КАЛИНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СУДОВ И ЭНЕРГЕТИКИ
Заведующий кафедрой Допущен к защите
канд. техн. наук, доцент Декан факультета
Волков В.Е. судостроения и энергетики
канд. техн. наук, доцент
Селин В.В.
ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ
ОБНАРУЖЕНИЕ И БОРЬБА С ХИЩЕНИЯМИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
По специальности 100100 Электрические станции
Пояснительная записка
ДП 45.100.100.12 ПЗ
Нормоконтролер Руководитель проекта:
доцент канд. техн. наук, доцент
Лозовенко В.И. Павликов С.А.
Консультанты:
по безопасности Проект выполнил
жизнедеятельности студент группы 94-ЭС
ст. преподаватель Папу О.И.
Ильюша Р.Ф.
по экологии
доктор биолог. наук,
профессор
Шкицкий В.А.
по экономике
канд. эконом. наук, доцент
Паршина Л.П.
по ЕСКД
доцент
Лозовенко В.И.
КАЛИНИНГРАД
19993. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
3.1 Требования к персоналу
Энергетика является одним из более сложных, с точки зрения обеспечения безопасности условий труда, производства. Поэтому знания работников должны проверятся и оцениваться руководящим персоналом. Кроме того, для всех работников, должны быть организованны курсы повышения квалификации, либо, если работник только поступил на работу, то он должен быть обучен специфике производства. Порядок обучения и проверки знаний работников должен соответствовать Руководящим указаниям по организации работы с персоналом на энергетических предприятиях и в организациях.
Персонал предприятия, во избежание ошибок при работе, должен быть здоров и работоспособен. Рабочие и инженерно-технические работники, занятые на работах с вредными и опасными условиями труда, должны проходить медицинский осмотр в порядке и в сроки установленные Минздравом Российской Федерации.
Правила регламентируют порядок допуска до работ обслуживающего персонала. Работники, обслуживающие энергоустановки, должны знать Правила в пределах занимаемой должности или профессии и иметь группу по электробезопасности. Работнику, прошедшему проверку знаний Правил, выдается удостоверение установленной формы, которое он обязан иметь при себе, находясь на работе. В удостоверении отражена информация о квалификации работника, характере проверки знаний и личные данные.
Работники, обладающие правом проведения работ, к которым предъявляются дополнительные требования по безопасности (специальных работ), должны иметь об этом запись в удостоверении о проверке знаний. К таким работам относятся:
- верхолазные работы;
- работы под напряжением на токоведущих частях (чистка, обмыв и замена изоляторов, ремонт проводов, контроль измерительной штангой изоляторов и соединительных зажимов, смазка тросов и ряда других, имеющих специфику электроэнергетической промышленности) ;
- обслуживание сосудов, работающих под давлением;
- испытание оборудования повышенным напряжением.
Перечень специальных работ может быть дополнен указаниями руководства предприятия с учетом специфики производства.
Работники, нарушившие Правила, несут ответственность (дисциплинарную, административную или уголовную) согласно действующего законодательства. Этим работникам может быть снижена группа по электробезопасности, либо возможно увольнение, без возможности последующего устройства на работу на предприятиях электроснабжения.
3.2 Оперативное обслуживание
В электроустановках с напряжением выше киловольта работники из дежурного или оперативно-ремонтного персонала, единолично обслуживающие электроустановки, и старшие по смене должны иметь четвёртую группу, остальные - третью. Для работников, работающих с напряжениями ниже киловольта старших по смене могут иметь третью группу, остальные - вторую.
Запрещается в электроустановках приближение людей, механизмов и грузоподъемных машин к находящимся под напряжением не огражденным токоведущим частям на недопустимое расстояние. Эти расстояния регламентированны Правилами устройства электроустановок.
Осмотр электроустановок подстанции может выполнять два работника с третьей группой из дежурного или оперативно-ремонтного персонала, либо работник с пятой группой из административно-технического персонала или руководство предприятия.
Осмотр электроустановок подстанции не электротехническим персоналом и экскурсии при наличии разрешения руководства предприятия могут проводиться под надзором работника с четвертой группой, имеющего право единоличного осмотра.
Работники не обслуживающие данные электроустановки, могут допускаться в них в сопровождение дежурного или оперативно-ремонтного персонала, либо работника имеющего право единоличного осмотра.
Сопровождающий обязан следить за безопасностью людей, допущенных в электроустановки, и предупреждать их о запрещении приближаться к токоведущим частям.
Запрещается в электроустановках выше 1000 В при осмотре входить в помещение, камеры, не оборудованные ограждениями или барьерами, препятствующими приближению к токоведущим частям на расстояние меньше допустимого. Запрещается открывать двери ограждений и проникать за ограждения и барьеры.
При замыкании на землю, в электроустановках 6 - 35 кВ приближаться к обнаруженному месту замыкания на расстояние 4 метра в закрытых распредустройствах (ЗРУ) и менее 8 метров в открытых распредустройствах (ОРУ) допускается только для оперативных переключении и освобождения людей, попавших под напряжение. При этом следует пользоваться электрозащитными средствами.
Отключать и включать разъединители, отделители и выключатели напряжением выше 1000 В с ручным приводом необходимо в диэлектрических перчатках.
Снимать и устанавливать предохранители следует при снятом напряжении.
Под напряжением, но без нагрузки, допускается снимать и устанавливать предохранители на присоединениях, в схеме которых отсутствуют коммутационные аппараты, позволяющие снять напряжение.
Под напряжением и нагрузкой разрешается заменять предохранители во вторичных цепях, сетях освещения и предохранители трансформаторов напряжения.
При снятии и установки предохранителей под напряжением необходимо пользоваться в электроустановках напряжением выше 1000 В изолирующими клещами (штангой) с применением диэлектрических перчаток и защитных очков.
Двери помещений электроустановок, камер, щитов и сборок должны быть закрыты на замок, кроме камер, в которых проводятся работы. Ключи от электроустановок напряжением выше 1000 В (помещения и камеры ЭРУ, ОРУ, комплектные распредустройства (КРУ), а также от распределительных щитов и сборок напряжением до 1000 В, расположенных вне электроустановок выше 1000 В, должны находиться у дежурного персонала. В электроустановках без местного дежурного персонала ключи могут находиться у административно-технического персонала.
Ключи должны быть пронумерованы. Один комплект запасной. Ключи должны выдаваться под расписку:
- работникам, имеющим право единоличного осмотра, - от всех помещений;
- допускающему из оперативно-ремонтного персонала,
руководителю и производителю работ, наблюдающему - от помещений, в которых предстоит работать.
Должен вестись журнал выдачи ключей, проверяемый ежемесячно.
При несчастных случаях для освобождения пострадавших от действия электрического тока напряжение должно быть снято немедленно без предварительного разрешения.
3.3 Выполнение работ на электроустановках
Работы в действующих электроустановках должны проводиться по наряду.
В случаях, предусмотренных Правилами, разрешается выполнение работ по распоряжению. Запрещается самовольное проведение работ, а также расширение рабочих мест и объема задания, определенных нарядом иди распоряжением. Выполнение любых работ в электроустановках в зоне действия другого наряда должно согласовываться с руководителем, ведущим работы по этому наряду или лицом, выдавшим наряд. Согласование оформляется до подготовки рабочего места записью на полях наряда: согласовано и подписью согласующего лица.
