Автореферат на дисертацията - Технически Университет - София

Технически университет СофияИПФ – СливенКАТЕДРА «ЕЛЕКТРОТЕХНИКА,ЕЛЕКТРОНИКА И АВТОМАТИКА»маг.инж.Светослав Адалбертов МАРТОНАнализ на качеството на електрическата енергияв разпределителни мрежи с децентрализираниенергийни източнициАВТОРЕФЕРАТна дисертационен труд за присъжданена научната и образователната степен „ДОКТОР”по научна специалност „Eлектрически мрежи и системи ”в професионално направление 5.2.“Eлектротехника, електроника и автоматика”Научен ръководител:проф. д-р инж.Стефка Иванова НеделчеваНаучно жури:проф. д-р инж. Стефка Иванова Неделчевапроф. дтн. инж. Румен Иванов Каровдоц.д-р инж. Антон Георгиев Андоновдоц. д-р инж. Пенчо Венков Георгиевдоц. д-р инж. Таня Иванова Пехливанова24.10.2013 г.гр.Сливен

Автореферат на дисертационен труд на тема „Анализ на качеството на ел.енергия в разпределителни мрежи с ДЕИ”Дисертационният труд е разработен в обем от 350 страници, онагледени с 358 фигури и 83таблици. В библиографията са включени 67 литературни източника, като 30 от тях са на латиница,30 на кирилица, а останалите 7 са WEB сайтове.Проучванията, наблюденията и анализи в изследването са извършени при реалниексплоатационни условия на работа на електрическите съоръжения – електрически мрежи иелектроцентрали от ВЕИ.Докторантът работи като инженер-енергетик в „ЕВН България Електроразпределение” ЕАДгр.Пловдив, група „Планиране и развитие на електрическата мрежа” към отдел „Мрежовинженеринг-електричество”.Дисертационният труд е обсъден и насочен за защита от катедра “Електротехника, електроника иавтоматика” на Инженерно-педагогически факултет – Сливен при Технически университет-София назаседание на катедрения съвет, състояло се на 09.07.2013 г.Защитата на дисертационния труд е насрочена със заповед на ректора на ТУ-София - ОЖ-254 от09.07.2013 г. и ще се състои на 24.10.2013 г. от 10:00 ч. в зала 1104 в сградата на ТУ-София,ИПФ,гр.Сливен, бул.”Бургаско шосе” №59 на открито заседание на научното жури в състав:1. проф. д-р инж.Стефка Иванова Неделчева – Председател;2. проф. дтн инж.Румен Димитров Каров – Научен секретар;3. доц. д-р инж.Антон Георгиев Андонов – Член;4. доц. д-р инж.Пенчо Венков Георгиев – Член;5. доц. д-р инж.Таня Иванова Пехливанова – Член;Резервни членове:1. доц. д-р инж.Живко Асенов Даскалов – Член;2. доц. д-р инж.Свилен Радославов Рачев – Член;Материалите по защитата са публикувани в интернет страницата на ТУ-София на адрес:www.tu-sofia.bg, също така са на разположение в катедра „Електротехника, електроника иавтоматика” в ИПФ-Сливен, а при поискване – bbilka@abv.bgТУ-София, ИПФ-Сливен Стр. 2 от 35 гр.Сливенмаг.инж.Светослав Мартон 24.10.2013 г.

Автореферат на дисертационен труд на тема „Анализ на качеството на ел.енергия в разпределителни мрежи с ДЕИ”СЪДЪРЖАНИЕОбща характерисика на дисертационния труд – стр.5Актуалност на проблема – стр.5Цел и проблем на изследванети – стр.5Основна цел на изследването – стр.6Основна цел на изследването – стр.6Използвани научноизследователски методи – стр.7Апробация на резултатите – стр.7Практическа полза от изследването – стр.7Публикации по темата на дисертационния труд – стр.7Одобрение на дисертационния труд – стр.7Обем и структура на дисертационния труд – стр.7Глава първа – Определяне на влияещите фактори върху качеството на електрическата енергия приприсъединяване на ВЕИ към електрическата мрежа – стр.8Глава втора – Методика за изследване на показателите на качество на електроенергията,произвеждата от фотоволтаична електроцентрала – стр.16Глава трета – Софтуерна симулация на режимите на електрическата мрежа с генериращи източници– стр.20Глава четвърта – Изследване показателите на качество на ел.енергията, произвеждана от малъкветрогенераторен парк, присъединен към мрежа СрН – стр.23Глава пета – изследване показателите на качество на ел.енергията, произвеждана от малкафотоволтаична централа, присъединена към мрежа НН – стр.29Приноси на дисертационния труд – стр.33Списък на публикациите по дисертационния труд – стр.34Резюме на английски език – стр.35ТУ-София, ИПФ-Сливен Стр. 3 от 35 гр.Сливенмаг.инж.Светослав Мартон 24.10.2013 г.

Автореферат на дисертационен труд на тема „Анализ на качеството на ел.енергия в разпределителни мрежи с ДЕИ”Изказвам моята сърдечна благодарност към научния си ръководител проф. д-р инж.СтефкаНеделчева за всеотдайното ръководство, за съветите, за ползотворната критика, за търпението иразбирането и за цялата помощ, която ми оказа при разработката на този дисертационен труд.Признателен съм на всички членове на научното жури за тяхното добро отношение, насочващибележки и коментари.ТУ-София, ИПФ-Сливен Стр. 4 от 35 гр.Сливенмаг.инж.Светослав Мартон 24.10.2013 г.

Автореферат на дисертационен труд на тема „Анализ на качеството на ел.енергия в разпределителни мрежи с ДЕИ”ОБЩА ХАРАКТЕРИСТИКА НА ДИСЕРТАЦИОННИЯ ТРУДАктуалност на проблемаПо своята същност електроенергията е търговски продукт, който трябва да има необходимото качество.Масово използваното понятие “качество на електроенергията” - PQ (Power Quality) означава доставяне безпрекъсване на електроенергия на потребителите, като параметрите на мрежовото напрежение са вопределени граници, позволяващи нормалното функциониране на свързаните към мрежата електрическитовари. Идеално електрозахранване означава мрежовото напрежение никога да не се прекъсва, неговатастойност и честота да са в допустимите от действащия стандарт граници и да има чисто синусоидална формабез насложени шумове и смущения.На значението на PQ се обръща сериозно внимание още от самото създаване на електрическитемрежи, но днес то е още по-важно по две основни причини. Те са свързани с наличието на множествосъвременни типове товари, които от една страна се нуждаят от добро PQ, а от друга го влошават порадиестеството на своето действие. Като пример е достатъчно да се споменат импулсните захранвания, използванив голяма част от компютърните, комуникационните и други електронни устройства, и управляващите блоковена постояннотоковите и променливотоковите електродвигатели с променлива честота на въртене.Масовото напоследък присъединяване на възобновяеми енергийни източници (ВЕИ) към общественитеелектроснабдителни мрежи на всички нива на напрежение доведе до още по-голямо влошаване на PQ.Прекомерното изграждане и присъединяване на електроцентрали от ВЕИ доведе до увеличаване наелектрическите съоръжения в електроенергийната система (ЕЕС). Голяма част от тях се явяват нелинейни инесиметрични от електрическа гледна точка, характеризиращи се с бързо изменящо се натоварване въввремето. Особеното при работата на тези електрически централи е това, че генерират електромагнитнисмущения, които влошават показателите на качество на електрическа енергия на електроснабдителнитесистеми. Тези смущения водят до изкривяване на синусоидалната форма на токовете и напреженията, появана несиметрия между тях и поява на колебания в напрежението, изразяващи се в пропадания и увеличане нанапрежението в точката на присъединяване. Всичко това води до съществено усложнение в процесите,протичащи в електроснабдителните системи и потребителите на електрическа енергия. В тези случаи сезасилва взаимното влияние, което води до влошаване на показателите на качество на електрическа енергия,увеличаване на електрическите загуби, намаляване на надеждността на електрическите уредби, снижаване напропускателната способност по активна мощност на електропреносните системи и др.Поддържането на показателите за качество на електрическа енергия в определени нормирани границиводи до ефективна експлоатация на електрическите уредби. При превишаване на тези показатели в редицаслучаи е необходимо да се вземат организационни или технически мерки за да се поддържат в нормативноустановените граници. Ограничаване на диапазона на изменение на пределните стойности на показателите закачество на електрическата енергия при присъединяване на ВЕИ води до същото във вътрешната мрежа напотребителите, което е напълно оправдано действие тъй като тяхното влошаване над нормите има негативни снищо не оправдани технико-икономически последици.Цел и проблеми на изследването.Възобновяемите енергигийни източници ВЕИ, към които спадат малки водни централи (МВЕЦ),фотоволтаичните електроцентрали (ФВЕЦ) и вятърни електроцентрали ВяЕЦ предимно се присъединяват къмТУ-София, ИПФ-Сливен Стр. 5 от 35 гр.Сливенмаг.инж.Светослав Мартон 24.10.2013 г.

