130
I.
В
ВЕДЕНИЕ
Одним из ключевых вопросов эффективного развития
и функционирования энергосистемы, с учетом развития
секторов промышленности и социальных объектов,
является вопрос совершенствования электрических сетей,
а также разработка перспективных моделей их развития.
Одновременно повышаются и требования к пропускной
способности, надёжности электроснабжения и качеству
полученной электрической энергии. Всё перечисленное
приведет к использованию цифрового двойника
электрических сетей систем электроснабжения. Цифровой
двойник электрических сетей – это реализованная в
специальном программном обеспечении математическая
модель электрических сетей, позволяющая выявлять
уязвимые места в энергосистеме при проектировании, в
процессе эксплуатации, а также при разработке сценариев
развития сети. Цифровой двойник электрической сети
позволит выполнить следующие задачи:
– анализ установившихся режимов сети;
– анализ надежности и выявление слабых мест сети;
– оптимизация структуры сети;
– оценка резервов мощности сети при планировании
затрат на модернизацию;
– моделирование сценариев развития сети;
– расчет экономической эффективности мероприятий
по развитию и реструктуризации сети.
В
качестве
инструмента
для
проведения
моделирования
и
анализа
текущего
состояния
электрической сети возможно применение программного
комплекса
PSS®SINCAL.
Данное
программное
обеспечение широко используется по всему миру для
расчета,
моделирования
и
оптимизации
сетей
энергоснабжения. Результаты расчетов используются для
формирования рекомендаций по оптимизации структуры
сети,
уставок
защит,
рабочих
характеристик
оборудования, возможных сценариев развития сети с
оценкой экономической эффективности их реализации.
Научная новизна работы состоит в моделировании
режимов работы устройств в программном комплексе PSS
Sincal.
Цель работы – показать возможности моделирования
различных вариантов модернизации электроснабжения в
отдельной территории. Объектом исследования служат
потребители, использующие электроприемники второй
или третьей категории надежности с неравномерной
суточной нагрузкой для коммунально-бытовых и
непроизводственных нужд.
Для достижения поставленной цели необходимо
решить следующие задачи:
– создать математическую модель электрической сети
в программном комплексе PSS Sincal с ее отображением
как в виде однолинейной схемы, так и на площадке
геоинформационной системы;
– провести
расчеты
режимных
параметров
электрической сети с определением проблемных мест на
основе дополнительного анализа перспективы роста
нагрузок в программном комплексе PSS Sincal;
– определить
ориентировочную
стоимость
оборудования для реализации каждого из вариантов
модернизации схемы электроснабжения;
– выбрать наиболее оптимальный вариант построения
схемы электроснабжения.
II.
М
АТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
Для определения объема и целесообразности
модернизации низковольтных сетей напряжением 0,4 кВ
выбрана электрическая сеть, прилегающая к комплектной
трансформаторной подстанции (КТП), в которой, по
результатам замеров параметров режима отклонение
уровня напряжения превышает регламентируемого
значения [1]. К данной КТП подключено 54 потребителя,
из которых 51 – это коттеджи, с удельной электрической
нагрузкой на каждый дом по ,65 кВт, 2 двухэтажных
жилых здания с удельной электрической нагрузкой по
11 кВт и одна вышка сотовой связи с удельной
электрической
нагрузкой
3,43 кВт.
Удельная
электрическая нагрузка электроприемников принята в
соответствии с требованиями [4]. Поопорная схема
электрической сети изображена на рис. 1.
В результате произведенного расчета установившегося
режима с учётом профиля нагрузок работы сети получили
максимальное отклонение напряжения от номинального
свыше 10 % [1], что показано на рис. 1. Таким образом,
данная схема не позволяет обеспечить потребителя
электроэнергией требуемого качества, что предполагает
необходимость модернизации электрической сети.
Моделирование профиля нагрузки представляет собой
вид расчета, при котором потребляемая нагрузка
изменяется во времени в соответствии с заданным
суточным, недельным или годовым графиком. В
результате произведенного расчета установившегося
режима с учётом профилей нагрузок потребителей, в
результате которого выяснилось, что наибольшие
отклонения напряжения от номинального на наиболее
отдаленных узлах линий 0,4 кВ наблюдалось в 19:00 и
составляло более 20 %. Из рис. 1 видно, что на данной ВЛ
0,4 кВ более 50% потребителей получают электроэнергию
с отклонением напряжения более 10 %, не
соответствующей требованиям [1]. Максимальное
отклонение напряжения составляет 20 %.
Рис. 1 – Поопорная схема электроснабжения электрической сети с
результатом расчета в ПК, построенная на географической карте
Также в программном комплексе PSS Sincal проведены
суммарные расчетные потери электроэнергии в пике
нагрузок, которые составили 15%. Расчет технических
потерь в ПК не учитывает уровень коммерческих и