Капитальные ремонты электрооборудования напряжения выше 1000 В должны выполняться по технологическим нормам или проектам производства работ. В электроустановках до 1000 В подстанций при работе под напряжением необходимо:
- оградить расположенные вблизи рабочего места другие токоведущие части, находящиеся под напряжением, к которым возможно случайное прикосновение;
- работать в диэлектрических галошах или стоя на изолирующей подставке (резиновом диэлектрическом ковре);
- применять инструмент с изолирующими рукоятками (у отверток, кроме того, должен быть изолирован стержень), при отсутствии такого инструмента -пользоваться диэлектрическими перчатками.
Запрещается работать в одежде с короткими или засученными рукавами, а также пользоваться ножовками, напильниками, металлическими метрами и т.п.
Запрещается в электроустановках работать в согнутом положении, если при выпрямлении расстояние до токоведущих частей будет меньше допустимого. Запрещается в электроустановках подстанций при работе около не огражденных токоведущих частей располагаться так, чтобы эти части находились сзади или с двух боковых сторон.
Запрещается прикасаться без применения электрозащитных средств к изоляторам оборудования, находящимся под напряжением. При работе с использованием электрозащитных средств (изолирующих штанг и клещей, электроизмерительных штанг и клещей, указателей напряжения) допускается приближение человека к токоведущим частям на расстояние, определяемого длиной изолирующей части этих средств.
Персоналу следует помнить, что после исчезновения напряжения с электроустановки оно может быть подано без предупреждения.
В темное время суток участки работ, рабочие места, проезды и подходы к ним должны быть освещены. Освещенность должна быть равномерной, без слепящего действия осветительных устройств. Запрещается проведение работ в не освещенных местах.
При приближении грозы должны быть прекращены все работы на ВЛ, в ОРУ, ЭРУ, на выводах и линейных разъединителях ВЛ, на кабельных линиях, подключённых к участкам ВЛ.
Весь персонал, находящийся в помещениях с действующим оборудованием подстанции (за исключением щитов управления, релейных и им подобных), в ЗРУ и ОРУ, в колодцах, туннелях и траншеях, а также участвующих в обслуживании и капитальном ремонте ВЛ, обязан пользоваться защитными касками.
Работники, обслуживающие компрессорные установки и воздухосборники, аккумуляторные батареи и зарядные устройства, должны иметь третью группу.
3.4 Технические мероприятия при отключении напряжения с электрооборудования
Для подготовки рабочего места при работе, требующей снятия напряжения, должны быть выполнены в указанном порядке следующие технические мероприятия:
- проведены необходимые отключения и приняты меры, препятствующие ошибочному или самопроизвольному включению коммутационной аппаратуры;
- вывешены запрещающие плакаты на приводах ручного и на ключах дистанционного управления коммутационной аппаратурой;
- проверено отсутствие напряжения на токоведущих частях, которые должны быть заземлены для защиты людей от поражения электрическим током;
- установлено заземление (включены заземляющие ножи, установлены переносные заземления);
- ограждены при необходимости рабочие места или оставшиеся под напряжением токоведущие части и вывешены на ограждениях плакаты безопасности. В зависимости от местных условий токоведущие части ограждаются до или после их заземления.
При работе на токоведущих частях, требующей снятия напряжения, должны быть отключены токоведущие части, на которых будут проводиться работы и не огражденные токоведущие части к которым возможно приближение людей, механизмов и грузоподъемных машин на расстояние менее допустимого.
В электроустановках выше 1000 В с каждой стороны, откуда коммутационными аппаратами может быть подано напряжение на рабочее место, должен быть видимый разрыв, образованный отсоединением или снятием шин или проводов, отключением разъединителей, снятием предохранителем, а также отключением отделителей и выключателей от нагрузки, за исключением тех, у которых автоматическое включение осуществляется пружинами, установленными на самих аппаратах.
Трансформаторы напряжения и силовые трансформаторы, связанные с выделенными для работ участком электроустановки, должны быть отключены также и со стороны напряжения до 1000 В для исключения возможности обратной трансформации.
При подготовке рабочего места после отключения разъединителей (отделителей) и выключателей нагрузки с ручным управлением необходимо визуально убедится в их отключенном положении и отсутствии шунтирующих перемычек.
В электроустановках выше 1000 В для предотвращения ошибочного или самопроизвольного включения коммутационных аппаратов, которыми может быть подано напряжение к месту работы, должны быть приняты соответствующие меры:
- у разъединителей, отделителей, выключателей нагрузки ручные приводы в отключенном положении заперты на механический замок;
- у приводов коммутационных аппаратов, имеющих дистанционное управление, отключены цепи силовые и управления, а у пневматических приводов, кроме того, на подводящем трубопроводе сжатого воздуха закрыты и заперта на механический замок задвижка и выпущен сжатый воздух, при этом спускные клапаны оставлены в открытом положении;
- у грузовых и пружинных приводов включающий груз или включающие пружины приведены в нерабочее положение.
При работе в отсеке шкафов КРУ тележку с оборудованием необходимо выкатить шторку отсека, в котором токоведущие части остались под напряжением, запереть на замок и вывесить плакат.
Расшиновку или отсоединение кабеля, проводов при подготовке рабочего места может выполнять рабочий из ремонтного персонала, имеющей третью группу, под наблюдением дежурного или работника из оперативно-ремонтного персонала. С ближайших к рабочему месту токоведущих частей, доступных прикосновению, должно быть снято напряжение или они должны быть ограждены.
Отключенное положение коммутационных аппаратов до 1000 В с недоступными для осмотра контактами определяются проверкой отсутствия напряжения на их зажимах либо на отходящих
шинах, проводах или зажимах оборудования, включаемого этими коммутационными аппаратами.
3.5 Проверка отсутствия напряжения на электрооборудовании
Проверять отсутствие напряжения необходимо указателем напряжения, исправность которого перед применением должна быть установлена с помощью предназначенных для этих целей специальных приборов или приближением к токоведущим частям, расположенным поблизости и заведомо находящимся под напряжением. В электроустановках выше 1000 В пользоваться указателем напряжения необходимо в диэлектрических перчатках.
В электроустановках 35 кВ и выше для проверки отсутствия напряжения можно пользоваться изолирующей штангой, прикасаясь ею несколько раз к токоведущим частям. Признаком отсутствия напряжения является отсутствие искрения и потрескивания.
В электроустановках подстанций проверять отсутствие напряжения разрешается одному работнику из дежурного или оперативно-ремонтного персонала с четвертой группой в электроустановках выше 1000 В и с третьей группой в электроустановках до 1000 В. В электроустановках до 1000 В с заземленной нейтралью при применении двухполюсного указателя проверять отсутствие напряжения нужно как между фазами, так и между каждой фазой и заземляющим корпусом оборудования, или заземляющим (зануляющим) проводником. Допускается применять предварительно проверенный вольтметр. Запрещается пользоваться контрольными лампами.
Устройство, сигнализирующие об отключенном положении аппарата, блокирующие устройства, постоянно включенные вольтметры и т.п. являются только дополнительными средствами, подтверждающими отсутствие напряжения, и на основании их показаний нельзя делать заключение об отсутствии напряжения.
3.6 Установка заземления
Устанавливать заземление на токоведущие части необходимо непосредственно после проверки отсутствия напряжения.
Переносное заземление нужно сначала присоединить к заземляющему устройству, а затем, после проверки на отсутствие напряжения, установить на токоведущие части. Снимать переносное заземление необходимо в обратной последовательности: сначала снять его с токоведущих частей, а затем отсоединить от заземляющего устройства.
