Детерминированный и стохастический подходы в расчётах и анализе потерь электрической энергии при оценке эффективности функционирования распределительных сетей

Важную роль при планировании и анализе режимов работы систем распре-
деления электрической энергии и энергосистемы в целом играет совершенствова-
ние известных методик и разработка новых, а также развитие различных способов
эффективного (с высокой точностью и заданной достоверностью) расчѐта основ-
ных параметров всей совокупности возможных режимов работы (многорежимно-
сти) электрических сетей, формируемой, главным образом, изменением электри-
ческих нагрузок и в меньшей мере изменением их оперативного состояния.
К основным параметрам многорежимности электрических сетей относятся
интегральные характеристики режимов, среди которых, в первую очередь, выде-
ляют потери ЭЭ, диапазоны и графики изменения напряжений в узлах, перетоков
мощности в линиях электропередач и др. [1–6]. Непосредственное определение
интегральных характеристик затруднено случайным и неполным (частично неоп-
ределенным) характером исходной информации (количественных данных) о на-
грузках распределительных электрических сетей (РЭС).
Научно-практический интерес к работам в данной области объясняется тем,
что определение потерь ЭЭ является важным аспектом при вычислении допусти-
мых и фактических балансов ЭЭ, оценке нормированной (нормативной) величины
потерь ЭЭ, обосновании и установлении региональных тарифов на ЭЭ, а также
потери являются ключевым обобщающим показателем при оценке эффективности
функционирования РЭС [7–11].
Существуют проблемы достоверного расчѐта потерь ЭЭ с разбивкой
по классам напряжения, определения допустимых и фактических небалансов. Ра-
бота по расчѐту нормативов потерь ЭЭ должна проводиться на основании энерге-
тических обследований с привлечением независимых экспертов [12].
В рамках страны потенциал снижения потерь ЭЭ очень важен, а многие
предприятия рассматривают учѐт потерь ЭЭ как один из целевых показателей в
области повышения энергетической эффективности [13–15].
На современном этапе развития наиболее малозатратными, действенными и
актуальными способами снижения коммерческой составляющей потерь ЭЭ в
сложившихся условиях экономической политики в стране являются следующие:
– использование мониторинговых систем, а также систем расчѐта и анализа
электропотребления, позволяющих выявлять возможные точки недоучѐта;
– внедрение высокоточных программных комплексов для расчѐта потерь ЭЭ
в условиях недостаточной исходной информации.
В работе рассматриваются РЭС с номинальным напряжением 6–110 (220)
кВ, представляющие наиболее массовую и разветвлѐнную часть электрических
сетей. Потери ЭЭ в них составляют около 78% общей величины технических по-
терь, из которых 28% приходится на сети 110–220 кВ, 16% – на сети 35 кВ, и 34%
– на сети 0,38–10 кВ.
Значительный вклад в исследование и разработку методик, методов и алго-
ритмов расчѐта и планирования потерь ЭЭ в системах передачи и распределения
ЭЭ внесли научные и проектные коллективы ВНИИЭ, ВГПИ и НИИ «Энерго-
сетьпроект», ВПО «Союзтехэнерго», ИСЭМ СО РАН, НИУ «МЭИ», МГАУ (МИ-
ИСП), БНТУ, НГТУ, СевКазГТУ, СФУ, УрФУ-УПИ, ЮРГТУ-НПИ и ряд других
организаций, а также такие известные учѐные как: Д. А. Арзамасцев, П. И. Барто-
ломей, А. С. Бердин, О. Н. Войтов, В. Э. Воротницкий, А. А. Герасименко, И. И.
Голуб, В. Н. Горюнов, Ю. С. Железко, В. И. Идельчик, В. Н. Казанцев, Ю. Г. Ко-
нонов, В. Г. Курбацкий, А. В. Липес, А. В. Лыкин, В. З. Манусов, И. В. Наумов,
А. В. Паздерин, В. Г. Пекелис, Г. Е. Поспелов, А. А. Потребич, А. Г. Русина, Т. В.
Савина, Н. М. Сыч, В. А. Тимофеев, Д. Л. Файбисович, М. И. Фурсанов и др.
В настоящее время существует множество методов, алгоритмов и про-
граммных средств по расчѐту и нормированию потерь ЭЭ в РЭС, но вопрос дос-
товерного и точного расчѐта потерь не утратил своей актуальности и требует до-
работки и дополнительного уточнения [12, 16–31]. И естественно, что это напря-
мую связано с отсутствием полной и достоверной информации о нагрузках элек-
трических сетей различных ступеней напряжения.
Хотя существующие методы уже в достаточной мере изучены и опробова-
ны, к проблеме совершенствования созданных и вновь разрабатываемых методов
и алгоритмов, предложения наиболее эффективных способов моделирования
электрических нагрузок и расчѐта интегральных характеристик режимов в систе-
мах распределения ЭЭ, научный интерес только возрастает.
Распространение получили как детерминированные, так и вероятностно-
статистические методы расчѐта потерь ЭЭ [1, 3, 11, 21, 22, 31–36]. Улучшение
эффективности расчѐтных методов может быть достигнуто в результате опти-
мального весового сочетания, анализа и оценки свойств и возможностей вероят-
ностно-статистических и детерминированных методов расчѐта потерь ЭЭ и тем
самым в определѐнной мере компенсировать недостатки обоих методов.
В представленной работе учѐт многорежимности предлагается выполнять
с помощью модернизированных алгоритмов, основанных на головном учѐте
и статистическом моделировании графиков электрических нагрузок с определе-
нием интегральных характеристик режимов РЭС напряжением 6–110 (220) кВ.
Объект исследования. Распределительные электрические сети, система
распределения электрической энергии, система электроснабжения напряжением
6–110 (220) кВ.
Предмет исследования. Потери ЭЭ в РЭС, методы расчѐта технических
потерь ЭЭ, методы моделирования электрических нагрузок.
Цель исследования. Совершенствование методов расчѐта и анализа потерь
ЭЭ в РЭС детерминированным и стохастическим способами с учѐтом фактиче-
ской эффективности анализа балансов ЭЭ.
В работе поставлены и решены следующие задачи: