Новосибирск: Наука, 2010.– 327 с.: ил. — ISBN 978-5-02-023320-1.
В монографии изложены вопросы измерения, анализа, расчета и
нормализации режимов высших гармоник в сетях высокого напряжения
110 кВ и выше. Рассмотрены свойства режимов высших гармоник в
протяженных сетях высокого напряжения. В исследованиях используется
метод активного двухполюсника, мощности искажения, параметры
распределения случайных
комплексных значений токов и напряжений высших гармоник, результаты измерений параметров режимов высших гармоник в большом числе узлов сетей высокого напряжения.
Книга предназначена для научно-технических работников исследовательских и проектных институтов, диспетчерских служб энергосистем, студентов и аспирантов энергетических и электротехнических специальностей. Список основных сокращений.
Список основных обозначений.
Предисловие. Сети высокого напряжения как объект исследования режимов высших гармоник.
Требования к режимам высших гармоник в сетях высокого напряжения.
Характеристика сетей высокого напряжения как объекта исследования.
Назначение и основные составные части вычислительного комплекса «Гармоники».
Архив измерений.
Программы по обработке измерений.
Программы по расчету режимов электрической сети.
Расчет фильтров.
Нормализация режимов высших гармоник. Метод анализа режимов высших гармоник.
Задачи анализа режимов высших гармоник исследуемого участка сети высокого напряжения.
Использование гармонического анализа для исследования и нормализации режимов сетей с нелинейными нагрузками.
Метод анализа режимов узлов с использованием активных двухполюсников.
Мощность искажения.
Зависимость KU(n) от мощностей искажения.
Отражение вероятностных свойств режимов высших гармоник для их анализа.
Учет несимметрии режима.
Выбор списка рассчитываемых гармоник.
Учет многообразия режимов.
Частотные характеристики входных проводимостей узла.
Средства для пространственного анализа режима высших гармоник узлов сети.
Средства для анализа режима узла.
Иллюстрация средств анализа режима сети.
Результирующие верхние значения коэффициентов гармоник напряжения, соответствующие вероятности 95 % .
Верхние значения коэффициентов гармоник напряжения для фаз, соответствующие вероятности 95 %.
Результирующая генерация мощности искажения.
Генерация мощности искажения для фаз.
Допустимые входные мощности искажения.
Входные мощности искажения.
Входная мощность искажения активной проводимости.
Входная мощность искажения реактивной проводимости.
Иллюстрация средств анализа режима узла.
Результирующие мощности искажения узла.
Результирующие мощности искажения узла для фаз.
Результирующие коэффициенты гармоник напряжения узла.
Результирующие коэффициенты гармоник узла напряжения для фаз.
Комплексные значения генерации мощностей искажения фаз.
Вклады искажающих нагрузок в комплексные значения генерации мощности искажения для последовательностей.
Выводы. Измерение и анализ режимов высших гармоник в сетях высокого напряжения.
Цели измерения режимов высших гармоник и их анализа в сетях ВН.
Выбор мест измерений.
Метод измерения комплексных значений напряжений и токов высших гармоник.
Контроль текущего режима в измерительных комплексах.
Анализ режима на интервале времени в измерительных комплексах.
Протокол соответствия качества электрической энергии ГОСТ 13109–97.
Статистический анализ режимов высших гармоник.
Разделение изменений комплексной величины на быстрые и медленные.
Принцип разделения сигналов.
Примеры разделения сигналов на быстрые и медленные.
Оценка значимости корреляции между комплексными значениями тока и напряжения относительно нуля для оценивания величин сопротивлений и проводимостей.
Оценка зависимости KZ от соотношения стандартных отклонений источников тока сети и нагрузки.
Анализ функций распределения случайных значений токов и напряжений.
Цели исследования функций распределения случайных значений.
Распределение токов тяговой подстанции.
Оценка близости к нормальному распределению суммы токов нескольких искажающих нагрузок .
Распределение случайных значений напряжения.
Оценка погрешностей, обусловленных использованием нормального распределения при оценке верхних значений тока.
Вывод о функциях распределения.
Экспортирование данных измерительных комплексов в таблицы Excel.
Общий статистический анализ режима нагрузки.
Цель общего статистического анализа режима.
Состав программы «Анализ общий».
Ввод исходной информации.
Оценка входной информации.
Метод сортировки измерений.
Вывод результатов анализа.
Анализ режима искажающей нагрузки.
Цель анализа.
Метод расчета.
