Samodzielny Zakład Podstaw Energetyki
Zarządzanie i Gospodarka w Energetyce
Ćwiczenie Nr 1	Temat ćwiczenia: Dobowy wykres obciążeń		Imię i nazwisko: Wawrzeńczyk Łukasz Zemsta Bartłomiej Zieliński Marcin Zieja Krzysztof
Data wykonania ćwiczenia	Data oddania sprawozdania	Ocena(pkt.), data	Podpis sprawdzającego	Grupa dziekańska, zespół laboratoryjny
17.10.2005	24.10.2005			Gr. 302A

2. Wprowadzenie do sprawozdania.

Celem ćwiczenia jest pomiar i analiza dobowej zmienności obciążenia mocą i bierną wraz z analizą zmienności współczynnika mocy. Na podstawie otrzymanych wyników należy wykonać dobowe wykresy obciążeń mocą czynną i bierną oraz wykresy uporządkowane i całkowe.

Moc zapotrzebowana przez odbiorców jest zmienna w czasie. Najbardziej znanym okresem charakterystycznym zmian jest dobowa zmienność obciążeń, związana przede wszystkim z rytmem i intensywnością pracy ludzi w ciągu doby. Energia elektryczna praktycznie w systemie elektroenergetycznym nie może być gromadzona, stąd chwilowa moc zapotrzebowana P_t przez odbiorców musi być pokrywana przez moc dyspozycyjną P_d elektrowni pracującej w systemie. Znajomość obciążenia odgrywa istotną rolę pozwalając na odpowiednie przygotowanie do pracy elektrowni i elementów przesyłowych systemu. Zmiany obciążenia mogą być regularne i przypadkowe, przy czym na ich charakter mają zasadniczy wpływ odbiorcy przemysłowi, których udział w obciążeniu całkowitym jest największy.

W zakładach przemysłowych znajomość zmian obciążeń jest podstawą do analizy gospodarki elektroenergetycznej zakładu, doboru parametrów urządzeń elektroenergetycznych i planowania ich pracy.

Dobową zmienność obciążeń można przedstawić za pomocą trzech wykresów:

• kalendarzowego

• uporządkowanego

• całkowego

lub określić przez charakterystyczne wskaźniki.

Tabela 1. Wyniki pomiarów mocy czynnej i biernej oraz współczynnika mocy

Lp	Numer programu 2,
		tdi	Dzień roboczy, lato			Dzień roboczy, zima
				P	Q	cosφ	P	Q	cosφ
		h	MW	MVar	-	MW	MVar	-
1	00	1620	581	0,911	1950	914	0,945
2	01	1530	581	0,903	1890	904	0,940
3	02	1490	573	0,895	1840	885	0,940
4	03	1470	573	0,891	1840	885	0,939
5	04	1440	573	0,886	1840	885	0,939
6	05	1370	573	0,879	1880	894	0,939
7	06	1430	581	0,891	1960	914	0,943
8	07	1610	589	0,911	2220	978	0,955
9	08	1790	588	0,927	2250	987	0,955
10	09	1820	589	0,927	2280	986	0,955
11	10	1850	589	0,931	2270	987	0,955
12	11	1870	589	0,935	2290	996	0,959
13	12	1890	589	0,935	2300	996	0,959
14	13	1850	581	0,931	2270	987	0,955
15	14	1770	589	0,923	2210	968	0,955
16	15	1790	589	0,927	2210	978	0,955
17	16	1780	581	0,927	2300	997	0,955
18	17	1780	581	0,923	2450	1024	0,964
19	18	1740	581	0,919	2410	1015	0,959
20	19	1680	581	0,916	2380	1015	0,959
21	20	1690	581	0,919	2370	1005	0,959
22	21	1730	581	0,923	2270	907	0,955
23	22	1780	581	0,927	2170	959	0,950
24	23	1790	589	0,927	2070	941	0,946

Lp.	Numer programu 2,
		tdi	Dzień świąteczny, lato			Dzień świąteczny, zima
				P	Q	cosφ	P	Q	cosφ
		h	MW	MVar	-	MW	MVar	-
1	00	1380	516	0,879	1620	758	0,882
2	01	1300	516	0,875	1550	748	0,882
3	02	1250	517	0,870	1520	738	0,879
4	03	1220	517	0,867	1490	729	0,879
5	04	1210	517	0,864	1480	729	0,879
6	05	1120	507	0,849	1490	729	0,879
7	06	1080	507	0,849	1490	729	0,879
8	07	1140	507	0,850	1480	729	0,879
9	08	1220	517	0,868	1470	729	0,879
10	09	1290	517	0,875	1540	730	0,882
11	10	1340	517	0,883	1570	748	0,882
12	11	1370	517	0,887	1560	749	0,882
13	12	1370	517	0,887	1560	749	0,882
14	13	1320	517	0,879	1550	749	0,882
15	14	1310	517	0,879	1520	739	0,879
16	15	1270	517	0,876	1490	729	0,879
17	16	1270	517	0,876	1540	739	0,883
18	17	1290	517	0,876	1740	768	0,890
19	18	1300	517	0,880	1770	795	0,891
20	19	1370	517	0,887	1810	803	0,894
21	20	1470	526	0,889	1820	803	0,894
22	21	1480	525	0,898	1790	803	0,891
23	22	1410	517	0,887	1720	789	0,891
24	23	1400	517	0,887	1680	777	0,887

Lp.	Numer programu 2
		tdi	Dzień roboczy, lato		Dzień roboczy, zima
				sinφ	S	sinφ	S
		h	-	MV∙A	-	MV∙A
1	00	0,412	1721	0,327	2153,6
2	01	0,43	1636,6	0,341	2095,1
3	02	0,446	1596,4	0,341	2041,8
4	03	0,454	1485	0,344	2041,8
5	04	0,464	1549,8	0,344	2041,8
6	05	0,477	1485	0,344	2081,7
7	06	0,454	1543,5	0,333	2162,6
8	07	0,412	1714,4	0,297	2425,9
9	08	0,375	1884,1	0,297	2457
10	09	0,375	1912,9	0,297	2484,1
11	10	0,365	1941,5	0,297	2475,3
12	11	0,355	1960,6	0,283	2497,2
13	12	0,355	1979,7	0,283	2506,4
14	13	0,365	1939,1	0,297	2475,3
15	14	0,385	1865,4	0,297	2412,7
16	15	0,375	1884,4	0,297	2416,7
17	16	0,375	1872,4	0,297	2506,8
18	17	0,385	1872,4	0,266	2655,4
19	18	0,394	1834,4	0,283	2615
20	19	0,401	1777,6	0,283	2587,4
21	20	0,394	1787,1	0,283	2574,3
22	21	0,385	1825	0,297	2444,5
23	22	0,375	1872,4	0,312	2372,5
24	23	0,375	1884,4	0,324	2273,8

Lp.	Numer programu 2
		tdi	Dzień świąteczny, lato		Dzień świąteczny, zima
				sinφ	S	sinφ	S
		h	-	MV∙A	-	MV∙A
1	00	0,477	1473	0,471	1789
2	01	0,484	1399	0,471	1721
3	02	0,493	1353	0,477	1690
4	03	0,498	1325	0,477	1659
5	04	0,503	1316	0,477	1650
6	05	0,528	1229	0,477	1659
7	06	0,528	1193	0,477	1659
8	07	0,527	1248	0,477	1650
9	08	0,497	1325	0,477	1641
10	09	0,484	1390	0,471	1704
11	10	0,469	1436	0,471	1739
12	11	0,462	1464	0,471	1730
13	12	0,462	1464	0,471	1730
14	13	0,477	1418	0,471	1721
15	14	0,477	1408	0,477	1690
16	15	0,482	1371	0,477	1659
17	16	0,482	1371	0,469	1708
18	17	0,482	1390	0,456	1902
19	18	0,475	1399	0,454	1940
20	19	0,462	1464	0,448	1980
21	20	0,458	1561	0,448	1989
22	21	0,44	1570	0,454	1962
23	22	0,462	1502	0,454	1892
24	23	0,462	1492	0,462	1851

3. Konstrukcja dobowych wykresów obciążeń P_dt=f(t_dt), Q_dt=f(t_dt) i S_dt=f(t_dt)

4.Obliczenia wartości współczynników l_dt, m_dt, n_dt dobowego wykresu obciążeń.

Na podstawie przeprowadzonych pomiarów mocy czynnej można wyznaczyć następujące wartości współczynników:

• chwilowy stopień wyrównania l_dt

gdzie :

• chwilowy stopień obciążenia m_dt:

gdzie P_ds -szczytowe obciążenie doby

• chwilowy stopień wykorzystania n_dt:

gdzie P_di moc zainstalowana(P_di=1,2P_ds)

1. Przykładowe obliczenia dla dnia roboczego letniego:

P_dśr=1701MW

P_ds=1890MW

P_di=1,2*P_ds=1,2*1890=2268MW

2. Przykładowe obliczenia dla dnia roboczego zimowego:

P_dśr=2163MW

P_ds=2450MW

P_di=1,2*P_ds=1,2*2450=2940MW

3. Przykładowe obliczenia dla dnia świątecznego letniego:

P_dśr=1299MW

P_ds=1480MW

P_di=1,2*P_ds=1,2*1480=1776MW

4. Przykładowe obliczenia dla dnia świątecznego zimowego:

P_dśr=1594MW

P_ds=1820MW

P_di=1,2*P_ds=1,2*1820=2184MW

Tabela 3.1 Wyniki obliczeń współczynników l_dt, m_dt, n_dt dla dnia roboczego

letniego i zimowego:

Lp.	Roboczy, letni			Roboczy, zimowy
		ldt,	mdt	ndt	ldt,	mdt	ndt
1	0,952	0,857	0,714	0,902	0,796	0,663
2	0,899	0,81	0,675	0,874	0,771	0,643
3	0,876	0,788	0,657	0,851	0,751	0,626
4	1,023	0,921	0,767	0,851	0,751	0,626
5	0,847	0,762	0,635	0,851	0,751	0,626
6	0,805	0,725	0,604	0,869	0,767	0,639
7	0,841	0,757	0,631	0,906	0,8	0,667
8	0,947	0,852	0,71	1,026	0,906	0,755
9	1,052	0,947	0,789	1,04	0,918	0,765
10	1,07	0,963	0,802	1,054	0,931	0,776
11	1,088	0,979	0,816	1,049	0,927	0,772
12	1,099	0,989	0,825	1,059	0,935	0,779
13	1,111	1	0,833	1,063	0,939	0,782
14	1,088	0,979	0,816	1,049	0,927	0,772
15	1,041	0,937	0,78	1,022	0,902	0,752
16	1,052	0,947	0,789	1,022	0,902	0,752
17	1,046	0,942	0,785	1,063	0,939	0,782
18	1,046	0,942	0,785	1,133	1	0,833
19	1,023	0,921	0,767	1,114	0,984	0,82
20	0,988	0,889	0,741	1,1	0,971	0,81
21	0,994	0,894	0,745	1,096	0,967	0,806
22	1,017	0,915	0,763	1,049	0,927	0,772
23	1,046	0,942	0,785	1,003	0,886	0,738
24	1,052	0,947	0,789	0,957	0,845	0,704

Tabela 3.2 Wyniki obliczeń współczynników l_dt, m_dt, n_dt dla dnia świątecznego,

letniego i zimowego:

Lp.	Świąteczny, letni			Świąteczny, zimowy
		ldt,	mdt	ndt	ldt,	mdt	ndt
1	1,062	0,932	0,777	1,017	0,89	0,742
2	1,001	0,878	0,732	0,973	0,852	0,71
3	0,962	0,845	0,704	0,954	0,835	0,696
4	0,939	0,824	0,687	0,935	0,819	0,682
5	0,931	0,818	0,681	0,929	0,813	0,678
6	0,862	0,757	0,631	0,935	0,819	0,682
7	0,831	0,73	0,608	0,935	0,819	0,682
8	0,878	0,77	0,642	0,929	0,813	0,678
9	0,939	0,824	0,687	0,923	0,808	0,673
10	0,993	0,872	0,726	0,967	0,846	0,705
11	1,032	0,905	0,755	0,986	0,863	0,719
12	1,055	0,926	0,771	0,979	0,857	0,714
13	1,055	0,926	0,771	0,979	0,857	0,714
14	1,016	0,892	0,743	0,973	0,852	0,71
15	1,008	0,885	0,738	0,954	0,835	0,696
16	0,978	0,858	0,715	0,935	0,819	0,682
17	0,978	0,858	0,715	0,967	0,846	0,705
18	0,993	0,872	0,726	1,092	0,956	0,797
19	1,001	0,878	0,732	1,111	0,973	0,81
20	1,055	0,926	0,771	1,136	0,995	0,829
21	1,132	0,993	0,828	1,142	1	0,833
22	1,139	1	0,833	1,124	0,984	0,82
23	1,085	0,953	0,794	1,08	0,945	0,788
24	1,078	0,946	0,788	1,055	0,923	0,769

