Спосіб формування структури радіальної дворівневої електричної мережі

Реферат: Спосіб формування структури радіальної дворівневої електричної мережі полягає у тому, що вимірюють параметри пристроїв, які необхідно розташувати у мережі, визначаються координати центрів електричних навантажень для цих груп, де встановлюються джерела живлення та до яких під'єднуються живильні мережі споживачів. UA 71713 U (12) UA 71713 U UA 71713 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до електротехніки і може бути використана для побудови, реконструкції та оптимізації дворівневих радіальних мереж систем електропостачання. Процесом як об'єктом технології корисної моделі є сукупність дій з формування мережі за параметрами, які характеризують споживачів у складі дворівневої радіальної мережі систем електропостачання, а також керування процесом побудови мережі систем електропостачання. Продуктами, щодо яких виконуються дії, є параметри споживачів (потужність, розташування, напруга живлення). Продуктом, за допомогою якого виконуються дії, є електронно-обчислювальна машина (ЕОМ). Відомий спосіб формування структури радіальної дворівневої електричної мережі [1], який полягає у тому, що виконується розподіл електроспоживачів на групи, за географічним принципом, для них задають питомі витрати на одиницю довжини лінії зв'язку їх та електричної мережі, а для груп - попереднє значення координат джерел живлення, формують групи з електроспоживачів, за якими проводиться корекція координат джерел живлення. Недоліком даного способу є те, що при його використанні сформована електрична мережа характеризується великою витратою провідникового матеріалу, що обумовлено використанням географічного принципу, при розподіленні електроспоживачів на групи. Найближчим аналогом обрано відомий спосіб формування структури радіальної дворівневої електричної мережі [2], який полягає у тому, що будується потенційна поверхня, за інформацією про потужності електроспоживачів, та їх координатами, на якій розпізнаються еквіпотенційні контури, що розподіляють електроспоживачів на групи, визначаються координати джерел живлення для цих груп. Потенційна поверхня від кожного приймача, у місці її виникнення, пропорційна його потужності і при віддалені змінюється пропорційно довільно вибраному коефіцієнту контрасту рельєфу потенційної поверхні. Параметрами, які характеризують споживачів у складі мережі в аналозі, є потенційна поверхня та коефіцієнт контрасту рельєфу. Недоліком відомого способу є те, що при формуванні груп приймачів за допомогою еквіпотенційних контурів виникають складнощі в реалізації процедури визначення еквіпотенційних контурів за допомогою числових методів. Пов'язано це з необхідністю обробки великого масиву даних та багаторазовим повторенням розрахунку для врахування усіх можливих варіантів розподільчої мережі. Також при визначенні вручну діє принцип суб'єктивності проектувальника, особливо при виборі контуру за наявності приймачів, які лежать близько до меж контурів. В основу корисної моделі поставлена задача створення способу формування структури радіальної дворівневої мережі з оптимальними показниками. Поставлена задача вирішується тим, що в способі формування структури радіальної дворівневої електричної мережі, який полягає у тому, що параметри (потужність, розташування, напруга живлення) пристроїв (електроспоживачі, трансформатори, лінії електрозв'язку, розподільчі пристрої), які необхідно розташувати у мережі, перевіряються на можливість під'єднання найближчих електроприймачів до джерела живлення. Для цього оцінюють конструктивні параметри вибраного джерела (напругу, максимальну сумарну потужність пристроїв, що будуть підключені, кількість комутаційних апаратів), розподіляють електроспоживачі на групи. При формуванні структури радіальної дворівневої електричної мережі відбір електроприймачів здійснюють з урахуванням конструктивного виконання та економічної ефективності розташування їх відносно сформованих джерел живлення, це мінімізує втрати електричної енергії у мережі, а також призводить до отримання