Программа «Анализа РИН».
Определение параметров генерации мощности тяговой нагрузки на стороне НН по измерениям на стороне ВН.
Цель расчета.
Основание для расчета.
Метод расчета.
Определение изменения входного сопротивления сети за время измерений.
Статистическая оценка границ изменения параметров режима искажающей нагрузки, обусловленных числом измерений.
Цель оценки.
Расчет случайных значений тока и напряжения нагрузки.
Программа «Оценка РИН».
Анализ режима неискажающей нагрузки.
Цель анализа.
Метод расчета входных проводимостей и источника тока нагрузки.
Программа «Анализ РН».
Оценка изменения входных проводимостей нагрузки за время измерений.
Цель оценки.
Метод решения.
Программа «Входные проводимости».
Статистическая оценка границ изменения параметров режима неискажающей нагрузки, обусловленного числом измерений.
Цель оценки.
Метод решения.
Программа «Оценка РН». Моделирование режимов высших гармоник в заданном районе сети.
Постановка задачи моделирования режимов высших гармоник в заданном районе сети.
Моделирование сети.
Моделирование основных элементов сети.
Моделирование ЛЭП.
Моделирование трансформаторов.
Синхронная машина (генератор, синхронный двигатель).
Асинхронный двигатель.
Токоограничивающий реактор.
Шунтирующий реактор.
Батарея конденсаторов.
Резонансный фильтр.
Моделирование нагрузок сети.
Задача и метод исследования.
Проводимости узлов напряжением 35 кВ.
Проводимости узла напряжением 110 кВ.
Проводимость нагрузки узла 1 напряжением 220 кВ.
Влияние на проводимость узла 1 напряжением 220 кВ различных вариантов представления нагрузки.
Проводимости узлов разных классов напряжения.
Влияние ЛЭП и трансформаторов на проводимости узлов нагрузки.
Упрощенное моделирование нагрузок для узлов разных напряжений.
Моделирование нагрузок по результатам измерений режимов.
Выводы по моделированию нагрузок узлов энергосистемы.
Моделирование тяговой нагрузки.
Постановка задачи.
Расчет генерации мощностей искажения тяговой подстанции по нагрузке плеч.
Погрешности методов расчетов мощностей искажения для тяговой нагрузки на стороне высокого напряжения.
Моделирование алюминиевых заводов.
Обоснование размеров расчетной схемы сети и методов моделирования границ расчетной схемы.
Согласование режимов основной и высших гармоник.
Свертывание схемы до расчетных узлов.
Упорядочивание вывода информации о режиме узлов.
Эквивалентирование при расчете режимов высших гармоник.
Верификация модели сети.
Учет многообразия режимов. Расчет режимов высших гармоник в сетях высокого напряжения.
Цель расчетов.
Расчет режима с использованием параметров распределения случайных значений.
Векторы параметров распределения случайных величин.
Вектор-функции для операций с параметрами распределения случайных значений.
Определение параметров распределения модуля случайной комплексной величины.
Метод Монте-Карло с псевдослучайными значениями.
Расчет с использованием случайного массива из 1000 чисел .
Метод Монте-Карло с 10 000 значений и скользящими окнами.
Метод с использованием замены переменных и ряда Тейлора.
Метод замены x и y на |x| и |y|.
Расчет коэффициента искажения синусоиды напряжения.
Программа расчета режимов высших гармоник. Свойства режимов высших гармоник электрических сетей высокого напряжения.
Цели изучения свойств режимов высших гармоник в сетях 110 кВ и выше.
Схемы для изучения свойств режимов высших гармоник в сетях с протяженными ЛЭП.
Влияние длин электропередачи на уровни напряжения высших гармоник.
Связь между входной мощностью искажения и уровнем напряжения высшей гармоники.
Влияние наличия высших гармоник в напряжении питающего узла на уровни KU и KU(n) в узлах протяженной распределительной сети.
Оценка дальности распространения токов высших гармоник от нелинейных нагрузок.
Влияние числа цепей электропередачи на KU и KU(n).
Влияние мощности автотрансформаторов связи с сетью 500 кВ на режим высших гармоник в сети 220 кВ.
Влияние конденсаторов на режимы высших гармоник
Влияние мощности активной нагрузки.
Влияние фильтров на режимы высших гармоник.
Оценка влияния коммутаций в электрических сетях на KU(n) по результатам измерений в сетях Восточной Сибири.
Свойства распределения случайных значений напряжений и токов высших гармоник.
