Оптимизация состава и параметров компенсирующих устройств в электрических сетях нетяговых железнодорожных потребителей

На правах рукописи

МАЛЫШЕВА Надежда Николаевна

оптимизация состава и параметров компенсирующих устройств в электрических сетях

нетяговых железнодорожных потребителей

Специальность 05.22.07 – «Подвижной состав железных дорог,

тяга поездов и электрификация»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

ОМСК 2011

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС (ОмИИТ)».

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

АВИЛОв Валерий Дмитриевич.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Маслов Геннадий Петрович;

кандидат технических наук, доцент

Осипов Дмитрий Сергеевич.

Ведущая организация:

государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Иркутский государственный университет путей сообщения (ИрГУПС)».

Защита диссертации состоится 17 июня 2011 г. в 11.30 часов на заседании диссертационного совета Д 218.007.01 при государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС (ОмИИТ)» по адресу: 644046,
г. Омск, пр. Маркса, 35, ауд. 219.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Омского государственного университета путей сообщения.

Автореферат разослан 16 мая 2011 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью учреждения, просим направлять в адрес диссертационного совета
Д 218.007.01. Тел./факс: (3812) 31-13-44; e-mail: [email protected]

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук,

профессор О. А. Сидоров

________________________

© Омский гос. университет

путей сообщения, 2011

Общая характеристика работы

Актуальность исследования в соответствии с «Энергетической стратегией холдинга «Российские железные дороги» на период до 2020 года и на перспективу до 2030 года» основными инновационными энергосберегающими техническими решениями и технологиями, на которые должна быть ориентирована железнодорожная энергетика на перспективу в части снижения потерь электроэнергии в распределительных сетях и повышения качества электроэнергии в распределительных сетях, является применение современных устройств компенсации реактивной мощности, фильтр-устройств, накопителей электроэнергии и систем контроля.

Успешное решение комплекса сложных вопросов обеспечения качества электрической энергии и снижения потерь электрической энергии во многом стало возможным благодаря работам ученых Аввакумова В. Г., Арриллаги Дж., Бадера М. П., Бардушко В. Д., Веникова В. А., Германа Л. А, Горюнова В. Н., Железко Ю. С., Жежеленко И. В., Идельчика В. И., Кордюкова Е. И., Лурье Л. С., Мамошина Р. Р., Черемисина В. Т., Шалимова М. Г., Шидловского А. К. и др.

В работах ученых Веникова В. А., Идельчика В. И., Гиршина, С. С., Медведева К. М., Холмского В. Г., Синькова В. М., Богословского А. В. и других достаточно глубоко проработаны вопросы оптимизации режимов электрических сетей, приводящей к уменьшению потерь активной мощности в сетях в результате оптимального выбора мощности и места размещения компенсирующих устройств в распределительных сетях 35-10/0,4 кВ с учетом технических ограничений. Указанные задачи в работах ученых в основном решались на основе уравнений установившегося режима с использованием различных оптимизационных методов.

Оптимизации состава работающего оборудования электростанций посвящены разработки широкого круга исследователей. В результате были созданы работоспособные алгоритмы и программные комплексы. Однако еще не в полной мере осуществлена оптимизация состава и параметров технических средств для компенсации реактивной мощности и связанных с этим отклонений и колебаний напряжений, поэтому данная проблема требует развития.

Отметим, что вопросы выбора установленной мощности нерегулируемых компенсирующих устройств (КУ) проработаны достаточно подробно, а выбор установленной мощности ступенчато регулируемых КУ, статических компенсирующих устройств (СТК) представляет собой сложную задачу и недостаточно проработан в научных кругах. В настоящее время отсутствуют нормативные документы, регламентирующие количественные критерии применения различных типов компенсирующих устройств, обоснованные алгоритмы выбора их состава и параметров для решения конкретных задач. Недостаточно проработаны вопросы выбора типов и параметров КУ исходя из обеспечения требуемого качества электроэнергии (КЭ) в узле питания (особенно по колебаниям напряжения).

