Применение методов математической статистики для прогнозирования возникновения несимметрии напряжений в электрических сетях

Романова Виктория Викторовна; Хромов Сергей Владимирович; Romanova V.V.; Khromov S.V.

doi:10.14529/power170407

Научные статьи \ Прикладные науки. Медицина. Технология \ Инженерное дело. Техника в целом \ Общее машиностроение. Ядерная технология. Электротехника. Технология машиностроения \ Электротехника

Применение методов математической статистики для прогнозирования возникновения несимметрии напряжений в электрических сетях

Автор: Романова Виктория Викторовна, Хромов Сергей Владимирович

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power

Рубрика: Электроэнергетика

Статья в выпуске: 4 т.17, 2017 года.

Бесплатный доступ

С помощью методов математической статистики и теории вероятностей произведена статистическая обработка результатов измерения показателей качества электрической энергии тяговой подстанции Урюм 220/35/27,5/10 кВ, РУ - 35 кВ, 1 СШ, ВЛ - 35 кВ (ВЛ - 241), расположенной в Забайкальском крае. Особое внимание уделено кондуктивной низкочастотной электромагнитной помехе по коэффициенту несимметрии напряжений по обратной последовательности (K2U). Несимметрия напряжений - практически постоянное явление в электрических сетях различного класса напряжений. Она существенно влияет на потребителей электроэнергии, в том числе на саму питающую сеть, особенно негативно сказывается на процессе работы и сроке службы электрооборудования. Актуальность данной проблемы подтверждается множеством исследований на подобную тему и значительным количеством повреждений потребителей электрической энергии, находящихся в эксплуатации (особенно в Забайкальском крае и Дальневосточных регионах). В ходе исследования определен вид и параметры закона распределения случайной непрерывно распределённой величины K2U. Для оценки степени совпадения эмпирического и теоретического распределений произведена трехкратная проверка на достоверность выбранного закона распределения с применением критериев согласия Пирсона χ2, Колмогорова и критерия ω2 (Крамера - Мизеса - Смирнова). За теоретический закон принято логарифмически нормальное распределение. Определена вероятность возникновения кондуктивной низкочастотной электромагнитной помехи по коэффициенту несимметрии напряжений по обратной последовательности (K2U) на исследуемом объекте. Произведена оценка срока службы асинхронного электродвигателя в определенных диапазонах, которые выбраны, опираясь на существующий межгосударственный стандарт по качеству электрической энергии ГОСТ 32144-2013. Проведён анализ полученных результатов исследования. Представлены соответствующие выводы.

Еще

Качество электрической энергии, несимметрия напряжений, надежность электрооборудования, математическая статистика и теория вероятностей, проверка гипотез, критерии согласия

Короткий адрес: https://sciup.org/147158427

IDR: 147158427 | УДК: 621.316, | DOI: 10.14529/power170407

Application of mathematical statistics methods for predicting occurrence of voltage unbalance in electrical networks

In this paper a statistical analysis of the results of measuring the quality parameters of electric power of the traction substation Uryum 220/35/27.5/10 kV, RU - 35 kV, 1 SS, 35 kV overhead line (VL - 241) located in the Trans-Baikal Territory was performed using the methods of mathematical statistics and probability theory. A particular attention is paid to conducted low-frequency electromagnetic interference by the unbalance factor of the negative sequence voltage (K2U). Voltage unbalance is a fairly common phenomenon in electrical networks of various stress classes and one of the indicators by which the quality of electricity is estimated. Unbalance of stresses significantly affects consumers of electricity, including the supply network itself, and especially negatively it affects the process of operation and the service life of electrical equipment. The relevance of this problem is confirmed by numerous studies on this issue and a significant amount of damage to consumers of electrical energy in service (especially in the Trans-Baikal Territory and the Far Eastern Regions). In the course of the research the form and parameters of the distribution law of a random continuously distributed quantity K2U are determined. To assess the degree of coincidence of the empirical and theoretical distributions, a three-fold test was carried out to verify the validity of the chosen distribution law using the Pearson's χ2, Kolmogorov, and ω2 (Cramer - Mises - Smirnov) criteria. A theoretical logarithmically normal distribution is adopted. The authors determined the likelihood of conducted low-frequency electromagnetic interference on the coefficient of voltage unbalance negative sequence (K2U) for the studied object, besides, the estimation of the service life of the asynchronous motor within certain ranges was made. These ranges are selected basing on the existing interstate standard for the quality of electrical energy GOST 32144-2013. The research results are analyzed. The corresponding conclusions are presented.

