Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Электрические станции, сети и системы

Диссертационная работа:

Нешатаев Владимир Борисович. Оптимальный выбор источников реактивной мощности в системах распределения электрической энергии: автореферат дис. ... кандидата технических наук: 05.14.02 / Нешатаев Владимир Борисович;[Место защиты: Сибирском федеральном университете].- Красноярск, 2012.- 21 с.

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность работы. Проблема компенсации реактивной мощности (КРМ) вызвана высокой загрузкой элементов систем распределения электрической энергии (ЭЭ) потоками реактивной мощности (РМ) вследствие значительного её потребления из сетей.

Передача РМ по электрическим сетям от генераторов электрических станций вызывает ряд негативных последствий: возрастают ток, потери напряжения, мощности и ЭЭ, снижается пропускная способность электропередач, возникают трудности при присоединении новых электропотребителей ввиду искусственно вызванного дефицита активной мощности.

Решение проблемы КРМ (выработка РМ на местах) позволит добиться существенных результатов: нормализовать уровни напряжений, снизить потери ЭЭ, повысить режимную управляемость распределительных электрических сетей (РЭС), присоединить новых электропотребителей.

По мнению специалистов, снижение потерь ЭЭ считается наиважнейшей задачей и реальной эксплуатационной технологией энергосбережения, а эффективное экономическое регулирование перетоков РМ является одной из важных проблем российской электроэнергетики и приобретает особую актуальность в связи с введением новых нормативных документов в части условий потребления РМ.

Вместе с тем, все научные исследования в области КРМ должны быть направлены на разработку алгоритмов выбора оптимальной мощности и мест установки источников реактивной мощности (ИРМ), компенсирующих устройств (КУ) с учётом всей совокупности режимов (многорежимности) в узлах сетевой организации и в сетях каждого потребителя.

Значительный вклад в развитие теории, исследования и разработку методов, алгоритмов оптимизации режимов электроэнергетических систем (ЭЭС) внесли коллективы ВГПИ и НИИ «Энергосетьпроект», ВНИИЭ, ИДУЭС, Института электродинамики НАН Украины, ИСЭМ СО РАН, МЭИ (ТУ), НГТУ, СевКавГТУ, УрФУ-УПИ, ЭНИН им. Г. М. Кржижановского и ряд других организаций, известные отечественные и зарубежные учёные: Д. А. Арзамасцев, А. Б. Баламетов, П. И. Бартоломей, В. А. Веников, В. М. Горнштейн, Ю. С. Железко, В. И. Идельчик, И. Н. Ковалёв, Ю. Г. Кононов, Л. А. Крумм, А. М. Кумаритов, В. М. Летун, В. 3. Ма-нусов, В. Г. Неуймин, В. Л. Прихно, В. А. Тимофеев, D. A. Alves, М. Begovic, М. Delfanti, D. Lukman, D. Van Veldhuizen, E. Zitzler и многие их коллеги.

В настоящее время имеется достаточное число алгоритмов и программ, в том числе зарубежных, доведённых до практической реализации, позволяющих производить оптимизацию по РМ отдельных мгновенных режимов. Однако, несмотря на их наличие, получение оптимального решения для заданного временного интервала (сутки, месяц, год и т. д.) изменения параметров состояния ЭЭС довольно трудоёмко и неэффективно, поскольку включает в себя последовательную оптимизацию и анализ каждого из характерных режимов, суммирование их экономических оценок, вследствие чего решение проектной задачи оптимального выбора ИРМ (установки новых КУ) громоздко и затруднено.