структури мережі іншого вигляду (змінюється кількість груп, та розподілення електроспоживачів по групах), що веде до формування оптимальної структури радіальної дворівневої електричної мережі. Таким чином, нові ознаки при взаємодії з відомими ознаками забезпечують виявлення нових технічних властивостей - шляхом структурних удосконалень, розроблено спосіб формування структури радіальної дворівневої електричної мережі із поліпшеними техніко-економічними показниками сформованих мереж, тобто зменшеними втратами електричної енергії та оптимальнім підключенням всіх споживачів до джерел живлення. Формування структури радіальної дворівневої електричної мережі здійснюють наступним чином. Виділяють електроспоживачі, що мають максимальні параметри та встановлюють джерело живлення. Перевіряють можливість під'єднання найближчих електроприймачів до джерела живлення, для цього оцінюють конструктивні параметри вибраного джерела (напругу, 1 UA 71713 U 5 10 15 20 25 30 максимальну сумарну потужність пристроїв, що будуть підключені, кількість комутаційних апаратів), крім тих електроприймачів, що брали участь у формуванні джерел живлення. Наявність електроприймачів, що розташовані близько до меж розташування сформованої групи пристроїв, але не можуть бути підключені до сформованого джерела живлення, викликає необхідність формування окремої групи з окремим джерелом живлення. Формування груп виключно за географічним розташуванням замінюється формуванням за участю в створені джерела живлення та відповідності до його конструктивного виконання всіх пристроїв. Визначається електроспоживачі з максимальними параметрами. Точка координат якого в подальшому виступає в ролі місця розташування джерела живлення. Приймачі, які будуть отримувати живлення від цього джерела, визначаються, як приймачі, що брали участь у формуванні джерела живлення. Ці приймачі зараховуються до окремої групи. Ця група є закінченим структурним елементом майбутньої розподільчої мережі, але той факт, що при її формуванні було враховано лише розташування приймачів по відношенню один до одного та очікувані втрати електричної енергії в розподільчій мережі, не дає можливості впровадити її в майбутню розподільчу мережу, тому що окрім врахованих факторів, ще необхідно провести узгодження майбутньої групи з можливим конструктивним виконанням джерела живлення (напругу, максимальну сумарну потужність пристроїв, що будуть підключені, кількість комутаційних апаратів). Для вирішення цієї задачі використовується узгодження приймачів сформованої групи з можливим конструктивним виконанням її джерела живлення. Виконується на основі принципу надлишковості сформованої групи по відношенню до граничних умов технічних можливостей джерела живлення. Тобто зі сформованої групи вибираємо електроприймачі, при яких завантаження джерела живлення буде оптимальним. Виконується це наступним чином: сформована група сортується за ступенем небажаності відносно точки максимуму навантаження. Ступенем небажаності виступає втрата потужності. Електроприймачі, що були відкинуті в обох випадках, повертаються до загальної групи, і для них формується окрема група з окремим джерелом живлення та проводиться сортування, як на попередньому етапі. Процедура повторюється до тих пір, поки всі приймачі не будуть підключені до джерел живлення. Спосіб, який заявлено, проілюстровано на основі прикладу, що міститься в аналозі [1], вихідні дані для якого наведено у таблиці 1 Таблиця 1 Вихідні данні прикладу № ес. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 35 X, м 38 15 44 22 42 26 29 7 17 20 28 35 25 41 Y, м 94 110 116 133 107 121 98 53 63 52 43 71 72 71 Р, кВт 191 92 185 139 230 41 70 253 67 128 67 53 16 205 2 F, мм 185 70 185 120 190 16 50 190 50 95 50 25 6 240 № ес. 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 X, м 68 80 87 104 88 67 86 109 105 119 83 101 125 83 Y, м 91 70 91 72 106 72 72 40 24 40 53 56 55 21 Р, кВт 255 79 43 16 18 120 95 231 68 48 72 65 65 16 F, мм 190 50 25 6 6 95 70 190 50 25 50 35 35 6 2 В даній таблиці наведені для кожного електроспоживача (№ ес.) його потужність (Р, кВт), 2 переріз ліній зв'язку (F, мм ) та координати розташування на плані (X, м; Y, м). В таблиці 2 наведено отримані значення коефіцієнтів очікуваних втрат у лініях зв'язку, для кожного електроспоживача. 