Быстрые и медленные изменения напряжений высших гармоник.
Генерация мощности искажения тяговой нагрузкой в сеть высокого напряжения.
Статистические параметры изменения активных и реактивных мощностей искажающих нагрузок. Нормализация напряжений высших гармоник в электрических сетях высокого напряжения.
Задача нормализации KU, KU(n) в сетях высокого напряжения.
Этапы исследований по нормализации режимов высших гармоник.
Технические средства нормализации.
Резонансные фильтры для сетей высокого напряжения.
Выбор режима косинусных конденсаторов в составе резонансного фильтра.
Выбор состава батареи косинусных конденсаторов.
Добротность и расчетный уровень напряжения резонансной гармоники фильтра.
Определение напряжения на фильтре при отличии его резонансной частоты от частоты гармоники.
Подключение к обмотке НН трансформатора фильтров, настроенных на увеличение ВМИ обмотки ВН.
Присоединение фильтров для сетей ВН к обмоткам 10 кВ автотрансформатора.
Определение мест установки и мощности фильтров в заданном районе сети с учетом многообразия режимов.
Нормализация режима высших гармоник тестовой сети.
Соответствие режима тестовой сети требованиям ГОСТ 13109–97.
Анализ режима тестовой сети.
Варианты мест установки фильтров в тестовой сети.
Фильтры в протяженной сети 220 кВ с тяговыми подстанциями (Иркутск – Чита).
Оценка допустимости режима.
Мощности и места установки фильтров.
Режим 3-й гармонической составляющей.
Режим 5-й гармонической составляющей.
Режим 7-й гармонической составляющей.
Режим 11-й гармонической составляющей.
Режим 13-й гармонической составляющей.
Величины вкладов тяговых нагрузок в коэффициенты гармоник напряжения.
Нормализация режима высших гармоник в сети 220 кВ Братский алюминиевый завод – Братская ГЭС.
Схема электроснабжения.
Оценка по результатам измерений.
Измерение и оценка генерации мощности искажения блоками БРАЗа.
Расчетная схема.
Анализ режима высших гармоник по результатам расчетов.
Нормализация коэффициентов высших гармоник.
Выводы относительно нормализации KU(n) в узлах присоединения алюминиевого завода.
Выводы по способам нормализации режимов высших гармоник. Заключение.
Библиографический список.
Приложения:
Измерительный комплекс ИВК «Омск-М».
Векторы и вектор-функции для случайных комплексных величин.
комплексных значений токов и напряжений высших гармоник, результаты измерений параметров режимов высших гармоник в большом числе узлов сетей высокого напряжения.
Книга предназначена для научно-технических работников исследовательских и проектных институтов, диспетчерских служб энергосистем, студентов и аспирантов энергетических и электротехнических специальностей. Список основных сокращений.
Список основных обозначений.
Предисловие. Сети высокого напряжения как объект исследования режимов высших гармоник.
Требования к режимам высших гармоник в сетях высокого напряжения.
Характеристика сетей высокого напряжения как объекта исследования.
Назначение и основные составные части вычислительного комплекса «Гармоники».
Архив измерений.
Программы по обработке измерений.
Программы по расчету режимов электрической сети.
Расчет фильтров.
Нормализация режимов высших гармоник. Метод анализа режимов высших гармоник.
Задачи анализа режимов высших гармоник исследуемого участка сети высокого напряжения.
Использование гармонического анализа для исследования и нормализации режимов сетей с нелинейными нагрузками.
Метод анализа режимов узлов с использованием активных двухполюсников.
Мощность искажения.
Зависимость KU(n) от мощностей искажения.
Отражение вероятностных свойств режимов высших гармоник для их анализа.
Учет несимметрии режима.
Выбор списка рассчитываемых гармоник.
Учет многообразия режимов.
Частотные характеристики входных проводимостей узла.
Средства для пространственного анализа режима высших гармоник узлов сети.
Средства для анализа режима узла.
Иллюстрация средств анализа режима сети.
Результирующие верхние значения коэффициентов гармоник напряжения, соответствующие вероятности 95 % .
Верхние значения коэффициентов гармоник напряжения для фаз, соответствующие вероятности 95 %.
Результирующая генерация мощности искажения.
Генерация мощности искажения для фаз.
Допустимые входные мощности искажения.
Входные мощности искажения.
Входная мощность искажения активной проводимости.
Входная мощность искажения реактивной проводимости.
Иллюстрация средств анализа режима узла.