Автореферат на дисертационен труд на тема „Анализ на качеството на ел.енергия в разпределителни мрежи с ДЕИ”Използвани научноизследователски методиПри разработване на дисертационния труд, както на емпирично, така и на теоретично ниво са използванистатистически методи, методите анализ и синтез, индукция и дедукция, многокритериално оптимизационниметоди, математическо моделиране, имитационно моделиранне и др.При оформянето на някой идеи авторът се е възползвал както от опита на западноевропейски университети, вкоито е специализирал неколкократно, така и на чужди организации и електроразпределителни предприятия,благодарение на което са формулирани конкретни предложения за постигане на по-голяма точност наразработваната методика.Апробация на резултатитеИдеите и вижданията, които са развити в дисертационния труд са обсъждани и защитавани на две националнинаучни конференции:1. Научна конференция на Русенския университет „Ангел Кънчев” 29-30 окт.2010 г.2. Научна конференция „Сливен 2013”;Практическа полза от изследванетоРазработената методика е използвана при предпроектното проучване и проектиране на общо над 100 MWразлични електроцентрали от ВЕИ, изградени и действащи към момента, присъединени към ЕРМ на ниво НН иСрН. Също така значителна група проектанти на електрически мрежи и ВЕИ електроцентрали са възприеличаст от метода и го използват в работата си.Публикации по темата на дисертационния трудОсновните теоретични, симулационни и експериментални резултати от дисертационния труд са представени в9 публикации (8 бр. в списание „Известия на ТУ-Сливен и 1 бр. в Научни трудове на Русенския университетОдобрение на дисертационния трудДисертационния труд е докладван и одобрен на научен семинар на катедра „Електротехника, електроника иавтоматика” на ИПФ-Сливен, проведен на 09.7.2013 г.Обем и структура на дисертационния трудДисертационният труд е разработен в обем от 350 страници. Състои се от въведение, пет глави, заключение,библиография с включени 67 литературни източника, като 30 от тях са на латиница, 30 на кирилица, аостаналите 7 са WEB сайтове.ТУ-София, ИПФ-Сливен Стр. 7 от 35 гр.Сливенмаг.инж.Светослав Мартон 24.10.2013 г.

Автореферат на дисертационен труд на тема „Анализ на качеството на ел.енергия в разпределителни мрежи с ДЕИ”СЪДЪРЖАНИЕ НА ДИСЕРТАЦИОННИЯ ТРУДГЛАВА 1 - ОПРЕДЕЛЯНЕ НА ВЛИЯЩИТЕ ФАКТОРИ ВЪРХУ КАЧЕСТВО НА ЕЛЕКТРИЧЕСКАТА ЕНЕРГИЯ ПРИПРИСЪЕДИНЯВАНЕ НА ВЪЗОБНОВЯЕМИ ЕНЕРГИЙНИ ИЗТОЧНИЦИ КЪМ ЕЛЕКТРИЧЕСКАТА МРЕЖА1.1 Характеристики на напрежението на електрическата енергия1.1.1 Общи положенияСъвкупността от тези характеристики на захранващата система, при които консуматорите наелектрическа енергия могат да изпълняват заложените в тях функции се определят от общото понятиекачество на електрическа енергия. Две са основните компоненти на качеството на електрическа енергия:непрекъснатост на електроснабдяването и показатели за качеството на електроенергията (ПКЕ). Понятиетокачество на електрическа енергия често се използва за да се опише специфични характерстики назахранващото напрежение. Най-важните ПКЕ са:пропадания на напрежението и кратки прекъсвания на напрежението;несиметрия на напрежението в трифазните системи;моментни пренапрежения;хармоници на тока и напрежението;флуктуации на напрежението, особено тези причиняващи фликер;отклонения и колебания на захранващото променливо напрежение;Насищането на разпределителните мрежи с електроенергия от ВЕИ води до влошаване на качеството наелектрическа енергия. Влошават го и мощните консуматори, използващи регулируеми полупроводниковизадвижвания, мощни електродъгови пещи, електронни преобразуватели и др. Нормалната работа наелектрическите консуматори зависи от качеството на електрическата енергия на захранващата мрежа. Товавзаимно влияние на електрическите консуматори, електроцентрали от ВЕИ и захранващата система сеопределя с понятието електромагнитна съвместимост.1.1.2. Международен стандарт EN50160Този европейски стандарт е разработен от техническия комитет на CELENEC BTTF – Физичнихарактеристики на електрическата енергия и определя главните характеристики на напрежението на изводитеза захранване на потребителите в обществените електроразпредели-телни системи за НН и СН при нормалниусловия на работа. Стандартът дава границите или стойностите на характеристиките, които всеки потребителможе да очаква, но не определя типичните случаи на присъединяване на потребител към общественитеелектроразпределителни мрежи. Обект на този стандарт е определяне и описание на характеристиките назахранващото напрежение, отнасящо се до:честота;големина;форма на вълната;симетрия на трифазните напрежения.1.1.3. Причинители за влошаване на качеството на електрическа енергияКачеството на доставяната електроенергия е сред приоритетите във високоразвитите страни. Впоследните години и в България започна да се обръща сериозно внимание на дейностите по осигуряване наконтрол на ПКЕ. От това вече са заинтересовани не само електроразпределителните предприятия (ЕРП), но ипотребителите, които все по често започват да изразяват своите претенции, обусловени било от осъзнаване наТУ-София, ИПФ-Сливен Стр. 8 от 35 гр.Сливенмаг.инж.Светослав Мартон 24.10.2013 г.

Автореферат на дисертационен труд на тема „Анализ на качеството на ел.енергия в разпределителни мрежи с ДЕИ”техните права, било от внедряване на съвременни съоръжения, функционирането на които е свързано сизисквания към качеството на електрическата енергия.Табл.1.2. Най-вероятен причинител за влошаване на качеството на ел.енергияПоказател за качеството на ел.енергия Най-вероятен причинителОтклонение на честототаЕлектроразпределителното предприятие (ЕРП)Отклонение на напрежениетоЕлектроразпределителното предприятие (ЕРП)Колебание на напрежениетоПотребители с променливо натоварванеНесинусоидалност на напрежениетоПотребители с нелинейно натоварванеНесиметрия на напрежениетоПотребители с несиметрични товариИмпулсно напрежениеЕлектроразпределителното предприятие (ЕРП)Пропадане на напрежениетоЕлектроразпределителното предприятие (ЕРП)Временно пренапрежениеЕлектроразпределителното предприятие (ЕРП)1.1.4. Норми на показателите за качество на електрическата енергияНормите на показателите за качество на електрическа енергия зa електроразпределителни мрежи НН и СрН,съгласно БДС EN50160 са дадени в табл.1.3 в дисертацията.1.2. Технически изисквания, правила и условия за присъединяване на възобновяеми енергийниизточници (ВЕИ) към EРМ за СрННастоящите технически изисквания, правила и условия са задължителни при присъединяване на ВЕИ къмпреносната и разпределителните електрически мрежи. Те са регламентирани на база измервания инаблюдения върху работата на такива генериращи източници в екплоатационни условия и възприети от ЕРПпри указване начина на присъединяване на нова генераторна мощност към ЕРМ.1.2.1. Технически особености на ВяЕЦСъществуват няколко типа вятърни генератори, които технологично непрекъснато се усъвършенстват.Вятърните генератори се променят основно в две посоки: размери на турбината и усъвършенстване наелектронните преобразуватели (конвертори) за синхронна работа с ЕЕС. Типови схеми на различните ВяЕЦ сапоказани на фиг. 1.2 – 1.4 в дисертацията.1.2.2. Технически особености на ФВЕЦЗа разлика от ВяЕЦ, различните видове ФВЕЦ се различават по типа на използваните фотоволтаичнипанели и начина на насочване към слънцето, а не по тип на възбудителната система и система засинхронизиране. При всички видове ФВЕЦ се използват инвертори за преобразуването от постоянен впроменлив ток, които при работата си влошават качеството на електрическа енергия PQ, изразяващо се найвечев емитиране на хармоници. Тези хармоници са в резултат на режима на отсечка при който работятмощните електронни преобразуватели, от които са изградени инверторите. Принципна блокова схема натипична ФВЕЦ е дадена на фиг.1.5.Фиг.1.5 – Блокова еднолинейна схема на ФВЕЦ, присъединена към мрежа СрНТУ-София, ИПФ-Сливен Стр. 9 от 35 гр.Сливенмаг.инж.Светослав Мартон 24.10.2013 г.