В основе предлагаемого алгоритма оптимизации состава и параметров КУ лежит подход, который заключается в том, что компенсацию реактивной мощности групповой резкопеременной нагрузки необходимо выполнять не одним управляемым компенсатором с высокой установленной мощностью и стоимостью, а группой устройств, причем большая доля реактивной мощности – неизменная составляющая – компенсируется нерегулируемым КУ, а переменная составляющая – регулируемыми компенсаторами с учетом технической реализуемости с оптимальным составом и их параметрами для обеспечения заданного КЭ в узле питания.

Настоящая работа посвящена разработке алгоритма оптимизации состава и параметров компенсирующих устройств в распределительных электрических сетях нетяговых потребителей. Особое внимание уделено вопросам компенсации реактивной мощности при резкопеременных нагрузках, учету реальных графиков изменения нагрузок, определению допустимых диапазонов изменения реактивной мощности при соблюдении заданных значений колебаний, отклонений напряжения и других режимно-технологических ограничений.

Целью диссертационной работы является обеспечение требуемой компенсации реактивной мощности, отклонений и колебаний напряжения путем совершенствования алгоритмов оптимального выбора состава и параметров компенсирующих устройств в распределительных электрических сетях нетяговых потребителей.

Для достижения указанной цели в диссертационной работе необходимо решить следующие задачи:

1. Провести сравнительный анализ современных технических средств компенсации реактивной мощности и обосновать условия их применения в распределительных сетях нетяговых потребителей.

2. Выполнить анализ реальных графиков нагрузок, идентифицировать их параметры и обосновать значения параметров в качестве расчетных.

3. Разработать математическую модель трехфазной четырехпроводной электрической сети для расчета установившихся режимов и определения их влияния на выбор типов и параметров КУ.

4. Разработать алгоритм оптимизации состава и параметров технических средств для компенсации реактивной мощности и связанных с этим колебаний и отклонений напряжения.

5. Выполнить апробацию разработанных алгоритмов оптимизации состава и параметров КУ в условиях реальной системы электроснабжения нетяговых потребителей и оценить экономическую эффективность оптимизации состава и параметров компенсирующих устройств.

Методы исследования. В ходе проводимых исследований использовались теоретические и экспериментальные методы: теории электрических цепей; расчета трехфазных электрических сетей в условиях несинусоидальности токов и напряжений; непосредственного натурного эксперимента; теории вероятностей и математической статистики; нелинейной оптимизации.

Большинство выводов и результатов работы получено с использованием в математических программах средств вычислительной техники.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем.

1. Предложен подход к выбору типов и установленной мощности КУ в распределительных сетях железнодорожного транспорта на основе оптимизационных алгоритмов.

2. Разработан алгоритм оптимизации состава и параметров КУ, учитывающий реальные графики изменения нагрузок, степень влияния КУ на показатели качества электроэнергии и другие параметры режима, а также изменение удельных затрат на компенсацию реактивной мощности в зависимости от установленной мощности КУ.

3. Предложен алгоритм определения количества и мощности ступеней компенсирующего устройства при переменном характере нагрузки.

Достоверность научных положений и результатов диссертации подтверждается использованием фундаментальных методов расчета электрических цепей (метод узловых потенциалов), сопоставлением результатов математического моделирования и натурных измерений с расхождением полученных данных в пределах 4,5 %. Адекватность математической модели подтверждена с помощью критерия Стьюдента.

Практическая ценность исследования. Использование предложенных математической модели и алгоритмов позволяет определить оптимальный состав и параметры КУ для получения требуемых характеристик установившихся режимов по реактивной мощности, отклонениям и колебаниям напряжения при минимальных материальных затратах.

Реализация результатов работы. Результаты исследований использовались при разработке энергосберегающих технологий и мероприятий по снижению потерь и улучшению КЭ в электрических сетях нетяговых потребителей, приняты к внедрению в вагонном ремонтном депо Московка Западно – Сибирской дирекции по ремонту грузовых вагонов – структурного подразделения центральной дирекции по ремонту грузовых вагонов – филиала открытого акционерного общества «Российские железные дороги».

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на нескольких научно-технических, научно-практических конференциях различного уровня: «Идентификация, измерение характеристик и имитация случайных сигналов (состояние, перспективы развития)» (Новосибирск, 2009), «Проблемы развития железнодорожного транспорта» (Красноярск, 2009), «Энергоэффективность», «Ресурсосберегающие технологии на Западно-Сибирской железной дороге» (Омск, 2010), «Инновации для транспорта» (Омск, 2010).

Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 10 научных работ, в том числе одна – в издании, включенном в перечень ВАК Министерства образования и науки РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников из 107 наименований и одного приложения и содержит 147 страниц основного текста, 11 таблиц и 50 рисунков.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, определена цель исследования, сформулированы его основные задачи, указаны научная новизна и практическая ценность полученных результатов.

В первой главе рассмотрены содержание проблемы компенсации реактивной мощности и связанных с этим отклонений и колебаний напряжения в распределительных сетях и влияние отдельных электроприемников на функционирование системы электроснабжения. Приведен обзор научных работ отечественных и зарубежных ученых, внесших значительный вклад в исследование проблемы КЭ. Рассмотрены различные источники реактивной мощности, оказывающие влияние на КЭ. Дана оценка влияния различных типов потребителей на качество электрической энергии. Рассмотрены режимы работы современных компенсирующих устройств при резкопеременных нагрузках и с учетом влияния гармоник, приведена классификация КУ на нерегулируемые, ступенчато регулируемые и управляемые с выделением характерных особенностей и параметров каждого типа КУ.

Выполнен анализ существующих подходов к выбору мощности и типов компенсирующих устройств. Нормативные документы в этой области регламентируют лишь расчет требуемой реактивной мощности по основной частоте, основываются на устаревшей элементной базе. В соответствии с Указаниями по компенсации реактивной мощности выбор средств компенсации должен производиться для режима наибольших реактивных нагрузок. При выборе типов компенсирующих устройств учитывается следующее: обеспечение допустимых нагрузок сети и трансформаторов, характер графика нагрузки (неизменный, плавно изменяющийся, резкопеременный, ударный), требуемая реактивная мощность компенсации, уровень искажений напряжения в узле подключения, требования к обеспечению уровня и размаха изменения напряжения.

При существующем подходе к выбору устройства компенсации реактивной мощности соотношение QКУ/SТН (QКУ – мощность устройства компенсации, SТН – номинальная мощность трансформатора) позволяет определить рекомендуемое исполнение КУ: с автоматическим регулированием или нерегулируемое. Например, при соотношении QКУ / SТН < 15 % рекомендуется использовать нерегулируемые компенсирующие устройства, при QКУ /SТН > 15 % – регулируемые устройства компенсации реактивной мощности (КРМ). По соотношению SИСК /SТН (SИСК – искажающая мощность) определяется тип устройства компенсации: стандартное, с большой перегрузочной способностью по току, с защитными реакторами, с фильтрами высших гармоник и т. д.

Используемые в большинстве случаев ступенчатые или плавно регулируемые компенсирующие устройства обеспечивают только заданный коэффициент мощности и стабилизацию уровня установившегося отклонения напряжения в узле подключения при соблюдении баланса реактивной мощности. Для повышения качества электрической энергии (ЭЭ) приоритетной задачей является компенсация реактивной мощности по высокочастотным составляющим (колебаниям) графика ударной и резкопеременной нагрузки, которые вызывают колебания напряжения, возникновение фликер-эффекта.

В работе Л. А. Кучумова рекомендуется формула, выражающая закон регулирования статических КУ при резкопеременных нагрузках:

(1)

где – мощность компенсирующего устройства; – доля компенсации переменной составляющей потребляемой реактивной мощности, определяется на основе максимального размаха колебаний реактивной мощности, при котором нормы колебаний напряжения находятся в допустимых пределах; – доля компенсации постоянной составляющей (средней) потребляемой мощности.

Представленные в выражении (1) коэффициенты и определяются по упрощенным формулам без учета топологии электрической сети.

Сравнительный анализ современных технических средств компенсации реактивной мощности показал, что в распределительных сетях нетяговых потребителей обоснованным является применение батарей статических конденсаторов (нерегулируемых и ступенчато регулируемых) и статических тиристорных компенсаторов.