5. Przedstawienie zmian współczynników l_dt, m_dt, n_dt

5.1. Zmiany współczynników l_dt, m_dt, n_dt dla dnia roboczego letniego.

5.2. Zmiany współczynników l_dt, m_dt, n_dt dla dnia roboczego zimowego.

5.3. Zmiany współczynników l_dt, m_dt, n_dt dla dnia świątecznego letniego.

5.3. Zmiany współczynników l_dt, m_dt, n_dt dla dnia świątecznego zimowego.

6.Wyznaczenie wartości czasów T_di oraz T_ds

Czas użytkowania mocy szczytowej T_ds obliczamy korzystając z zależności:

Czas użytkowania mocy zainstalowanej T_di obliczamy ze wzoru:

gdzie

6.1. Obliczenia wartości czasów T_di oraz T_ds dla dnia roboczego letniego.

A_d=40830MW

P_ds=1890MW

P_di=1,2*P_ds=1,2*2450=2268MW

6.2. Obliczenia wartości czasów T_di oraz T_ds dla dnia roboczego zimowego.

A_d=51920MW

P_ds=2450MW

P_di=1,2*P_ds=1,2*1890=2940MW

6.3. Obliczenia wartości czasów T_di oraz T_ds dla dnia świątecznego letniego.

A_d=31180MW

P_ds=1480MW

P_di=1,2*P_ds=1,2*1480=1776MW

6.4. Obliczenia wartości czasów T_di oraz T_ds dla dnia świątecznego zimowego.

A_d=38250MW

P_ds=1820MW

P_di=1,2*P_ds=1,2*1820=2184MW

7. Konstrukcja dobowych wykresów uporządkowanych P_dt=f(t_dt) oraz Q_dt=f(t_dt)

Tabela 4.1 Wyniki obliczeń pomocniczych do konstrukcji wykresów uporządkowanych

P_dt=f(t_dt) i O_dt=f(t_dt) dla dni roboczego letniego i zimowego.

Lp.	Roboczy, letni				Roboczy, zimowy
		Pdt	Δtn	Qdt	Δtn	Pdt	Δtn	Qdt	Δtn
		MW	h	MVar	h	MW	h	MVar	h
1	1850	3,0	589	5,8	2400	1,6	1017	1,6
2	1800	5,2	585	12	2350	4,2	1000	4,0
3	1770	10,6	580	15,6	2250	10	990	7,0
4	1700	13,8	577	16,2	2150	15	970	13,0
5	1500	18,4	574	16,6	1900	18,6	900	18,8

Tabela 4.2 Wyniki obliczeń pomocniczych do konstrukcji wykresów uporządkowanych

P_dt=f(t_dt) i O_dt=f(t_dt) dla dni świątecznego letniego i zimowego.

Lp.	Świąteczny, letni				Świąteczny, zimowy
		Pdt	Δtn	Qdt	Δtn	Pdt	Δtn	Qdt	Δtn
		MW	h	MVar	h	MW	h	MVar	h
1	1450	1,8	523	1,8	1800	2,2	800	1,6
2	1350	5,6	515	19,6	1700	5,8	780	6,0
3	1270	15,8	510	20,2	1600	6,8	760	6,6
4	1210	19	-	-	1550	10,8	750	7,6
5	1150	20,8	-	-	1500	16,6	740	12,2

8. Konstrukcja dobowego wykresu całkowego.

Tabela8.1. Wyniki obliczeń pomocniczych do konstrukcji wykresucałkowego

A_dt=f(t_dt) dla dni roboczego letniego i zimowego.

Lp.	Roboczy, letni				Roboczy, zimowy
		Δtk	ΔPk	ΔAk	ΣΔAk	Δtk	ΔPk	ΔAk	ΣΔAk
		h	MW	MW∙h	MW∙h	h	MW	MW∙h	MW∙h
1	4	6110	6480	6480	4	7520	7800	7800
2	4	5850	6440	12920	4	7900	8880	16680
3	4	7330	7480	17700	4	9090	9160	25840
4	4	7300	7560	25260	4	8990	9200	35040
5	4	6980	7120	32380	4	9540	9800	44840
6	4	6990	7160	39540	4	8880	9480	54320

Tabela8.2. Wyniki obliczeń pomocniczych do konstrukcji wykresu całkowego

A_dt=f(t_dt) dla dni roboczego letniego i zimowego.

