24	Электрические станции, 2001, ¹ 8

систематических погрешностей приборов на вели­ чину небаланса на подстанции будет менее заметным. Для энергоснабжающей организации в целом недоучет, обусловленный систематическими погрешностями приборов, составит заметную долю в структуре отчетных потерь, так как классы точ­ ности и коэффициенты загрузки приборов учета на поступлении электроэнергии обычно сущест­ венно выше, чем на отпуске (для условий примера недоучет составил 2,1%).

3. Инструкция [4] трактует допустимые небалансы по объектам как результирующую погрешность комплекса измерительных устройств, каждый элемент которого работает в нормальных условиях. Такая трактовка не позволяет правильно оценить фактические погрешности системы учета электроэнергии на объекте. В результате часть по­ терь будет неправомерно отнесена к хищениям. Кроме того, в инструкции допущены прямые ошибки, в частности, потери напряжения во вторичных цепях ТН отражены симметричными со­ ставляющими, хотя они имеют односторонний ха­ рактер, и не учтены угловые погрешности ТТ и

ТН. В типовой методике [1] угловые погрешности учтены, однако способ учета потери напряжения во вторичных цепях ТН остался таким же, как в

инструкции [4].

4. При расчете фактических погрешностей си­ стем учета электроэнергии необходимо учитывать фактические значения коэффициентов мощности в точках учета, которые существенно влияют на зна­ чение угловых погрешностей ТТ и ТН.

Список литературы

1.ÐÄ 34.11.333–97. Типовая методика выполнения измерений количества электрической энергии. М.: РАО “ЕЭС России”, 1997.

2.Электрические измерения Под ред. Фремке А. В. и Душина Е. М. М.-Л.: Энергия, 1980.

3.Циркуляр ¹ 01-99(Э). О повышении точности коммерче­ ского и технического учета электроэнергии. М.: Департа­ мент стратегии развития и научно-технической политики РАО “ЕЭС России”, 1999, 23 февраля.

4.ÐÄ 34.09.101-94. Типовая инструкция по учету электро­ энергии при ее производстве, передаче и распределении. М.: ОРГРЭС, 1995.

Об учете электроэнергии при ее производстве, передаче и распределении

Гамбурян К. А., èíæ., Егиазарян Л. В., Сааков В. И., Сафарян В. С., кандидаты техн. наук

ЗАО “Институт энергетики”, Ереван

В связи с реструктуризацией энергосистем и созданием отдельных акционерных обществ (АО), производящих, передающих и распределяющих электроэнергию, возникают серьезные проблемы технико-экономического характера во взаимоотношениях между ними. В частности, одной из проб­ лем, вызывающей споры и разногласия, является определение предела допустимых значений, т.е. норматива потерь электроэнергии в электросетях.

Сопоставление нормативного значения потерь с фактическими (отчетными) потерями в электро­ сети Wô, определенными как разность показаний счетчиков учета поступившей электроэнергии в заданную сеть Wï и отпуска электроэнергии по­ требителям Wî, позволяет выявить необоснованные (сверхнормативные) потери электроэнергии.

Покажем это на примере определения потерь электроэнергии (в дальнейшем потерь) в передаю­ щей высоковольтной электросети 110 кВ и выше (ВВЭС) при транспорте электроэнергии в распре­ делительную электросеть (РС) 6 – 35 кВ.

Фактические потери за учетный период (на­ пример, месяц)

Wô = Wï – Wî.

(1)

С другой стороны, фактические потери могут быть представлены как

Wô = Wòåõ Wíá,

(2)

ãäå Wòåõ – технические потери в элементах сети;

Wíá – небаланс электроэнергии в сети. Из выражений (1) и (2) следует, что

Wíá = Wï – Wî – Wòåõ.

Небаланс электроэнергии в электросети по су­ ществу справедливо представить в виде суммы двух составляющих. Первая из них обусловлена погрешностью измерений Wíá.ìåò (метрологиче­ ский небаланс), вторая – коммерческими потерямиWêîì, ò.å.

Wíá = Wíá.ìåò + Wêîì.

(3)

Метрологический небаланс Wíá.ìåò вызван погрешностями элементов измерительных комплек­ сов (ИК), состоящих из трансформаторов тока (ТТ) и напряжения (ТН), счетчика активной элект­ роэнергии (СА) и потерями в линии присоедине­ ния СА к ТН.

