Влияние зон рассеяния центров электрических нагрузок (ЦЭН) цехов на зону рассеяния ЦЭН

Методика определения зоны рассеяния центра электрических нагрузок предприятия, изложенная в разделе, предполагает наличие сведений об электрических нагрузках цехов. Однако если принять электрические нагрузки цехов предприятия за величины, неизменные во времени, равные расчетным нагрузкам, и считать их, как это обычно делается, приложенными в одной точке — центре тяжести цеха — это повлечет за собой значительную ошибку при построении зоны рассеяния ЦЭН предприятия.
В самом деле, каждый цех имеет своих потребителей электроэнергии, каждый из которых может характеризоваться своим суточным графиком электрических нагрузок. В связи с чем для цеха, так же как и для промышленного предприятия в целом, нельзя говорить о центре электрических нагрузок как о стабильной точке на плане цеха или соответственно предприятия. В течение суток эта точка смещается по генплану, и в каждый момент времени ее местоположение может быть описано уравнениями (9-2)—(9-4).
Применяя рассуждения, изложенные в разделе, к изменению центра электрических нагрузок цеха, можно утверждать, что зоной рассеяния ЦЭН цеха также является эллипс, основные параметры которого могут быть определены в соответствии с формулами (9-21), (9-31).
Таким образом, определение зоны рассеяния ЦЭН предприятия следует начинать с построения зоны рассеяния ЦЭН цехов. Как показали расчеты, выполненные в МЭИ, ошибка при нахождении зоны рассеяния центра электрических нагрузок без учета влияния зон рассеяния ЦЭН цехов достигает 16%.
В качестве примера покажем построение зоны рассеяния ЦЭН одного из цехов предприятия, генплан которого представлен на рис. 9-7.
Один из наиболее крупных цехов предприятия — цех № 5 — сборочный корпус имеет установленную мощность Руст — 3300 кВт. При определении зоны рассеяния ЦЭН цеха № 5 принимаем во внимание восемь наиболее крупных потребителей электроэнергии, которые и будут формировать зону рассеяния ЦЭН цеха.
Графики нагрузки и координаты основных потребителей цеха № 5 приведены в табл. 9-1. Координаты зоны рассеяния ЦЭН цеха , рассчитанные в соответствии с графиками нагрузок потребителей цеха, приводятся в табл. 9-2.
Параметры зоны рассеяния для рассматриваемого случая имеют вид:
математическое ожидание

дисперсия в системе координат (х, у)

Угол , образованный осями эллипса рассеяния и осями координат, равен 13,77°.
Дисперсия в новой системе координат

Полуоси эллипса рассеяния в новой системе координат

Таблица 9-1 Графики нагрузок и координаты основных потребителей цеха
№ п/п	x, м	y, м	t, ч
№ п/п	x, м	y, м	0-1	1-2	2-3	3-4	4-5	5-6	6-7	7-8	8-9	9-10	10-11	11-12
1 2 3 4 5 6 7 8	16 11 36 46 81 86 96 96	34 10 4 29 19 5 20 37	90 60 140 0 124 104 150 192	90 60 140 0 90 104 150 226	80 60 140 0 70 110 175 225	80 52 140 0 70 110 175 233	74 52 146 0 70 110 230 278	74 52 146 0 70 110 230 278	74 52 146 80 112 114 400 552	86 52 146 80 140 114 515 587	86 76 146 130 140 114 575 648	110 76 146 130 140 100 575 638	140 76 156 130 17 92 490 556	150 96 156 144 170 110 310 394
№ п/п	x, м	y, м	t, ч
№ п/п	x, м	y, м	12-13	13-14	14-15	15-16	16-17	17-18	18-19	19-20	20-21	21-22	22-23	23-24
1 2 3 4 5 6 7 8	16 11 36 46 81 86 96 96	34 10 4 29 19 5 20 37	150 96 156 144 154 140 370 510	142 84 156 136 144 140 400 518	132 84 156 132 178 124 515 594	132 92 156 132 178 136 515 574	156 92 152 144 170 136 370 500	150 92 152 144 170 130 250 436	144 86 152 144 164 124 130 200	120 86 152 90 164 124 190 200	106 86 148 40 140 90 136 200	90 66 148 0 126 76 150 288	90 60 148 0 114 60 175 313	90 60 148 0 114 60 175 253