Выбор КУ и их параметров следует выполнять на основе расчетных графиков нагрузок, которые являются прогнозируемыми, типовыми для конкретных групп потребителей (на этапе проекта) или измеренными на реальных объектах (в случае модернизации действующих электрических сетей). В качестве расчетного графика нагрузки принимаются графики нагрузок максимальных и минимальных режимов реактивных мощностей с учетом динамики роста электрических нагрузок и поэтапного развития сетей. Установленная мощность нерегулируемых КУ принимается по наименьшей реактивной нагрузке в минимальном режиме. Суммарная мощность всех КУ выбирается по расчетной реактивной мощности в режимах максимальных нагрузок (с учетом требуемого коэффициента мощности и запаса по мощности).

Вторая глава посвящена идентификации параметров случайных процессов изменения нагрузок и математическому моделированию установившихся параметров режима на основе случайных графиков нагрузок. Рассмотрено экспериментальное определение вероятностных характеристик случайных процессов изменения нагрузок. Для математического описания графиков нагрузок выполнены их идентификация и аппроксимация. Полученные корреляционные функции процессов изменения нагрузки постепенно затухают, следовательно, процессы, описываемые указанными корреляционными функциями, являются стационарными и могут быть приняты в качестве расчетных.

Сравнительный анализ методов аппроксимации показал, что наибольшая точность аппроксимации графиков, полученных цифровыми измерительными средствами, достигается с использованием аппроксимации функции конечным рядом Фурье.

Уравнение разложения функции, полученной в результате измерений, имеет вид:

Значения коэффициентов вычисляются по формулам Бесселя:

Аппроксимация с различным приближением выполнялась при минимизации дисперсии «шума». В результате аппроксимации графика нагрузки конечными рядами Фурье его можно представить в аналитическом виде с заданной точностью: например, на рис. 1, а – 40 гармоник, 1, б – 400.

а б

Рис. 1. Аппроксимация расчетных графиков нагрузок

Для определения пределов и условий технической реализуемости по компенсации реактивной мощности конкретными устройствами необходимо исходный временной ряд графика нагрузки в соответствии с техническими возможностями рассматриваемых технических средств разложить на несколько аддитивных составляющих: постоянную (неизменную) составляющую; низкочастотную (ступенчатый график); высокочастотную, вызванную резкими изменениями, флуктуациями параметров режима, и случайными составляющими.

Условия технической реализуемости КРМ определяются параметрами технических средств (точность регулирования, быстродействие, способ регулирования, симметричность регулирования, вероятность перекомпенсации, защита от высших гармоник, возможность возникновения резонанса, стоимость и др.). В качестве КУ для постоянной составляющей приняты нерегулируемые КУ (типа УК2-0,4), для низкочастотной – ступенчато регулируемое КУ (4–5 ступеней типа УКМ58-0,4), высокочастотной – (СТК типа КРМТ-0,4).

Основными методами разложения функции на составляющие являются разложение по эмпирическим модам, вейвлет-разложения, разложение в ряд Фурье и др. При разложении использовался наиболее перспективный алгоритм эмпирической модовой декомпозиции сигнала. С учетом условий технической реализуемости для нерегулируемых КУ результатом разложения будет неизменная (минимальное значение) составляющая расчетного графика нагрузки. Для ступенчато регулируемых КУ и СТК критерием прекращения процесса разложения является остаток со среднечастотной составляющей, например, 0,002 Гц < f < 2 Гц. Высокочастотная составляющая f > 2 Гц.

Результат представлен на рис. 2 разложения расчетного графика нагрузки на составляющие, где 1 – постоянная (неизменная); 2 – сумма среднечастотной и постоянной; 3 – расчетный график нагрузки.

При выборе типов и параметров КУ необходимо выполнить математическое моделирование параметров режима электрической сети нетяговых потребителей. В результате моделирования определяются параметры режима, взаимовлияние нагрузок на напряжение в заданных точках сети и допустимые диапазоны изменения реактивной мощности при соблюдении заданных значений колебаний и отклонений напряжения и других режимно-технических ограничений.

На основе анализа методов расчета электрических сетей предложена математическая модель трехфазной четырехпроводной электрической сети, описываемая методом узловых потенциалов. В качестве нагрузок используются реальные графики потребления мощностей.