Установка и снятие переносных заземлений должна осуществляться в диэлектрических перчатках с применением в электроустановках выше 1000 В изолирующей штанги. Закреплять зажимы переносных заземлений следует этой же штангой или непосредственно руками в диэлектрических перчатках.
Запрещается пользоваться для заземления проводниками, не предназначенными для этих целей.
Все вышеизложенное справедливо для темы данного диплома. Установка счетчиков производится при присутствии работников предприятия- заказчика, причем эти работники должны иметь группу не ниже четвертой. Для установки необходимо снять напряжение и обеспечить надежное заземление. Установка производиться работниками, имеющими группу не ниже третьей. Проверка показаний счетчиков и снятие (замена) их, производиться также в присутствии представителей предприятия. АСКУЭ позволяет получать информацию с счетчиков, установленных вблизи токоведущих частей, на подстанциях , находясь вдалеке от них, что существенно сокращает опасность для обслуживающего персонала. Поэтому персонал может иметь вторую группу по электробезопасности. Фактически персонал устанавливающий (эксплуатирующий) АСКУЭ имеет отношение к эксплуатации оборудования с напряжением свыше киловольта с периодичностью раз в восемь лет с момента установки, то есть в периоды поверки. Все остальное время - с оборудованием ниже киловольта.
Таким образом АСКУЭ сокращают вероятность поражения электрическим током персонала, работающего на энергоснабжающем предприятии.
4 ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Окружающая среда, её состояние на текущий момент, вызывает серьезнейшие опасения за будущее всей экосферы Земли, и это не может не заставить человечество задуматься о своем будущем. Экология планеты находится в состоянии, которое через короткий промежуток времени может привести если не к полному уничтожению человека как вида, то к значительному ущербу его генофонду ,потерю которого невозможно возместить. Рост промышленного производства и связанные с этим выбросы в атмосферу веществ, приведших к образованию озоновых дыр, повлекших за собой глобальное потепление климата земли дало мощный толчок для росту числа различных заболеваний человека, таких как рак и прочие неизлечимые сегодня болезни.
Эти же причины способствуют уничтожению животного и растительного мира. Обычная практика промышленной рубки лесов во всём мире является причиной повышения концентрации углекислого газа в атмосфере земли. Сбросы сточных вод в водоемы является причиной значительного снижения запасов питьевой воды на планете, заражению водоемов и необратимому уничтожению по-своему уникальной флоры и фауны. Применение современных типов химических веществ, как во всех отраслях промышленного производства, так и в быту, нанесло непоправимый вред озоновому слою земли, и неизбежной закономерностью стало повышение радиационного уровня Земли.
Из вышеперечисленных отрицательных воздействий вытекают следующие меры по стабилизации экологической ситуации во всём мире:
- Внедрение различных типов экологически чистых веществ с возможностью их утилизации, без воздействия на окружающую среду ;
- Внедрение качественно новых технологий, уменьшающих потребление экологически вредных веществ в производстве;
- Внедрение нетрадиционных энергоносителей, таких как : сила ветра, энергия приливных волн, энергия солнца ;
- Для энергетики, в частности, необходимо использовать качественно новые материалы для повышения КПД электрических машин;
- Необходимо привлечь внимание общественности к проблемам экологии.
Для энергетиков охрана окружающей среды не является самоцелью. Отрасль формирует природоохранительную деятельность, решая свою основную задачу - надежное обеспечение потребителей электроэнергии при условии экологической безопасности создаваемых или существующих предприятий энергоснабжения. Основная задача по проектированию и эксплуатации энергоснабжающих предприятий состоит в том, чтобы привести все предприятия соответствовали всем законам и правовым актам принятым в Российской Федерации по природопользованию и природоохране.
В данном дипломном проекте рассматривается вопрос выявления и борьбы с хищениями электроэнергии и, в частности, вопрос о внедрении АСКУЭ.
Этот вопрос, с точки зрения экологии, является важным инструментом для улучшения состояния окружающей среды. Хищения электроэнергии, особенно носящие массовый характер, оказывают негативное влияние на состояние окружающей среды. Это влияние проявляется, прежде всего, в необходимости внепланового увеличения выработки электроэнергии, что, в свою очередь, влечёт за собой увеличение выбросов вредных веществ в атмосферу. Тем более, что для увеличения выработки электроэнергии используются электростанции, имеющие невысокий коэффициент полезного действия.
Вторым важным фактором неблагоприятного влияние хищений электроэнергии на окружающую среду
является незапланированная перегрузка оборудования и, как следствие, возможность аварий и пожаров с выбросом продуктов сгорания в окружающую среду.
Отдельно следует упомянуть внедрение АСКУЭ. Поскольку компьютерная техника является основой автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии, существует определенный вред для экологии связанный с эксплуатацией этого рода техники :
- Электромагнитное излучение от счетчиков;
- Электромагнитное поле от монитора компьютера.
Первая проблема решаема за счет использования экранирующих материалов.
Вторая - за счет применения биологических экранов снижающих воздействие электромагнитного поля монитора на человека.
Электромагнитные поля являются спецификой профессии энергетика и требуют специальных мер защиты. Опасность электромагнитных полей заключается в том, что их воздействие на организм является скрытым и оно не может быть обнаружено без специальных средств. Следует отметить, электромагнитные поля искусственного происхождения значительно превышают уровень естественного фона. Повышая уровень электромагнитных полей энергетика способствует нарушению биологического равновесия в районе воздействия, а следовательно ведет к ухудшению экологической обстановки в целом. Необходимо снижать влияние электромагнитных полей, для чего нужны новые технологии передачи энергии.
Еще один фактор, отрицательно влияющий на природу, воздействия на окружающую среду это уничтожение природы под территорию размещения предприятия, что крайне губительно для окружающей среды.
Счетчики, возможность применения которых рассмотренна в проекте, не оказывают отрицательного влияния на окружающую среду. Данные счетчики производятся с применением новейших технологий в области приборостроения и являются экологически безопасными как с точки зрения воздействия на жизнедеятельность человека, так и на окружающую среду. Они обладают высокой точностью, надежны и безопасны в обслуживании.
КАЛИНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СУДОВ И ЭНЕРГЕТИКИ
Заведующий кафедрой Допущен к защите
канд. техн. наук, доцент Декан факультета
Белей В.Ф. судостроения и энергетики
канд. техн. наук, доцент
Селин В.В.
ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ
ОБНАРУЖЕНИЕ И БОРЬБА С ХИЩЕНИЯМИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
По специальности 100100 Электрические станции
Пояснительная записка
ДП 45.100.100.12 ПЗ
Нормоконтролер Руководитель проекта:
доцент канд. техн. наук, доцент
Лозовенко В.И. Павликов С.А.
Консультанты:
по безопасности Проект выполнил
жизнедеятельности студент группы 94-ЭС
ст. преподаватель Папу О.И.
Ильюша Р.Ф.
по экологии
доктор биолог. наук,
профессор
Шкицкий В.А.
по экономике
канд. эконом. наук, доцент
Паршина Л.П.
по ЕСКД
доцент
Лозовенко В.И.
КАЛИНИНГРАД
1999
ВВЕДЕНИЕ
Величина отчетных потерь электроэнергии в процентном отношении к отпуску в сети энергосистем за последние годы существенно выросла. Как известно, отчетные потери электроэнергии в электрических сетях энергосистем состоят из суммы технических потерь (потерь от протекания тока и потерь холостого хода) и коммерческих потерь, характеризующих погрешности измерительной системы и объем хищений электроэнергии. При спаде производства и, как следствие, снижении энергопотребления увеличение потерь электроэнергии в электрических сетях связано в основном с увеличением их коммерческой составляющей. Это объясняется прежде всего неплатежами за потребленную электроэнергию и резко возросшим числом хищений электроэнергии.