Автореферат на дисертационен труд на тема „Анализ на качеството на ел.енергия в разпределителни мрежи с ДЕИ”1.2.3. Въздействие върху ЕРМГенерираната мощност от ВяЕЦ и ФВЕЦ се променя във времето, като производството съществено серазличава от това при конвенционалните централи. Това води до въздействие върхуелектроразпределителната мрежа, влияейки на следните аспекти:Потокоразпределението и напрежението във възлите на електрическите мрежи;Схемите на релейните защити и автоматики (РЗА), големината на токовете на к.с. и типа наелектрическите уредби;Качеството на електрическата енергия (основно - хармонични изкривявания и фликер).1.2.4.Технически изисквания към ВяЕЦ и ФВЕЦ за присъединяване към ЕРМ.Устройство на ВяЕЦПовечето ВяЕЦ са съставени от следните електрически агрегати и възли, показани на схемата нафиг.1.7 и изброени по-долу:Фиг.1.7 – Блокова схема на ВяЕЦБлок Генератор–Изправител–Инвертор;Блок система за контрол и управление;Синусоидален филтър;По-подробно описание относно предназначението на тези агрегати и възли са дадени в дисертацията.1.2.5. Технически изисквания за присъединяване към мрежа НН и СрНИзискванията за присъединяване на ВяЕЦ и ФВЕЦ са регламентирани в нормативната уредба и саподробно описани в дисертацията.1.2.9. Схеми на присъединяване на ВЕИ към електроразпределителната мрежаНа фиг.1.10-1.13 са представени възприетите от ЕРП и ЕСО еднолинейни схеми на присъединяване на ВЕИкъм мрежата със съответно ниво на напрежение. Показани са типични случаи на лъчисто присъединяване наВяЕЦ и ФВЕЦ към мрежа НН, СрН и ВН, като работния проект на дадена електроцентрала от ВЕИ трябва даизползва някоя от тези концепции.Фиг.1.12– Еднолинейна схема на присъединяване на ФВЕЦ към ЕРМ за НН, съгласувана с ЕРПСхемите за присъединяване на ВяЕЦ и ФВЕЦ към мрежа СрН и ВН са показани на фиг.1.10,1.11 и 1.13.ТУ-София, ИПФ-Сливен Стр. 10 от 35 гр.Сливенмаг.инж.Светослав Мартон 24.10.2013 г.

Автореферат на дисертационен труд на тема „Анализ на качеството на ел.енергия в разпределителни мрежи с ДЕИ”а. Определяне на загубата на напрежение в мрежа СрНВ мрежи до 35 kV се определя чрез израза:LPi j.lij.r0 Qij.lij.x0Uij lz.dl , [V],UUoHНДопустимата загуба на напрежение UДсе изчислява в именовани единици, като стойността за U дсе определя за съответната мрежа от табл.6 в дисертацията: UДUU100д %. Н, [V];1.3.2.1.Напрежение в точката на присъединяванеНоминалните напрежения, според които се оразмеряват мрежите и съоръженията на територията наР.България са определени съгласно в съответствие със стандарт БДС IEC 60038:- за мрежа НН – 230/400 V;- за мрежа СрН – 6,3; 10,5; 21 kVПри изчисляването на напрежението в точката на присъединяване се разглеждт два отделни случая:когато моментната мощност на присъединените генератори от ВЕИ е по-голяма от тази наконсуматорите по линията -P PgK. В този случай неусвоената от консуматоритеелектроенергия се пренася по електропроводната линия до захранващата подстанция.Напрежението в точката на присъединяванеUiсе определя чрез :Ui UH UH d. ,[V ] , 100 когато моментната генерирана мощност на присъединените генератори от ВЕИ е по-малка оттовара по линията. Тогава потокоразпределението на мощностите се обръща и захранванетона товара се осъществява от подстанцията, като се предизвиква пад на напрежение до точкатана присъединяване. Моментното напрежениеUiсе изчислява с:Ui UH UH U. ,[V ] , 100 Фиг.1.22 – Потокоразпределение на мощностите в случаи на PgPт1.3.3. Фликер (Flicker)Фликерът изразява визуалния дискомфорт, причинен от повтарящи се промени на яркостта наосветлението, дължащи се на колебания на захранващото напрежение. Ако са известни коефициентът наТУ-София, ИПФ-Сливен Стр. 12 от 35 гр.Сливенмаг.инж.Светослав Мартон 24.10.2013 г.

Автореферат на дисертационен труд на тема „Анализ на качеството на ел.енергия в разпределителни мрежи с ДЕИ”фликер на системата с и фазовия ъгъл на фликерефектаfна генератора, заедно с мрежовите данни може дасе изчисли допустимата стойност емисията на фликера в точката на присъединяване:PltSg,max n.c.. cos .KfS1.3.4. Висши хармонициK,о.е.Хармониците представляват нежелани ел.токове, които са със съставни кратни на базовите честоти(50 Hz). Проблемът с тях е, че могат да претоварят проводниците и трансформаторите, като предизвикватсилно отделяне на топлина, а в някои случи – и пожари. Един от основните ефекти на хармониците еувеличаването на тока в системата. Това по-специално се наблюдава при третия хармоник, който предизвикваостро увеличение в нулевата фаза на синусоидата на тока и следователно увеличава тока в неутралния(нулевия) проводник. Този ефект е от значение при създаването на електрически системи с нелинеен товар.1.3.5. Пропускателна способност на електропроводитеИзчисляването на максималната преносна способност на електропроводните линии е необходимо запроверка на присъединяването на ВЕИ от гледна точка на електрическа съвместимост, без да се очакватнедопустими изменения на напрежението в мрежата на потребителите и повреди в електрическите мрежи иуредби.Необходимо е да се определят два параметъра:максимално допустимо изменение на напрежението в точката на присъединяване. Както беше вечеспоменато, максимално допустимата стойност, възприета от мрежовите оператори е 2% замрежа СрН и 3% за мрежа НН.максимално токово натоварване. Препоръчителното токово натоварване на кабелите ипроводниците е до 90% от максималния им ток, посочен в табл.1.4. Задължително условие еда се избере максимален работен ток, кореспондиращ на най-малкото сечение помагистралната линия.Пълната мощност, която може да се пренесе по електропровода, спазвайки критерия за допустимо изменениена напрежението се намира със следния израз:SmaxSK.d ,[ kVA],cos .100K1.4. Определяне на разчетните данни и режими на работаИзходните данни и схеми за изследванията в настоящата дисертация се вземат от диспечерските схеми иструктурни данни за мрежата, към която е присъединен дадения генератор от ВЕИ. Освен това се използватреални товарови графици, данни за активната, реактивната и пълната мощност в захранващата подстанция вРУ СрН, а от там и фактора на мощността cosφ. Moщностите и режимите на генераторите от ВЕИ към мрежатаще бъдат определени чрез метеорологичните данни, получени от метеостанциите им.1.4.1. Определяне на изходната мощност на ВяЕЦ чрез отчитане на ветровия потенциалЗа определяне на ветровия потенциал се дефинира понятието плътност на мощността на вятъра P w .Плътността дава разполагаемата мощност на вятъра, пресичащ единица повърхност. Мястото се оценява спрограма в Matlab среда по средногодишната плътност на мощността -P _ W :ТУ-София, ИПФ-Сливен Стр. 13 от 35 гр.Сливенмаг.инж.Светослав Мартон 24.10.2013 г.

