Методы прогнозирования графиков электрических нагрузок. Анализ и синтез графиков

Цель: получение практических навыков для проектиро­вания на основе типовых графиков нагрузок (варианты задании даны в табл. 2), определение основных показателей графиков.

Подготовка к работе:

1. Пройти инструктаж по технике безопасности на рабочем месте.

2. Ознакомиться с описанием работы, краткими теоретическими сведениями о графиках электрических нагрузок.

3. Решить задачу.

4. Выполнить задание.

Исходные данные:

- максимальное значение активной мощности нагрузки Р_max, МВт;

- максимальное значение коэффициента мощности нагрузки cos φ_max, о.е.;

- типовой график (суточный) электрических нагрузок (выдается каждому студенту) Р= f(t),Q = φ(t),% или о.е.

 

Краткие теоретические сведения

Графики нагрузок – это диаграммы в прямоугольных осях координат, где по оси абсцисс откладывается время, в течение которого желательно представить колебания нагрузок, а по оси ординат – соответствующие нагрузки.

В зависимости от времени, в течение которого желательно иметь представление о нагрузках, различают суточные, месячные и годовые графики нагрузок. В зависимости от звена системы, для которой рассматриваются нагрузки, различают потребительские, сетевые и станционные графики.

По роду нагрузок различают графики активных и реактивных нагрузок.

Для построения суточных графиков нагрузки используют два метода, из которых один применяется для электроустановок, находящихся в эксплуатации, а другой – в основном для электроустановок, находящихся в стадии проектирования.

1. Построение суточных графиков для электроустановок, находящихся в эксплуатации. Для построения суточных графиков установок, находящихся в эксплуатации, пользуются показаниями измерительных приборов (ваттметров), которые записывают через определенные промежутки времени (через полчаса, час). Отдельные толчки графика, соответствующие указанным нагрузкам, соединяют между собой прямыми линиями, в результате чего график представляется в виде ломаной линии. Графику можно придать и ступенчатую форму, если считать, что нагрузка в интервале между двумя измерениями остается неизменной.

2. Построение суточных графиков нагрузок электроустановок, находящихся в стадии проектирования. Для построения предварительно необходимо наметить предполагаемые режимы их работы и установить некоторые показатели. Основным показателем является суммарная установленная мощность приемников электроэнергии.

Под установленной мощностью электроприборов понимают их номинальную мощность, указанную в паспорте, а ламп накаливания – мощность, указанную на цоколе или колбе.

Мощность, потребляемая приемниками электроэнергии из сети при полной их нагрузке, называется присоединенной мощностью.

Годовые графики нагрузки строятся в виде графиков суточных максимальных нагрузок и по продолжительности.

Годовые графики суточных максимальных нагрузок показывают изменение суточных максимумов в течение всего года. Для их построения необходимо было бы располагать суточными графиками всех 365 дней года, из которых можно было бы выбрать соответствующие значения максимумов. Однако практически годовые графики суточных максимумов строят по 12 точкам, соответствующим наибольшим нагрузкам каждого месяца.

Годовой график по продолжительности представляет диаграмму нагрузок на весь год, расположенных в порядке убывания. В зависимости от географической широты количество летних и зимних суток различно. Для центральных районов можно принять действие зимнего графика 183 суток, летнего – 182 суток.

По графику продолжительности нагрузки можно вычислить некоторые технико-экономические показатели установки. Площадь, ограниченная ступенчатой кривой графика активной нагрузки, численно равна энергии, произведенной или потребленной за рассматриваемый период:

W_n = ΣP_i·T_i

P_i - мощность i-ой ступени

T_i – продолжительность ступень

Средняя нагрузка за рассматриваемый период:

Р_ср = W_n/T

Задача

Построить суточные графики Р= f(t) иQ = φ(t) в именованных единицах, по ним получить график S =ψ(t).

Построить годовые графики нагрузки по продолжительности Р= f₁(t),Q = φ₁(t), S =ψ₁(t).

Определить технико-экономические показатели графиков:

- максимумы и минимумы нагрузок за сутки: P_max, P_min, Q_max, Q_min,S_max, S_min.

- среднесуточные нагрузки: P_ср= W^a_сут/24, Q_ср= W^p_сут/24, S_ср= W_сут/24;

- коэффициенты заполнения K_зп=S_ср/S_max и неравномерности K_нр=S_min/S_max графиков полной мощности;

- коэффициент мощности средневзвешенный cosφ_ср.взв.= W^a_сут/W_сут;

- время использования максимума активной нагрузки

Т_а1= (W^a_сут ·365)/ Р_max.