Параметры режима электрической сети (рис. 3) описывается узловыми уравнениями на каждой частоте в матричной форме: где – вектор-столбец комплексных токов ветвей, А; – диагональная матрица комплексных проводимостей ветвей, См; – вектор-столбец комплексных напряжений ветвей, В; – вектор-столбец комплексных заданных ЭДС ветвей, В; – вектор-столбец комплексных заданных токов ветвей, А; S – матрица связи электрической сети.

Рис. 3. Расчетная схема участка электрической сети

Математическую модель токораспределения электрической сети можно записать в матрично-топологической форме следующим образом:

(2)

С применением аналитической записи математической модели (2) можно рассчитать комплексные значения напряжения любого узла и токи ветвей в фазных координатах по основной частоте и для любой частоты в спектре высших гармоник с использованием метода суперпозиций.

В результате моделирования определяются параметры режима, взаимовлияние нагрузок на напряжение в заданных точках сети и допустимые диапазоны изменения реактивной мощности КУ при соблюдении заданных значений колебаний, отклонений напряжений (рис. 4), в том числе в вынужденном режиме и с учетом других технических ограничений.

Для визуализации исследования зависимости между всеми нагрузками и расчетными параметрами режима рассматриваемой точки электрической сети определены коэффициенты парной корреляции и двумерные диаграммы рассеяния.

С целью подтверждения адекватности математической модели путем сопоставления результатов экспериментальных данных и математического моделирования параметров режима были проведены натурные измерения показателей качества электроэнергии, графиков нагрузок на первой секции ТП 3406 вагонного депо Московка сертифицированным анализатором AR.5 и ИВК «Омск-М».

Максимальное расхождение результатов математического моделирования и натурных измерений напряжений не превышает 4,5 %.

В третьей главе разработан алгоритм оптимизации состава и параметров технических средств для компенсации реактивной мощности и связанных с этим колебаний и отклонений напряжения.

Предлагаемый алгоритм оптимизации позволит найти такое соотношение между установленными мощностями технических средств для i-й точки графика нагрузки реактивной мощности xj, чтобы при условии требуемой компенсации реактивной мощности в соответствии с графиком нагрузки приведенная стоимость КУ была минимальной.

Целевая функция по критерию минимума приведенных затрат может быть представлена в виде:

, (3)

где – установленная мощность j-го технического средства компенсации реактивной мощности; – приведенная стоимость j-го технического средства в функции установленной мощности с учетом потерь активной мощности в КУ, капитальных и эксплуатационных затрат, приведенных к одному году.

При планировании режимов необходимо обеспечение ряда режимно-технических ограничений и условий для обеспечения допустимости режима.

1) Ограничение по количеству типов компенсирующих устройств:

2) Ограничение по приведенной стоимости j-го технического средства в функции установленной мощности (рис. 5):

3) Ограничение по установленной мощности j-го компенсирующего устройства (рис. 2): где – технически реализуемые пределы КУ по составляющим.

4) Задание требуемого коэффициента мощности: где и – коэффициенты требуемой и существующей реактивной мощности соответственно.

5) Задание ограничений по установившемуся отклонению напряжения и размаху изменения напряжения (определяются в результате математического моделирования):

6) Ограничение использования СТК (компенсации высокочастотных составляющих графика нагрузки реактивной мощности):

Оптимизационная задача, как задача нелинейного программирования, реализована методом сопряженных градиентов Флетчера - Ривса в математическом программном продукте по представленному алгоритму (рис. 6).

На первом этапе в алгоритме задаются расчетные графики нагрузки (в максимальном и минимальном режимах), параметры напряжения, коэффициент мощности и др. Далее аппроксимируются графики нагрузки и происходит их квантование и разложение на составляющие, соответствующие условиям технической реализуемости КУ. Задаются полученные в результате математического моделирования режимно-технические ограничения.

Для того чтобы при переменном графике реактивной нагрузки добиться наилучшего эффекта с наименьшим числом секций ступенчато регулируемого КУ, целесообразно выполнить конденсаторные установки из секций, значения мощности которых составляют геометрическую прогрессию.

Сумма к первых членов геометрической прогрессии (установленная мощность ступенчато-регулируемого КУ):

(4)

По представленному алгоритму на рис. 7 определяются шаг ступени и их количество (в пределах заданного ограничения), т. е. установленная мощность ступенчато регулируемого КУ по заданному времени между переключениями (обычно 2 – 10 мин) и графику нагрузки. График нагрузки КУ при этом максимально возможно приближен к расчетному с учетом шага ступени и требуемого коэффициента мощности.