Одним из основных факторов, влияющих на увеличение отчетных потерь энергии в электрических сетях энергосистем, является то, что в связи со спадом промышленного производства существенно увеличилось в процентном отношении потребление электроэнергии бытовыми потребителями на которые приходится основная масса хищений электроэнергии.
Вполне естественно, что при существенном увеличении стоимости электроэнергии и общей крайне неблагоприятной экономической ситуации в стране многие потребители стремятся занизить показатели определяющие размер оплаты за потребленную ими электроэнергию. Хищениям электроэнергии способствует несовершенство существующей системы учета электроэнергии. Сложившееся ранее отношение к учету электроэнергии, как к второстепенному и малозначащему фактору в работе энергообъектов привело к тому, что в
настоящее время в кризисном состоянии оказалось не только организационное состояние системы сбыта электроэнергии но и техническое состояние систем учета, не отвечающее современным требованиям.
Следует подчеркнуть, что промышленные потребители, хотя и могут задерживать оплату за потребленную электроэнергию, но счета им выставляются согласно показаниям счетчиков, на основании которых и составляются месячные балансы электроэнергии в электрической сети. Кроме того случаи хищения электроэнергии промышленными потребителями встречаются значительно реже, чем у бытовых. Поэтому наиболее существенно выросли отчетные потери в сетях напряжением 0,4-6-10-15 кВ, от которых получают питание основная масса бытовых потребителей. Сложная конфигурация и большая разветвленность данных сетей создают значительные трудности по обнаружению мест хищений электроэнергии.
Хищения электроэнергии приносят электроэнергетической отрасли весьма ощутимые убытки. Невнимание к проблемам эффективной борьбы с хищениями электроэнергии и несовершенства существующих систем учета ведет к дальнейшему нарастанию существенных экономических потерь. Становиться понятным, что вкладывание финансовых средств в учет электроэнергии и повышение эффективности борьбы с хищениями электроэнергии способно окупить себя в достаточно короткие сроки.
Таким образом, задача разработки действенных методов борьбы с хищениями электроэнергии становиться все более актуальной.
производства. Введение дифференцированных тарифов по зонам суток позволило бы материального заинтересовать потребителей в уплотнении графиков нагрузки энергосистемы. Однако существующая система учета не позволяет введение дифференцированных тарифов.
В последующих разделах рассмотрены пути устранения недостатков существующей организации учета электроэнергии и повышения эффективности борьбы с хищениями электроэнергии.
1.2. Пути устранения недостатков существующей организации учета потребления и потерь электроэнергии
1.2.1. Обзор путей устранения недостатков существующей организации учета электроэнергии
В первой части данной работы был проведен анализ существующей организации учета электроэнергии и выявлены ее основные недостатки. На основе вышеизложенного можно сделать вывод как о неудовлетворительном состоянии организационной системы сбыта так и о техническом несовершенстве систем учета электроэнергии. Существующее положение в организации учета электроэнергии не позволяет эффективно бороться с хищениями электроэнергии, объем которых
возрастает. В следствии недостаточной точности и достоверности получаемой информации по электропотреблению значительно искажаются показатели работы энергосистемы.
Можно выделить следующие пути устранения недостатков существующей организации учета электроэнергии:
1. Совершенствование приборов учета электроэнергии;
2. Создание автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии - АСКУЭ;
3. Проведение соответствующих организационных мероприятий.
Все выделенные пути устранения недостатков существующих организаций учета электроэнергии подробно рассмотрены ниже.
1.2.2. Совершенствование приборов учета. Применение более совершенных.
1.2.2.1. Совершенствование измерительных трансформаторов тока и напряжения.
Даже имеющий самый высокий класс точности счетчик электроэнергии, подключенный к дающим большую погрешности трансформаторам тока и напряжения не обеспечит необходимую точность измерений. Поэтому применение измерительных трансформаторов обладающих высокой точностью имеет большое значение.
Трансформаторы тока и напряжения работают в своем большинстве на энергообъектах уже по 15-30 лет без должной периодической поверки. Известны источники возникновения погрешностей измерительных трансформаторов при их эксплуатации. Из-за старения материалов, нарушений условий и электрических режимов работы к ряду других причин погрешности трансформаторов тока и напряжения могут превышать допустимые пределы в несколько раз. Особо следует выделить высокую погрешность измерительных трансформаторов при пониженных нагрузках. Применяемые трансформаторы обеспечивают погрешность соответствующую своему классу точности при нагрузке более 5 % от номинальной. В настоящее время большинство промышленных предприятий у которых и организуется учет с использованием измерительных трансформаторов значительно уменьшили объемы производства и часто нагрузки не превышают 5 % от номинальной, что служит источником больших неточностей при учете электроэнергии.
Необходимо обеспечение периодической поверки трансформаторов тока и напряжения, тем более что соответствующие методики и аппаратура в нашей стране разработаны и внедряются. При выходе трансформаторов тока и напряжения за допустимым классом точности пределы необходимо проводить их замену на более совершенные. Кроме того
следует по возможности исключать подключения к измерительным трансформаторам совместно с приборами учета устройств релейной защиты, особенно высокоомных. При невозможности подобных исключений необходимо применять менее мощные устройства релейной защиты или электронные счетчики электроэнергии.
Все перечисленные меры позволили бы повысить точность измерения электроэнергии при помощи измерительных трансформаторов.
1.2.2.2. Применение электронных счетчиков электроэнергии
Основным прибором учета электроэнергии до настоящего времени являлись индукционные счетчики электроэнергии класса точности 2,5. Эти приборы обладают массой недостатков и часто не удовлетворяют современным требованиям к учету электроэнергии, особенно при учете больших потоков энергии.
Повышение точности измерения мощности и энергии требует учета особенностей энергетических процессов при наличии нагрузок, ухудшающих форму кривой напряжения и создающих колебания напряжения и не симметрию. Точность измерения мощности и энергии потребляемой нагрузкой в системе электроснабжения, определяется не только классом точности прибора, но и структурой измерительного прибора, т.е. зависит от того, насколько применяемое устройство учитывает искажающие свойства нагрузок. Электронные счетчики электроэнергии позволяют более точно учитывать электроэнергию, имеющую значительные отклонения от норм по качеству, что очень важно при повышенной точности измерений.
Современные системы учета потребления электроэнергии нуждаются в двух типах измерительных приборов: счетчика электроэнергии и измерителя мощности или же в устройстве выполняющем обе функции. Реализация такой системы учета на базе старых измерительных приборов сопряжена с трудностями. Электронные счетчики обладают широкими возможностями по измерению активной и реактивной мощности и электроэнергии,
кроме того имеют широкий набор дополнительных функций. Важным достоинством электронных счетчиков является возможность использования многотарифной системы
расчетов за электроэнергию. Электронные счетчики надежны и долговечны. Классы точности электронных счетчиков 0,2; 0,5.