Электрические станции, 2001, ¹ 8	25

Коммерческие потери Wêîì обусловлены ошибками при снятии и обработке показаний счет­ чиков, безучетным потреблением, хищением энер­

гии. Отметим также, что значение Wíá.ìåò зависит от режимов сети и загрузки ее элементов.

Нормативные потери неизбежны при сущест­ вующей практике учета и в соответствии с изложенным должны быть определены следующим об­ разом:

Wíîð = Wòåõ + Wíá.ìåò ,

(4)

ãäå Wíá.ìåò – предельно допустимое положитель­ ное значение метрологического небаланса, опре­ деляемое по формуле (8).

Технические потери в элементах сети – неизбежные потери, вызванные транспортом электро­ энергии по сети от поставщиков до потребителей, определяются расчетно на математической модели сети по известным методикам [1 – 4]. Уменьшение составляющих Wíîð может быть достигнуто за счет оптимизации режимов сети и других организационных и технических мероприятий, в частно­ сти, рекомендованных в [2 – 5].

Повышение точности определения значенияWòåõ может быть произведено за счет совершенствования математической модели сети, расширения и достоверизации исходных данных расчета, в частности, графиков поступления энергии в сеть в учетный период и графиков нагрузок основных потребительских узлов.

Гораздо сложнее обстоит дело с повышением точности расчета метрологического небаланса.

Инструкцией по расчету потерь 1987 г. [2] ре­ зультирующую погрешность ИК предлагалось определять по формуле

		2
	ð			U2 I2 ñ2î .		(5)
		3

Между тем, в технической литературе послед­ них лет – в типовой инструкции по учету электро­ энергии 1995 г. [6], типовой методике измерений электроэнергии 1997 г. [7] и др., предложена более обоснованная формула определения результирую­ щей погрешности ИК (в процентах)

c
W 11, I2 U2 ñî2 L2 2 îï2 l2 ,	(6)
l 1

ãäå I è U – соответственно погрешность токовая ТТ и напряжения ТН; ñî – основная погрешность счетчика; L – погрешность из-за потери напряже­

ния в линии присоединения счетчика к ТН; – погрешность схемы подключения счетчиков за

счет угловых погрешностей I è U (в минутах) со­ ответственно ТТ и ТН; îï – погрешность отсчи- тывания показаний счетчика; l – дополнительная

погрешность счетчика от l-й влияющей величины (отклонения напряжения KU, частоты Kf, температуры Kt è äð.); c – число влияющих величин.

В формуле (6) принимают за I è ñî – пределы допускаемых погрешностей ТТ и СА по паспортным данным при минимальном рабочем токе и

усредненном коэффициенте мощности cos конт­ ролируемого присоединения.

Значение определяется по формуле

		0,029tg 2		2	,	(7)
			I	U

где tg – коэффициент реактивной мощности кон­ тролируемого присоединения.

В [7] приведены также формулы определения

îï è l.

Как отмечено в [8 и статьях Гладкова Ю. В. на симпозиуме “Электротехника 2010 г.”, проходившем в 1995 г.], значение потерь электроэнергии в процентах к поступлению энергии в сеть в послед­ ние годы возросло, что связано с существенным снижением рабочих токов фидеров, отходящих от шин 6 – 35 кВ питающих подстанций 110 кВ и выше, из-за спада производства и уменьшением числа точек поступления электроэнергии в питаю­ щую сеть.

Все сказанное вызывает увеличение погрешностей элементов ИК и соответственно увеличение результирующего метрологического небаланса расчетной схемы, определяемого выражением (в процентах)

k	m
Wíá.ìåò ï2i d ï2i î2i d oi2 ,		(8)
i 1	i 1

ãäå dïi(doi) – доля электроэнергии, поступившей

(отпущенной) через i-é ÈÊ; ïi( oi) – суммарная погрешность i-го ИК, учитывающего поступившую (отпущенную) электроэнергию, %; k, m – число ИК, учитывающих соответственно поступившую в расчетную сеть и отпущенную из нее электроэнергию.

Как показали расчеты для сети 110 – 220 кВ Республики Армения, учет погрешности обу­

словил увеличение Wíá.ìåò на 0,15 – 0,3% относи­ тельно суммарной электроэнергии, поступившей в

сеть. Влияние составляющих îï è l, а также не­ синхронного снятия показаний счетчиков оценено экспертно значением 0,1 – 0,2%. Из сказанного

следует, что неучет недопустим, что подтверж­ дено также примером расчета, приведенного в [7].

