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:

Шведов Галактион Владимирович. Разработка методики многокритериального выбора параметров глубоких вводов в системах электроснабжения городов с учетом неопределенности развития электрических нагрузок : Дис. ... канд. техн. наук : 05.14.02 : М., 2005 206 c. РГБ ОД, 61:05-5/2352

смотреть содержание
смотреть введение
смотреть литературу
Содержание к работе:

Введение 4

1 Глубокий ввод высокого напряжения как элемент системы электроснаб жения 10

1.1 Системы электроснабжения городов и задачи их проектирования 10

1.2 Особенности глубоких вводов высокого напряжения 14

1.3 Методы оптимизации параметров элементов систем электроснабжения городов 19

1.4 Оптимальные параметры глубоких вводов высокого напряжения и их реализация 24

1.5 Обоснование перехода к многокритериальной постановке задачи с учетом неопределенности исходной информации 29

Выводы по главе 34

2 Постановка задачи многокритериальной оптимизации параметров глубоких вводов высокого напряжения с учетом неопределенности исходной информации 35

2.1 Современное состояние науки в области решения оптимизационных задач в многокритериальной постановке с неопределенной исходной информацией 35

2.2 Алгоритм выбора оптимального решения по многокритериальной модели с учетом неопределенности исходной информации 42

2.3 Варианты развития системы электроснабжения города с применением глубоких вводов высокого напряжения 47

2.4 Исполнение глубоких вводов высокого напряжения 52

Выводы по главе 56

3 Оптимизационная модель глубоких вводов высокого напряжения 57

3.1 Формирование и обоснование системы частных критериев 57

3.2 Топологическая модель системы электроснабжения города с применением глубоких вводов высокого напряжения и ее параметры 66

3.3 Аналитические модели показателей потерь электроэнергии и суммарной длины кабельных линий 10 кВ 71

3.4 Аналитическая модель показателя дисконтированных затрат 77

Выводы по главе 82

4 Развитие электрических нагрузок систем электроснабжения как фактор неопределенности 83

4.1 Неопределенность исходной информации в оптимизационных задачах систем электроснабжения городов и способы ее снижения 83

4.2. Методы прогнозирования 86

4.3 Статистический анализ и обработка данных по развитию нагрузки глубоких вводов высокого напряжения 92

4.4 Математическая модель нагрузки глубоких вводов высокого напряжения. 98

Выводы по главе 104

5 Многокритериальная оптимизация параметров глубокого ввода высокого напряжения 105

5.1 Приведение многокритериальной задачи оптимизации к однокритери-альной 105

5.2 Выбор рациональных параметров с учетом неопределенности исходной информации 116

5.3 Рациональные параметры глубоких вводов высокого напряжения 124

5.4 Анализ значений рациональных параметров глубокого ввода 132

Выводы по главе 137

Заключение 139

Список литературы 141

Приложение 1 Статистические материалы по нагрузкам подстанций глубокого ввода 155

Приложение 2 Анализ развития нагрузки подстанций глубоких вводов 170

Приложение 3 Результаты имитационного моделирования 179

Приложение 4 Свертка частных критериев 189

Приложение 5 Рациональные значения параметров глубоких вводов 198

Приложение 6 Акт внедрения 205 

Введение к работе:

В XX веке, особенно в его второй половине, наблюдается интенсивный рост количества городов и городского населения, сопровождающийся интенсивной электрификацией коммунального-бытового хозяйства и промышленно-производственной сферы. При этом происходит существенное увеличение электрических нагрузок и электропотребления в жилых и административных районах городов, а также в промышленных зонах. Мировая статистика развития электроэнергетики показывает, что потребление электроэнергии в развитых странах мира в среднем удваивалось каждые десять лет. Указанные темпы роста обуславливаются с одной стороны - увеличением этажности застройки, являющейся следствием более рационального использования занимаемых и осваиваемых территорий, и с другой стороны - увеличением насыщения быта традиционными электроприемниками и появлением новых типов коммунальных электроприемников.

Так, в Москве в период с 2004 по 2010 год прогнозируется рост потребления мощности на 3,9 ГВт [119] (примерно на 35 % от уровня 1991 года). В 90-х годах XX века наблюдался в целом спад потребления электроэнергии. В последние годы XX века и первые годы XXI наметился рост потребления электроэнергии в непромышленной сфере (из-за изменений в экономике, стимулирующих развитие торговли, малого бизнеса и сферы услуг), в бытовом секторе за счет развития строительства жилых домов и загородных коттеджей и оснащение их энергоемкой техникой, а также за счет хищений электроэнергии [91]. В новых районах с жилой многоэтажной застройкой (20-25 этажей) крупнейших городов Российской Федерации поверхностные плотности нагрузок на шинах городских трансформаторных подстанций напряжением 10/0.4 кВ дос-тигают 30 МВт/км и более [41]. Для некоторых крупных городов Европы перспективные исследования ведутся с учетом электрических нагрузок до 100 МВт/км [141]. Развитие городов, как правило, сопровождается сооружением новых жилых районов, промышленных зон и т.п., что приводит к существенному росту городских территорий. Следствием чего является непрерывное увеличение мощностей отдельных агрегатов и суммарной мощности электростанций, повышение номинальных напряжений и пропускной способности линий электропередачи, совершенствование электрооборудования и интенсификация его эксплуатации.

