Поиск по сайту
Начало >> Статьи >> Об анализе потерь электроэнергии

Об анализе потерь электроэнергии

Старцев А. П.

С ростом потерь электроэнергии в распределительных сетях все AO-энерго России столкнулись с проблемой выявления причин роста потерь и разработки эффективных мероприятий по их снижению.
В настоящей работе предлагается метод выявления очагов отчетных потерь электроэнергии, основанный на уравнении корреляционной связи,

где т - число основных влияющих факторов;
- доля потерь электроэнергии, зависящая от второстепенных факторов; b - числовые коэффициенты модели; X - влияющие факторы; п - число влияющих факторов; к=п- т - число второстепенных факторов.
Известно, что зависимость доли технических потерь электроэнергии в отчетных потерях от нагрузки нелинейна, а зависимость доли коммерческих потерь электроэнергии чаще имеет линейный характер. В результате коэффициент корреляции между техническими потерями электроэнергии и нагрузками меньше коэффициента корреляции между коммерческими потерями электроэнергии и нагрузками. Этот факт может быть использован для выявления коммерческой составляющей потерь.
Для расчета потерь электроэнергии по выражению (1) необходимо выполнить следующие процедуры:*

предварительно выбрать объясняющие переменные;
доказать наличие связи между зависимой переменной Δ W и объясняющими переменными X;
сформировать массив объясняющих переменных;

произвести расчет числовых коэффициентов многофакторной модели;
проверить жизнеспособность модели на ретроспективном материале;
определить ожидаемую ошибку расчета. Исходная информация должна отвечать следующим требованиям:
число отсчетов в используемом статистическом материале должно быть как минимум на два больше числа факторов, используемых в модели;
статистические данные могут быть использованы только в том случае, если они обладают достаточной ретроспективой.

* Пирогов В. Н., Старцев А. П. Прогноз электропотребления промышленного предприятия в условиях нестабильной экономики. - Промышленная энергетика, 1996, № 2.

Расчеты могут быть основаны как на использовании действующей отчетности по балансам АО- энерго, сетевого предприятия, района электрических сетей, так и на информации АСКУЭ или счетчиков типа «Альфа», других документов.
Предварительный выбор объясняющих переменных производится путем экспертных оценок. При этом среди всех видов переменных отбираются те, которые в наибольшей степени влияют на потери электроэнергии. Желательно отобрать столько переменных, чтобы их влияние составляло не менее 80% общего объема потерь. На этом этапе число предварительно отбираемых объясняющих переменных может превышать число имеющихся в распоряжении отсчетов.
Затем рассчитываются коэффициенты корреляции зависимой переменной ∆W с каждой объясняющей переменной X и проводится анализ. К дальнейшему использованию не допускаются объясняющие переменные, для которых:
знак рассчитанного коэффициента корреляции не совпадает с экспертной оценкой частной производной d∆W/dXk,
рассчитанный коэффициент корреляции близок к нулю.
Рекомендуется задаваться уровнем значимости не более 0,05. Практика расчетов показала, что при проверке с более низкими требованиями к построению модели могут быть допущены переменные, использование которых приводит к уравнению, не соответствующему физике процессов.
Отобранные после данной проверки объясняющие переменные могут быть допущены к построению многофакторной модели потерь электроэнергии, однако необязательно они все будут использованы. Число окончательно принятых в состав модели объясняющих переменных зависит от связей между ними. Сначала рассчитываются парные коэффициенты корреляции между всеми объясняющими переменными, затем делается проверка всех рассчитанных коэффициентов по «нулевой гипотезе».
Как показали предварительные расчеты, применение уравнений более высокого порядка при проверке дает лучшее воспроизведение ретроспективного материала, но это не означает, что будут получены более точные значения потерь. В то же время с ростом порядка используемых уравнений резко возрастают сложность и объем математических операций.
Все не зависимые друг от друга объясняющие переменные, безусловно, могут быть приняты для построения модели. Зависимые (коллинеарные) объясняющие переменные тоже можно использовать, но при этом необходимо применять пошаговое наращивание числа переменных в составе модели. Сначала строится сравнительно простая модель с применением одной, двух объясняющих переменных, оценивается ее эффективность. Затем наращивается число переменных в модели и каждая новая модель сравнивается с полученными ранее. Выбирается наиболее эффективная модель.
Могут быть даны следующие рекомендации по окончательному выбору модели для анализа потерь электроэнергии.

  1. При отсутствии ограничений на использование вычислительной техники могут быть отобраны и приняты достаточно сложные модели.
  2. При одинаковой или примерно одинаковой эффективности лучше выбрать простую модель. Может быть дана следующая рекомендация по определению границ усложнения модели. При анализе ее эффективности на ретроспективном материале рассчитываем четыре параметра: S - дисперсия, Д - необъясненная часть дисперсии, Doб - объясненная часть дисперсии и DH. Omн. - относительное значение необъясненной части дисперсии; определяемое по формуле (в процентах)


Оценку эффективности можно дать по величине D. В то же время при усложнении модели значение Dн вначале уменьшается, а затем начинает расти. Эту границу можно рекомендовать в качестве ограничителя усложнения модели.