Однако, следует упомянуть основной недостаток подобных приборов - дороговизну. Поэтому в настоящее время целесообразно применение электронных счетчиков при измерении значительных потоков энергии, где их применение себя оправдывает в следствии их высокой точности и надежности. По мере удешевления электронных приборов учета минимальная мощность потребителя при которой их целесообразно устанавливать будет уменьшаться. В АО Янтарьэнерго имеется опыт применения электронных счетчиков фирмы Ландыш и Гир на подстанции Советск в составе комплекса АСКУЭ производства этой же фирмы, а также отечественных электронных счетчиков производства Невиномеченского комбината. Если первые зарекомендовали себя в эксплуатации очень неплохо, то вторые проявили крайне низкую надежность и склонность к частым поломкам.
1.2.2.3. Применение приборов предварительной оплаты за электроэнергию.
Проблема обеспечение безусловных платежей за электроэнергию сегодня очень актуальна. Задача практического получения денег за электроэнергию существует не только в России, но и в любой другой стране. Сегодня разработаны и массово выпускаются в мире системы и приборы предварительной оплаты за электроэнергию. Суть таких систем: заплатил деньги - получил электроэнергию, нет денег - прибор сам отключает абонента от сети, без всякого участия энергоснабжающей организации. Внедрение таких систем способно принести значительный полезный эффект.
Большой интерес представляет опыт внедрения и эксплуатации системы предварительной оплаты электроэнергии СПЭ в АО Пермьэнерго. Задача внедрения такой
системы была поставлена в 1995 году и с 1997 года идет практическая установка системы предварительной оплаты за электроэнергию у мелкомоторных потребителей.
При выборе первоначального варианта системы предоплаты рассматривались предложения различных отечественных и зарубежных фирм. В качестве базового варианта была выбрана продукция фирмы HTS - electronik, Германия. Система предварительной оплаты HTS - electronik состоит из приборов предварительной оплаты, ЧИП - ключей и программирующей станции. Прибор предварительной оплаты - это электронный счетчик, совмещенный в одном корпусе с программным устройством, сравнивающим какое количество электроэнергии потребитель оплатил и сколько израсходовал, и контактор, отключающий потребителя. ЧИП - ключ выполнен в форме пластмассового ключа и содержит залитую в пластмассу микросхему, фактически запоминающее устройство. Программирующая станция состоит из обычного компьютера и прибора преобразования сигналов, позволяющего
записывать и считывать информацию с ЧИП - ключа.
Технические данные прибора предоплаты приведены в таблице 7.
Таблица 7.
Рабочий параметрЗначениеНапряжение
Частота
Количество тарифов
Класс точности
Температура эксплуатации
Отключаемый ток в фазе
Межповерочный интервал
Срок службы3х220-400 В
50 Гц
2
2
от - 40С до + 70С
100 А
16 лет
20 лет
Продолжение таблицы 7.
Рабочий параметрЗначениеГабаритные размеры336х178х155 мм Прибор имеет встроенные астрономические часы. Перед отключением срабатывает звуковая сигнализация. Все попытки несанкционированного вскрытия клемной коробки регистрируются.
При внедрении системы была сразу определена экономическая нецелесообразность ее установки для бытовых потребителей из-за искусственно установленных заниженных тарифов за электроэнергию и высокой стоимости приборов. В настоящее время все приборы установлены у потребителей получающих электроэнергию с шин 0,4 кВ.
В процессе внедрения было выявлено что:
- программный продукт немецкой стороны не соответствуют требованиям законов и правил при расчетах за электроэнергию в России;
- максимальный ток в фазе 100 А резко ограничивал объем применения от внедрения системы;
- система не защищена от перегрузок по току, что привело к систематическим отказам приборов;
- имеются серьезные различия в требованиях к качеству электроэнергии между Германией и Россией;
- в России отсутствуют требования к таким приборам, правила их внедрения и проведения расчетов.
В результате в АО Пермьэнерго были вынуждены разработать собственный программный продукт и систему предварительной оплаты за электроэнергию СПЭ на базе немецких приборов, в который сегодня решены следующие проблемы:
- программный продукт приведен в соответствие с Российскими законами и правилами;
- определены способы и места пломбирования и клеймения;
- определены способы организационной и технической защиты информации от несанкционированного воздействия;
- введена защита от перегрузок по току;
- отключаемый ток в фазе увеличен до 1000 А.
Система СПЭ была представлена на сертификационные испытания, впервые в России прошла их и имеет сертификат типа РОСС RU.C.34.004.A. 5815.
Все приборы потребителям электроэнергии установили с их согласия. Для таких потребителей установлены экономические стимулы - скидка с тарифа в размере 3 % и дифференцируемый тариф по зонам суток со скидкой в ночное время в размере 35 %.
Приборы предварительной оплаты обеспечивают автономное управление отпуском электроэнергии, сообщает потребителю информацию о количестве потребленной им энергии и оставшейся сумме предоплаты и заблаговременно предупреждает потребителя о приближающемся исчерпании оплаченного кредита. Отключение потребителя после исчерпания им предоплаты и включение его на полную мощность после погашения им образовавшейся задолженности происходит автоматически. Защита от хищений электроэнергии осуществляется путем блокирования счетчика при взломе корпуса и прекращении подачи электроэнергии при записи в память счетчика подобного факта.
В результате внедрения в АО Пермьэнерго системы СПЭ с установкой около 200 приборов и организацией трех расчетных центров получены следующие результаты:
- погашена задолженность потребителей за электроэнергию, составляющая в среднем у каждого из них 50 тыс. руб.;
- совершенно неожиданно безусловность оплаты за электроэнергию стала мощным
энергосберегающим фактором и потребители значительно снизили электропотребление;
- сбор денег на 01.03.99 составил 750 тыс. руб. в месяц.
При эксплуатации системы были выявлены две крупные проблемы. Во-первых, попытки хищения электроэнергии вплоть до перемонтажа и искусственного короткого замыкания силовых цепей. Во-вторых низкое качество электроэнергии в сетях 0,4 кВ.
В настоящее время ведутся работы по созданию системы предварительной оплаты для потребителей, получающих электроэнергию с шин 6-10 кВ и собственного прибора предоплаты, стабильно работающего в практически аварийных режимах сети и имеющего более низкую цену.
1.2.3. Создание автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии.
1.2.3.1. Назначение, состав и принципы построения АСКУЭ.
Организация общероссийского оптового и розничного рынков энергии и мощности обуславливает необходимость повышение точности и достоверности учета электроэнергии путем создания отраслевой иерархической системой АСКУЭ и ее интеграции с банковскими системами для контроля и ускорения платежей на оптовом и розничном рынках энергии и мощности.
Современное состояние технических средств учета электроэнергии и оснащение энергосистем средствами вычислительной техники создают предпосылки для создания АСКУЭ, обеспечивающей выдачу необходимой коммерческой информации в реальном масштабе времени на все уровни управления и обслуживающие их банки.
