СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ РАСЧЕТА ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

АННОТАЦИЯ

В современном мире энергосбережение и повышение эффективности использования ресурсов стали одной из основных задач. Особое внимание уделяется электроэнергии, так как она является не только одним из основных видов энергии, но и средством передачи информации и привода для различных механизмов.

Одной из наиболее актуальных проблем в области электроснабжения являются потери электроэнергии. Потери происходят при транспортировке и распределении электрической энергии через сеть, что ведет к дополнительным затратам ресурсов и ухудшению экологических показателей. В связи с этим возникает необходимость разработки методов расчета потерь электроэнергии, которые позволят оптимизировать работу системы и снизить затраты.

В данной статье будет проведен сравнительный анализ методов расчета потерь электроэнергии по потерям в электрических сетях напряжением 6-10 кВ. Будут рассмотрены основные подходы к оценке потерь энергии, включая методы статистического анализа, моделирования и симуляции. Также будет проанализировано применение различных математических моделей для расчета потерь электроэнергии и их достоинства и недостатки. Полученные результаты могут быть полезными для специалистов в области энергетики при выборе оптимального метода расчета потерь электроэнергии и планирования работы электрической сети.

ABSTRACT

In the modern world, energy saving and increasing the efficiency of resource use have become one of the main tasks. Particular attention is paid to electricity, since it is not only one of the main types of energy, but also a means of transmitting information and driving various mechanisms.

One of the most pressing problems in the field of electricity supply is electricity losses. Losses occur during the transportation and distribution of electrical energy through the network, which leads to additional resource costs and deterioration of environmental performance. In this regard, there is a need to develop methods for calculating electricity losses that will optimize system operation and reduce costs.

This article will conduct a comparative analysis of methods for calculating electricity losses based on losses in electrical networks with a voltage of 6-10 kV. The main approaches to estimating energy losses will be reviewed, including methods of statistical analysis, modeling and simulation. The use of various mathematical models for calculating electricity losses and their advantages and disadvantages will also be analyzed. The results obtained can be useful for energy specialists when choosing the optimal method for calculating electricity losses and planning the operation of the electrical network.

Ключевые слова: потеря электроэнергии, погрешность расчета, метод, анализ, эффективность.

Keywords: loss of electricity, calculation error, method, analysis, efficiency.

Расчет потерь электроэнергии является важным аспектом эффективности работы электрических сетей напряжением 6-10 кВ. Потери электроэнергии возникают из-за сопротивления проводников, неполадок в оборудовании и других факторов. Определение и учет данных потерь позволяет оценить эффективность системы и принять меры для ее оптимизации.

Существует несколько методов расчета потерь электроэнергии, которые широко используются в инженерной практике. В данном разделе будет проведен сравнительный анализ трех основных методов: метода прямых измерений, метода учета активной мощности и метода учета реактивной мощности [4].

Метод прямых измерений основан на непосредственном измерении потока электроэнергии на различных участках сети. Для этого используются специальные приборы, такие как токовые клещи, вольтметры и амперметры. Этот метод позволяет получить точные данные о потерях электроэнергии, однако требует значительных временных и финансовых затрат.

Метод учета активной мощности основан на определении разницы между активной мощностью, поступающей в сеть, и активной мощностью, потребляемой конечными потребителями. Потери электроэнергии рассчитываются как разница между этими двумя значениями. Этот метод является более простым и экономически эффективным по сравнению с методом прямых измерений.

Метод учета реактивной мощности основан на измерении разности между полной и активной мощностями в системе. Потери электроэнергии также рассчитываются как разница между этими двумя значениями. Метод учета реактивной мощности позволяет оценить влияние реактивного компонента на общие потери электроэнергии.

Для эффективного функционирования электрических сетей 6-10 кВ необходимо проводить расчет потерь электроэнергии. Данный подраздел представляет обзор существующих методов расчета потерь в таких сетях.

Одним из основных методов является метод пропорциональных потерь, который основывается на определении коэффициента пропорциональности между активной и реактивной составляющими потерь. Этот метод прост в использовании, но не учитывает специфические характеристики каждой отдельной сети [2].

Другим распространенным методом является метод линейного программирования. Он позволяет оптимизировать работу системы путем нахождения оптимального баланса между активной и реактивной мощностями, минимизируя тем самым потери электроэнергии. Однако этот метод требует больших вычислительных мощностей и сложен в использовании.

Также существуют статистические методы, которые основываются на анализе данных о нагрузке, напряжении и других параметрах сети. Они позволяют определить зависимость потерь от различных факторов и прогнозировать изменения в системе. Однако эти методы требуют большого объема данных и точного моделирования.

Для более точного расчета потерь электроэнергии также используются методы, основанные на математических моделях сетей. Это позволяет учесть все особенности конкретной системы, однако требует большого количества входных данных и специализированного программного обеспечения.

Выбор метода расчета потерь электроэнергии в сетях 6-10 кВ зависит от целей и возможностей конкретной организации или компании. Важно учитывать, как точность расчетов, так и доступность необходимых данных и вычислительных ресурсов.