Результирующие мощности искажения узла.
Результирующие мощности искажения узла для фаз.
Результирующие коэффициенты гармоник напряжения узла.
Результирующие коэффициенты гармоник узла напряжения для фаз.
Комплексные значения генерации мощностей искажения фаз.
Вклады искажающих нагрузок в комплексные значения генерации мощности искажения для последовательностей.
Выводы. Измерение и анализ режимов высших гармоник в сетях высокого напряжения.
Цели измерения режимов высших гармоник и их анализа в сетях ВН.
Выбор мест измерений.
Метод измерения комплексных значений напряжений и токов высших гармоник.
Контроль текущего режима в измерительных комплексах.
Анализ режима на интервале времени в измерительных комплексах.
Протокол соответствия качества электрической энергии ГОСТ 13109–97.
Статистический анализ режимов высших гармоник.
Разделение изменений комплексной величины на быстрые и медленные.
Принцип разделения сигналов.
Примеры разделения сигналов на быстрые и медленные.
Оценка значимости корреляции между комплексными значениями тока и напряжения относительно нуля для оценивания величин сопротивлений и проводимостей.
Оценка зависимости KZ от соотношения стандартных отклонений источников тока сети и нагрузки.
Анализ функций распределения случайных значений токов и напряжений.
Цели исследования функций распределения случайных значений.
Распределение токов тяговой подстанции.
Оценка близости к нормальному распределению суммы токов нескольких искажающих нагрузок .
Распределение случайных значений напряжения.
Оценка погрешностей, обусловленных использованием нормального распределения при оценке верхних значений тока.
Вывод о функциях распределения.
Экспортирование данных измерительных комплексов в таблицы Excel.
Общий статистический анализ режима нагрузки.
Цель общего статистического анализа режима.
Состав программы «Анализ общий».
Ввод исходной информации.
Оценка входной информации.
Метод сортировки измерений.
Вывод результатов анализа.
Анализ режима искажающей нагрузки.
Цель анализа.
Метод расчета.
Программа «Анализа РИН».
Определение параметров генерации мощности тяговой нагрузки на стороне НН по измерениям на стороне ВН.
Цель расчета.
Основание для расчета.
Метод расчета.
Определение изменения входного сопротивления сети за время измерений.
Статистическая оценка границ изменения параметров режима искажающей нагрузки, обусловленных числом измерений.
Цель оценки.
Расчет случайных значений тока и напряжения нагрузки.
Программа «Оценка РИН».
Анализ режима неискажающей нагрузки.
Цель анализа.
Метод расчета входных проводимостей и источника тока нагрузки.
Программа «Анализ РН».
Оценка изменения входных проводимостей нагрузки за время измерений.
Цель оценки.
Метод решения.
Программа «Входные проводимости».
Статистическая оценка границ изменения параметров режима неискажающей нагрузки, обусловленного числом измерений.
Цель оценки.
Метод решения.
Программа «Оценка РН». Моделирование режимов высших гармоник в заданном районе сети.
Постановка задачи моделирования режимов высших гармоник в заданном районе сети.
Моделирование сети.
Моделирование основных элементов сети.
Моделирование ЛЭП.
Моделирование трансформаторов.
Синхронная машина (генератор, синхронный двигатель).
Асинхронный двигатель.
Токоограничивающий реактор.
Шунтирующий реактор.
Батарея конденсаторов.
Резонансный фильтр.
Моделирование нагрузок сети.
Задача и метод исследования.
Проводимости узлов напряжением 35 кВ.
Проводимости узла напряжением 110 кВ.
Проводимость нагрузки узла 1 напряжением 220 кВ.
Влияние на проводимость узла 1 напряжением 220 кВ различных вариантов представления нагрузки.
Проводимости узлов разных классов напряжения.
Влияние ЛЭП и трансформаторов на проводимости узлов нагрузки.
Упрощенное моделирование нагрузок для узлов разных напряжений.
Моделирование нагрузок по результатам измерений режимов.
Выводы по моделированию нагрузок узлов энергосистемы.
Моделирование тяговой нагрузки.
Постановка задачи.
Расчет генерации мощностей искажения тяговой подстанции по нагрузке плеч.
Погрешности методов расчетов мощностей искажения для тяговой нагрузки на стороне высокого напряжения.
Моделирование алюминиевых заводов.
Обоснование размеров расчетной схемы сети и методов моделирования границ расчетной схемы.
Согласование режимов основной и высших гармоник.
