с базой данных ИГС процесс подготовки исходных данных для расчёта выполняется специальной программой, которая выбирает необходимые данные из базы и преобразует в формат расчётной задачи. Алгоритм работы подобной программы был отработан и подробно описан авторами применительно к расчётам сетей 6-10 кВ [3].

В процессе совместной работы программ автоматически формируется расчётная схема фидера (Рисунок 3) выполненная графическими средствами РТП 3, что позволяет освободить инженера по режимам от трудоёмкой работы по вводу в ПЭВМ расчётной информации («кодирования схемы»). При необходимости изменение сформированной исходной информации на основании базы данных ИГС «Азимут» можно производить непосредственно в программе РТП 3.

Рисунок 3. Главное окно программного комплекса РТП 3

В январе 2005 года была представлена новая версия программного комплекса РТП 3, основным направлением развития которого являлось повышение точности расчетов норматива потерь электроэнергии в электрических сетях, а также совершенствование интерфейсных возможностей. Особое внимание было уделено низковольтной сети 0,38 кВ.

Все задачи, решаемые комплексом РТП 3 в предыдущей версии, сохранены в новой:

§ расчеты установившегося режима с определением технических потерь мощности и электроэнергии в электрических сетях 6(10), 35 и 110 кВ, токов короткого замыкания и оценки режимных последствий оперативных переключений в распределительных сетях;

§ расчеты потерь электроэнергии в электрической сети 0,38 кВ без ввода схем электрической сети (по потере напряжения до наиболее электрически удаленной от распределительного трансформатора точки сети);

§ расчеты допустимых и фактических небалансов, количества неучтенной электроэнергии в распределительной сети 6(10) кВ с привязкой абонентов и их точек учета к трансформаторным пунктам 6(10)/0,4 кВ.

В дополнение к уже существующим возможностям в новой версии комплекса программ РТП 3 были реализованы:

§ ввод схем электрической сети 0,38 кВ;

§ привязка потребителей к узлам сети 0,38 кВ с заданием различных вариантов нагрузок;

§ выполнение расчетов режимных параметров электрической сети 0,38 кВ (токов, уровней напряжения в узлах, потерь мощности и т.п.) с учетом исполнения участков и несимметричной загрузки фаз сети;

§ выполнение расчетов потерь электроэнергии в линиях 0,38 кВ (с учетом исполнения участков и несимметричной загрузки) за год в целом или по месяцам с дальнейшим суммированием результатов расчетов за квартал, полугодие и год. Предусмотрена возможность использования для расчета в качестве исходных данных заданного или рассчитанного расхода электроэнергии на распределительных трансформаторах 6(10)/0,4 кВ;

§ определение небалансов и количества неучтенной электроэнергии по линии 0,38 кВ с учетом фактического потребления присоединенных абонентов к узлам сети и допустимой метрологической составляющей потерь электроэнергии;

§ выполнение расчетов нагрузочных потерь мощности и электроэнергии в распределительных трансформаторах 6(10)/0,4 кВ с учетом несимметричной загрузки фаз;

§ определение величины технических потерь электроэнергии в изоляции кабельных линий 6(10)-110 кВ с учетом срока службы кабеля;

§ определение величины технических потерь электроэнергии в измерительных комплексах 0,38-110 кВ по ступеням напряжения с представлением результатов расчетов по составу измерительного оборудования (измерительные трансформаторы тока и напряжения, индукционные и электронные счетчики электрической энергии);

§ возможность учета фактического расхода электроэнергии на собственные нужды подстанций в суммарном нормативе потерь электроэнергии;

§ формирование сводной таблицы норматива потерь электроэнергии по ступеням напряжения с разбивкой на структурные составляющие;

§ возможность просмотра результатов расчета не только в элементах сетей, находящихся на балансе предприятия, но и в абонентских линиях и трансформаторах, а также их суммарного значения;

§ хранение ретроспективы результатов расчетов за любой расчетный период.

Результаты расчётов показали, что при существующих токах нагрузки в фидерах ТП Г-403 технические потери находятся в пределах 2% от величины отпущенной энергии. Такая малая величина технических потерь обусловлена небольшой длиной фидеров и сравнительно большим сечением проводов. Относительно небольшие токи нагрузки объясняются тем, что жилая застройка в районе ТП не завершена и в перспективе количество потребителей должно значительно увеличиться.

Анализ результатов расчётов балансов электроэнергии. Как уже отмечалось выше, контроль балансов электроэнергии по фидерам 0,38 кВ имеет смысл только с нарастающим итогом. По фидерам ТП Г-403 такие балансы начали вестись с 1 января 2005 года (Таблица 6) и, несмотря на небольшой период времени, уже можно сделать определённые выводы.