Автореферат на дисертационен труд на тема „Анализ на качеството на ел.енергия в разпределителни мрежи с ДЕИ”_n0,53PW . i.Vi, [W/m 2 ;], където:ni1P _ W е плътност на мощността , W/m 2 , n е броят на измервания за годината, ρ e плътността на въздуха, kg/m 3 ,V e хоризонталната компонента на скоростта на вятъра, m/s.Плътността на въздуха се преизчислява с програмата за всяко измерване по формулата : iP g.z0 R . T i. eR.Ti, където:Р о =101 325 Pa – нормално атмосферно налягане, g=9.8 m/s 2 е земното ускорение, z – надморската височина вметри,R=287 Jkg -1 K -1 – специфична газова константа,Т е температурата на въздуха по скалата на Келвин;1.4.2. Определяне на изходната мощност на ФВЕЦ чрез отчитане на слънчевия потенциалОценката на електрическите характеристики на един фотоелемент от ФВЕЦ се получава припредположението, че той се описва с опростената заместваща схема. На по-долната фигура е показанаопростената еквивалентната схема на фотоелемент. Еквивалентната схема на фотоклетка е изградена от диоди от източник на ток, които са свързани в паралел. Източникът на ток генерира фототок I pV , който eпропорционален на слънчевото облъчване Е. P-N преходът на слънчевата клетка е еквивалентен на голям диод,който също участва в схемата.Ток,получен от фотоволтаичната клетка: U I.RS U I.RS0 IpV IS. exp 1 I; mU . T RRа)Опростена схемаб) Пълна еднодиодна схема0 I I I I , при положение, че:pVDRIRURDRU I.RRRSФиг.1.29– Еквивалентна заместваща схема на фотоволтаична клетка.1.4.3. Товаров график на засегнатата електропроводна линияТоваровият график е съставен от данни за консумацията по електропровода, за всеки час в продължениена една година или общо 8760 часа. Данните са свалени от паметта на електромера за балансово мерене наконсумираната електроенергия по електропровода в захранващата подстанция. С помощта на вечеспоменатата специално разработената за настоящото изследване програма, работеща в Matlab среда, даннитесе обработват и показват в графичен вид. По този начин могат да бъдат симулирани различни режими наработа.1.4.4. Електрически режими на работа на генераторите от ВЕИВ настоящата разработка ще бъдат изследвани нормалните и гранични режими на работа на генераторитеот ВЕИ. За нуждите на разработката, както вече беше споменато, са изследвани четири основни режима наработа на мрежата.Абсолютно максимален режим на натоварване – при този режим ще бъдат изчислени граничнитестойности, които могат да бъдат постигнати в системата при определени условия. В този случай ще се разгледанай – лошия вариант за системата, а именно – максимална генерацияелектропровода ( P 0)и най-ниска стойност на фактора на мощността cosφ.k( Pg max) при нулева консумация поТУ-София, ИПФ-Сливен Стр. 14 от 35 гр.Сливенмаг.инж.Светослав Мартон 24.10.2013 г.

Автореферат на дисертационен труд на тема „Анализ на качеството на ел.енергия в разпределителни мрежи с ДЕИ”максималнаМаксимален режим на натоварване – режим при който мощността на генераторите от ВЕИ е( Pg max) , а консумацията по електропровода е минимална ( Pk min) - отчита се минималнатастойност от товаровия график). За факторът на мощността cosφ се отчита най-ниската стойност.Среден режим на натоварване – при този режим изчисленията се извършват със среднитестойности на генераторната мощност и консумация по електропровода. Избира се и средна стойност за факторана мощността -cos CP.Минимален режим на натоварване – разглежда се в случаите когато генераторите от ВЕИ саизключени и не генерират никаква електроенергия в ЕРМ ( P 0), а консумацията на потребителите еgмаксимална( Pkmax). За фактора на мощността cosφ се избира минималната стойност.Табл.10– Режими на натоварване на систематаРежим на натоварванеP G,[kW],[kW]P kcosАбсолютно максимален mаx 0 minМаксимален mаx min minСреден ср. ср. ср.Минимален 0 mаx minРежимът на абсолютен максимум е изходен за определяне на очакваното максимално натоварване наелектроразпределителната мрежа при работа по нормална диспечерска схема и за определяне на очакванитемаксимални напрежения, а режимът на минимална мощност е граничен за изчисляване на минималнотонапрежение което е възможно да се получи при потребителите.Забележка: При бъдещо присъединяването на генератори от ВЕИ към ЕРМ трябва да се отчита факта, чеочаквания период на работа на съоръжението е поне 20-25 години. През този период от време могат да се очакватизменения на товаровия профил на мрежата към която е присъединен дадения генератор от ВЕИ, особенно вбързоразвиващите се региони, както и тези при които тенденцията е обратна. Затова при дългосрочно планиране намрежата, изчисленията на режимните параметри при бъдещо присъединяване на генератори от ВЕИ се правят без да сеотчита товара на консуматорите. За изчисляване на режимните параметри на мрежата за кратък момент, товарът наконсуматорите трябва да се отчита.1.5. Изводи• Всички прекъсвания, краткотрайна липса на напрежение, поява на пренапрежения, отклонения иколебания на напрежението, хармоници на тока и напрежението и други влошават качеството наелектроенергията. Присъединяването на ВЕИ към ЕРМ също може да влоши качеството на доставянатаенергия, ако точката на присъединяване не е добре планирана.• Присъединяването на ВЕИ към електрическата мрежа е стриктно указано в нормативната уредба ивътрешните правила на ЕРП и ЕСО. Използват се типови схеми на присъединяване, възприети от съответнитемрежови оператори.• Присъединяването на ВЕИ към електрическите мрежи изисква специални мерки за подобряване напоказателите за качество на напрежението: намаляване на предизвикваните колебания и фликер нанапрежението, а също недопускане на хармоници в мрежата, защото тези показатели са нормирани.ТУ-София, ИПФ-Сливен Стр. 15 от 35 гр.Сливенмаг.инж.Светослав Мартон 24.10.2013 г.

Автореферат на дисертационен труд на тема „Анализ на качеството на ел.енергия в разпределителни мрежи с ДЕИ”ГЛАВА 2 - МЕТОДИКА ЗА ИЗСЛЕДВАНЕ НА ПОКАЗАТЕЛИТЕ НА КАЧЕСТВО НА ЕЛЕКТРОЕНЕРГИЯТА,ПРОИЗВЕЖДАНА ОТ ФОТОВОЛТАИЧНА ЕЛЕКТРОЦЕНТРАЛА2.1. ВъведениеЦелта във втора глава е да се състави методика за изследване на показателите на качество наелектроенергията, произвеждана от фотоволтаична електроцентрала. Набелязват се следните задачи: Конкретизиране на показателите за качество на електроенергията, които трябва да бъдатизследвани; Съставяне на методика за изследване на показателите на качество на електроенергията,произвеждана от фотоволтаична електроцентрала; Адаптация на методиката за ФВЕЦ с мощност 2 MWp.2.3. Методика за изчисляване на режимните параметри при установен режим наразпределителната мрежа с ВЕИИзследването на режимните параметри в присъединителни електропроводи за СрН при различен товар иразлични режими на работа на електрическата централа от ВЕИ се извършва за четири режима на работа приразлични входни величини: при абсолютен максимум (това е режимът на максимална генерация от ВЕИ инулев товар на потребителите в клона), максимален, среден и минимален товар с цел да се определят:Фиг.2.1 – Структура на изчислителната част2.4. Адаптация на методиката за изследване на показателите на качество на електроенергията велектроразпределителна мрежа с присъединена ФВЕЦ с мощност 2 MWp2.4.1. Описание на обекта за изследванеСъгласно предписанията на мрежовия оператор, фотоволтаичната електроцентрала с мощност 2MWp еприсъединена към съществуващ СрС №207 на изследваната ВЛ 20 kV. На стълба е изграден въздушно-кабеленпреход (ВКП) с РОММ и вентилни отводи.Въздушна линия 20 kV захранва с електроенергия потребители от 3 средноголеми села. Типътпроводник, с който е изграден електропроводът е 3хАС95 с обща дължина на магистралата около 25 км.Разстоянието от подстанцията до фотоволтаичния парк е около 21 км.ТУ-София, ИПФ-Сливен Стр. 16 от 35 гр.Сливенмаг.инж.Светослав Мартон 24.10.2013 г.

Автореферат на дисертационен труд на тема „Анализ на качеството на ел.енергия в разпределителни мрежи с ДЕИ”2.4.2.Определяне на разчетните данниЗа да бъде направен анализ на режимните параметри на ВЛ 20 kV е необходимо определяне наразчетните данни. В изчислителната част ще бъдат разгледани четири режима на работа – абсолютномаксимален, номинален, среден и минимален. Тези режими ще бъдат изчислени на база предоставени данниот измервателната система на фотоволтаичния парк. Предоставени са също и почасови графици законсумацията на електроенергия по електропровода и факторът на мощността cosφ в шини 20 kV наподстанцията. От пиранометъра на метеорологичната станция на фотоволтаичния парк са свалени данни заслънчевата радиация за цялата година с които ще се определи отдаваната към мрежата мощност вразличните режими на работа.2.4.2.1.Определяне изходните режими на фотоволтаичния парк на база измерени данни заедна годинаЗа определяне режимите на работа на фотоволтаичния парк изхождайки от данните, измерени за еднагодина е използван швейцарския софтуерен продукт PVSyst. На база входните данни е направена софтуернасимулация и получените резултати ще се използват за по-нататъшните изчисления. Изчисленията се правятна база разполагаемата електрическа енергия на изводите на фотоволтаичните панели, която зависи отвлизащата енергия и загубите на енергия:Ee Eсв ETФиг.2.2 – Разпределение на слънчевата радиациянад терена за една година – MatlabФиг.2.11– Еквивалентна диспеческа схема на ВЛ20kV сотбелязани само най-крайните точки на консуматоритеВЛ 20 kV е представена с нейната еквивалентна заместваща схема, като са представени само най-крайните иотдалечени консуматори с цел облекчаване на мрежовите изчисления на режимните параметри.Фиг.2.14 – Еквивалентна заместваща схема на изследваната ВЛ 20 kVТУ-София, ИПФ-Сливен Стр. 17 от 35 гр.Сливенмаг.инж.Светослав Мартон 24.10.2013 г.