Таким образом, как следует из выражения (8), нормативно допустимые пределы потерь электро­ энергии в сети должны иметь:

верхний предел Wòåõ + Wíá.ìåò = W íîð ;	(9)
нижний предел Wòåõ – Wíá.ìåò = W íîð .	(10)

26						Электрические станции,			2001,	¹ 8
+ Wíá.ìåò	êîì
íá.	W		íáí
W			W
			+
			íáí		íáí	íáí
			+ W		– W	– W		ìåò
– Wíá.ìåò								íá.
								íá.ìåò +W
òåõ
								W òåõ
W		ô1	ô2	ô3	ô4	ô5		–
							ô6	òåõ =W
		W	W	W	W	W	W	=W íîð.max
								íîð.min W
								W
Случай ¹		1	2	3	4	5	6
				}
					Wô = Wíîð

Определение норматива потерь электроэнергии в сети:

обозначения: W – потери электроэнергии; Wô – фактические потери; Wíáí – небаланс нормативный

Иначе говоря, в нормальных условиях переда­ чи электроэнергии для фактических потерь в сети должно соблюдаться условие

Wô Wòåõ + Wíá.ìåò.

(11)

Возможны два следующих вида нарушения условия (11):

1) Wô > W íîð – однозначно указывает на бе­

зучетное потребление;

2) Wô < W íîð – указывает на несовершенст-

во принятой математической модели сети или ис­ кусственное занижение потерь. Сказанное иллю­ стрировано на рисунке.

Как видно из приведенного рисунка, основной проблемой в части метрологии является внедре­ ние практических мероприятий по уменьшению

Wíá.ìåò. Для этого, в первую очередь, требуется уменьшить W каждого ИК путем правильного выбора всех элементов ИК и определения реальных пределов их погрешностей.

В статье Ю. В. Гладкова справедливо отмече­ но, что “... метрологии учета электроэнергии в энергетике никогда не уделялось достаточного внимания, поэтому она отстала в своем теоретиче­ ском и техническом развитии, что и является од­ ной из важнейших причин проблемы потерь энер­ гии в энергетике”. Следует, однако, отметить, что в последние годы в энергетике России эта пробле­ ма стала приоритетной, о чем свидетельствуют из­ дания целого ряда публикаций, методических и руководящих документов, в том числе [6, 7, 9, 10]. Помимо необходимости использования в ИК соот­ ветствующих классов точности ТТ, ТН, СА требу­

ется обеспечение нормальных рабочих условий их работы, не допуская выхода параметров контроли-

руемых присоединений (U, I, cos ) за нормированные пределы.

Однако в условиях резкого снижения произ­ водства, транспорта и потребления электроэнер­ гии неизбежен выход параметров контролируемых присоединений за нормированные пределы. Кро­ ме того, как показала проверка индукционных СА (по материалам сообщения Я. Т. Загорского на се­ минаре “Метрологическое обеспечение электри­ ческих измерений в электроэнергетике”, М., 1998 г.) после 1 – 3 лет эксплуатации вышли за пределы допустимой погрешности около 30% од­ но- и трехфазных СА; из 167 трехфазных СА было забраковано 47%, при этом 25% имели явно выраженную погрешность со знаком “минус”, превышающую в 2 – 5 и более раз нормированную погрешность. Наибольшая погрешность приходи­ лась на индукционные счетчики, находящиеся в эксплуатации более 10 лет.

Следует также считаться с изменением погрешностей ТТ, вызванных их старением после 20 – 30 лет эксплуатации. Нами проводятся опыты по измерению погрешностей (характеристик) ТТ различных классов напряжения, находившихся длительно в эксплуатации, при различных значе­ ниях первичного тока и вторичной нагрузки, в широком диапазоне их изменения. Предварительные результаты опытов подтверждают изложенное, а также указывают на чувствительную зависимость погрешности ТТ от вторичной нагрузки.

Как указано ранее, при расчете W для ИК при­ нимаются значения погрешностей I, U, а также I è U по нормативным документам в максимально

Электрические станции, 2001, ¹ 8	27

допустимых пределах. Однако при выходе пара­ метров ИК на конкретных контролируемых присо­ единениях за нормативные пределы, что имеет место сплошь и рядом (в зависимости от режима их работы в учетном периоде), значения указанных погрешностей целесообразно выбирать по со­ ответствующему расчетному алгоритму с исполь­ зованием интерполяционных формул зависимо­

ñòåé I(I ), I (I ), KU (cos ), Kt (cos ) и др. Поскольку у подавляющего большинства фи­

деров измеряются малые потоки энергии (по срав­ нению с предусмотренными номинальными значе­ ниями), составляющая îï в формуле (6) может оказаться весьма значительной и отразиться на ре­

зультатах расчета W è Wíá.ìåò.