Последнее требует расчёта потерь ЭЭ с высокой точностью и достоверностью, учёта всей совокупности режимов на заданном интервале времени и в настоящее время в полной мере ещё не выполнено, особенно в части учёта многоре-

жимности. Методам, алгоритмам расчёта потерь ЭЭ и моделирования нагрузок, тесно связанным с общей задачей оптимального развития систем распределения ЭЭ, посвящены работы А. С. Бердина, О. Н. Войтова, В. Э. Воротницкого, И. И. Голуб, В. Н. Казанцева, Е. А. Конюховой, В. Г. Курбацкого, Т. Б. Лещинской, А. В. Липеса, И. И. Надтоки, А. В. Паздерина, Г. Е. Поспелова, А. А. Потребича, Н. В. Савиной, Д. Содномдоржа, Ю. А. Фокина, М. И. Фурсанова, J. J. Grainger, Emad S. Ibrahim, A. G. Leal, С. С. В. Oliveira, Lin Yang и других авторов.

В данной работе представлен подход к учёту многорежимности (основанный на стохастическом моделировании графиков нагрузок) для решения задач анализа и оптимизации режимов по РМ, развития ЭЭС, а именно систем распределения ЭЭ, содержащих сети напряжением 0,38-150 (220) кВ, для которых характерен дефицит РМ, приводящий к установке новых КУ, ИРМ.

Объект исследования - система распределения ЭЭ (РЭС, система электроснабжения).

Предмет исследования - стохастические методы моделирования нагрузок и расчёта технических потерь ЭЭ в РЭС, методы оптимизации режимов ЭЭС.

Цель исследования - разработка методики оптимального выбора ИРМ в системах распределения ЭЭ, учитывающей многорежимность с помощью интегральных характеристик, определяемых на основе статистического моделирования графиков электрических нагрузок.

Задачи исследования:

  1. Проанализировать существующие методы оптимизации режимов РЭС и выбрать наиболее эффективный, который позволит реализовать стохастический подход к решению задачи оптимального выбора ИРМ.

  2. Адаптировать вероятностно-статистическое моделирование нагрузок для получения потерь ЭЭ, графиков и диапазонов изменения оптимизируемых параметров на анализируемых интервалах времени.

  3. Разработать алгоритм учёта влияния конструктивных факторов, токовой нагрузки, температуры окружающей среды и условий прокладки на активное сопротивление кабельных линий (КЛ), позволяющий повысить точность расчёта потерь ЭЭ в оптимизационной задаче.

  4. Разработать и реализовать алгоритм оптимальной КРМ применительно к эксплуатационной задаче с учётом всей совокупности режимов на основе стохастического моделирования нагрузок.

  5. Разработать методику и алгоритм оптимального выбора ИРМ применительно к проектной задаче - задаче развития систем распределения ЭЭ.

Основная идея диссертации - решение задачи оптимального выбора ИРМ, КУ в системах распределения ЭЭ с учётом многорежимности на основе стохастического моделирования нагрузок при обеспечении высокой точности и достоверности расчёта потерь ЭЭ.

Методы исследований. Для решения поставленных в работе задач использовались теория факторного анализа (метод главных компонент); методы теории неявных функций и нелинейного математического программирования (градиентный метод); численные методы решения нелинейных уравнений; теория эксперимента; элементы теории вероятностей и математической статистики; метод статистических испытаний.

Основные результаты, выносимые на защиту:

  1. Алгоритм расчёта потерь ЭЭ, диаграмм и диапазонов изменения РМ и напряжений в узлах сети на основе вероятностно-статистической модели нагрузок.

  2. Алгоритм и программа оптимизации режимов распределительных сетей ЭЭС по РМ.

  3. Алгоритм и программа стохастической оптимизации режимов распределительных сетей ЭЭС по РМ на интервале времени (с учётом многорежимности).

  4. Методика и алгоритм оптимального выбора ИРМ в системах распределения ЭЭ.

  5. Алгоритм учёта дополнительного нагревания жил кабелей 6-220 кВ за счёт влияния токовой нагрузки, температуры окружающей среды, условий прокладки (воздух, земля) и особенностей конструкции (марка кабеля, число и тип жил, вид изоляции); аналитические зависимости определения температуры жил.

Научная новизна диссертационной работы:

  1. На основе эффективного метода оптимизации и стохастического моделирования режимов электропотребления разработана математическая модель, позволяющая решить оптимизационную задачу с учётом многорежимности, получены и реализованы алгоритм и программа оптимального распределения РМ существующих источников на интервале времени.