Автореферат на дисертационен труд на тема „Анализ на качеството на ел.енергия в разпределителни мрежи с ДЕИ”2.4.2.4. Обобщени изходни данни при различните режими на работаОбобщените стойности на различните параметри, които са използвани в изчислителната част са са дадени втабл.2.3.Табл.2.3 Изходни изчислителни стойности2.4.3.3. ФликерРежими на работаПараметър Абс.макс Макс. Среден Мин.Uн,[kV] 21 21 20,66 20cosφ 1 0,87 0,9 0,93Ppv,[kW] 2000 1672 512 0Pk,[kW] 0 400 1000 2000Допустимата стойност на интензитета на дълготраен фликерPlt(2-часов интервал), общо за четиритеинвертора SMA SC500HE на ФВЕЦ, в точката на присъединяване е: P 46 .ltmax 0,0,10,090,080,070,060,050,04cos ph=1cos ph

Автореферат на дисертационен труд на тема „Анализ на качеството на ел.енергия в разпределителни мрежи с ДЕИ”ГЛАВА 3 – СОФТУЕРНА СИМУЛАЦИЯ НА РЕЖИМИТЕ В ЕЛЕКТРИЧЕСКАТА МРЕЖА С ГЕНЕРИРАЩИ ИЗТОЧНИЦИЗа установяване точността на използвания изчислителен метод от глава 2, резултатите ще бъдат сравнени стези, получени при софтуерна симулация на работата на електрическата мрежа с присъединени генериращиизточници. За целта в използвания софтуер се въвеждат същите разчетни стойности, с които е проведенаизчислителната част в глава 2. За тази симулацията се използва софтуерния продукт - jpelec 3.0.01.3.1. Моделиране на електрическата мрежа с присъединени генериращи източнициВъвеждането на данни за елементите от мрежата и за генериращите източници от ВЕИ е представено вприложенията към дисертационния труд.Всеки елемент от еквивалентната диспечерска схема е заместен съссъответния символ от програмата. Мощността на генератора и консуматорите се въвежда почасово.Фиг.3.2 – Напрежения в различните възли на страна СрН и НН при включен фотоволтаичен генератор в нормаленексплоатационен режим на работа на електрическата мрежа3.2. Резултати от симулацията3.2.1. Напрежения в отделните възлиНа следващите диаграми е изобразен очаквания денонощния товаров профил на електропровода на страна ННпри работещ и неработещ фотоволтаичен генератор.Фиг.3.4 Фиг.3.6 Фиг.3.8Фиг.3.5 Фиг.3.7 Фиг.3.9На фиг.3.4, 3,6 и 3.8 са изобразени очакваните напрежения при работещ генератор, а на фиг.3.5, 3.7 и 3.9 –тези при неработещ генератор. Видимо е как напрежението е с по-висока стойност в часовете през коитоелектроцентралата генерира мощност към електроразпределителната мрежа.ТУ-София, ИПФ-Сливен Стр. 20 от 35 гр.Сливенмаг.инж.Светослав Мартон 24.10.2013 г.

Автореферат на дисертационен труд на тема „Анализ на качеството на ел.енергия в разпределителни мрежи с ДЕИ”По същия начин е построен и 24 часов товаров профил за мрежа СрН в отделните възли, като фигурите саприложени в дисертацията.Пределните стойности за напреженията, съгласно нормите по ЕN50160 са както следва:за мрежа НН;Umax = 253 V за фазните напрежения и 438 V линейните напрежения;Umin = 207 V за фазните напрежения и 358,1 V за линейните напрежения;за мрежа СрН;Umin = 18 kV (линейнo напрежениe);Umax = 22 kV (линейнo напрежениe);3.3. Анализ на режимните параметри на електрическата мрежа3.3.1. Описание на измеранетоВъв връзка с провеждане на настоящото изследване е извършено измерване с вградената в релейната защитаSepam S40 на фотоволтаичната централа функция за измерване и записване на мрежовите параметри.Настоящият анализ се отнася за клеморедните групи за вторичните вериги на РЗ, намиращи се в КРУ 20 kV„кабелен въвод/извод с елегазов прекъсвач” в БКТП на фотоволтаичната електроцентрала.Целта на измерването е анализ, свързан с качеството на енергията в мрежа СрН и съпоставка на резултатитеот реалното измерване с тези от софтуерната симулация и аналитично получените такива. Релейната защита есвързана трифазно към мрежа СрН чрез токови и напреженови трансформатори, пълна схема. Записанитерезултати са анализираи и обработени в Matlab среда както резултатите са показани по-долу.Фиг.3.57– Линейно напрежение L1 – L3 – целогодишно Фиг.3.70 – Акт. мощност към мрежата от PV централа за 1г.От фиг.3.57 става ясно, че през цялата година не са наблюдавани параметри на напрежението извън стандартаБДС EN50160. Наблюдава се едно единствено изключване на ВЛ 20 kV за около 12 мин. което е допустимоспоред показателите за случайни изключвания SAIFI и SAIDI.Фиг.3.71 – Връзка между сл. радиация и произведена мощностФиг.3.74– ЧестотаТУ-София, ИПФ-Сливен Стр. 21 от 35 гр.Сливенмаг.инж.Светослав Мартон 24.10.2013 г.

Автореферат на дисертационен труд на тема „Анализ на качеството на ел.енергия в разпределителни мрежи с ДЕИ”3.4. Сравнителен анализ, изводи и препоръки3.4.1.Сравняване на резултатитеВ тази точка е направен сравнителен анализ на получените по всички методи резултати, като е оцененточността на използвания математически модел. Сравнени са граничните стойности, получени при измерванетона мрежата, софтуерната симулация и мрежовите изчисления във всеки възел от електроразпределителнатамрежа. В по-долу представените графики е направено сравнение на резултатите, получени по различнитеметоди в произволна точка от ВЛ 20 kV, в случая т.3 – ТП „Юг” село-2.Фиг.3.87 – Сравнение на граничните стойности на напр.при различните методи в т.3 (УСН на ТП Юг село-2)Фиг.3.88 – Сравнение на граничните стойности нанапр.при различните методи в т.3 (УНН на ТП Юг село-2)Резултатите от сравнението във всеки възел на ел.мрежата са представени освен в графичен, така и табличенвид. На табл.3.4. са представени стойностите на очакваните гранични напрежения в т.3 на ВЛ 20kV.Табл.3.4 – Резултиращи стойности на напрежението в т.3 (TП „Юг” село-2)Възел Параметър Аналитичен метод Софт.симулация Измерванет.3 Umax(CpH),[V] 21526 21490 21500ТП "Юг" Umin(CpH),[V] 19220,35 19075 19200Село-2 Umax(НН),[V] 430,52 429,8 430Umin(НН),[V] 384,4 381,5 384d,[%] 2,50% 2,33% 2,38%dU,[%] 6,40% 6,95% 6,38%∆U,[%] 3,90% 4,62% 4,00%3.4.2.Aнализ на получените резултатиСлед анализ на получените резултати от работата на изследваната фотоволтаична електроцентрала иелектроразпределителна мрежа във всички режими на работа се установи, че:Качеството на мрежата относно поддържане на постоянно ниво на напрежение отговаря нанормите. Няма показания извън норма.По отношение на фликер качеството на ел. енергията е удовлетворително. Нямаизмервания и резултати извън норма;По отношение на общия коефициент на нелинейност няма превишаване на нормите. Нямаизмерени стойности на постоянни или моментни нива над допустимата граница 8%;По отношение на асиметрия, качеството на ел.енергията също е удовлетворително. Имарегистрирани моментни нива от 8,28% по време на кратковременни събития, но като цялонормата на периода е спазена;ТУ-София, ИПФ-Сливен Стр. 22 от 35 гр.Сливенмаг.инж.Светослав Мартон 24.10.2013 г.