Lp.	Świąteczny, letni				Świąteczny, zimowy
		Δtk	ΔPk	ΔAk	ΣΔAk	Δtk	ΔPk	ΔAk	ΣΔAk
		h	MW	MW∙h	MW∙h	h	MW	MW∙h	MW∙h
1	4	5150	5520	5520	4	6180	6480	6480
2	4	4550	4840	10360	4	5940	5960	12440
3	4	5220	5480	15840	4	6140	6280	18720
4	4	5270	5280	21120	4	6120	6240	24960
5	4	5230	5480	26600	4	6860	7240	32200
6	4	5760	5920	32520	4	7010	7280	39480

9. Określenie zmienności współczynnika mocy cosφ

Do wykonania charakterystyki a następnie do wyznaczenia typu zmienności współczynnika mocy potrzebne będą następujące parametry:

• Chwilowy stopień obciążania mocą czynną
  

• Chwilowy stopień obciążania mocą bierną
  

Tabela 6.1. Wyniki obliczeń do analizy zmienności współczynnika mocy cosφ

Lp.	Roboczy, letni				Roboczy, zimowy
		Pt	mt	Qt	mQt	Pt	mt	Qt	mQt
		MW	-	MVar	-	MW	-	MVar	-
1	1370	0,725	573	0,973	1840	0,75	885	0,86
2	1620	0,857	581	0,986	1950	0,8	914	0,89
3	1790	0,947	588	0,998	2070	0,84	941	0,92
4	1890	1	589	1	2210	0,90	978	0,96
5	-	-	-	-	2370	0,97	1005	0,98
6	-	-	-	-	2450	1,00	1024	1,00

Tabela 6.2. Wyniki obliczeń do analizy zmienności współczynnika mocy cosφ

Lp.	Świąteczny, letni				Świąteczny, zimowy
		Pt	mt	Qt	mQt	Pt	mt	Qt	mQt
		MW	-	MVar	-	MW	-	MVar	-
1	1080	0,730	507	0,964	1480	0,813	729	0,908
2	1300	0,878	516	0,981	1540	0,846	739	0,920
3	1370	0,926	517	0,983	1560	0,857	749	0,933
4	1480	1	525	1	1740	,956	768	0,956
5	-	-	-	-	1770	0,973	795	0,990
6	-	-	-	-	1820	1	803	1

10. Wnioski.

Śledząc wyniki pomiarów oraz wykreślone charakterystyki kalendarzowe możemy zauważyć, że w ciągu doby obciążenia mocą czynną i pozorną ulegają znacznym wahaniom. Wahania te podlegają jednak pewnym prawidłowością, a mianowicie pracą zakładów przemysłowych i rytmem dobowym ludzi. Można zauważyć, że najmniejsze obciążenia mają miejsce późną nocą i wczesnym rankiem, kiedy to zakłady przemysłowe jeszcze nie pracują oraz w godzinach popołudniowych, kiedy zakłady pracujące w systemie jednozmianowym kończą pracę. Największy pobór mocy ma miejsce w godzinach południowych oraz wieczornych. Oczywiście tym normą nie podlegają dni świąteczne, kiedy to zakłady przemysłowe nie pracują, największy pobór mocy ma miejsce wówczas tylko w godzinach wieczornych.

Biorąc pod uwagę pory roku widzimy, że większe zapotrzebowanie na energię jest zimą, na co wpływ mają dłuższe noce oraz włączane ogrzewanie.

Patrząc na wykresy kalendarzowe mocy biernej możemy zauważyć, że moc ta przyjmuje wartości stałe, które podlegają niewielkim wahaniom.

Obserwując wykresy uporządkowane widzimy jak długo trwa obciążenie daną mocą, np.: podczas zimowego dnia roboczego duże pobór mocy odbywa się przez dłuższy okres czasu, niż ma to miejsce podczas świątecznego dnia letniego, gdzie przez większą część doby pobór mocy odbywa najniższym poziomie.

Na podstawie obliczeń oraz wykonanej charakterystyki m_Qt=f(m_t) przyjmujemy, że w badanym systemie energetycznym mamy do czynienia ze zmiennością typu: B (Trogera).

---