Системы АСКЭ, автоматизирующие контроль и учет потоков энергии и мощности в энергосистеме, базируются на получении информации от электросчетчиков, ее сборе обработке и хранении на объектах с помощью специализированных микропроцессорных контроллеров с последующей передачей от них данных по каналам связи в центры обработки
информации и позволяют:
1) обеспечить легитимной и достоверной информацией коммерческие расчеты на оптовом рынке перетоков энергии и мощности между субъектами в ЕЭС России, а также коммерческие расчеты с субъектами розничных рынков энергии и мощности с использованием экономически обоснованных тарифов (дифференцированных, многоставочных, блочных);
2) осуществлять точный, в единых временных фазах учет и контроль балансов энергии и мощности по объектам энергосистемы (электростанциям и подстанциям), по узлам, РЭС, ПЭС и энергосистеме электрическим сетям РАО;
3) производить более точный учет и прогнозирование выработки и потерь электроэнергии в энергосистеме, а также удельных расходов топлива и других технико-экономических показаний на структурных подразделениях энергосистемы;
4) осуществлять контроль и управление режимами энергопотребления, в том числе контроль договорных величин потребления электроэнергии и мощности крупными промышленными предприятиями на основании коммерческих, метрологически обеспеченных данных и управление их нагрузкой;
5) обеспечить автоматизацию расчетов за отпущенную электроэнергию с различными группами потребителей, проведение расчетов с банковскими структурами, а также осуществлять в реальном времени движение платежей и контроль за их прохождением по межмашинному объекту;
6) формировать достоверные и точные данные для производственной и статистической отчетности о полезно отпущенной и реализованной электроэнергии, а также анализа режимов электропотребления по объектам, узлам, районам, энергосистемам, межрегиональным электрическим сетям РАО, объединения энергосистем и по РАО в целом;
7) создать информационную базу для повышения эффективности использования топливо-энергетических ресурсов, энергосбережения и рационального использования энергии в энергосистемах и у потребителей.
В основу
систем АСКУЭ закладываются следующие основные положения:
1) исходной информацией для систем должны служить данные, получаемые от датчиков энергии;
2) системы, устанавливаемые на объектах, должны создаваться как расчетные (коммерческие), использующие для расчетного и технического учета одни и те же комплексы технических средств;
3) сбор, обработка, хранение и выдача информации об энергии и мощности на объектах должны осуществляться с помощью метрологически аттестованных, защищенных от несанкционированного доступа и сертифицированных для коммерческих расчетов устройств и систем;
4) системы сбора и передачи информации (ССПИ) АСКУЭ должны по возможности совмещаться с ССПИ автоматизированных систем диспетчерского управления объединения;
5) информация об электроэнергии и мощности, образующаяся и циркулирующая в системах АСУЭ всех уровней должна быть привязана к единому астрономическому времени ее образования и обеспечивать единые временные в целом.
Основным уровнем на котором осуществляется сбор и обработка информации об энергии и мощности от всех объектов АСКУЭ независимо от их принадлежности, является уровень энергосистемы, который в свою очередь имеет свою иерархию:
1) уровень предприятий электрических сетей и энергосбытов;
2) уровень районов электрических сетей и участков энергосбытов (данный уровень создается с учетом целесообразности);
3) уровень объектов АСКУЭ - электростанций и подстанций, а также потребителей электроэнергии (промышленных и приравненных к ним предприятий, сельскохозяйственных, коммунально-бытовых и других потребителей).
В состав средств АСКУЭ входят:
1) индукционные и электронные счетчики активной и реактивной энергии доукомплектованные или имеющие встроенные электронные счетчики) датчики импульсов;
2) информационно-измерительные системы и устройства сбора и передачи данных, обеспечивающие сбор, обработку, накопление хранение и передачу по каналам связи в соответствующие центры сбора и обработки информации данных о расходах электроэнергии, мощности в контролируемых точках на объектах АСКУЭ;
3) технические средства системы сбора и передачи информации от информационно-измерительных систем до центров обработки информации, включая каналы связи, модемы, устройства коммутации сигналов и т.д.;
4) средства вычислительной техники для объектов и центров обработки информации АСКУЭ и межмашинного обмена информацией между уровнями иерархии АСКУЭ.
В качестве средств вычислительной техники для обработки информации АСКУЭ на крупных электростанциях и подстанциях, а также центрах обработки информации об энергии и мощности в предприятиях электрических (районах электрических сетей) и в энергосистеме в целом применяются выделенные для этих целей рабочие станции или персональные электронно-вычислительные машины, стандартной комплектации и предназначенные для круглосуточной работы, как правило, включенные в местные локальные сети.
1.2.3.2. Преимущества АСКУЭ
Создание АСКУЭ совместно с применением более точных измерительных приборов позволило бы избавиться от многих недостатков присущих существующим системам учета
электроэнергии.
В системе АСКУЭ снятие показаний всех измерительных приборов происходит единовременно. Это позволяет избежать значительных погрешностей при учете электроэнергии в следствии разновременности снятия показаний измерительных приборов.
Применение обладающих высоким классом точности электронных счетчиков также способствует повышению точности учета электроэнергии и мощности. В настоящее время нередко небаланс между отпущенной и потребленной электроэнергией достигает 20 - 25 %. Исключив или значительно уменьшив при помощи АСКУЭ из подобного небаланса ту долю, которая может обусловлена погрешностью измерений электроэнергии, можно искать источники различного рода потерь и принимать адекватные меры по их ограничению.
Очень положительный эффект способно принести внедрение АСКУЭ на уровне бытовых и обобществленно-коммунальных потребителей. Это позволит значительно упорядочить систему расчетов с ними, а также получать точную информацию по энергопотреблению. Точная и отечественная информация о потребленной бытовыми потребителями электроэнергии способствует быстрому выявлению мест хищения электроэнергии, основная масса которых приходится именно на эту группу потребителей.
Внедрение АСКУЭ позволило бы повысить точность учета потерь электроэнергии. Как уже упоминалось выше при расчете величин технических потерь электроэнергии распределение нагрузки между потребителями условно принимается таким же как на день контрольных замеров (программа Корона) или же пропорционально мощности установленных трансформаторов (программаУрал), что не совсем справедливо. Оперативная информация о распределении нагрузки между потребителями позволило бы повысить точность расчета потерь электроэнергии.
1.2.3.3. Возможные способы построения комплекса АСКУЭ
На рисунке 6 приведен пример структурной схемы АСКУЭ многоквартирного жилого дома. У всех потребителей электроэнергии установлены счетчики , кроме того один счетчик фиксирует суммарный расход электроэнергии на весь дом. Все имеющиеся счетчики электроэнергии подключены к концентратору, информация с которого в свою очередь передается на центральную станцию (ЭВМ). Возможна передача данных на рабочую станцию как по специальным каналам связи или же периодическое снятие информации при помощи переносных устройств. Показания всех счетчиков установленных у потребителей снимаются единовременно, полученная информация передается на рабочую станцию и обрабатывается. В соответствии с показаниями счетчиков электроэнергии потребителям выставляются счета за потребленную электроэнергию. Возможно введение многотарифной системы расчетов за электроэнергию.
Если в доме имеются случаи хищения электроэнергии, то возникает значительный небаланс между энергией отпущенной на весь дом и потребленной согласно показаниям счетчиков. Возникновение подобного небаланса сразу позволяет сделать вывод о наличии в пределах данного дома случаев хищения электроэнергии и принять дополнительные меры по их обнаружению.
Подобные системы уже эксплуатируются в Москве. Системы АСКУЭ для других групп потребителей имеют незначительные отличия.
Возможно несколько вариантов построения АСКУЭ. Прежде всего это классическая АСКУЭ на базе совершенно неинтеллектуальных счетчиков электроэнергии и полностью интеллектуальных концентраторов, осуществляющим связь со счетчиками, обработку собранной информации и передачу ее на рабочую станцию по существующим каналам связи через свои встроенные или внешние модемы.