Автореферат на дисертационен труд на тема „Анализ на качеството на ел.енергия в разпределителни мрежи с ДЕИ”По отношение на кратковременни събития качеството на ел.енергията е удовлетворително.За целия период на измерване от една година има регистрирано само едно кратковременносъбитие в трите фазни напрежения.За периода на измерване няма регистрирани голям брой преходни процеси;ЗаключениеНяма данни за подавана на консуматорите ел.енергия с влошено качество дори и в най-отдалечените точкина изследваната ВЛ 20 kV. От извършеното изследване и анализ може да се заключи, че присъединяването нафотоволтаичен парк с максимална инсталирана мощност 2 MWp към ЖР стълб №207 от ВЛ 20 kV е напълнодопустимо. Всички потребители по електропроводната линия получават качествено напрежение през цялатагодина на измерване при всички режими на работа на ЕЕС. И в най-крайните точки на линията могат да бъдатзахранени с качествено напрежение промишлени потребители с оборудване, чийто процес на работа не търпиизменения на напрежението или фликер.1.5. ИзводОт направения сравнителен анализ на трите метода се вижда, че разликата в получените резултати е съвсемминимална. Тя може да се обясни в разликата в алгоритъма на използвания софтуер в сравнение с този наизчислителния метод. Също така при изчислителния метод се използват параметри на т.н. „идеална мрежа” сданни за проводниците от производителя, като не се отчитат контактните съпротивления на мостовитепроводници , изтъняване на проводника и др.Въпреки това може да се каже, че използвания изчислителен метод е със задоволителна точност и може да сеизползва от мрежови оператори за практически цели.ГЛАВА 4 – ИЗСЛЕДВАНЕ ПОКАЗАТЕЛИТЕ НА КАЧЕСТВО НА ЕЛ.ЕНЕРГИЯТА, ПРОИЗВЕЖДАНА ОТ МАЛЪКВЕТРОГЕНЕРАТОРЕН ПАРК, ПРИСЪЕДИНЕН КЪМ МРЕЖА СрНЦелта на изследването в четвърта глава е да се създаде алгоритъм за определяне на показателите закачество на напрежението в мрежи с присъединени ВЕИ генератори и да се провери точността на изчислениятапосредством тяхната съпоставка с измерените им стойности в реални експлоатационни условия.Проблеми – Правени са редица изследвания относно изменението на показателите за качеството наелектроенергията в присъединителния клон на ВЕИ генератори. Има анализирани конкретни случаи навлошаване на показателите за качеството на електроенергията. Няма публикувани данни за аналитичноизследване на показатели за качеството на електроенергията в мрежи с ВЕИ генератори и съпоставката им среалните стойности.ЗадачиДа се предложи математичен модел за аналитично изследване на показателите за качество нанапрежението в мрежи с присъединени ВЕИ генератори.Да се проведат изчисления на показателите за качество на напрежението в присъединителния клон сизбрания математичен модел за конкретна вятърна електроцентрала.Да се измерят реалните стойности на изчислените параметри и да се анализират получените резултати.ТУ-София, ИПФ-Сливен Стр. 23 от 35 гр.Сливенмаг.инж.Светослав Мартон 24.10.2013 г.

Автореферат на дисертационен труд на тема „Анализ на качеството на ел.енергия в разпределителни мрежи с ДЕИ”I. Описание на отделните елементиВ настоящото изследване ще се използват данни и информация, събрани от работата на съществуващ малъквятърен парк, състоящ се от два броя вятърни електроцентрали, присъединени към електроразпределителнатамрежа за СрН. Едната вятърна електроцентрала Enercon E-32 със aсинхронен генератор с мощност 300 kW, автората е Micon NM43 с асинхронен генератор с мощност 600 kW.1. Устройство на ветропарка1.1. Функционална схемаВетропаркът се състои от две ВяЕЦ, с обща инсталирана мощност 900 kW. За достигане нанапрежението на разпределителната е използван един БКТП с две трафомашини, работещ основно катоповишаваща подстанция от 0,69/20kV и обща РУ 20 kV. Захранването на силовите трансформатори сеосъществява от ВяЕЦ, като произведената електроенергия се инжектира в разпределителната мрежа.Ветропаркът е съвкупност от елементи на техническата инфраструктура, включващ:1 – Генератори2 – Кабели НН3 – БКТП 0,69/20kV4 – Kaбел СрН1.2. Вятърни електроцентрали ВяЕЦ-1 и ВяЕЦ-2И двете вятърни електроцентрали са доставени комплектовани с електрическо оборудване, включващокомпютър, табло НН и генератор, както и кабелите помежду им. В основата на кулата или стоманорешетъчнатаконструкция се намира табло за управление и компютър, който следи за режима на работа на съответниягенератор, параметрите на мрежата, скоростта на вятъра и управлява генерацията. Режимът на работа еавтоматичен. Генераторите на ВяЕЦ са асинхронни, които не могат да работят без да бъдат включени къмелектроразпределителната мрежа. При изключване на ВЛ 20 kV от прекъсвача в подстанцията, генераторитесе самоизключват. Повторното включване е 10 минути след нормализиране на напрежението на мрежа 20 kV.2. Електроразпределителна мрежа СрН2.1. Oбяснителна запискаСъгласно предписанията на мрежовия оператор, вятърните генератори ще се присъединят към съществуващСрС №7 на отклонението от СрС №45 на ВЛ 20 kV. Засегната въздушна линия 20 kV захранва с електроенергияпотребители от само едно село с население около 500 души. Типът проводник, с който е изграденелектропроводът е 3хАС70 с обща дължина на магистралата около 5,5 км. Въздушното отклонението от СрС№45 е изпълнено с проводник 3хАС50. Крайната точка на електропровода е TП-1 село-1.2.2. Диспечерска схема на електроразпределителната мрежа в района на ВяЕЦПоказана е в дисертацията – фиг.3.6.Вятърните генератори с обща инсталирана максимална мощност 900 kW са лъчисто присъединени към ЖРстълб №7 на отклонение от ЖР стълб №45 на засегнатата ВЛ 20 kV. В случай на работа на генераторите смощност по-голяма от мощността, която се консумира от потребителите по електропровода, присъединени къмУНН на ТП-1, то тогава част от произведената енергия ще захранва потребителите, а останалата част се връщана шина 20 kV в подстанцията.Такива режими на работа ще има голяма част от експлоатациония период наТУ-София, ИПФ-Сливен Стр. 24 от 35 гр.Сливенмаг.инж.Светослав Мартон 24.10.2013 г.

Автореферат на дисертационен труд на тема „Анализ на качеството на ел.енергия в разпределителни мрежи с ДЕИ”генераторите, тъй като средния товар на потребителите е около 65% от общата инсталирана генераторнамощност. Енергията, която се връща към подстанцията, изминава въздушния електропровод по цялата мудължина от генератора, след което се разпределя в РУ 20kV към другите въздушни и кабелни изводи отподстанцията.2.3. Еднолинейна схемаНа еднолинейната схема са дадени параметрите които са използвани при изчисленията. Това са електрическои индуктивно съпротивление r 0и x , дължини на отделните участъци – l . С буквите А,B,C,D и Е са отбелязани0отделните участъци по електропровода. При изчисление на режимните параметри на ВЛ 20 kV поради малкатапреносна способност и дължина са направени следните допускания:падът и изменение на напрежението, както и загуби на мощност по електропровода се изчислява съссредните измерени опорни напрежения, а не с действителните;не се отчитат загубите на активна и реактивна мощност при изчисленията на режимните параметрина засегната ВЛ 20 kV;2.4. Електрически показателиВ тази точка в табличен вид са показани електрическите показатели на кабелите и проводниците, изграждащизасегнатата ВЛ 20 kV.2.5. Заместваща схемаИзчисляването на режимните параметри на засегната ВЛ 20 kV в по-голямата част от случаите сесвежда до изследване върху заместващата схема на неговите елементи. Заместващата схема е математическимодел на реалните елементи, които съставят така получената ЕЕС – трансформатори, кабел, проводници игенератор. Тя възпроизвежда точно процесите и явленията които протичат, т.е. разпределението на токовете инивата на напреженията, като се описват със същите уравнения, както и тези в реалната изследвана мрежа.Елементите на заместващата схема ( r 0и x0) са пасивни и за всеки от тях могат да се съставят три схеми – направата, на обратната и на нулевата последователност. Тъй като почти всички установени режими сасиметрични, при проведените изчисления на ЕЕС, ще се прилагат само схемите на правата последователност.Релейната защита и автоматика на отделните елементи не допуска работа в непълнофазен режим, двуфазноили еднофазно к.с. и поради това не се налага използване на схемите за обратна и нулева последователност.Самата заместваща схема е показана на фиг.3.9 в дисертацията.3. Подстанция 110/20kVВ тази точка е направено кратко описание на електрическата част на захранващата подстанцията. Основно сапредставени някой от най-важните параметри на силовите трансформатори, необходими за изчислителнатачаст. Представена е и еднолинейна електрическа схема на ОРУ 110 kV.II. Определяне на разчетните данниЗа да бъде направен анализ на режимните параметри на ВЛ 20 kV е необходимо определяне на разчетнитеданни. В изчислителната част са разгледани три режима на работа на ЕЕС – абсолютно максимален среден иминимален. Тези режими ще бъдат изчислени на база измерени стойности. Предоставени са почасови графициза консумацията на електроенергия по електропровода и факторът на мощността cosφ в шини 20 kV наТУ-София, ИПФ-Сливен Стр. 25 от 35 гр.Сливенмаг.инж.Светослав Мартон 24.10.2013 г.

