Wiejska sieć elektroenergetyczna została w niniejszej monografii zdefiniowana jako zbiór linii, stacji transformatorowo-rozdzielczych, łączników, dławików, kondensatorów, zabezpieczeń, urządzeń pomocniczych, współpracujących ze sobą w realizacji zadania rozdziału energii elektrycznej pomiędzy odbiorców wiejskich. Tymi odbiorcami są: gospodarstwa rolne, szkoły, ośrodki zdrowia, zlewnie mleka, drobny przemysł, usługi i inni odbiorcy z terenów wiejskich. Wiejskie sieci elektroenergetyczne dzieli się na sieci średniego napięcia SN (15 kV, rzadziej 20 kV) i sieci niskiego napięcia nn (380/220 V). Sieci średniego napięcia zasilane są z głównych punktów zasilania (GPZ), stanowiących stacje transformatorowo-redukcyjne 110 kV/15 kV. Sieci wiejskie SN zasilają przede wszystkim sieci niskiego napięcia, zlokalizowane na wsi i w małych miasteczkach oraz w małych zakładach przemysłowych i usługowych (o mocach szczytowych nieprzekraczających 100 kW). Z uwagi na duże rozproszenie odbiorców o stosunkowo małych obciążeniach i małym poborze energii elektrycznej wiejskie sieci elektroenergetyczne są najczęściej układami napowietrznymi, promieniowymi o jednostronnym zasilaniu.
W przypadku sieci niskiego napięcia układy promieniowe zasilane z jednej lub dwóch stacji transformatorowych 15 kV/0,4 kV są rozwiązaniami uzasadnionymi (rys. 1). W sieciach SN rozgałęzione układy promieniowe (rys. 2), obecnie często występujące, są rozwiązaniami przestarzałymi, niespełniającymi podstawowych wymagań ciągłości zasilania (rys. 2a). Sieci te powinny ulegać stopniowej przebudowie na układy magistralno-odgałęźne zasilane z dwóch lub więcej stacji 110 kV/ 15 kV (rys. 2b, 2c). W sieciach tych powinny być przewidywane punkty stałego podziału, dzielące ciągi liniowe na części jednostronnie zasilane z możliwością wzajemnego rezerwowania zasilania z poszczególnych GPZ.
Według stanu w 2000 roku długość linii rozdzielczych sieci elektroenergetycznych SN na terenach wiejskich wynosi około 200 tys. km, co stanowi około 70% ogólnej długości krajowych linii średniego napięcia, a linii sieci nn około 260 tys. km, co stanowi około 65% ogólnej długości krajowych linii niskiego napięcia.
Spis treści:
Wykaz ważniejszych oznaczeń
Wprowadzenie, tematyka i zakres monografii
1. Metoda probabilistyczna analizowania i prognozowania obciążeń wiejskich sieci elektroenergetycznych
1.1. Identyfikacja procesu zmienności obciążeń
1.2. Metoda procesów składowych analizowania zmienności obciążeń
1.3. Metoda procesów składowych prognozowania zmienności obciążeń
2. Metoda regresji wielowymiarowej estymacji rocznego zapotrzebowania na energię elektryczną w gospodarstwach rolnych
2.1. Sformułowanie problemu
2.2. Dobór zmiennych czynnikowych
2.3. Model liniowy zapotrzebowania na energię elektryczną
2.3.1. Model liniowy zapotrzebowania dla zmiennych standaryzowanych
2.3.2. Model liniowy zapotrzebowania dla zmiennych niestandaryzowanych
2.4. Ocena adekwatności modelu zapotrzebowania
2.5. Prognozowanie zapotrzebowania na energię elektryczną
2.6. Przykład estymacji zapotrzebowania na energię elektryczną
3. Metody matematyczne estymacji strat mocy i energii elektrycznej w zbiorach wiejskich sieci elektroenergetycznych
3.1. Wprowadzenie
3.2. Estymacja strat mocy i energii elektrycznej w elektroenergetycznych sieciach średniego napięcia zmodyfikowaną metodą zastępczych rezystancji równoważnych
3.2.1. Kryterium tworzenia zastępczych rezystancji równoważnych
3.2.2. Formuły matematyczne wyznaczania zastępczych rezystancji równoważnych w warunkach dostatecznej informacjio stanie sieci
3.2.3. Formuły matematyczne wyznaczania zastępczych rezystancji równoważnych w warunkach ograniczonej informacji o stanie sieci
3.2.4. Formuły matematyczne wyznaczania zastępczych rezystancji równoważnych na podstawie modeli regresyjnych
3.2.5. Estymacja strat mocy i energii elektrycznej zmodyfikowaną metodą zastępczych rezystancji równoważnych
3.3. Estymacja strat mocy i energii elektrycznej w dużych zbiorach wiejskich sieci elektroenergetycznych niskiego napięcia metodą probabilistyczną
3.3.1. Cel i zakres modelu
3.3.2. Model matematyczny estymacji strat mocy i energii elektrycznej w dużych zbiorach sieci wiejskich
4. Metody badania i oceny odkształceń przebiegu prądu i napięcia w sieciach wiejskich
4.1. Sformułowanie problemu
4.2. Metody i zakres badań pomiarowych
4.3. Metody obliczeń wyższych harmonicznych oraz współczynnika zawartości wyższych harmonicznych (THD) w napięciu i prądzie
4.4. Wyniki obliczeń i wnioski
4.4.1. Wartości i rozkłady wyższych harmonicznych
4.4.2. Wartości współczynników THD
5. Metody badania i oceny asymetrii prądu i napięcia oraz wpływ tej asymetrii na straty mocy i zmiany napięcia w wiejskich sieciach elektroenergetycznych niskiego napięcia
5.1. Sformułowanie problemu
5.2. Metody oceny asymetrii prądu i napięcia
5.3. Metoda oceny wpływu asymetrii na straty mocy i zmiany napięcia fazowego
6. Metody optymalizacji kompensacji mocy biernej w wiejskich sieciach rozdzielczych średniego napięcia
6.1. Sformułowanie problemu
6.2. Metoda całkowitych kosztów rocznych
6.2.1. Rachunek całkowitych kosztów rocznych jako kryterium określenia optymalnego stopnia kompensacji
6.2.2. Zasada tworzenia schematów zastępczych wiejskich sieci rozdzielczych
6.2.3. Optymalna kompensacja mocy biernej w podstawowych układach wiejskich sieci rozdzielczych
6.2.3.1. Wiejska sieć magistralna
6.2.3.2. Wiejska sieć rozdzielcza promieniowo-magistralna
6.3. Metoda mocy kwartalnych
7. Metoda programowania sieciowego wyznaczania wartości przepływów w elektroenergetycznych sieciach rozdzielczych zasilających odbiorców wiejskich
7.1. Definicje i sformułowanie problemu
7.2. Wyznaczanie maksymalnej wielkości przepływu mocy
7.3. Wyznaczanie przepływu mocy o minimalnym koszcie
7.4. Metoda i algorytm rozwiązywania zadania wyznaczania przepływów mocy
8. Podsumowanie i uwagi końcowe
Literatura