Свертывание схемы до расчетных узлов.
Упорядочивание вывода информации о режиме узлов.
Эквивалентирование при расчете режимов высших гармоник.
Верификация модели сети.
Учет многообразия режимов. Расчет режимов высших гармоник в сетях высокого напряжения.
Цель расчетов.
Расчет режима с использованием параметров распределения случайных значений.
Векторы параметров распределения случайных величин.
Вектор-функции для операций с параметрами распределения случайных значений.
Определение параметров распределения модуля случайной комплексной величины.
Метод Монте-Карло с псевдослучайными значениями.
Расчет с использованием случайного массива из 1000 чисел .
Метод Монте-Карло с 10 000 значений и скользящими окнами.
Метод с использованием замены переменных и ряда Тейлора.
Метод замены x и y на |x| и |y|.
Расчет коэффициента искажения синусоиды напряжения.
Программа расчета режимов высших гармоник. Свойства режимов высших гармоник электрических сетей высокого напряжения.
Цели изучения свойств режимов высших гармоник в сетях 110 кВ и выше.
Схемы для изучения свойств режимов высших гармоник в сетях с протяженными ЛЭП.
Влияние длин электропередачи на уровни напряжения высших гармоник.
Связь между входной мощностью искажения и уровнем напряжения высшей гармоники.
Влияние наличия высших гармоник в напряжении питающего узла на уровни KU и KU(n) в узлах протяженной распределительной сети.
Оценка дальности распространения токов высших гармоник от нелинейных нагрузок.
Влияние числа цепей электропередачи на KU и KU(n).
Влияние мощности автотрансформаторов связи с сетью 500 кВ на режим высших гармоник в сети 220 кВ.
Влияние конденсаторов на режимы высших гармоник
Влияние мощности активной нагрузки.
Влияние фильтров на режимы высших гармоник.
Оценка влияния коммутаций в электрических сетях на KU(n) по результатам измерений в сетях Восточной Сибири.
Свойства распределения случайных значений напряжений и токов высших гармоник.
Быстрые и медленные изменения напряжений высших гармоник.
Генерация мощности искажения тяговой нагрузкой в сеть высокого напряжения.
Статистические параметры изменения активных и реактивных мощностей искажающих нагрузок. Нормализация напряжений высших гармоник в электрических сетях высокого напряжения.
Задача нормализации KU, KU(n) в сетях высокого напряжения.
Этапы исследований по нормализации режимов высших гармоник.
Технические средства нормализации.
Резонансные фильтры для сетей высокого напряжения.
Выбор режима косинусных конденсаторов в составе резонансного фильтра.
Выбор состава батареи косинусных конденсаторов.
Добротность и расчетный уровень напряжения резонансной гармоники фильтра.
Определение напряжения на фильтре при отличии его резонансной частоты от частоты гармоники.
Подключение к обмотке НН трансформатора фильтров, настроенных на увеличение ВМИ обмотки ВН.
Присоединение фильтров для сетей ВН к обмоткам 10 кВ автотрансформатора.
Определение мест установки и мощности фильтров в заданном районе сети с учетом многообразия режимов.
Нормализация режима высших гармоник тестовой сети.
Соответствие режима тестовой сети требованиям ГОСТ 13109–97.
Анализ режима тестовой сети.
Варианты мест установки фильтров в тестовой сети.
Фильтры в протяженной сети 220 кВ с тяговыми подстанциями (Иркутск – Чита).
Оценка допустимости режима.
Мощности и места установки фильтров.
Режим 3-й гармонической составляющей.
Режим 5-й гармонической составляющей.
Режим 7-й гармонической составляющей.
Режим 11-й гармонической составляющей.
Режим 13-й гармонической составляющей.
Величины вкладов тяговых нагрузок в коэффициенты гармоник напряжения.
Нормализация режима высших гармоник в сети 220 кВ Братский алюминиевый завод – Братская ГЭС.
Схема электроснабжения.
Оценка по результатам измерений.
Измерение и оценка генерации мощности искажения блоками БРАЗа.
Расчетная схема.
Анализ режима высших гармоник по результатам расчетов.
Нормализация коэффициентов высших гармоник.
Выводы относительно нормализации KU(n) в узлах присоединения алюминиевого завода.
Выводы по способам нормализации режимов высших гармоник. Заключение.
Библиографический список.
Приложения:
Измерительный комплекс ИВК «Омск-М».
Векторы и вектор-функции для случайных комплексных величин.