Автореферат на дисертационен труд на тема „Анализ на качеството на ел.енергия в разпределителни мрежи с ДЕИ”подстанцията. От анемометъра на втория генератор са взети данни за скоростта на вятъра с които ще сеопредели отдаваната към мрежата обща мощност на двата генератора при различните изследвани режими.Целта е да се определят граничните стойности на напрежението в различни точки по електропровода приразлични режими на работа на ЕЕС и да се провери дали то отговаря по качество на стандарта БДС EN50160.Табл.3.5 – Обобщени изчислителни параметри в различните режимиПараметърМинималенрежимСреденрежимMaксималенрежимФактор на мощността cosφ 0,93 0,9 0,87Мощност на консуматорите- P k,[kW ]1000 420 0Мощност на генераторите- P G,[kW ]0 300 900Скорост на вятъра V, m/s 0 6,55 30,97Опорно напрежeние U,[kV] 20,4 20,6 21III. Изчисляване на режимните параметри при установен режим на ЕЕСВ тази точка аналитично са изследвани режимните параметри на засегната ВЛ 20 kV при три режима наработа при различни входни величини. Всички изчисления са направени на база алгоритъма, представен вГлава-1.9. РезултатиВ тази точка са представени графично и таблично стойностите на някой от по-важните параметри, полученипри изчисленията. Вниманието е фокусирано върху измененията на напрежението по цялата линия. В по-долупредставената таблица са показани резултиращите очаквани стойности на напрежението в различните точкина ВЛ 20 kV.Табл.3.10 – Напрежения при различни режимиАбс.максимален режим Среден режим Минимален режимU i,[V ] Ui 3Ф,[V ]Ui 1Ф,[ V ] U i,[V ] Ui 3Ф,[V ] Ui 1Ф,[ V ] U i,[V ] Ui 3Ф,[V ] Ui 1Ф,[ V ]т.А 21,04 420,8 243,2 20,6 412 238,15 20,4 408 235,8т.B 21,16 423,2 244,6 20,59 411,8 238,03 20,37 407,4 235,4т.С 21,19 423,8 244,97 20,57 411,4 237,8 20,22 404,4 233,7т.D 21,21 424,2 245,2 20,58 411,6 237,9 20,22 404,4 233,7т.Е 21,16 423,2 244,6 20,55 411 237,5 20,17 403,4 233,1Фиг.3.32 – Гранични напрежения по въздушната линияТУ-София, ИПФ-Сливен Стр. 26 от 35 гр.Сливенмаг.инж.Светослав Мартон 24.10.2013 г.

Автореферат на дисертационен труд на тема „Анализ на качеството на ел.енергия в разпределителни мрежи с ДЕИ”Фиг.3.33 – Напрежение и изменение му в т.DФиг.3.34 – Напрежение и изменение му в т.EФиг.3.48 – Откл.на напрежението в т.D Фиг.3.49 – Откл.на напрежението в т.Е Фиг.3.50 – Откл.на напрежението в т.BИзводСлед анализ на проведените изчисления и получените резултати може да се отбележи, че обратнитевъздействия са в допустимите граници. Няма данни за режим на работа на ЕЕС при нива на напрежениетоизвън стандарта БДС EN50160. Качеството на мрежата относно поддържане на постоянно ниво на напрежениеотговаря на нормите. Най-високата стойност относно изменение на напрежението е 4,72% при допустими 10 %.От направените изчисления можем да заключим, че присъединяването на ВяЕЦ към ЕРМ е напълнодопустимо, от гледна точка на обратни въздействия. В някой случаи дори генератора влияе положително намрежата – при среден режим на работа се вижда, че изменението на напрежение dU е по-малко при включенгенератор, отколкото при изключен. Това от своя страна води и до по-малка загуба на електроенергия помрежата.Относно мрежата – не се налага подобрение, реконструкция или усилване, тъй като няма критични участъци.Интерес буди следния факт – изменението на опорното напрежение в подстанцията е около 600 V (2,85%).Предвид краткия период на измерване, това изменение може да се определи като значително. Добре би билоако експлоатационното дружество, стопанисващо съответната подстанция вземе мерки по отношениеподдържането на постоянно ниво на напрежение на шини СрН в ЗРУ 20kV.IV. СОФТУЕРНА СИМУЛАЦИЯ НА РЕЖИМНИТЕ ПАРАМЕТРИЗа установяване точността на използвания изчислителен метод, получените резултати ще бъдат сравнение стези, получени при софтуерна симулация на работата на ЕЕС. Извършена е софтуерна симулация с jpelec наработата на системата при трите изследвани режима на работа (минимален, среден и абсолютно максимален)като резултатите отново са сравнени с аналитично получените.V. АНАЛИЗ НА МРЕЖАТАВъв връзка с разработването на настоящото изследване беше извършено измерване на показателите закачество на напрежението в точката на присъединяване на вятърния парк. Настоящият анализ се отнася заТУ-София, ИПФ-Сливен Стр. 27 от 35 гр.Сливенмаг.инж.Светослав Мартон 24.10.2013 г.

Автореферат на дисертационен труд на тема „Анализ на качеството на ел.енергия в разпределителни мрежи с ДЕИ”Фиг.3.78. Гранични напрежения във всички присъединителни възли в участъка от трафопоста ТП до фотоволтаичниягенератор при минимален и абс.макс. режим при аналитичния метод и софт.симулацияНа фиг.3.78 могат да се видят резултиращите напрежения по участъци получени при аналитичния метод исофтуерната симулация с jpelec, а в табл.3.10 са изведени разликите в резултатите.Грешка при минимален режим Грешка при абс.максимален режимВъзел U,[V] U,[%] U,[V] U,[%]УНН на ТП 0,1 0,02 0,1 0,02СбС3 0,5 0,12 0,17 0,04СбС4 0,6 0,14 0,26 0,06СбС6 0,5 0,12 0,45 0,1СбС8 0,81 0,19 0,54 0,13СбС9 0,81 0,19 0,86 0,2СбС4/1 0,7 0,16 0,26 0,06СбС4/5 0,81 0,19 0,26 0,06Табл.3.10 – Разлики в резултатите при двата режима на работа на системата. Сравняване на грешката.IV. АНАЛИЗ НА МРЕЖАТАВъв връзка с присъединяването на централата към електроразпределителната мрежа за НН беше извършеноизмерване на показателите за качество на напрежението в точката на присъединяване на фотоволтаичнатацентрала. Настоящият анализ се отнася за качество на напрежението в електромерното табло на централата,монтирано на имотната граница.1.Описание на измерванетоИзмерването отново е извършено с мрежови анализатор, отговарящ на IEC 61000-4-30 (измервания накачеството на ел.енергията). Записани бяха линейното и трите фазни напрежения. Допълнително бяхазаписани всички величини за фликер, хармонични съставки от висш порядък, фактори на изкривяване, както ибързи изменения в напрежението.Всички измерени стойности са представени в дисертацията под формата на диаграми, хистограми и таблици.В края на изследването са сравнени и резултатите, получени по трите метода и са представени в табл.3.12.ТУ-София, ИПФ-Сливен Стр. 31 от 35 гр.Сливенмаг.инж.Светослав Мартон 24.10.2013 г.