2 UA 71713 U Таблиця 2 Значення коефіцієнтів очікуваних втрат Р, Вт/м 22,41429 13,74382 21,02818 18,30115 31,64696 11,94202 11,13925 38,29282 10,20492 19,60317 10,20492 12,77149 4,849742 19,90336 № 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 5 10 Р, Вт/м 38,90064 14,18777 8,406725 4,849742 6,137955 17,22935 14,65477 31,92275 10,51182 10,47544 11,78487 13,72109 13,72109 4,849742 № 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 Результати використання способу описаного в прототипі та заявленого способу формування структури радіальної дворівневої електричної мережі у таблиці 3. В даній таблиці для кожної групи споживачів наведено її склад, та координати розташування джерела живлення (X; Y). Порівняльний аналіз мереж, за критеріями втрат активної потужності та витрат провідникового матеріалу сформованих, за способом прототипу та заявленим способом наведено в таблиці 4. В даній таблиці втрати активної потужності та витрати провідникового матеріалу мережі прототипу прийняти за сто процентів. Таблиця 3 Структура радіальної дворівневої електричної мережі, за способом прототипу та заявленим способом № групи 1 2 3 4 5 За способом прототипу Координати розташування Склад групи джерела живлення (X;Y), м 2, 4, 6, 3, 5, 1, 7 13, 12, 14, 9, 8, 10, 11 15, 18, 21, 22, 17, 19, 20 26, 27, 28, 23, 25, 24 -- За заявленим способом Склад групи Координати розташування джерела живлення (X;Y), м (15; 55) 4, 6, 2, 3, 5, 7, 1, 13, 12, 14 (40; 100) (40; 110) 9, 8, 10, 11 (11; 53) (72; 87) 15, 20, 18, 21 (69; 93) 16, 22, 17, 19, 26, 27 28, 23, 25, 24 (113; 40) -- 3 (94; 58) (122; 38) UA 71713 U Таблиця 4 Порівняльний аналіз сформованих мереж Параметр Втрати активної потужності за рік Витрати провідникового матеріалу 5 Прототип Корисна модель 100 % 97 % 100 % 98 % Джерела посилання 1. Федоров А.А., Садчиков С.В. Характеристики и алгоритмы формирования и отбора вариантов систем промышленного электроснабжения. - Электричество, 1982, № 2, с. 1-5. 2. Федоров А.А., Каменева В.В. Основы электроснабжения промышленных предприятий: Учебник для вузов.-4-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - с. 214-234. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 25 Спосіб формування структури радіальної дворівневої електричної мережі, який полягає у тому, що вимірюють параметри (потужність, розташування, напруга живлення) пристроїв (електроспоживачі, трансформатори, лінії електрозв'язку, розподільчі пристрої), які необхідно розташувати у мережі, по цих даних визначаються координати центрів електричних навантажень для цих груп, де встановлюються джерела живлення (розподільчі пристрої, трансформатори) та до яких під'єднуються живильні мережі споживачів, який відрізняється тим, що джерела живлення розташовують в місці розташування електроприймачів з максимальними параметрами; перевіряють можливість під'єднання найближчих електроприймачів до джерела живлення, для цього оцінюють конструктивні параметри вибраного джерела (напругу, максимальну сумарну потужність пристроїв, що будуть підключені, кількість комутаційних апаратів) крім тих електроприймачів, що брали участь у формуванні джерел живлення; відбирають електроприймачі, що оптимально задовольняють параметри та будуть підключені до одного з сформованих джерел живлення, з урахуванням економічної ефективності підключення цих пристроїв; пристрої, що не були підключені до сформованих джерел живлення, об'єднують для підключення до окремого джерела живлення, при цьому оцінюють конструктивні параметри вибраного джерела (напругу, максимальну сумарну потужність пристроїв, що будуть підключені, кількість комутаційних апаратів); в структурі мережі встановлюють нові джерела живлення до тих пір, поки всі електроприймачі не будуть підключені до своїх джерел живлення. 30 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4