Результатом решения оптимизационной задачи являются оптимальные графики изменения мощности КУ рассматриваемых типов по условию минимума затрат и обеспечения заданных параметров режима на основе расчетных графиков нагрузок в максимальном и минимальном режимах (рис. 8).

Рис. 6. Алгоритм оптимизации состава и параметров КУ

Установленная мощность нерегулируемых КУ принимается по наименьшей реактивной нагрузке в минимальном режиме. Суммарная мощность всех КУ выбирается по расчётной реактивной мощности в режимах максимальных нагрузок (с учетом требуемого коэффициента мощности и запаса по мощности).

При необходимости компенсации высокочастотных составляющих графика нагрузки с помощью СТК его установленная мощность уточняется с учетом аппроксимации низкочастотной составляющей графика нагрузки ступенчатой функцией (по алгоритму, представленному на рис. 7). В большинстве случаев решения оптимизационной задачи ступенчато регулируемое КУ оказывается большей мощности в сравнении с другими устройствами и даже единственным.

Рис. 8. Графики реактивной мощности и мощности КУ: 1 – нерегулируемые КУ; 2 – ступенчато регулируемые КУ; 3 – СТК; 4 и 5– расчетные графики нагрузки реактивной мощности в максимальном и минимальном режимах

В четвертой главе приведены результаты апробации рассматриваемой задачи оптимизации состава и параметров компенсирующих устройств на базе распределительных сетей нетяговых потребителей вагонного депо Московка (рис. 9).

По результатам обследования режимов потребления реактивной мощности депо и параметров режима рекомендуется установить КУ на секции РУ 0,4 кВ электроцеха по предложенным алгоритмам следующих типов:

1) в качестве компенсатора постоянной составляющей, равной 324 квар, необходимо выбрать УК-0,4-350 У3;

2) ступенчато регулируемое устройство должно быть с шестью ступенями типа УКРМ-0,4-300;

3) в качестве компенсатора высокочастотной составляющей нагрузки необходимо выбрать СТК типа КРМ-0,4-225.

Экономическая эффективность от использования предлагаемого подхода к выбору структуры и параметров технических средств для компенсации реактивной мощности заключается в снижении приведенных затрат.

Рис. 9. Результат решения оптимизационной задачи: 1 – расчетный график нагрузки реактивной мощности в максимальном режиме (сплошная линия); 2 – сумма составляющих реактивной мощности после разложения третьего, четвертого и пятого графиков (точечный); 3 и 4 – нерегулируемые и ступенчато регулируемые КУ; 5 – СТК

Если для полной компенсации реактивной мощности согласно расчетному графику нагрузки с учетом необходимости компенсации высокочастотных составляющих использовать СТК типа ТКРМ-0,4/850 стоимостью 650 тыс. р., а с использованием предложенного подхода выбрать нерегулируемые КУ типа УК-0,4-335 У3 стоимостью 78 тыс. р., ступенчато регулируемый КУ типа УКРМ-0,4-300-6 стоимостью 85 тыс. р., СТК типа КРМ-0,4-225стоимостью 367 тыс. р., то чистый доход составит 120 тыс. р. или 18,5 %, а срок окупаемости будет года.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы по диссертации.

Основные результаты и выводы

1. Проведен сравнительный анализ современных технических средств компенсации реактивной мощности и обоснованы условия их применения в распределительных сетях железнодорожного транспорта.

2. Выполнена идентификация параметров случайных процессов изменения нагрузок: экспериментальное определение вероятностных характеристик нагрузок, аппроксимация и квантование, эмпирическая модовая декомпозиция графика нагрузки, соответствующая характеристикам конкретных типов компенсирующих устройств.

3. Предложена математическая модель трехфазной четырехпроводной электрической сети для расчета установившихся режимов и определения допустимых диапазонов изменения реактивной мощности при заданных значениях показателей качества электроэнергии.

4. Разработан алгоритм оптимизации состава и параметров технических средств для компенсации реактивной мощности и связанных с этим колебаний и отклонений напряжения, позволяющий определять типы компенсирующих устройств (нерегулируемые, регулируемые и др.) и их оптимальные параметры по условию минимума целевой функции при заданных технических ограничениях.