Автореферат на дисертационен труд на тема „Анализ на качеството на ел.енергия в разпределителни мрежи с ДЕИ”Табл.3.12 – Стойности на напреженията в точката на присъединяване на фотоволтаичната централа, получени поаналитичен и софтуерен начин, сравнени с реално измеренитеточка на максимално U,[V] минимално U,[V] хармоници ТHD(i)измерване aналит. софт. измерено aналит. софт. измерено aналитично измереноЕТ на PV 430,14 431 429,9 396,51 395,7 395 Imax(3)=9,11A 9,02АИзводи:След проведените изчисления, измерване и анализ отново се потвърждава, че предложения математиченмодел за аналитично изследване на показателите за качество на напрежението в мрежи с присъединени ВЕИгенератори е достатъчно точен и може да се използва за практически цели от ЕРП или оператори на ВЕИцентрали.Препоръки:След анализа на мрежата се вижда, че най-голям пад на напрежение се получава в участъка между ТП и СбС-3,тъй като най-голяма мощност протича именно през този участък. Препоръчва се на ЕРП, стопанисващо тазимрежа, да изгради КЛ НН между УНН на ТП и СбС-3 със сечение 185 мм2, като замести съществуващатавъздушна връзка, изградена с проводник АС3х35+35. Дължината на трасето ще бъде 90 м.,а дължината накабела около 115 м. По този начин загубата на напрежение през този участък ще бъде намалена от 10,5 V(2,53%) на 1,98 V (0,48%), а ще се увеличи мощността на к.с. SKпо цялата линия. Това от своя страна щенамали общото изменение на напрежението по цялата линия и най-вече в крайните точки.ТУ-София, ИПФ-Сливен Стр. 32 от 35 гр.Сливенмаг.инж.Светослав Мартон 24.10.2013 г.

Автореферат на дисертационен труд на тема „Анализ на качеството на ел.енергия в разпределителни мрежи с ДЕИ”ПРИНОСИ НА ДИСЕРТАЦИОННИЯ ТРУДПо-важните приноси в дисертационния труд са следните:Конкретизирани са влияещите фактори върху показателите на качеството на електроенергията велектрически мрежи с ДЕИ;Съставена е методика за оценка на въздействието на влияещите фактори върху показателите накачество на напрежението. Разработен е Excel и Matlab калкулатор за бързо пресмятане, базиран натази методология.Съставен е алгоритъм за определяне на влияещите фактори при присъединяване на ВЕИ къмелектрическата мрежа в четири режима на работа при различни входни величини – при абсолютенмаксимум, средно максимални, средни и минимални с цел да се определят режимните параметри:мощност на късо съединение; напрежения във възлите на присъединяване; изменението нанапрежението по участъци; пропускателна способност на електропровода; фликер; емисия нахармоници.Адаптирана е методиката за анализ на въздействието на ДЕИ върху показателите за качеството нанапрежението с ползване на възможностите за тяхното следене и анализиране в експлоатационниусловия, като се отчитат техническите особенности на фотоелектрически и вятърни централи.Съпоставят се аналитично получените резултати за показателите на качеството на електроенергията вреални мрежи с фотоелектрични централи с тези, получени от компютърната симулация и резултатитеот измерванията при реална експлоатация на съоръженията. Получените резултати потвърждаватправилността на избраниите модели за оценка на показателите за качеството на електроенергията вприсъединителните клонове на фотоелектрични централи.Предложен е математичен модел за аналитично изследване на показателите за качество нанапрежението в мрежи с присъединени вятърни генератори. Проведени са изчисления на показателитеза качество на електроенергията в присъединителния клон с избрания математичен модел за конкретнавятърна електроцентрала.Направена е съпоставка между изчислените и реалните измерени стойности на параметрите и саанализирани получените резултати.Набелязват се мероприятия за оптимизиране на работата на ДЕИ с оглед подобряване на показателитеза качество на напрежението в присъединителните мрежи, в зависимост от резултатите отизчисленията за всеки конкретен случай.Предложеният математичен модели за аналитично изследване на показателите за качество нанапрежението в мрежи с присъединени ВЕИ генератори е достатъчно точен и може да се използва запрактически цели от ЕРП или оператори на ВЕИ централи.ТУ-София, ИПФ-Сливен Стр. 33 от 35 гр.Сливенмаг.инж.Светослав Мартон 24.10.2013 г.

Автореферат на дисертационен труд на тема „Анализ на качеството на ел.енергия в разпределителни мрежи с ДЕИ”СПИСЪК НА ПУБЛИКАЦИИТЕ ПО ДИСЕРТАЦИОННИЯ ТРУД1. Мартон, С.А. Схеми за присъединяване на вятърни централи и фотоелектрични системи към електрическатамрежа. “Известия на ТУ-Сливен", ISSN 1312-3920, № 6, 2012,стр.38-472. Мартон, С.А. Анализ на напреженията в присъединителните възли на електрически централи отвъзобновяеми енергийи източници. “Известия на ТУ-Сливен", ISSN 1312-3920, № 3, 2009,стр.47-533. Неделчева, С.И., С.А.Мартон. Анализ на показателите за качество на напрежението на еднофазнафотоелектрична система. “Известия на ТУ-Сливен", ISSN 1312-3920, № 3, 2009, стр.34-44.4. Неделчева, С.И., С.А.Мартон. Анализ на показателите за качество на напрежението в трансформаторенпост, към който е присъединена фотоелектрична система. “Известия на ТУ-Сливен", ISSN 1312-3920, № 4,2009, стр.16-30.5. Неделчева, С.И., С.А.Мартон. Сравняване на показателите за качество на напрежението приприсъединяването на фотоелектрична система. “Известия на ТУ-Сливен", ISSN 1312-3920, № 2, 2010, стр.34-40.6. Неделчева С., С.Мартон, Н.Колев, Симулиране на производството на електрическа енергия отфотоелектрична система, “Известия на ТУ-Сливен", ISSN 1312-3920, № 2, 2008, стр.27-32.7. Неделчева С., Ф.Поджи, С.Мартон. Адаптация на симулатора за електрически изчисления наразпределителни мрежи с децентрализирани източници в Корсика, “Известия на ТУ-Сливен", ISSN 1312-3920,№ 1, 2008, стр.26-31.8. Стефка Неделчева, Светослав Мартон, Веселин Чобанов, Сравняване на варианти за автономноелектрозахранване на битови потребители с фотоелектрични системи. Научна конференция Сливен29.06.2013 г.9. Неделчева С.И, М.Мацанков, С.Мартон, Вероятностен подход при определяне на напреженията във възлитена разпределителните мрежи, гр.Русе, Научни трудове на Русенския университет - том 49, серия 3.1, 2010,стр.16-20ТУ-София, ИПФ-Сливен Стр. 34 от 35 гр.Сливенмаг.инж.Светослав Мартон 24.10.2013 г.

Автореферат на дисертационен труд на тема „Анализ на качеството на ел.енергия в разпределителни мрежи с ДЕИ”ANALYSIS OF THE QUALITY OF THE ELECTRIC POWER IN DISTRIBUTION GRIDS WITHCONNECTED DECENTRALIZED ENERGY SOURCEThe main purpose of this research is to specify the influencing factors upon the indicators for quality of thevoltage in the electric grid for MV and LV by datas of operation and to optimize the parameters modes intoconnecting branches.More significant problems by reaching the purpose are as follows:- It is necessary method for evaluation on the impact of the influencig factors upon the indicatorsof voltage quality;- In the method for analysis on the impact of decentralized energy source (DES) upon theindicators of quality of the voltage must using the opportunities for tracking and assaying of the qualityindicators of the voltage in operating conditions, taking into account the technical characteristics of therelevant electric plant.The tasks to solve in the present study are:- Projection of the impact factors upon indicators for quality of the electricity into electric gridwith DES;- Compilation methodology to evaluation of the impact of influencing factors upon qualityindicators of the voltage;- Adaptation of the method for analysis of the influence of RES upon the indicators for quality ofthe voltage with using of opportunities for their following and assaying in operating conditions, taking intoaccount the tehnical caracteristics of the photovoltaic power plant and wind generators.- Identify events for optimizing DES work in order to improve of indicators quality of the voltageinto connecting grids.In the first part of the research is specify the influencing factors upon the indicators for quality of theelectric energy into distribution grids with connected DES. Is composed metodology for evaluation of theimpact of influencing factors upon the quality voltage. Is developed Excel and Matlab calculator for quickcalculation, based on this metodology. In second third and fourth part is making a quantitave assessment overthe quality indicators of the voltage in particular electric – distribution grid LV and MV, to wich it isconnected existing Photovoltaic power plant and wind generators.Metodological are showing the opportunities for following and analysing of the quality indicators of thevoltage in the operating conditions as taking into account the technical features of the relevant power plant.Compared to analytical obtained results with these, obtained by computer simulation and the measurementresults by real exploatation on the equipments.In the last part are making conclusions, comparisons and recommendations for raising of the quality of thegrid, and optimization of affected equipments.ТУ-София, ИПФ-Сливен Стр. 35 от 35 гр.Сливенмаг.инж.Светослав Мартон 24.10.2013 г.