СПОСОБ ВЫЯВЛЕНИЯ МЕСТ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И ВЕЛИЧИН НЕТЕХНИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ ПО ДАННЫМ СИНХРОННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ
METHOD FOR REVEALING THE PLACES OF ORIGIN AND MAGNITUDE OF NON-TECHNICAL LOSSES OF ENERGY IN ELECTRICAL NETWORKS BY DATA OF SYNCHRONOUS MEASUREMENTS

Изобретение относится к области электротехники. Способ включает оценивание состояния электрической сети на основе синхронных измерений параметров сети и выявление мест возникновения и величин нетехнических потерь энергии в электрических сетях по данным синхронных измерений векторов токов и напряжений. Изобретение позволяет повысить достоверность и оперативность выявления участков электрической сети, имеющих повышенный уровень нетехнических потерь электроэнергии.
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для достоверного и оперативного выявления мест электрической сети с повышенным уровнем нетехнических потерь электроэнергии, что позволяет оперативно принимать технические и организационные меры по устранению очагов и причин потерь. Изобретение может быть использовано для построения автоматизированных информационно-измерительных систем коммерческого учета электроэнергии в качестве их основной или дополнительной функции.
Одной из основных проблем отечественного и зарубежного электроэнергетического комплекса является высокий уровень фактических потерь электрической энергии в распределительных электрических сетях, в том числе их нетехнической (коммерческой) составляющей, в основном обусловленной безучетным пользованием и хищением электроэнергии. Как показывает отечественный и зарубежный опыт, величина нетехнической составляющей потерь электроэнергии в основном присутствует в структуре потерь в распределительных сетях напряжением 0,38-10 кВ.
Вопрос определения нетехнических потерь является одним из основных в распределительных электрических сетях. Функция выявления мест возникновения и величин нетехнических потерь является востребованной в отечественных и зарубежных электроснабжающих организациях, при этом она реализована только в незначительном количестве автоматизированных систем коммерческого учета электроэнергии и, как правило, ограничивается функцией расчета небалансов электрической энергии, а также предположительной оценкой вероятности хищений с невысокой достоверностью на основе статистических методов, основанных на анализе потребления каждым абонентом в предыдущие промежутки времени, что не позволяет выявить очаги повышенного уровня нетехнических потерь и места хищений электроэнергии с точностью до определенного потребителя. При этом установка данных систем в качестве одной из основных целей имеют задачу снижения нетехнических потерь электроэнергии.
На сегодняшний день известно несколько способов выявления нетехнических потерь электроэнергии. К ним можно отнести:
Способ выявления неконтролируемого потребления электроэнергии в сетях 0,4 кВ (патент РФ на изобретение №2251703). Суть способа заключается в последовательном отключении и подключении нагрузки потребителей и установке дополнительных устройств. После отключения нагрузки всех коммерческих потребителей от линии электроснабжения, измеряют потребляемую мощность линии электроснабжения, сравнивают измеренную величину с расчетной величиной потребляемой мощности линии. При значительном расхождении расчетной и измеренной мощности делается вывод о наличии нетехнических потерь электроэнергии. Недостатком такого способа является необходимость отключения нагрузки потребителей, что может приводить к перерывам в электроснабжении и увеличивает расходы при эксплуатации системы. Кроме того, данный способ позволяет лишь выявить факт наличия нетехнических потерь, но не позволяет точно локализовать очаг возникновения этих потерь.
Способ определения технологических потерь электроэнергии в тяговой сети переменного тока (патент РФ на изобретение №2267410 от 22.06.2004 г.). Суть способа заключается в синхронном измерении тока и напряжения на каждом фидере контактной сети каждой тяговой подстанции и на электровозах с периодичностью от 0,1 до 1 минуты. По этим данным вычисляют расходы электроэнергии на тяговых подстанциях и на электровозах. Затем определяют технологические потери электроэнергии в тяговой сети как разность между значениями расхода электроэнергии на тяговых подстанциях и на электровозах. Зная технологические потери электроэнергии, можно определить и нетехнические потери как разность между фактическими потерями и технологическими. Несмотря на то, что предложенный способ, в отличие от предыдущего, не требует периодических отключений потребителей, он, так же как и предыдущий, позволяет лишь выявить факт наличия нетехнических потерь, но не позволяет точно локализовать очаг возникновения этих потерь.