Резюмируя сказанное, отметим, что в результа­ те расчетов погрешностей, вызванных существую­ щей измерительной системой АО “Высоковольтные электросети” Армении (ВВЭСА), перекосы в оценке электроэнергии, поступившей в ВВЭСА и отпущенной из них в РС, вызывают погрешность, достигающую 0,8 – 1,2% поступившей энергии (в зависимости от режимов работы сети). Это может быть объяснено малым количеством источников отпуска энергии в ВВЭСА, завышенным показате­ лем измерительных систем поступившей в ВВЭСА электроэнергии и заниженным показанием отпу­ щенной в РС.

Аналогичная картина наблюдается в Роcсии и других странах СНГ.

Эффективной мерой повышения точности из­ мерений является замена индукционных СА на электронные, например, типа АББ Альфа класса точности 0,2. Высокая чувствительность послед­ них (1 мА) дает возможность измерений очень ма­ лой электроэнергии, а незначительное сопротив­ ление токовых цепей (0,6 мОм) значительно повышает точность ТТ при малых нагрузках (до 1% и ниже).

Возможности внедрения многотарифности, ав­ томатизации сбора и передачи информации, реги­ страции и анализа нагрузок и другие меры снимут многие проблемы измерений и будут способство­ вать существенному уменьшению метрологиче­ ских потерь.

Выводы

1. В условиях реструктуризации энергосистем, что характерно для настоящего времени повсеме­ стно по СНГ, возникла острая потребность:

исследования вопросов метрологии учета элек­ троэнергии и связанной с ними проблемы потерь электроэнергии;

углубления вопросов теоретического обосно­ вания определения метрологической составляю­ щей потерь электроэнергии.

2. Предлагаемая методика выделения норма­ тивно допустимых значений потерь электроэнер­ гии (неизбежных технических и метрологических потерь) позволяет сосредоточить внимание иссле­ дователей и персонала сетей на уменьшении вели-

÷èíû Wíá.ìåò путем внедрения технических меро­ приятий и эффективных результатов теоретиче­

ских разработок.

3. Замена установленных в сетях индукционных счетчиков на современные высокочувствительные многофункциональные электронные счет­ чики класса точности 0,2 позволит решить ряд метрологических проблем по обеспечению:

измерений очень малых нагрузок; уменьшения погрешности счетчика в широком

диапазоне изменения первичного тока нагрузки сети;

весьма малого потребления токовых цепей счетчика и, как следствие, уменьшение погрешностей ТТ при очень малых первичных нагрузках (значительно меньших регламентированных стан­ дартами значений, что характерно для настоящего режима работы фидеров со значительной недо­ грузкой);

возможности осуществления автоматизации сбора и передачи информации по учету электро­ энергии (показаний счетчиков); при этом снима­ ются такие проблемы, как несинхронность снятия показаний счетчиков, ошибки персонала при сня­ тии показаний счетчиков, возможность искусст­ венного искажения показаний счетчиков (что ха­ рактерно для индукционных счетчиков);

надежности работы счетчиков и широкие функциональные возможности их.

4. Представляется необходимым создание чет­ ко функционирующей компьютерной базы данных элементов измерительных комплексов.

Список литературы

1.Железко Ю. С. Выбор мероприятий по снижению потерь электроэнергии в электрических сетях. М.: Энергоатом­ издат, 1989.

2.È 34-70-030-87. Инструкция по расчету и анализу техноло­ гического расхода электроэнергии на передачу по электри­ ческим сетям энергосистем и энергообъединений. М.: Со­ юзтехэнерго, 1987.

3.Поспелов Г. Е., Ñû÷ Í. Ì. Потери мощности и энергии в электрических сетях. М.: Энергоиздат, 1981.

4.Потери электроэнергии в электрических сетях энергосис­ тем / Под ред. Казанцева В. Н. М.: Энергоатомиздат, 1983.

5.È 34-70-028-86. Инструкция по снижению технологическо­ го расхода электрической энергии на передачу по электри­ ческим сетям энергосистем и энергообъединений. М., 1987.

6.ÐÄ 34.09.101-94. Типовая инструкция по учету электро­ энергии при ее производстве, передаче и распределении. М.: ОРГРЭС, 1995.

7.ÐÄ 34.11.333-97. Типовая методика выполнения измерений количества электрической энергии. М.: РАО “ЕЭС России”, 1997.