Время действия заданного суточного графика принять равным 365 дней в году.

Задание

1. Пояснить принцип преобразования типового графика в гра­фик в именованных единицах. Например, два графики активной нагрузки 100%, Р_max,

P_i%→P_i= (P_i%· P_max)/100

2. Построить график мощности S =ψ(t) аналитическим методом S_i = √(P²_i + Q²_i), а также объяснить графический метод (метод прямоугольного треугольника, рисунок 1).

Q_m= P_mtgφ_max

 

 

Рисунок 1 - Графический метод получения полной мощности Sпо двум катетам Ри Q

3. Составить итоговую таблицу обработки графиков нагрузки по
образцу табл. 1. Данные табл. 1 удобно использовать при определении
технико-экономических показателей графиков.

4. Построить годовой график по продолжительности для раз-
личных видов нагрузок (рис. 2), также используя данные табл. 1.

Таблица 1 – Характеристика графиков электрических нагрузок

Длит.ступени	Р		Q		S, MB·A	Wp, MBAp·ч	Wа, MBт·ч	W, MBA·ч
	%	МВт	%	МВАр
t1	P1	P1	Q1	Q1	S1 =	Wp1 = Q1 · t1	Wa1 = P1 · t1	W1 = S1 · t1
…	…	…	…	…	…	…	…	…
ti	Pi	Pi	Qi	Qi	Si =	Wpi = Qi · ti	Wai = Pi · ti	Wi = Si · ti
…	…	…	…	…	…	…	…	…
tn	Pn	Pn	Qn	Qn	Sn =	Wpn = Qn · tn	Wan = Pn · tn	Wn = Sn · tn
Итого за сутки						Wpсут =	Wасут =	Wсут =
Итого за год при условии единого типового графика на все сутки года						Wpгод = 365Wpсут	Wагод = 365Wасут	Wгод = 365Wсут

Примечание. n – полное количество ступеней суточного графика нагрузки (t₁ + t₂ + t₃ + … + t_n) = 24 часа.

Рисунок 2 - Построение годового графика нагрузок по продолжительности:

Т, = 365 ti; Та - 365 t₂;....; Т„ = 365 t_n

 

Таблица 2 - Типовые графики нагрузки

Часы суток
№		0-1	1-2	2-3	3-4	4-5	5-6	6-7	7-8	8-9	9-10	10-11	11-12	12-13	13-14	14-15	15-16	16-17	17-18	18-19	19-20	20-21	21-22	22-23	23-24
1	P	30	30	30	30	30	30	30	80	80	80	60	60	60	60	100	100	100	100	100	100	80	80	30	30
	Q	40	40	40	40	40	40	40	86	86	86	67	67	67	67	100	100	100	100	100	100	86	86	40	40
2	P	40	40	40	40	60	60	100	100	100	100	100	100	90	90	100	100	100	100	90	90	80	80	40	40
	Q	50	50	50	50	66	66	100	100	100	100	100	100	92	92	100	100	100	100	92	92	84	84	50	50
3	P	70	70	70	70	100	100	100	100	100	100	100	100	90	90	100	100	100	100	100	100	100	100	70	70
	Q	75	75	75	75	100	100	100	100	100	100	100	100	92	92	100	100	100	100	100	100	100	100	72	72
4	P	50	50	50	50	50	50	70	70	100	100	100	100	70	70	100	100	100	100	100	100	70	70	50	50
	Q	60	60	60	60	60	60	74	74	100	100	100	100	74	74	100	100	100	100	100	100	74	74	60	60
5	P	80	80	80	80	80	100	100	100	100	100	100	90	100	100	100	100	100	90	90	100	100	100	90	80
	Q	85	85	85	85	85	100	100	100	100	100	100	93	100	100	100	100	100	93	93	100	100	100	93	85
6	P	50	50	50	50	50	50	80	80	100	100	100	100	100	100	100	100	80	80	70	70	70	70	50	50
	Q	60	60	60	60	60	60	84	84	100	100	100	100	100	100	100	100	84	84	76	76	76	76	60	60
7	P	30	30	30	30	30	30	70	70	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	80	80	80	80	30	30
	Q	40	40	40	40	40	40	77	77	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	85	85	85	85	40	40
8	P	50	50	50	50	50	50	50	50	70	70	100	100	100	100	90	90	90	90	70	70	70	70	50	50
	Q	60	60	60	60	60	60	60	60	76	76	100	100	100	100	94	94	94	94	76	76	76	76	60	60
9	P	45	45	45	45	100	100	100	100	90	90	90	90	100	100	100	100	100	100	90	90	90	90	45	45
	Q	55	55	55	55	100	100	100	100	95	95	95	95	100	100	100	100	100	100	95	95	95	95	55	55
10	P	100	100	100	100	100	100	90	90	100	100	100	100	100	100	90	90	100	100	100	100	100	100	80	80
	Q	100	100	100	100	100	100	95	95	100	100	100	100	100	100	95	95	100	100	100	100	100	100	87	87
11	P	50	50	50	50	50	50	100	100	100	100	80	80	80	80	80	80	80	80	70	70	70	70	50	50
	Q	60	60	60	60	60	60	100	100	100	100	83	83	83	83	83	83	83	83	76	76	76	76	60	60
12	P	70	70	70	70	70	70	90	90	90	90	100	100	95	95	100	100	90	90	90	90	80	80	70	70
	Q	75	75	75	75	75	75	93	93	93	93	100	100	96	96	100	100	93	93	93	93	84	84	75	75
13	P	50	50	50	50	50	50	80	80	80	80	70	70	70	70	100	100	100	100	80	80	80	80	50	50
	Q	58	58	58	58	58	58	83	83	83	83	75	75	75	75	100	100	100	100	83	83	83	83	58	58
14	P	30	30	30	30	45	45	90	90	100	100	100	100	90	90	90	90	100	100	100	100	50	50	30	30
	Q	40	40	40	40	52	52	93	93	100	100	100	100	93	93	93	93	100	100	100	100	55	55	40	40
15	P	20	20	20	20	20	20	70	70	70	70	50	50	100	100	100	100	100	100	70	70	70	70	20	20
	Q	28	28	28	28	28	28	74	74	74	74	56	56	100	100	100	100	100	100	74	74	74	74	28	28
16	P	30	30	30	30	30	30	100	100	100	100	100	100	90	90	90	90	90	90	90	90	60	60	60	60
	Q	40	40	40	40	40	40	100	100	100	100	100	100	93	93	93	93	93	93	93	93	66	66	66	66
17	P	40	40	40	40	40	40	80	80	80	80	70	70	70	70	100	100	100	100	100	100	70	70	40	40
	Q	48	48	48	48	48	48	83	83	83	83	74	74	74	74	100	100	100	100	100	100	74	74	48	48
18	P	90	90	100	100	100	100	100	100	90	90	100	100	100	100	100	100	80	80	100	100	100	100	100	100
	Q	93	93	100	100	100	100	100	100	93	93	100	100	100	100	100	100	85	85	100	100	100	100	100	100
19	P	60	60	60	60	60	60	80	80	100	100	100	100	80	80	100	100	100	100	100	100	60	60	60	60
	Q	70	70	70	70	70	70	85	85	100	100	100	100	85	85	100	100	100	100	100	100	70	70	70	70
20	P	60	60	60	60	100	100	100	100	90	90	90	90	90	90	90	90	100	100	90	90	90	90	60	60
	Q	67	67	67	67	100	100	100	100	92	92	92	92	92	92	92	92	100	100	92	92	92	92	67	67
21	P	30	30	50	50	70	70	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	70	70	50	50	30	30
	Q	40	40	57	57	75	75	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	75	75	57	57	40	40
22	P	70	70	70	70	70	70	100	100	100	100	100	100	90	90	90	90	100	100	100	100	90	90	90	90
	Q	76	76	76	76	76	76	100	100	100	100	100	100	93	93	93	93	100	100	100	100	93	93	93	93
23	P	50	50	50	50	50	50	100	100	100	100	90	90	90	90	100	100	100	100	100	100	90	90	50	50
	Q	60	60	60	60	60	60	100	100	100	100	94	94	94	94	100	100	100	100	100	100	94	94	60	60
24	P	60	60	60	60	80	80	80	80	100	100	100	100	100	100	90	90	100	100	100	100	100	100	90	90
	Q	70	70	70	70	86	86	86	86	100	100	100	100	100	100	93	93	100	100	100	100	100	100	93	93

 

Контрольные вопросы:

1. Дать определение графику нагрузки.

2. Дать определение установленной мощности.

3. Рассказать классификацию графиков нагрузок.

4. Для чего необходимо знать графики нагрузок.

5. Дать определение ступени графика нагрузки.