5. Выполнена апробация разработанного подхода в условиях реальной системы электроснабжения нетяговых потребителей вагонного ремонтного депо Московка Западно – Сибирской дирекции по ремонту грузовых вагонов.

6. Произведена оценка экономической эффективности оптимизации состава и параметров компенсирующих устройств. В результате расчета чистый доход составляет 120 тыс. р. или 18,5 %, а срок окупаемости будет года.

Автор выражает глубокую благодарность к.т.н., доценту Третьякову Е.А. за оказанную помощь в подготовке представленной работы.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. М о с к а л е в Ю. В. Эффективность компенсации неактивной составляющей мощности в электрических сетях / Ю. В. М о с к а л е в, Н. Н. М а л ы-ш е в а // Теоретические знания в практические дела / РосЗИТЛП. Омск, 2008. Ч. IV. С. 75 – 78.

2. А в и л о в В. Д. Идентификация параметров случайных процессов изменения нагрузок и их влияние на качество электрической энергии / В. Д. А в и-л о в, Е. А. Т р е т ь я к о в, Н. Н. М а л ы ш е в а // Материалы междунар. науч.-техн. конф. / Новосибирский гос. техн. ун-т. Новосибирск, 2009. С. 82 – 85.

3. А в и л о в В. Д. Снижение искажений в распределительных сетях нетяговых потребителей с помощью современных технических средств / В. Д. А в и-л о в, Е. А. Т р е т ь я к о в, Н. Н. М а л ы ш е в а // Проблемы развития железнодорожного транспорта: Материалы науч.-практ. конф. / Иркутский гос. ун-т путей сообщения. Красноярск, 2009. С. 59 – 64.

4. Т р е т ь я к о в Е. А. Энергоэффективность компенсации низкочастотных искажений в электрических сетях 0,4 кВ / Е. А. Т р е т ь я к о в, Н. Н. М а-л ы ш е в а, А. В. К р а у з е // Энергоэффективность: Материалы междунар. науч.-техн. конф. / Омский гос. техн. ун-т. Омск, 2010. С. 94 – 98.

5. Т р е т ь я к о в Е. А. Моделирование установившихся режимов системы электроснабжения нетяговых потребителей / Е. А. Т р е т ь я к о в, Н. Н. М а л ы-ш е в а // Совершенствование электромеханических преобразователей энергии: Межвуз. темат. сб. науч. тр. / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2010. С 54 – 61.

6. Т р е т ь я к о в Е. А. Оптимизация структуры компенсирующих устройств / Е. А. Т р е т ь я к о в, Н. Н. М а л ы ш е в а, А. В. К р а у з е // Известия Транссиба. 2010. № 4. С. 85 – 94.

7. М а л ы ш е в а Н. Н. Снижение затрат на компенсирующие устройства за счет их оптимального выбора / Н. Н. М а л ы ш е в а // Науч.-практ. конф. / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2010. С. 138 – 143.

8. Т р е т ь я к о в Е. А. Пути повышения энергоэффективности распределительных сетей железных дорог / Е. А. Т р е т ь я к о в, Н. Н. М а л ы ш е в а, А. В. К р а у з е // Инновации для транспорта: Материалы междунар. науч.-техн. конф. / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2010. С. 193 – 198.

9. М а л ы ш е в а Н. Н. Оценка эффективности использования электроэнергии на железнодорожном транспорте / Н. Н. М а л ы ш е в а, А. В. К р а у з е // Политранспортные системы: Материалы всерос. науч.-техн. конф. / Сибирский гос. ун-т путей сообщения. Новосибирск, 2010. С. 414 – 417.

10. Т р е т ь я к о в Е. А. Оптимизация выбора компенсирующих устройств в электрических сетях 0,4 кВ при резкопеременных нагрузках /
Е. А. Т р е т ь я к о в, Н. Н. М а л ы ш е в а // Омский научный вестник. 2011.
№ 1 (97) С. 116 – 120.

__________________________________________________________________

Типография ОмГУПСа. 2011. Тираж 100 экз. Заказ _____.

644046, г. Омск, пр. Маркса, 35