Первый метод - классический, основанный на применении формулы Полибанда. Он представляет собой математическую модель, позволяющую оценить активные и реактивные потери в сети. Преимуществами данного метода являются его простота и доступность. Однако он имеет некоторые недостатки, такие как ограничение на использование только для однофазных цепей и отсутствие учета влияния фазовых углов.

Второй метод - графоаналитический. Он базируется на использовании графовых моделей для описания электрической сети и позволяет более точно учитывать ее структуру и параметры. Графоаналитический метод обладает высокой точностью расчетов и учитывает различные факторы, такие как мощность нагрузки и длина линий. Однако он требует более сложных математических расчетов и может быть затруднительным для применения в больших сетях.

Третий метод - метод нагрузочного характеристического анализа. Он основан на определении потерь электроэнергии через измерение параметров нагрузки в различных точках сети. Этот метод позволяет получить более точные результаты, так как учитывает изменения потребления электроэнергии в течение дня. Недостатком данного метода является его сложность и необходимость проведения многочисленных измерений [1].

Для проведения сравнительного анализа методов расчета потерь электроэнергии в сетях напряжением 6-10 кВ были выбраны следующие подходы: метод физического моделирования и методы статистического анализа. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, которые необходимо учесть при выборе оптимального метода для конкретной задачи.

Метод физического моделирования позволяет получить наиболее точные результаты, так как основывается на математических моделях электрических сетей. Он позволяет учесть все факторы, влияющие на потери электроэнергии, такие как активное и реактивное сопротивление линий передачи, характеристики трансформаторов и другое. Кроме того, данный метод способен предсказать потери электроэнергии при изменении параметров сети или режимных условиях.

Однако, использование метода физического моделирования требует значительных вычислительных ресурсов и времени. Для его применения необходимо иметь точные данные о параметрах всех элементов электрической сети. Кроме того, его применение ограничено в случае сложных структур сетей или наличия неизвестных параметров.

В отличие от метода физического моделирования, методы статистического анализа основаны на обработке большого объема данных о реальной работе электрических сетей. Они позволяют получить приближенные значения потерь электроэнергии на основе статистических закономерностей работы системы. Это значительно упрощает процесс расчета и требует меньше вычислительных ресурсов.

Однако, методы статистического анализа не всегда способны учесть все факторы, влияющие на потери электроэнергии. Они предполагают использование усредненных значений и приближенных моделей, что может привести к неточным результатам. Кроме того, для их применения также требуются достоверные данные о работе системы и ее параметрах.

Таким образом, каждый из рассмотренных методов имеет свои преимущества и ограничения. При выборе метода необходимо учитывать особенности конкретной ситуации и цели расчетов. Возможно, комбинирование различных методов может дать наилучший результат [3].

В данном исследовании был проведен сравнительный анализ методов расчета потерь электроэнергии в сетях напряжением 6-10 кВ. В результате были получены следующие выводы.

Первый метод, основанный на применении формулы Пуасона, позволяет достаточно точно рассчитать активные потери электроэнергии. Однако, при расчете реактивных потерь может возникать погрешность из-за неучтения индуктивности и емкости линий.

Второй метод, использующий коэффициент трансформации между номинальным и фактическим напряжением на линии, также дает хорошие результаты для активных потерь. Но он не учитывает влияние реактивной мощности и может быть менее точным при наличии большого количества ёмкостей или индуктивностей в сети.

Третий метод основан на использовании моделирования с помощью программного обеспечения для электрических сетей. Этот метод является самым точным и учитывает все особенности сети (индуктивности, ёмкости, изменение нагрузки и т. д.). Однако он требует большого количества времени и ресурсов для проведения расчетов.

На основе проведенного сравнительного анализа можно сделать следующие рекомендации по применению методов расчета потерь электроэнергии в сетях 6-10 кВ:

- Для быстрого оценочного расчета активных потерь можно использовать метод на основе формулы Пуасона. - При необходимости учесть влияние реактивной мощности, следует применять метод с коэффициентом трансформации между номинальным и фактическим напряжением. - Для получения наиболее точных результатов и учета всех особенностей сети, стоит использовать моделирование с помощью специализированного программного обеспечения [5].

Выбор конкретного метода должен определяться задачами расчета, доступностью данных и требуемой точностью результатов. Важно также учитывать возможные ошибки при использовании каждого из методов и корректировать результаты в соответствии с этими погрешностями.

Список литературы:

1. Аполлонский С.М., Куклев Ю.С. Надежность и эффективность электрических аппаратов: учебное пособие. СПб.: Лань, 2021. 443 с.
2. Грачева Е.И. Потери электроэнергии в низковольтных сетях. Казань: КГЭУ, 2020. 127 с.
3. Немцев А.Г., Федоров О.В., Шестакова Л.А. О вибрации электродвигателей при наличии высших гармонических составляющих в напряжении источника питания // Труды VIII международной (XIX всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу АЭП-2019 в 2-х томах. 2014. С. 330-332.
4. Федоров О.В. Аспекты ресурсообеспечения новых технологических укладов: монография, М.: ИНФРА-М, 2019. Научная мысль. 166 с.
5. Федоров О.В., Дарьенков А.Б. Энергосберегающая политика: монография. М.: КноРус, 2019. 294 с.