Еще

Список литературы Применение методов математической статистики для прогнозирования возникновения несимметрии напряжений в электрических сетях

Повышение качества функционирования линий электропередачи: моногр./Г.А. Данилов, Ю.М. Денчик, М.Н. Иванов, Г.В. Ситников. -2-е изд. -М.; Берлин: Директ -Медиа, 2015. -558 с.
Романова, В.В. Состояние качества электрической энергии в распределительных сетях Забайкальского края/В.В. Романова, С.В. Хромов//Электроэнергетика Байкальского региона: проблемы и перспективы: материалы Всерос. науч.-практ. конф. (Улан-Удэ -с. Горячинск, 10-12 июня 2016 г.): электрон. вариант. -Улан-Удэ: БНЦ СО РАН, 2016. -С. 20-25.
ГОСТ Р 51317.2.5-2000. Совместимость технических средств электромагнитная. Электромагнитная обстановка. Классификация электромагнитных помех в местах размещения технических средств. -М.: ИПК Издательство стандартов, 2001. -53 с.
Наумов, И.В. Статистическая оценка режимов работы электрических сетей напряжением 0,38 кВ/И.В. Наумов, Д.А. Иванов, С.В. Подъячих//Вестник ИрГСХА: науч.-практ. журн. -Иркутск: Из-во Иркутск. гос. аграр. ун-та им. А.А. Ежевского. -2015. -№ 67. -С. 107-116.
Закарюкин, В.П. Имитационное моделирование систем тягового электроснабжения, оснащенных симметрирующими устройствами/В.П. Закарюкин, А.В. Крюков, И.М. Авдиенко//Транспорт Азиатско-Тихоокеанского региона. -2015. -№ 2 (4). -С. 11-17.
ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. -М.: Стандартинформ, 2014. -19 с.
ГОСТ 33073-2014. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Контроль и мониторинг качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. -М.: Стандартинформ, 2014. -87 с.
Валянский, А.В. Влияние качества электроэнергии на надежность силового трансформатора/А.В. Валянский, И.И. Карташев, Ю.В. Шаров//Электротехника. -2014. -№ 3. -С. 20-27.
Суднова, В.В. Качество электрической энергии/В.В. Суднова. -М.: ЗАО «Энергосервис», 2000. -80 с.
Протокол № 4. Претензионных испытаний электрической энергии по показателям качества. Филиал ОАО «МРСК Сибири» -«Читаэнерго». Испытательная лаборатория по качеству электрической энергии, 2012. -25 с.
Иванов, В.Н. MS EXCEL в решении задач теории вероятности/В.Н. Иванов, Д.С. Кучеренко//Территория науки. -2014. -Т. 1, № 1. -С. 77-83.
Гефан, Г.Д. Типология ошибок и заблуждений, связанных с задачами курса теории вероятностей. Часть 2: законы распределения случайных величин/Г.Д. Гефан, О.В. Кузьмин//Вестник Иркутского государственного технического университета. -2013. -№ 2 (73). -С. 131-136.
Гафарова, Л.М. Об особенностях применения критерия согласия пирсона χ2/Л.М. Гафарова, И.Г. Завьялова, Н.Н. Мустафин//Экономические и социально-гуманитарные исследования. -2015. -№ 4 (8). -С. 63-67.
Большев, Л.Н. Таблицы математической статистики/Л.Н. Большев, Н.В. Смирнов. -М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1983. -416 с.
Pearson, Е.S. Biometrica tables for Statistics. Vol. 2/Е.S. Pearson, Н.O. Hartley. -Cambridge: University Press, 1972. -634 p.
Ishii Goro. Kolmogorov-Smirnov test in life-test/Ishii Goro//Ann. Inst. Stat. Math. -1958. -Vol. 10, no. 1. -P. 37-46.
Ishii Goro. On the exact probabilities of Renyi's tests/Ishii Goro//Ann. Inst. Stat. Math. 1959. -Vol. 11, no. 1. -P. 17-24.
Jiang, S. Maximum likelihood estimates from censored data for mixed Weibull distributions/S. Jiang, D. Kececioglu//IEEE Trans. Reliab. -1992. -Vol. 41, no. 2. -P. 248-255 DOI: 10.1109/24.257791
Kale, B.K. A note on the loss information due to grouping of observations/B.K. Kale//Biometrika. -1964. -Vol. 51, no. 3/4. -P. 495-497 DOI: 10.1093/biomet/51.3-4.495
Kale, B.K. Approximations to the maximum-likelihood estimator using grouped data II Biometrika. -1966. -Vol. 53, no. 1/2. -P. 282-285 DOI: 10.2307/2334085
Kaplan, E.L. Nonparametric estimation from incomplete observations/E.L. Kaplan, P. Meier//J. Amer. Stat. Assoc. -1958. -Vol. 53.
Kendall, P.J. An estimation problem in life-testing/P.J. Kendall, R.L. Anderson//Technometrics. -1971. -Vol. 13. -P. 289-301.
Koziol, J.A. Percentage points of the asymptotic distributions of one and two sample K-S statistics for truncated or censored data/J.A. Koziol, P.D. Byair//Technometrics. -1975. -Vol. 17, no. 4. -P. 507-510 DOI: 10.1080/00401706.1975.10489380
Koziol, J.A. A Cramer von Mises statistic for randomly censored data/J.A. Koziol, S.B. Green//Biometrika. -1976. -Vol. 63, no. 2 DOI: 10.2307/2335723
Mann, H.B. On the choice of the number of class intervals in the application of the chi square test/H.B. Mann, A. Wald//Ann. Math. Stat. -1942. -Vol. 13. -P. 306-317 DOI: 10.1214/aoms/1177731569
Mohamed, E.A. On the problem of estimation of three parameter log-normal distribution in case of grouped data/E.A. Mohamed//AMSE rev. -1989. -Vol. 11, no. 2. -P. 53-64.
Миникаева, А.Ф. Идентификация законов распределения величин по результатам измерений. Критерий согласия А.Н. Колмогорова/А.Ф. Миникаева//Проблемы разработки месторождений углеводородных и рудных полезных ископаемых. -2014. -№ 1. -С. 562-565.
Орлов, А.И. Непараметрические критерии согласия Колмогорова, Смирнова, омега-квадрат и ошибки при их применении/А.И. Орлов//Политематический сетевой научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. -2014. -№ 97. -С. 31-45.
Повышение качества электрической энергии в сетях нелинейными потребителями/С.В. Горелов, К.К. Морев, В.И. Никулин, Е.С. Игнатенко//Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего востока. -2016. -№ 3-4. -С. 151-153.
Ежова, М.С. Анализ методов расчета показателей надежности асинхронных двигателей/М.С. Ежова, В.Е. Полевой//Известия Тульского государственного университета. Технические науки. -2013. -№ 9-1. -С. 31-35.
Закладной, А.Н. Методы оценки срока службы асинхронных электродвигателей/А.Н. Закладной, О.А. Закладной//Енергетика та електрифiкацiя. -2010. -№ 4. -С. 63-67.
Виноградов, А.В. Способ управления качеством электрической энергии/А.В. Виноградов, М.В. Бородин, В. Большев//Техника в сельском хозяйстве. -2014. -№ 4. -С. 30-31.
Оськин, С.В. Технико-экономическая оценка эффективности эксплуатации оборудования/С.В. Оськин, Г.М. Оськина//Механизация и электрификация сельского хозяйства. -2006. -№ 1. -С. 2-3.
Калинин, В.Ф. Влияние характера нагрузки на качество электрической энергии/В.Ф. Калинин, С.В. Кочергин, А.Н. Кагдин//Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. -2014. -№ 52. -С. 71-74.

Еще