За ближайший аналог принят способ выявления неконтролируемого потребления электроэнергии в электрической сети 0,4 кВ (патент РФ на изобретение №2265858). Способ по указанному патенту заключается в синхронных пассивных измерениях параметров режима сети и сравнении измеренных напряжений и расчетных значений. Нагрузку коммерческих потребителей подключают к линии электроснабжения через исполнительные абонентские устройства, которые управляются дистанционно по радиоканалу, могут измерять мгновенные значения напряжений и токов, вычислять по измеренным значениям действующие значения напряжения и потребляемого тока нагрузки за период, записывать их в память по передаваемой из центра по радиоканалу команде, отличающийся тем, что одновременно измеряют мгновенные значения напряжений и токов нагрузок во всех точках присоединения потребителей к линии электроснабжения, вычисляют по измеренным значениям действующие значения напряжения и потребляемого тока нагрузки за период, измеренные значения запоминают в памяти устройств, считывают измеренные значения напряжений и токов нагрузок, вычисляют по измеренным значениям полные сопротивления нагрузок потребителей, выполняют расчет фазных напряжений во всех местах подключения нагрузок с использованием схемы замещения линии электроснабжения, вычисляют разности рассчитанного и измеренного значений напряжений в каждом узле сети, выявляют места неконтролируемого потребления электроэнергии по максимальным значениям разности рассчитанного и измеренного значений фазных напряжений и значения неконтролируемо потребляемой мощности. В тех узлах, где имеет место неконтролируемая нагрузка расхождение измеренного и расчетного напряжений будет наибольшим.
Недостатком рассмотренного способа является то, что он предполагает использование режимных параметров (действующие значения токов и напряжений, активная мощность) от традиционных для распределительных сетей измерительных приборов. Однако в настоящее время уровень развития электронных, информационных, коммуникационных технологий достиг такого уровня, что стал возможен переход без существенного удорожания на измерительные системы нового поколения, позволяющие выполнять качественно новые измерения режимных параметров, что позволяет значительно модернизировать существующие способы выявления мест возникновения и величин нетехнических потерь энергии в электрических сетях, значительно повысить точность локализации мест несанкционированного потребления.
Целью изобретения является снижение погрешности выявления мест возникновения и величин нетехнических потерь энергии в электрических сетях за счет использования современных средств измерения векторов токов и напряжений.
Отличительными особенностями заявляемого изобретения от прототипа являются следующие:
1. Предполагается использование высокоточных (менее 1 мс) синхронных измерений режимных параметров сети.
2. Используются дополнительные режимные параметры сети, а именно фазовые углы токов и напряжений нагрузок сети.
Технический результат, который может быть получен при использовании заявляемого способа, заключается в сокращении расходов при эксплуатации распределительных электрических сетей 0,4-10 кВ электроэнергетической системы за счет оперативного выявления очагов нетехнических потерь электроэнергии, повышения достоверности определения величины нетехнических потерь в участках сети в автоматизированной системе коммерческого учета электроэнергии для принятия технических и организационных мер по последующей их ликвидации.
Суть предлагаемого способа рассмотрим на примере простейшего трехфазного фидера, питающего двух потребителей. Будем считать, что режим фидера синусоидальный и симметричный, что позволит рассматривать однофазную схему замещения (Фиг. 1).
Предположим, что в центре питания и у потребителей установлены измерительные устройства, позволяющее измерять вектора токов и напряжений, а также активную и реактивную мощность. Предположим, что в сети имеются нетехнические потери мощности, то есть:
где  - полная мощность центра питания;
- полные мощности нагрузок;
12
dS - технические потери мощности в линии 12;
23
dS - технические потери мощности в линии 23.
Необходимо локализовать узлы с нетехническими потерями мощности и определить актуальные значения мощности.
12
23
Зная напряжения и фазовые углы, а также сопротивления линий Z и Z, можно рассчитать комплексы токов в линиях:
и комплексы токов нагрузок:
а также комплексы мощностей нагрузок:
2изм
3изм
2расч
3расч
Сравнив измеренные S, S и расчетные S, S мощности нагрузок, можно сделать вывод о наличии или отсутствии нетехнических потерь мощности в соответствующем узле. Если , где ε - допустимая погрешность расчета, то измерения мощности в узле достоверные, нетехнические потери мощности отсутствуют. Погрешность расчета ε зависит от точности задания пассивных параметров элементов сети, может быть вычислена эмпирически либо путем математического моделирования для конкретной сети. Заявляемое изобретение имеет несколько модификаций:
1. Формулы (1)-(4) могут быть использованы для синхронных измерений векторов токов и напряжений нагрузок сети в заданные моменты времени.
2. Формулы (1)-(4) могут быть использованы для усредненных измерений векторов токов и напряжений нагрузок сети за определенный интервал времени.
3. Формулы (1)-(4) могут быть использованы в фазных координатах либо разложены на симметричные составляющие.
4. Формулы (1)-(4) могут быть использованы только для основной гармоники, либо для всего спектра гармоник, присутствующих в электрической сети.
5. Для повышения точности могут учитываться взаимоиндукции между проводами фаз линий сети.
Перечисленные модификации отличаются точностью и зависят от технических особенностей применяемых измерительных устройств.