Таблица 9-2 Координаты зоны рассеяния ЦЭН цеха
№ точки	Х0, м	Y0, м	№ точки	Х0, м	Y0, м
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12	68,55 78,86 74,47 75,92 63,92 69,15 79,01 69,60 72,38 69,31 70,36 80,01	22,00 21,22 24,51 23,74 20,75 20,70 24,22 23,14 23,73 22,16 20,44 24,11	13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24	72,44 69,54 71,53 71,15 79,37 73,77 61,81 69,99 73,86 78,43 76,34 64,56	23,69 23,54 22,69 20,69 24,41 23,74 21,27 21,74 21,22 24,60 24,05 20,79

Аналогично выполняются расчеты по определению зоны рассеяния ЦЭН всех остальных цехов предприятия.
Можно рекомендовать следующий порядок расчета.
1. Определяются параметры нормального распределения (поскольку распределение случайных координат ЦЭН следует нормальному закону распределения —закону Гаусса—Лапласа) — математическое ожидание, дисперсия, мера точности.
2. Рассчитываются параметры нормального распределения зоны рассеяния ЦЭН цехов с учетом корреляции, т. е. находится угол , образованный осями эллипса рассеяния и осями координат, и рассчитываются большая и малая оси эллипса рассеяния в новой системе координат (см. раздел).
3. Определяется зона рассеяния ЦЭН всего предприятия при условии, что координаты электрических нагрузок цехов изменяются в соответствии с графиками электрических нагрузок этих цехов.
Этот метод позволяет с достаточной степенью точности определить оптимальное местоположение главной понизительной или распределительной подстанции промышленного предприятия.
Определение зоны рассеяния ЦЭН промышленного предприятия с учетом зоны рассеяния ЦЭН цехов является очень трудоемким. Но при использовании ЭВМ этот недостаток практически устраняется, так как это позволяет сократить время счета до нескольких минут.
При счете вручную можно ввести упрощения, вносящие ошибку не более пяти процентов при определении зоны рассеяния ЦЭН промышленного предприятия.
1. Из всех, нанесенных на генплан цехов, выбираются цехи, имеющие наибольшие эллипсы рассеяния, как наиболее влияющие на общую зону рассеяния ЦЭН предприятия (как правило, не менее десяти цехов).
2. Выбираются на эллипсах рассеяния ЦЭН цехов четыре крайние точки, соответствующие концам большой и малой осей эллипса.
3. Для каждой из этих точек рассчитывается общая зона рассеяния ЦЭН предприятия при условии, что ЦЭН цеха находится в данной точке, а ЦЭН остальных цехов в точках, соответствующих значениям математических ожиданий электрических нагрузок цехов.
На рис. 9-8 представлены эллипсы рассеяния ЦЭН промышленного предприятия, определенные различными методами. Эллипс рассеяния 1 соответствует расчету зоны рассеяния ЦЭН наиболее точным методом при учете изменения координат электрических нагрузок цехов через каждый час. Эллипс рассеяния 2 соответствует случаю, когда за центр электрических нагрузок принимались значения математических ожиданий электрических нагрузок цехов. Как видно из рисунка, расхождение у эллипсов 1 и 2 невелико — максимальная его величина составляет 3,6%.
Эллипс рассеяния 3 строился при условии, что ЦЭН цехов совпадает с центрами тяжести фигур, изображающих цехи в плане.
Кривая 4 — общая зона рассеяния ЦЭН предприятия, построенная по четырем крайним точкам , соответствующим осям эллипсов рассеяния цехов. Максимальное расхождение между кривыми 3 и 4 в относительных единицах примерно 16%. Вследствие значительного расхождения эллипсов рассеяния, построенных с учетом и без учета зоны рассеяния ЦЭН цехов, рекомендуется при выборе местоположения ГПП (ГРП) промышленного предприятия учитывать зоны рассеяния ЦЭН отдельных цехов.