При развитии системы электроснабжения городов определяющим являются величины нагрузок, перспективы и требования к качеству электроэнергии и надежности электроснабжения потребителей. В последнее время стали предъявляться также жесткие требования к экологическому фактору и технической эстетичности электроустановок.

Обеспечение развития комплексов потребителей требует строительства новых источников питания электроэнергией, располагающихся как вне территории городов, так и непосредственно в их центральных районах. В соответствии с требованиями современного градостроительства, а также с точки зрения санитарно-гигиенических условий, мощные электростанции не должны сооружаться на территориях крупных городов. Отметим, что требование сохранения биосферы и борьба с загрязнением атмосферы является одной из важнейших причин создания полностью электрифицированных районов города и выноса крупных теплоэлектроцентралей на окраины и за пределы городов [26, 137]. Таким образом, к крупным городам уже в настоящее время и особенно в будущем должно передаваться весьма большое количество электроэнергии от удаленных источников. По этой причине строительство линий электропередачи 10 (20) кВ от границ территорий до центральных районов города (сотни многокилометровых линий) не представляется возможным. При этих ограничениях возрастает роль источников питания в виде глубоких вводов высокого напряжения, реализуемых в большинстве случаев сооружением линий и подстанций в реконструируемых, существующих и вновь возводимых районах развивающихся городов [39, 111].

В первом десятилетии XXI века планируется построить на территории Москвы 13 подстанций глубокого ввода напряжением ПО кВ, 4 - 220 кВ, 2 -220/110/10 кВ. Из них ряд подстанций в связи с программой ввода жилья в Москве и на присоединяемых территориях будут построены на основе совместного финансирования (города и потребителей) [129].

Приведенные сведения позволяют сформулировать тезис о том, что осуществление глубоких вводов высокого напряжения является принципиально необходимым и перспективным направлением развития систем электроснабжения крупных городов, входящих в состав объединенных электроэнергетических систем. А, следовательно, возникает необходимость определения рациональных параметров глубоких вводов высокого напряжения.

Актуальность проблемы. В условиях существенного увеличения электрических нагрузок и электропотребления в городах возрастает роль источников питания в виде глубоких вводов высокого напряжения в связи с требованиями современного градостроительства и санитарно-гигиеническими правилами и невозможностью строительства линий (сотен многокилометровых линий) 10 (20) кВ от границ территорий до центральных районов города. Требование сохранения биосферы и снижения загрязнения атмосферы являются важнейшими причинами выноса крупных теплоэлектроцентралей на окраины и за пределы городов.

До последнего времени задачи оптимизации структур и параметров систем электроснабжения решалась по критерию минимума приведённых затрат без учёта динамики и неопределённости исходной информации в перспективе.

В последнее время наметилась тенденция усложнения задач оптимизации систем электроснабжения, основанная на достаточно полно разработанной теории принятия решений, которая позволяет осуществлять более обоснованный выбор по нескольким критериям в условиях неопределённости части исходной информации. Новая методика технико-экономической оценки инвестиционных проектов, утверждённая Минфином, Минэкономики и Госстроем РФ, также

предполагает осуществлять выбор лучшего решения по нескольким критериям с учетом неопределенности исходной информации и получить благодаря этому дополнительный эффект.

Система электроснабжения города - это большая система кибернетического типа с характерными для таких систем свойствами: динамикой развития, управляемостью, множеством целей функционирования и неопределенностью части исходной информации, для исследования которой требуется системный подход с учетом развития системы. Эти свойства подразумевают решение задач оптимизации для систем электроснабжения по многокритериальной модели с учетом неопределенности информации о влияющих факторах.

Задача оптимизации параметров элементов систем электроснабжения городов по многокритериальной модели с учётом неопределённости развития электрических нагрузок не решалась.

Цель работы заключается в разработке методики многокритериального выбора параметров глубоких вводов в системах электроснабжения городов с учётом неопределённости развития электрических нагрузок и получении на такой основе рациональных значений параметров глубоких вводов.

Реализация поставленной цели потребовала решения задач:

1. Разработки алгоритма многокритериальной оптимизации параметров систем электроснабжения городов с учётом неопределённых факторов.

2. Выбора и обоснования частных критериев оценки глубоких вводов, получение их аналитических моделей.