Данная система работает с существующим парком индукционных счетчиков дополненных датчиками импульсов. Такая система обладает рядом недостатков, связанных в основном с проблемой обеспечения достоверности принятой и переданной информации в эксплуатационных условиях. Однако, к достоинствам такой системы можно отнести ее быстродействие и дешевизну. Учитывая огромный парк применяемых индукционных счетчиков
их замена на более совершенные потребовала бы огромных материальных затрат. Второй вариант построения системы АСКУЭ - использование интеллектуальных электронных счетчиков обладающих широкими возможностями. Конечно, второй вариант очень перспективен, однако следует иметь ввиду, что стоимость многофункциональных электронных счетчиков достаточно велика и при всех их достоинствах в настоящее время широкое применение данных приборов нерационально. Как уже упоминалось подобные счетчики целесообразно устанавливать для измерения значительных перетоков энергии бытовых потребителей еще далеко.
1.2.3.4. Перспективы внедрения АСКУЭ в АО Янтарьэнерго
В АО Янтарьэнерго создана Автоматизированная система контроля и учета энергии и мощности АО Янтарьэнерго на основании приказа РАО ЕЭС России от 23.08.95 года 381 О создании автоматизированных систем контроля и учета электро и теплоэнергии (АСКУЭ) и дальнейшем развитии их а РАО ЕЭС России и приказа Севзапэнерго от 26.11.95 года 181 О создании автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ) в ОЭС Севзапэнерго.
Многоуровневая интегрированная АСКУЭ АО Янтарьэнерго предназначена для осуществления эффективного автоматизированного коммерческого и технического учета и контроля производства, распределения и потребления энергии и мощности в ОЭС Севзапэнерго. Цель создания АСКУЭ ОЭС Севзапэнерго является обеспечение точной,
достоверной и легитимной информацией всех видов учета энергии и мощности на всех уровнях управления ОЭС, включая межгосударственные взаиморасчеты, взаимозачеты на оптовом рынке энергии и мощности (ОРЭМ) и расчеты между энергоснабжающими организациями и потребителями на розничных рынках энергии и мощности.
В настоящее время в АО Янтарьэнерго установлена система учета и контроля потребления мощности и энергии на напряжении 330 кВ на подстанции Советск. Имеется четыре электронных счетчика, установленных в цепи трансформатора напряжения на линиях: 325, 326, 447 и в цепи обходного выключателя, сумматор и источник независимого питания, разработанные фирмой Ландыш и Гир. Информация со счетчиков поступает в диспетчерскую службу энергосбыта, где и происходит обработка результатов.
В перспективе на подстанции Советск - 330 будут установлены счетчики на линиях: 441, 415, на автотрансформаторах и трансформаторах собственных нужд. В сети напряжением 330 кВ в Калининградской области также рассматривается вопрос об установке счетчиков на подстанциях Центральная и Северная, так как они являются непосредственными поставщиками электрической энергии промышленным и бытовым потребителям Калининграда и пригородов.
Однако, в связи с достаточно тяжелым материальным положением энергетической отрасли широкое внедрение АСКУЭ на уровне промышленных и коммунально-бытовых потребителей, требующее значительных материальных затрат и необходимости решения многих технических проблем пока невозможно.
1.2.4. Проведение организационных мероприятий по повышению точности и достоверности учета электроэнергии.
Источником дополнительных погрешностей при учете электроэнергии служит низкая трудовая дисциплина некоторых работников энергообъектов. Снятия показаний счетчиков
электроэнергии производится крайне неаккуратно, требование к одновременности снятии показаний не выполняется. При монтаже приборов учета допускаются серьезные недочеты. Даже самый точный измерительный комплекс при недостаточно грамотной его эксплуатации будет служить источником значительных погрешностей.
На основе вышеизложенного можно сделать вывод о необходимости проведения организационных мероприятий по повышению дисциплины при эксплуатации измерительных приборов.
1.3. Расчетные способы повышения достоверности показаний счетчиков электроэнергии
1.3.1. Общий подход к решению проблемы
Существующие системы учета электроэнергии обладают массой недостатков. Они не позволяют получать точную, достоверную и оперативную информацию об объемах электроэнергии, распределяемых в электрических сетях и отпускаемых потребителям. Проблему повышения точности и достоверности системы сбора информации по электропотреблению можно решать путем ее технического совершенствования (замена существующих измерительных трансформаторов и счетчиков на более точные, внедрение АСКУЭ). Такой подход решает данную проблему, но он связан с значительными капиталовложениями и требует времени. Но существует и другой способ повышения точности и достоверности получаемой информации по электропотреблению.
В источнике /4/ рассматриваются возможности использования математической модели для достоверизации энергораспределения в сложной электрической системе. Такая математическая модель позволяет на основе имеющихся показаний счетчиков электроэнергии повысить точность, достоверность и надежность получения информации по потокам энергии, техническим и коммерческим потерям энергии и локализовать места этих потерь.
В основу математической модели для достоверизации энергораспределения может быть положен закон сохранения энергии. Электроснабжающие организации получают электроэнергию на высоком напряжении и с помощью своих сетей обеспечивают электроснабжение промышленных и бытовых потребителей, Все потребители оснащены счетчиками электроэнергии. Как правило, расчеты за электроэнергию производятся раз в месяц на основе показаний электросчетчиков. Естественно, что для любого отрезка времени всегда соблюдается закон сохранения энергии:
(5)
где объем электроэнергии, подведенный к рассматриваемой сети;
отпущенный потребителям объем электроэнергии;
потери электроэнергии в сети.
В дальнейшем под электроэнергией будем понимать активную составляющую энергии.
Если с помощью существующих средств контроля электроэнергии произвести замеры подведенной и потребленной электроэнергии, то их разность даст общие потери, обычно называемые отчетными. Эти потери делятся на технические (потери от протекания тока и потери холостого хода) и коммерческие, характеризующие главным образом погрешности измерительной системы:
(6)
где - коммерческие потери электроэнергии;
- технические потери электроэнергии.
Предлагается способ повышения точности и достоверности информации по электропотреблению, основанный на математической обработке показаний имеющейся системы сбора информации. Основная идея такого расчетного способа лежит в использовании
закона сохранения энергии применительно ко всей энергосистеме в целом. Иными слонами, для любого временного интервала должен существовать баланс между выработанной и потребленной энергией с учетом потерь. Суть метода состоит в том, что для всех счетчиков необходимо найти расчетные значения энергии, проходящей в месте установки счетчика. Расчетное значение энергии, полученное на основании математической модели, будет отличаться от измеренного, но для расчетных значений будет соблюдаться закон сохранения энергии. Для измеренных значений закон сохранения энергии не соблюдается ввиду погрешностей системы сбора информации.
Даже у очень точной системы измерений энергии будут присутствовать небалансы, которые обычно списываются на отчетные потери.
Из теории информации известно, что оценку погрешности показаний измерительных устройств целесообразно производить на основе минимизации функции взвешенной суммы квадратов ошибок измерений:
(7)
где расчётное значение энергии i- ого счётчика;
измеренное значение энергии i- ого счётчика;
общее число счётчиков в схеме;
весовые коэффициенты.
Весовые коэффициенты в (7) следует принимать обратно пропорциональными дисперсиям ошибок измерений. В связи с тем, что для большинства счетчиков их средние погрешности трудно определить или спрогнозировать, при выборе весовых коэффициентов следует использовать механизм экспертных оценок, учитывающий следующие факторы:
класс точности измерительных трансформаторов тока и напряжения;
класс точности самого счетчика;
условна эксплуатации счетчика, наличие зимнего подогрева;
дату последней поверки;
средний объем электропотребления в месте установки счетчика.
Для точных приборов весовые коэффициенты должны быть большими, а для плохих счетчиков малыми, но всегда положительными числами.
Следует отметить, что функция (7) должна быть дополнена условиями, обеспечивающими выполнение закона сохранения энергии.
