Статистическая характеристика сельских электрических сетей

В статье проведены статистические характеристики распределительных электрических сетей на примере Хотынецкого района Орловской области. Определены математические ожидания, дисперсия и другие параметры протяженности линий электропередач, мощности трансформаторных подстанций, мощности электропотребителей и прочих характеристик электрических сетей.

The article carried the statistical characteristics of electric distribution networks for example Hotynetskogo region Orel region. The mathematical expectation, variance, and other parameters of the length of power lines, power transformer substations, electrical load capacity and other characteristics of electrical networks.

Анализ состояния энергосистемы показывает, что в настоящее время наблюдается сокращение протяженности линий электропередач, снижение надежности электроснабжения потребителей [1].

Несовершенство схем электроснабжения поселений, в комплексе с другими причинами, приводит к тому, что перерывы в подаче электроэнергии зачастую превышают 100 часов в год и качество электроэнергии в большинстве случаев не соответствует требованиям нормативных документов. Главным недостатком схем электроснабжения населенных пунктов чаще всего является отсутствие секционирования и резервирования линий электропередач (ЛЭП) 0,38 кВ и как следствие - отключение всех потребителей ЛЭП при аварийном режиме на одном из ее участков.

В ходе работы произведен анализ статистических данных характеристик электрических сетей на примере Хотынецкого района Орловской области.

Обработано 211 линий по состоянию на 01.12.2013 года. Анализировались длины магистральных участков, количество участков по линиям, суммарные протяженности линий, исследовались количественно и качественно нагрузки по линиям. При анализе распределительных сетей Хотынецкого района получены следующие данные:

1. Средняя протяженность линии без учета протяженности отпаек к потребителям. Данные приведены в таблице 1.

Таблица 1- Протяженность линий без учета отпаек к потребителям

Протяженность линий без учета протяженности отпаек к потребителям
Длина линии, км	0-0,5	0,51	1 1,5	1,52	2-2,5	2,53	3-3,5	3,5-4	4-4,5	4,55
Кол-во линий, шт	55	59	30	28	20	5	11	1	1	1

Из данной выборки определяем значения математического ожидания и дисперсии показателя «длина линии». Для этого определено выборочное среднее значение по выражению:

X в = ^ • X i- N i,

где Хв= 1,19 км – выборочное среднее значение из выборки для длины линий; n –число исследуемых линий (объём выборки) n=100; Х_i – i-тое значение длины участка, для которого производится расчет; N i - частота появления i-того значения длины.

Далее переходим к условным значениям, принимая за постоянную С длину линии с наибольшей частотой появления и за масштаб взяв шаг длины – h = 0,5 км.

Находится условное значение:

- где Ui – условное значение длины линии; С – постоянная (длина линии с наибольшей частотой появления) С = 0,25 для первой линии; h - масштаб (шаг длины h=0,5 км).

Таблица 2 - Условное значение длины линии Ui

№	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
U i	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9

Определяем условное выборочное значение:

и в = ^Ui-Ni,

где Uв – условное выборочное значение, для показателя «длина линии» Uв = 1,88.

Производим уточнение выборочного значения Хв через условное выборочное Uв:

Хв= Uв∙h+C для линии Хв = 1,19.

Находится значение выборочной дисперсии:

D в =-• [(X i - Хв)² N i]

и где Dв – значение выборочной дисперсии, для показателя «длина линии» Dв = 1,32.

Для получения более точного значения отклонения вычислена исправленная дисперсия:

s J-^ + NHXi — X.y

где s – исправленная дисперсия, для показателя «длина линии» s2 = 1,3225.

Определено среднеквадратичное отклонение:

σв = Dв σв = 1,14.

Исправленное среднеквадратичное отклонение:

S = F^-aBS = 1.14

n-1

Определяется вероятность определения интервала длины линии, принимая её равной γ = 0,95. Тогда значение для определения интервала t = 1,96.

Находится точность оценки:

2Ф = γ = 0,95 Ф = 0,475.

Определяется отклонение оценки:

t-S

= 0․15

^n

Находятся границы доверительного интервала: t -s

XB — ^= = 1,04 - нижний интервал;

t s

X_B + ^ = 1,34 — верхний интервал.

Таким образом, длина исследуемых линий без учета протяженности отпаек к потребителям находится с вероятностью 95% в интервале 1,19±0,15 км.

Аналогично произведен расчет других показателей. Выводы:

• -    Средняя протяженность линии без учета протяженности отпаек к потребителям составила 1,19±0,1 км. Средняя протяженность линии с учетом протяженности отпаек к потребителям составила 1,643±0,158 км. Это не соответствует современным требованиям [2], в которых указано, что от центра питания до наиболее удаленной точки должно быть не более 0,5 км.

Аналогично был выполнен анализ исследуемых линий 0,38 кВ по другим статистическим показателям. Получены следующие значения:

Среднее количество отпаек на линиях 0,38 кВ 3 ± 1.

• -    Количество линий, подключенных к одной секции шин трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ 3 ± 1.

• -    Более 95% линий ВЛ/ВЛИ 0,38 кВ радиальные.

• -    Сечение провода 0,38 кВ на магистральных участках наиболее вероятное 25 мм кв., реже 70 мм. кв. (Здесь следует отметить, что согласно ПУЭ [3] провод на ВЛ кВ должен применяться изолированный с сечением на магистрали не менее 50 мм кв.).

Результаты статистического анализа ЛЭП 0,38 кВ показывают, что на сегодняшний день большая часть линий не удовлетворяет требованиям нормативных документов по длине, сечению провода. Практически все линии являются радиальными, не имеют секционирования и резервирования.

Это приводит к ряду негативных последствий:

• -    сложность обеспечения чувствительности защит ЛЭП 0,38 к коротким замыканиям в конце линии, что приводит к значительному снижению уровня электробезопасности;

• -    повышенные потери электроэнергии в ЛЭП 0,38 кВ;

• -    трудность, а зачастую и невозможность обеспечения нормативного уровня качества электроэнергии, поставляемой потребителям;

• -    недостаточная надежность электроснабжения;

• -    отключение всех потребителей ЛЭП при аварийном режиме на любом ее участке.

Указанные проблемы можно решить путем реконструкции электрических сетей 0,38 кВ с изменением количества и места Агротехника и энергообеспечение. – 2014. – № 1 (1) 423

установки ТП 10/0,4 кВ, заменой опор и проводов, трасс ЛЭП и т.д. Но это требует очень больших капиталовложений и реконструкция будет осуществляться постепенно. Первоочередными мерами по повышению электробезопасности ЛЭП 0,38 кВ, увеличению надежности электроснабжения потребителей могут стать секционирование и резервирование ЛЭП 0,38 кВ. Статистические характеристики ЛЭП 0,38 кВ, полученные в ходе исследования, необходимы для расчетов по определению технических параметров секционирующих пунктов и пунктов резервирования, определению мест их установки в ЛЭП и расчетов экономической эффективности от их использования.