  2. Разработаны методика и алгоритм оптимального выбора ИРМ, позволяющие определить места размещения и установленные мощности новых КУ.

  3. Разработан алгоритм учёта влияния особенностей конструкции, условий прокладки, токовой нагрузки и температуры окружающей среды на активное сопротивление силовых кабелей, величину потерь ЭЭ, и получены аналитические зависимости для определения температуры жил.

Значение для теории. Полученные результаты создают теоретическую основу для развития стохастических методов оптимизации режимов и оптимального выбора ИРМ в системах распределения ЭЭ, методов расчёта технических потерь ЭЭ в КЛ РЭС с учётом влияния различных факторов.

Практическая ценность. 1. Разработанные методика, алгоритмы и программы могут быть использованы в сетевых компаниях и проектных организациях для эффективной КРМ, установки новых КУ с минимальными затратами и реализации комплексного системного эффекта, в том числе за счёт снижения потерь ЭЭ. 2. Алгоритм и зависимости для определения температуры жил кабелей позволяют повысить точность расчёта потерь ЭЭ в КЛ и могут быть использованы для контроля тока нагрузки при различных условиях эксплуатации. 3. Полученные алгоритмы реализованы в программах оптимизации мгновенных режимов «OPRES» и стохастической оптимизации «ORESA», которые приняты в опытную эксплуатацию проектно-исследовательской организацией г. Красноярска.

Достоверность полученных результатов подтверждена при помощи сравнительного анализа со значениями, рассчитанными методом статистических испытаний на тестовых и реальных схемах Красноярской энергосистемы.

Использование результатов диссертации. Программа оптимизации режимов ЭЭС по РМ «OPRES», программа оптимизации режимов ЭЭС по РМ на интервале времени «ORESA» приняты в опытную эксплуатацию в ЗАО «Компания «Электропроект - Сибирь», что подтверждается актами внедрения.

Личный вклад автора. Соискателю принадлежат формализация поставленных задач, разработка математических моделей, обобщение, анализ результатов, программная реализация алгоритмов. Научные и практические результаты, выносимые на защиту, разработаны и получены автором. Разработка, реализация основных положений и общей научной идеи диссертации, создание программ выполнены при участии научного руководителя.

Апробация результатов работы. Отдельные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Молодёжь и наука: начало XXI века» (г. Красноярск, 2007 г.); III Международной научно-практической конференции «Энергосистема: управление, конкуренция, образование» (г. Екатеринбург, 2008 г.); IV Всероссийской научно-практической конференции «Энергетика в современном мире» (г. Чита, 2009 г.); Международной научно-технической конференции «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии» (г. Тольятти, 2009 г.); Международной научно-технической конференции студентов, магистрантов, аспирантов «Энергоэффективность и энергобезопасность производственных процессов» (г. Тольятти, 2009 г.); Всероссийской научно-технической конференции «Электроэнергия: от получения и распределения до эффективного использования» (г. Томск, 2010 г.); первом Международном научно-техническом конгрессе «Энергетика в глобальном мире» (г. Красноярск, 2010 г.); Всероссийской научно-технической конференции «Электроэнергетика глазами молодёжи» (г. Екатеринбург, 2010 г.); Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Молодёжь и наука» (г. Красноярск, 2011 г.); шестой Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Энергетика: управление, качество и эффективность использования энергоресурсов» (г. Благовещенск, 2011 г.).

Публикации. По диссертации опубликовано 18 печатных работ, в том числе 3 статьи в изданиях по перечню ВАК, 2 статьи в сборниках научных трудов, 10 статей по материалам конференций, 1 статья по материалам конгресса, 2 свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ.

Общая характеристика диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх разделов, заключения, списка литературы, содержащего 196 наименований, и приложений. Материал изложен на 186 страницах основного текста и на 59 страницах приложений. В работе приведены 15 рисунков и 34 таблицы.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net