Для простоты первоначально будем полагать, что технические потери энергии в сети отсутствуют. Схему любой электрической сети можно представить в виде графа. Линии электропередачи и трансформаторы являются ребрами этого графа, а электростанции и подстанции узлами.
Для каждого узла схемы должен выполняться закон сохранения энергии, т.е. притекающая энергия равна вытекающей. В случае, когда для всех узлов расчетной схемы закон сохранения энергии выполняется, он будет выполняться и для всей схемы в целом, и для любого отдельно взятого ее фрагмента. В качестве условия, обеспечивающего соблюдение закона сохранения энергии, следует записать систему уравнений, в которой каждое из уравнений представляет собой первый закон Кирхгофа для расчетных потоков энергии:
(8)
где расчетная узловая энергия;
расчетный поток энергии по ветви;
число узлов в рассматриваемом фрагменте схемы сети.
Таким образом, рассматриваемая задача сводится к минимизации целевой функции (7) при наличии системы ограничений - равенств (8). Используя систему (8), все узловые
параметры в целевой функции (7) можно заменить на линейные. Взяв производные от (7) по переменным и приравняв их нулю, получим систему уравнений, решение которой относительно обеспечивает минимум функции (7):
(9)
Число уравнений и число переменных в данной системе будет равна числу связей в схеме замещения сети. В правой части системы (9) присутствует вектор В, компоненты которого связаны с небалансами в измерениях энергии. Квадратная матрица С состоит из постоянных коэффициентов, являющихся линейными комбинациями весовых коэффициентов из (7). Она является слабо заполненной и отражает топологию сети. Каждое из уравнений в (9) соответствует связи i j и содержит столько ненулевых элементов, сколько связей имеют два соседних узла i и j. Узловые оценки энергии легко находятся из (8). Полученные расчетные значения и - удовлетворяют первому закону Кирхгофа. Получающиеся разности между измеренными и расчетными значениями энергии характеризуют погрешности измерительной системы. Данные расчеты позволяют локализовать элементы сети с большими погрешностями учета электроэнергии и оценивать достоверность системы сбора информации по учету электроэнергии, не прибегая к технической проверке и диагностике отдельных счетчиков.
Изложение является упрощенной формой подхода к достоверизации энергораспределения. Далее следуют пояснения, позволяющие использовать метод для расчетов реальных энергосистем.
1.3.2.Наблюдаемость энергораспределения и связь с задачей оценки состояния режима мощностей.
Для электроэнергетики хорошо известна задача оценивания состояния установившегося режима энергосистемы по данным телезамеров или контрольного замера. Из теории оценивания известно, что режим системы может быть восстановлен (рассчитан) при достаточном объеме замеров и их правильном размещении в сети. Достоверизацию энергораспределения сложной электрической сети можно также рассматривать как задачу оценивания. В случае, когда в энергосистеме будет недостаточное число счетчиков электроэнергии, невозможно будет найти и расчетные значения потоков энергии. Такую ситуацию можно характеризовать термином ненаблюдаемость. При оценивании состояния установившегося режима по данным телезамеров проблема ненаблюдаемости решается путем введения в целевую функцию дополнительных измерений, называемых псевдозамерами. Обычно в качестве псевдозамеров используются данные по узловым нагрузкам, полученные из контрольного замера.
Относительно задачи оценивания энергораспределения следует отметить, что проблема ненаблюдаемости для нее не так актуальна, так как во всех узлах схемы устанавливаются счетчики, контролирующие генерацию электроэнергии и ее отпуск потребителям.
Из теории оценивания известно, что уточнение расчетных величин по сравнению с замеренными (снижение погрешности измерений) возможно только при наличии избыточности измерений. Для оценки энергораспределения избыточность измерений будет появляться в том случае, если помимо всех узловых инъекций энергии будет измеряться хотя бы один переток энергии по линии электропередачи или трансформатору, соответствующему ветви в схеме замещения. Чем больше связей в сети оснащено счетчиками, тем выше будут избыточность системы измерения и точность расчетов энерго-распределения. Поэтому следует
регулярно производить снятие показаний не только расчетных счетчиков электроэнергии, но и счетчиков технического учета. С точки зрения рассматриваемой математической модели использование дублируемых измерений также повышает точность расчетов.
Введение дополнительных псевдозамеров целесообразно при наличии грубых ошибок в измерениях (заклинивание счетчика), при потере измерений и при наличии ненаблюдаемых фрагментов сети. Источником данных для получения псевдозамеров может быть контрольный замер мгновенных электрических параметров (токи, мощности, напряжения) установившегося режима. Из контрольного замера установившегося режима могут быть получены любые данные по потокам активной и реактивной мощности. В связи с этим в задаче достоверизации энергораспределения удобно от данных по энергии перейти к данным по мощностям. Такой переход весьма прост и осуществляется путем деления данных по объемам замеренной энергии на время , в течение которого данный объем энергии был зафиксирован:
(10)
Дальнейшая достоверизация измерений будет выполняться в пространстве средних мощностей. Все предшествующие рассуждения и формулы для достоверизации измерений остаются действительными и для мощностей. Точно так же как для измерений энергии не выполнялись узловые балансы, так и для полученных из (10) средних мощностей узловые балансы выполняться не
будут. Восстановив расчетным способом баланс для мощностей, можно сделать обратный подход от мощности к энергии. Полученные расчетные значения потоков энергии будут удовлетворять закону сохранения энергии и первому закону Кирхгофа для каждого узла.
Таким образом, возможен переход от задачи достоверизации энергораспределения к
задаче достоверизации средних мощностей, полученных на основании показаний счетчиков электроэнергии. Достоверизация мощностей имеет глубокую степень научной и практической проработки. Одна из проблем при обработке данных счетчиков электроэнергии неодновременность снятия их показаний. Переход к средним мощностям позволяет выполнять балансовые расчеты на основе асинхронно снятых измерений, если при снятии показаний счетчиков фиксировать время измерения. Поделив объем энергии на временной интервал его измерения, всегда можно определить среднее значение мощности, на основании которого производятся расчеты.
Следующим положительным моментом перехода к оценке средних мощностей является возможность достоверизации реактивной энергии совместно с активной. Кроме того, данные контрольного замера мощностей при обработке средних мощностей позволяют учитывать псевдозамеры узловых модулей напряжения. В результате оценки средних мощностей, получаемых на основе показаний счетчиков энергии, может быть восстановлен режим мощностей во всей схеме, т.е. могут быть получены перетоки мощности по связям, на которых счетчики энергии не были установлены. Таким образом, задача достоверизации энергораспределения сложной сети позволяет не только произвести уточнение показаний счетчиков, исходя из первого закона Кирхгофа, но и получить оценки потоков энергии во всех остальных элементах сети, в которых счетчики активной и реактивной энергии отсутствуют.
Важное значение при оценивании состояния уделяется выявлению плохих измерений. Известно, что один плохой замер может испортить множество хороших, точных, замеров. Существуют расчетные методы отбраковки плохих (ложных) замеров. С точки зрения задачи достоверизации энергораспределения выявление ложных замеров может иметь еще большее значение, так как счетчики электроэнергии подвержены частым поломкам и заклиниваниям.
Таким образом, задачу достоверизации энергораспределения можно свести к хорошо известной задаче оценки состояния установившегося режима и использовать в качестве псевдозамеров данные достоверизации контрольного замера.
Следует указать особенности задачи сценки энергораспределения по сравнению с задачей оценки установившегося режима электрической сети