  1. Среди достаточно эффективных и простых моделей предпочтение следует отдать тем, которые объясняют большую часть потерь электроэнергии.

Предложенный метод проверен в одной из энергосистем. Были построены некоторые функции F(X), описывающие зависимость отчетных потерь электроэнергии в сетях от объясняющих факторов. Поскольку известно, что потери электроэнергии описываются нелинейной функцией, то проверены две модели:
многофакторная линейная модель

многофакторная экспоненциальная модель
Таблица 1


Параметр

Коэффициент корреляции

1998-2000 гг.

1998 -1999 гг.

1999 г.

Среднемесячная температура

-0,86/-0,814

-0,856/-0,814

-0,867/-0,842

Собственные нужды энергосистемы

0,845/0,80

0,832/0,792

0,859/0,855

Отпуск потребителям жилищно-коммунального хозяйства

0,66/0,648

0,842/0,803

0,900/0,901

Небаланс электросетей:

 

 

 

Березниковских

0,830/0,845

0,843/0,866

0,690/0,725

Кунгурских

0,834/0,764

0,835/0,770

0,810/0,764

Центральных

0,860/ 0,790

0,835/0,757

0,936/0,931

Получено от энергосистемы

0,909/0,875

0,929/0,874

0,913/0,889

Отпуск потребителям - транспорт

0,767/0,755

0,825/0,808

0,871/0,848

Примечание. Числитель - линейная модель; знаменатель - экспоненциальная модель.

Расчеты проведены для трех различных периодов:
по данным 1998 - 2000 гг.; по данным за 1998 - 1999 гг. с прогнозом значений потерь на 2000 г.;
по данным за 1999 г. с прогнозом значений потерь на 2000 г.
При проведении расчетов заранее предполагалось, что все очаги потерь вызваны проблемами, связанными с учетом электроэнергии. Так как проводились расчеты в целом для AO-энерго, то предварительно были отобраны, на наш взгляд, значимые факторы, в частности:
данные о перетоках электроэнергии; данные о выработке станций; отчетные потери сетевых предприятий; полезный отпуск группам потребителей в соответствии с формой 46ЭС;
расходы электроэнергии на собственные, хозяйственные и производственные нужды в целом по АО-энерго;
среднемесячная температура.
В табл. 1 приведены факторы, имеющие наибольший коэффициент корреляции. Выполнены расчеты двух-, трех-, четырех- и пятифакторных моделей. Сезонные колебания потерь в течение года учтены как их зависимость от окружающей температуры.
Результаты расчетов четырех- и пятифакторных моделей, необъясненная часть дисперсии DH и дисперсия S приведены в табл. 2.
Анализируя данные табл. 2, можно сделать несколько выводов.
Таблица 2

  1. Несмотря на то, что, как известно, потери электроэнергии описываются нелинейной функцией, лучшие результаты получены при описании потерь выражением (2). Возможно, это связано с тем, что для применения аппарата математической статистики необходимо приведение любой нелинейной модели к ее линейному виду.
  2. При проведении расчетов необходимо выбирать глубину ретроспективного материала. В приведенном примере лучшие результаты получены при глубине ретроспективного материала 12 мес.
  3. Прогноз потерь электроэнергии, выполненный по модели, имеющей наименьшие значения D и S, дает наиболее достоверный результат.
  4. Четыре - пять влияющих факторов достаточно полно описывают поведение потерь электроэнергии (Dоб = 92 + 97%).
  5. Для управления потерями электроэнергии необходимо, в первую очередь, влиять на основные факторы, остальными факторами можно пренебречь.

На основании расчетов было принято решение о проверке:
правильности учета и отнесения электроэнергии на собственные, хозяйственные и производственные нужды предприятиями;
данных о потерях Центральных электросетей (ЦЭС);
учета электроэнергии на границе с энергосистемой.

Выявлено:

много измерительных комплексов учета электроэнергии на собственные, хозяйственные и производственные нужды, не соответствующих требованиям «Правил устройства электроустановок» (ПУЭ), ошибки при вычислении количества электроэнергии, ошибки при отнесении расходов электроэнергии;
из-за недостаточности измерительных комплексов станции и сетевые предприятия “перекладывают” свои потери электроэнергии на ЦЭС;
проверка состояния учета с энергосистемой выявила отсутствие возможности достоверного расчета баланса шин 110 кВ сопредельной стороны, отсутствие контрольных счетчиков на стороне 110 кВ потребительских подстанций данного АО-энерго

Выводы

  1. Основные факторы, влияющие на потери, можно выявить с помощью многофакторной линейной модели, основанной на ретроспективном материале глубиной 12-24 мес.
  2. Предложенный метод позволяет выявить четыре - пять основных влияющих факторов.
 
« О ресурсе энергетических объектов   Об условиях эффективного функционирования структур диагностики »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.