3. Анализа неопределенности развития электрических нагрузок глубоких вводов, обработки статистических данных по развитию нагрузок подстанций глубоких вводов и прогнозирования развития нагрузок.

4. Обоснования способа свёртки частных критериев в единый оценочный функционал и критерия выбора рациональных решений.

5. Анализа влияния многокритериальной постановки задачи с учетом неопределенности развития нагрузок, устойчивости и чувствительности рациональных решений к изменениям в исходных данных.

Методы исследования, используемые в работе, включают в себя методы теории вероятностей и математической статистики; методы теории принятия решений и исследования операций; методы теории статистических решений; методы теории систем.

Научная новизна работы:

1. Разработана методика многокритериального выбора параметров глубоких вводов в системах электроснабжения городов с учётом неопределённости развития электрических нагрузок.

2. Представлен алгоритм многокритериальной оптимизации параметров систем электроснабжения городов с учётом неопределённых факторов.

3. Выбраны и обоснованы частные критерии оценки глубоких вводов: минимум дисконтированных затрат, минимум потерь электроэнергии, минимум длины линий 10 кВ; получены их аналитические модели.

4. Проанализированы статистические данные по электрическим нагрузкам подстанций глубокого ввода в предшествующий период; в результате чего спрогнозировано развитие электрических нагрузок по линейному закону.

5. Получены рациональные значения параметров глубоких вводов при различных значениях поверхностной плотности нагрузки и расстояниях между опорной подстанцией, питающей глубокий ввод, и районом питания подстанции глубокого ввода, а также оценена их устойчивость и чувствительность к изменению влияющей информации.

Достоверность разработанной методики, полученных результатов, выводов и рекомендаций подтверждается результатами вычислений на ПЭВМ, корректным использованием современного статистического материала, методов исследования и расчетом на конкретном примере.

Практическая ценность работы. Разработанная в работе методика позволяет обоснованно определять параметры глубоких вводов по многокритериальной модели с учетом неопределенности развития электрических нагрузок. Результаты выполненных исследований могут использоваться при проектировании систем электроснабжения городов и разработки нормативных материа ЛОВ.

Реализация результатов работы. Разработанная в работе методика многокритериального выбора параметров глубоких вводов в системах электроснабжения городов с учётом неопределённости развития нагрузки, а также полученные результаты и сформулированные рекомендации относительно рациональных значений параметров приняты и используются в ОАО "РОСЭП" при решении задач развития систем электроснабжения и их проектировании, что подтверждается актом внедрения от 14.03.05.

Апробация работы. Основные положения, теоретические и практические результаты работы докладывались и обсуждались на IX, X и XI международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика" (г. Москва, МЭИ (ТУ), соответственно 4-5 марта 2003 года, 2-3 марта 2004 года, 1-2 марта 2005 года) и на техническом совете в ОАО "РОСЭП" (28 февраля 2005 года).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в одной монографии, двух статьях, одном отчете о НИР и трех сборниках тезисов докладов.

Структура диссертации и её объём. Диссертация состоит из введения, пяти глав (с выводами по каждой главе), заключения, списка литературы и шести приложений. Работа изложена на 206 страницах. Основная часть 154 страницы, 2 таблицы, 16 рисунков. Библиография включает 172 наименования. Приложения содержат 52 страницы.

Подобные работы
Расстригин Алексей Константинович
Разработка методики обеспечения устойчивости промежуточных узлов нагрузки при асинхронных режимах по межсистемной связи
Метельков Александр Альбертович
Разработка методики планирования систем электроснабжения районов с малой плотностью нагрузок с учетом неопределенности исходной информации
Ефентьев Сергей Николаевич
Развитие методики технико-экономического анализа при выборе основных параметров электрических сетей с учетом неопределенности исходной информации
Пономаренко Игорь Степанович
Учет вероятностного характера изменения нагрузок при моделировании процессов развития аварий в электрических системах
Логинов Александр Гаврилович
Разработка и исследование устройства автоматического управления нагрузками тиристоров параллельно соединенных выпрямителей систем возбуждения
Сухбаатарын Мунхжаргал
Разработка и исследование нейросетевых алгоритмов краткосрочного прогнозирования нагрузки центральной электроэнергетической системы Монголии
Зимин Роман Валерьевич
Разработка статистических моделей прогнозирования электропотребления и графиков нагрузки ЭЭС
Макоклюев Борис Иванович
Разработка методов, алгоритмов и программ прогнозирования с учетом метеофакторов графиков нагрузки для повышения эффективности управления режимами энергосистем
Нгуен Динь Дык
Разработка методики исследования распространения высших гармоник в электроэнергетических системах
Масленников Вячеслав Алексеевич
Разработка методики расчета токов короткого замыкания во времени и их исследование в электроэнергетических системах с высокой концентрацией генерирующего оборудования

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