Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Экспертная система оценки качества электрической энергии у потребителей сельских районов (ЭСОКЭЭ) 11-33
1.1 Цель разработки экспертной системы для СЭСР 11-15
1.2 Параметры исследуемой системы электроснабжения, рассчитываемые программным комплексом ЭСОКЭЭ 16-23
1.3 Общая характеристика и структура разработанной экспертной системы 24-27
1.4 Перечень решаемых задач ЭСОКЭЭ 28-32
Выводы по главе 1 33
Глава 2. Имитационное моделирование СЭСР 34-96
2.1 СЭСР 6-110 кВ объект имитационного моделирования при оценке качества электрической энергии 34-39
2.2 Правила ввода исходной информации по СЭСР 6-110 кВ в ЭСОКЭЭ 40-49
2.3 Алгоритм расчета электрической нагрузки в экспертной системе ЭСОКЭЭ 50-64
2.4.Моделирование технико-экономических показателей исследуемой СЭСР в ЭСОКЭЭ 65-80
2.5 База данных экспертной системы ЭСОКЭЭ 81-86
2.6 Стратегии развития СЭСР в экспертной системе ЭСОКЭЭ 87-94
Выводы по главе 2 95-96
Глава 3. База знаний экспертной системы по оценке качества электрической энергии 97-139
3.1 База знаний как инструмент для получения, хранения и обработки дополнительной информации 97-102
3.2 Способы получения дополнительной информации для формирования базы знаний экспертной системы 103-108
3.3 Обработка дополнительной информации в базе знаний ЭСОКЭЭ при решении задач выбора 109-120
3.4 Обработка экспертных знаний в ЭСОКЭЭ при анализе схем СЭСР 121-136
3.5 Анализ показателей качества функционирования В Л 10 кВ 137-138
Выводы по главе 3 139
Глава 4. Методика многокритериальной оптимизации, заложенная в экспертную систему 140-161
4.1 Выбор и обоснование частных критериев оценки 140-145
4.2 Объединение частных критериев в единый оценочный функционал 146-147
4.3 Выбор оптимальной стратегии развития СЭСР на основе статистических данных 148-153
4.4 Выбор оптимальной стратегии развития СЭСР с помощью экспертных знаний 154-160
Выводы по главе 4 161
Основные выводы и результаты 162-163
Литература 164-171
Приложения 172-354
- Параметры исследуемой системы электроснабжения, рассчитываемые программным комплексом ЭСОКЭЭ
- Алгоритм расчета электрической нагрузки в экспертной системе ЭСОКЭЭ
- Обработка дополнительной информации в базе знаний ЭСОКЭЭ при решении задач выбора
- Выбор оптимальной стратегии развития СЭСР на основе статистических данных
Введение к работе
Электрическая энергия используется во всех сферах жизнедеятельности человека и непосредственно участвует в создании других видов продукции, влияя на их качество. Оптимальная работа электроприемника возможна только при номинальных параметрах электрической энергии с допустимыми отклонениями: напряжения, частоты и др. Таким образом нормальная работа электроприёмника зависит от качества электрической энергии, потребляемой им. Важность проблемы повышения качества электрической энергии нарастает с развитием применения электрической энергии в быту и на производстве. Ухудшение качества электрической энергии у потребителя обусловлено главным образом от снижения эффективности процессов генерации, передачи и потребления электроэнергии. Сегодняшнее состояние энергетики показывает, что протяженность линий 6-35 кВ составляет 60-70% протяженности всех сетей в нашей стране, из них основная доля служит для электроснабжения сельских районов. Электрические сети сельских районов характеризуются: рассредоточенностью сельских потребителей, малой единичной мощностью, большой протяженностью сетей, малыми сечениями проводов и др. Многие параметры в таких сетях носят неопределенный характер, к ним относится, в первую очередь, электрическая нагрузка на шинах ТП 6-35/0,4 кВ, на участках ВЛ 6-35 кВ и.т.д. Одной из причин неопределенности является отсутствие измерительных приборов на участках ВЛ и ТП 6-35/0,4 кВ. Электрическая нагрузка измеряется лишь на головном участке В Л 6-35 кВ, причем всего 2 раза в год (в режимные дни).
Техническое состояние сельских распределительных сетей несовершенно. Доля оборудования требующего замены вследствие 100% износа составляет более 50%. Потери электрической энергии в сетях, включая коммерческие, в ряде случаев достигают 35%.
Длительный опыт эксплуатации этих систем подтверждает, что с течением времени меняются и основные технико-экономические показатели. Однако желательно, чтобы технико-экономические показатели были оптимальными на всех этапах функционирования систем электроснабжения. Главные причины этих изменений заключаются в непрерывном изменении электрической нагрузки. После того, как значения электрических нагрузок становятся выше принятых при проектировании, ухудшается качество электрической энергии. В настоящее время практически у 50% сельскохозяйственных потребителей требуемое качество электрической энергии по напряжению не обеспечивается.
Одним из мощных средств оптимизации параметров систем электроснабжения является разработка и реализация информационных программных средств, позволяющих проводить имитационное моделирование, определять с достаточной точностью электрическую нагрузку на участках ВЛ 6-35 кВ и ТП 6-35/0,4 кВ, а на ее основе технико-экономические показатели и параметры СЭСР.
Вопросам повышения качества электрической энергии распределительных сетей и создания экспертных систем в энергетике посвящены труды М.С. Левина, А.Е. Мурадяна, Т.Б. Лещинской, B.C. Климаша, В.Г. Кузнецова, В.К. Плюгачева, В.Г. Сазыкина, А.А. Халфена, А.В. Шаврова, П.С. Переверзева и др.
В области сельского электроснабжения эти вопросы нашли отражение в работах И.А. Будзко, В.Б.Гессена, Н.М. Зуля, М.С. Левина, Т.Б. Лещинской и др.
Программно-вычислительные комплексы по оптимизации и расчету технико-экономических показателей сельских распределительных сетей разрабатывались и раньше. Но в свете последних достижений в области теории принятия решений и современных возможностей информационной техники актуальным является разработка экспертных систем для оценки качества функционирования систем электроснабжения сельских районов (СЭСР).
Такой подход особенно целесообразен в случаях, когда исходная информация носит неопределенный характер и окончательное решение задачи сводится к вероятностному подходу или привлечению так называемых неформальных знаний специалистов-экспертов, проработавших в этой области много лет и имеющих значительный опыт в решении таких задач. Программы часто именуются «экспертными системами», поскольку могут аккумулировать опыт и знания специалистов в конкретных предметных областях и тиражировать их для решения конкретных поставленных задач.
Экспертная система поможет электроснабжающим предприятиям в оценке качества функционирования распределительных сетей, а на его основе и качества электрической энергии, предложит мероприятия по обеспечению качественного электроснабжения потребителей в условиях неопределенности части информации.
Неопределенные факторы в задачах электроснабжения - это, как правило, случайные величины с неизвестными законами распределения, для которых достаточно точно можно определить только предельные границы, от минимального до максимального значений.
Неопределенной является, например, значение электрической нагрузки на перспективу. Зная рост потребления электрической энергии, можно предположить какие потери электрической энергии будут в элементах распределительной сети, и соответственно, каково будет качество электроэнергии у потребителей. К неопределенным факторам относятся также значения удельных ущербов от ухудшения качества напряжения и от строительства электрических линий на сельскохозяйственных угодьях, затраты на потери энергии и др.
Необходимым этапом решения сложных оптимизационных задач является получение дополнительной информации, с помощью которой можно сузить области неопределенности исходных данных или вообще исключить эти неопределенности. К дополнительной информации в данном случае относят статистические, эмпирические и экспертные знания о данной проблеме. Понятно, что сконцентрировать все необходимые знания в группе людей, принимающих решения, а тем более одному человеку невозможно. Именно для задач, требующих анализа множества технических и экономических факторов в различных вариантах с использованием ранее накопленного опыта и предназначена экспертная система, ориентированная на обеспечение оптимального выбора решения по многим критериям. Обязательным моментом данной постановки задачи является моделирование различных стратегий, которые в реальности инженер не смог бы провести ввиду больших затрат времени.
Цель работы заключается в оценке параметров систем электроснабжения сельских районов напряжением 6 - 110 кВ на основе экспертно-статистических методов и выборе вариантов оптимизации по многокритериальной модели с учетом неопределенности части исходной информации; в разработке программного обеспечения (экспертной системы) для проведения имитационного моделирования и принятия решений.
В качестве объекта исследования приняты методы оптимизации и программное обеспечение для электрических сетей и районных трансформаторных и потребительских подстанций напряжением 6-110 кВ сельскохозяйственного назначения. Для решения поставленных задач исследования использованы данные ОАО РОСЭП.
Изложенная постановка задачи имитационного моделирования и многокритериальной оптимизации параметров СЭСР 6-110 кВ для обеспечения качества электрической энергии у потребителей определила структуру диссертационной работы, которая состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений.
В первой главе дана оценка параметров исследуемой системы электроснабжения. Сформулированы общие требования к экспертной системе. Разработана общая структура с описанием ее основных элементов, а также рассмотрен перечень решаемых задач с помощью экспертной системы оценки качества электрической энергии (ЭСОКЭЭ).
Во второй главе сформулированы основные задачи решаемые с помощью экспертной системы. Описан объект моделирования в ЭСОКЭЭ и графический интерфейс программы с инструкцией по вводу исходных данных для проведения расчетов. Рассмотрена методика определения электрической мощности потребителей с возможностью уточнения по типовым графикам электрических нагрузок. Описаны технико-экономические показатели, участвующие в расчете. Проиллюстрирована и описана специально созданная для экспертной системы ЭСОКЭЭ справочная база данных, а так же произведен анализ способов, обеспечивающих повышение пропускной способности различными стратегиями развития СЭСР.
Третья глава посвящена вопросам создания базы знаний экспертной системы. Приведены различные методики получения дополнительной информации. Формализован процесс получения нечетких интервалов коэффициента роста электрических нагрузок. Рассмотрена методика обработки дополнительной информации в ЭСОКЭЭ, а так же методика проведения анализа эффективности работы схем СЭСР.
В четвертной главе изложены основы методики многокритериальной оптимизации, заложенные в экспертную систему. Обоснованы частные критерии оценки, а так же способы их нормирования. Рассмотрены и апробированы методы решения задач с использованием имитационного моделирования в условиях неопределенности и многокритериальности с использованием критерия Байеса и функции принадлежности, полученной в результате данных экспертного опроса.
В приложениях приведены основные сведения об используемых математических методах, алгоритмы программного комплекса, представлены документы подтверждающие внедрение.
На защиту выносятся следующие положения и основные результаты работы:
1. Алгоритмы и программа для ПЭВМ определения электрических нагрузок с помощью типовых графиков на ТП 6-35/0,4 кВ.
2. Методика многокритериальной оценки параметров системы электроснабжения сельских районов с учетом неопределенного характера исходной информации.
3. Методика формирования нечеткого описания роста нагрузки на перспективу, основанная на обработке знаний экспертов и статистических данных об изменении электрической нагрузки.
4. Алгоритм формирования множества возможных стратегий развития распределительных электрических сетей, обеспечивающих качество электрической энергии.
5. Алгоритмы и программа для ЭВМ, реализующие имитационное моделирование, анализ полученных данных от экспертов, предложение вариантов по оптимизации электрических сетей для обеспечения качественного электроснабжения потребителей по многокритериальной модели с учетом неопределенности части исходной информации.
Основные положения и результаты исследований опубликованы в научных работах [25 -27], доложены и обсуждены на: научных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов МГАУ (Москва, 2001-2004гг.).
Разработанная «Экспертная система по оценке качества электрической энергии сельских распределительных сетей» принята в Государственный фонд алгоритмов и программ и отраслевой фонд Государственного агропромышленного комитета РФ.
Параметры исследуемой системы электроснабжения, рассчитываемые программным комплексом ЭСОКЭЭ
В качестве параметров системы электроснабжения выступают: уровни номинальных напряжений, площади поперечного сечения проводов, значения номинальных мощностей трансформаторных подстанций, сочетания конфигураций схем и значений применяемых напряжений, радиусы электрических сетей, уровни надежности и качества электроэнергии, технико-экономические показатели и.т.п. [10,11,12,15,31,56,57]
В экспертной системе ЭСОКЭЭ часть параметров по СЭСР представлена в виде исходных данных, а часть параметров в расчетном виде. К исходным данным относят: номинальное напряжение сети, сечения проводов, длины участков схемы, номинальные мощности трансформаторных подстанций, значения электрических нагрузок на головном участке сети и на элементах схемы. Расчетные параметры в ЭСОКЭЭ - это: значения полных, активных и реактивных мощностей на участках сети, коэффициенты мощности, коэффициенты загрузки трансформаторов, значения величины потребленной электрической энергии за год, время максимального использования нагрузки и время потерь, потери электрической энергии и напряжения, отклонения напряжения у потребителя при выбранной надбавке на трансформаторах, капиталовложения, издержки, дисконтированные затраты, а так же значения величин недоотпуска электрической энергии и времени аварийного отключения за год.
Перечисленные параметры, в процессе функционирования системы электроснабжения должны быть близки к оптимальным. В данном случае понятие оптимальности подразумевает интервал значений, который может иметь параметр и при котором обеспечивается наибольший технико-экономический эффект используемого оборудования и системы в целом.
На основе проведенных исследований и анализа СЭСР выявлены оптимальные интервалы для каждого из параметров. Подробнее интервалы оптимальности для параметров, участвующих в расчетах экспертной системы ЭСОКЭЭ, рассмотрены ниже. К параметрам, представленным в ЭСОКЭЭ в качестве исходных данных, относят номинальное напряжение. Номинальное напряжение сетей зависит от протяженности линий и значений передаваемых мощностей. Экономически обоснованные величины номинальных напряжений были разработаны Энергосетьпроектом и применяются до сих пор. Так напряжению 35 кВ должна соответствовать мощность до 17 МВт при максимальном расстоянии передачи 42 км. Конкретно, в каждом случае расчета, пользуются номограммами, зависимостями номинального напряжения от расстояния передачи электрической энергии. [10] В экспертной системе ЭСОКЭЭ ввод параметра «Номинальное напряжение» осуществляется пользователем из существующего ряда номинальных напряжений при формировании схемы СЭСР. Такой параметр, как радиус распределительной сети, в ЭСОКЭЭ рассчитывается как сумма длин участков схемы. На данный момент времени проектными организациями установлено, что оптимальный радиус радиальных распределительных линий 10 кВ должен быть в интервале 10-12 км. [10,11,12] В экспертной системе ЭСОКЭЭ параметр «Радиус распределительной сети» является расчетным и используется при оценке надежности электроснабжения потребителей. Задача обеспечения качества и надежности электроснабжения требует рационального выбора такого параметра как сечение проводов. Выбор оптимального сечения провода разбивается на ряд подзадач. Сначала производится расчет среднеквадратичного тока магистрали, далее, используя соответствующее значение экономической плотности тока, рассчитывают усредненное сечение провода на магистрали, затем выбирается сечение на отпайках сети, которые, как правило, ниже сечения магистрали. Этот способ назвали магистральным. [10,11,13-16] При всех достоинствах этого метода выбора сечения провода существует ряд недостатков. К ним можно отнести и то, что полученные сечения проводов могут не отвечать требованиям надежности и качества электроснабжения. Поэтому, в ряде конкретных случаях производят уточнение сечения по потере напряжения, условиям нагрева, удобствам монтажа, требуемой надежности и т.п. Предыдущие расчеты ученых показывают, что небольшое увеличение затрат при выборе вместо экономической площади сечения ) провода ближайшей большей или меньшей составляет 5 - 8%. Что ) незначительно и входит в интервал допустимой «инженерной» погрешности. [10] Институтом «Сельэнергопроект» установлено, что для большинства районов нашей страны, имеющих в центрах питания приблизительно одинаковую мощность и приблизительно одинаковое расстояние магистральных линий, можно использовать сталеалюминевые провода на магистрали ВЛ 10 кВ сечением не менее 70 мм , а на отпайках к потребительским трансформаторным подстанциям 6-35/0,4кВ не менее 35 мм2. [68,76] В разработанном программном комплексе ЭСОКЭЭ при оптимизации схемы СЭСР выбор сечений проводов ВЛ производится по магистральному методу,, В систему электроснабжения входит еще один важный элемент - трансформаторные подстанции. К основным параметрам трансформаторных подстанций относят: число и тип трансформаторов, мощность, значение напряжения, наличие средств регулирования напряжения и компенсации реактивной мощности, число отходящих линий - 19-и другие. На сегодняшний день сельские населенные пункты являются достаточно малыми потребителями электрической энергии, поэтому для с.х. нужд применяют комплектные трансформаторные подстанции (КТП) с мощностями трансформаторов от 25 до 400 кВА и высшим напряжением от 6-35 кВ. Стоимость таких типовых подстанций, в основном, определяется высшим напряжением трансформатора. Все КТП питаются от районных трансформаторных подстанций (РТП). Стоимость же РТП напряжением 35-110 кВ, как правило, зависит от числа трансформаторов, типов коммутационных и защитных аппаратов и от схемы подстанций. [10]
В течение многих лет выбор комплектных трансформаторных подстанций осуществлялся исходя из условия минимума приведенных затрат. В свою очередь минимум приведенных затрат означает минимум потерь холостого хода и короткого замыкания. Для выбора номинальных мощностей трансформатора по критерию минимума приведенных затрат т.е. по экономическим интервалам, институтом «Сельэнергопроект» составлены специальные таблицы, которыми и пользуются на практике. Для двухтрансформаторной подстанции мощность каждого трансформатора выбирается равной 0,7 Рмах, это означает, что допустимая систематическая перегрузка на трансформаторах не должна превышать 40% от номинальной мощности. [10]
Алгоритм расчета электрической нагрузки в экспертной системе ЭСОКЭЭ
Многолетняя практика в области проектирования и эксплуатации систем электроснабжения сельских районов показала, что основные трудности при выборе оптимальных параметров СЭСР обусловлены наличием неопределенной информации о состоянии среды. [10,20,41,112]
Неопределенность среды в СЭСР главным образом отражается в отсутствии данных об электрической нагрузке в различные часы суток на протяжении всего года. Отсутствие знаний по реальному изменению величины электрической мощности не дает возможности точно рассчитать электрические параметры сети и, тем самым, наиболее полно оценить качество электрической энергии у потребителей. [10]
Источником неопределенности электрической нагрузки в распределительных сетях сельскохозяйственного назначения является отсутствие измерительных и регистрирующих приборов на всех элементах схем. Поэтому, на практике при решении задач оптимизации в СЭСР используют дополнительную информацию.
В качестве дополнительной информации могут быть приняты статистические или эвристические данные. [55,75] Методы получения дополнительной информации приведены ниже. Для организации, структурирования, доступа и обработки дополнительной информации в программном комплексе ЭСОКЭЭ предусмотрена "База знаний" (БЗ). [7,34,74,96,119] Практика создания экспертных систем показала, что основная масса баз знаний имеет схожую структуру рис. 3.1.1. [7,34,119] На рисунке 3.1.1. показано, что ядро базы знаний экспертной системы ЭСОКЭЭ состоит из таких компонентов, как: машина логического вывода, подсистема объяснений, экспертная база данных. Машина логического вывода или, так называемый, механизм рассуждения служит для получения ответа на вопрос - находится ли проверяемый параметр СЭСР в нормированных границах. Машина логического вывода БЗ производит анализ на основе сравнений рис. 3.1.2., на котором приведено изображение контекстного дерева при анализе параметров СЭСР. [7, 34,119] Из множества логических рассуждений и выводов применяемых для баз знаний экспертных систем (прямой и обратный вывод, вывод с помощью нечетких множеств, на вероятностной основе, с использованием нейронных сетей, вывод с использованием механизма лингвистической переменной и т.п) в ЭСОКЭЭ используется дедуктивный способ логического вывода с возможностью подключения лингвистической переменной. После того, как машина логического вывода проверит все расчетные параметры схемы, на экран выводится сообщение о возможности просмотра результатов анализа и рекомендации по оптимизации параметров, которые вышли за пределы норм. Проследить за ходом рассуждения машины можно с помощью подсистемы объяснений. Как правило, эта подсистема обязательно присутствует в экспертных системах. [7, 34,119] Подсистема приобретения знаний служит, главным образом, для корректировки и пополнения экспертной базы данных. Общий вид информационного окна, в котором осуществляется заполнение и корректировка экспертных данных, представлен на рис. 3.1.3. Экспертная база данных необходима для временного хранения информации, являющейся основой для промежуточных решений или результатов общения экспертной системы с пользователем. Экспертная база данных включает в себя различные разделы, такие как: знания об оптимальных параметрах СЭСР, экспертные знания о перспективе изменения состояния среды, статистические данные о состоянии среды. [7,34] Упмянутые разделы экспертных знаний и статистических данных о перспективе изменения состояний среды описаны ниже. База знаний (об оптимальных параметрах СЭСР) состоит из числовых и текстовых полей, в которых заносятся данные о типе параметра (длина линии ВЛ 6-Ю кВ, радиус радиальной распределительной сети, сечение провода, потери электроэнергии, мощности в голове линии и т.д) и его качественном состоянии. Выбор параметра осуществляется пользователем. Выбранный параметр отображается в строке редактирования. После того, как пользователь выбрал параметр, осуществляется ввод интервальных или детерминированных значений характеризующих качественное состояние этого параметра. Качественная оценка параметров осуществляется с использованием терминов лингвистической переменной (очень хороший, хороший, удовлетворительный, плохой, очень плохой). Ввод информации по различным параметрам СЭСР заканчивается нажатием на кнопку ОК. [27] Использование разработанного ядра базы знаний в ЭСОКЭЭ позволяет проводить анализ параметров СЭСР. Процесс создания советующей экспертной системы ЭСОКЭЭ неотъемлемо связан с процессом приобретения знаний в области электроснабжения сельского хозяйства. [7,25,34,74,96,119,121] В качестве источника получения знаний выступает эксперт - человек, проработавший в данной отрасли много лет. Эксперт в своих предпочтениях может основываться на собственном приобретенном опыте либо на имеющихся статистических данных конкретной СЭСР. [7,34,119,121]
Получение статистических данных возможно по журналам учета, которые ведутся на предприятиях электрических сетей ПЭС и в районах электрических сетей РЭС. В журналах учета отражается информация о РТП, в которой производились замеры, её технические характеристики, количество и типы потребителей, подключенных к данной подстанции. Фиксация замеров в журналах учета на практике осуществляется два раза в год при переходе с осенне-летнего на зимний и при переходе с зимнего на весенне-летний максимумы нагрузок. Замеры по электрической нагрузке ведутся в течение суток, после чего заносятся в журнал. По данным журналов можно произвести анализ роста электрической нагрузки РТП за предыдущие годы и предположить характер роста на перспективу. Способ обработки статистических данных рассмотрен в следующих пунктах настоящей главы. [2,10,43]
Обработка дополнительной информации в базе знаний ЭСОКЭЭ при решении задач выбора
Комплексная оценка блоков надежности, качества, затрат производится аналогично. В результате поиска ответа ЭВМ выдает пользователю 1 из 27 решений, соответствующих различным сочетаниям оценок, представленных для анализа состояния распределительных линий и качества электроэнергии у потребителей.
Рассмотрим экспертные решения, введенные в базу знаний подробнее (в скобках даны сочетания оценок блоков: первая буква оценка блока надежности, вторая буква оценка качества электрической энергии, третья буква оценка затрат).
Все параметры электроснабжения в СЭСР находятся в допустимых границах. Электроснабжение потребителей достаточно надежно. Качество электроэнергии у потребителей оптимальное. Рассматриваемая СЭСР в реконструкции не нуждается.
Показатели надежности схемы электроснабжения в норме. Качество электроэнергии у потребителей хорошее (отклонение напряжения у потребителей не выходят за пределы +-5%) и соответствует установленной норме. Потери электроэнергии и соответственно дисконтированные затраты удовлетворительные. Если в перспективе будет происходить рост электрической нагрузки, то потери выйдут за оптимальные границы и тогда возникнет необходимость в реконструкции сети путем замены сечений провода и мощностей трансформаторов на подстанциях.
Показатели надежности схемы электроснабжения в норме. Качество электроэнергии у потребителей хорошее (отклонение напряжения у потребителей не выходят за пределы +-5%) и соответствует установленной норме. Однако потери электрической энергии выходят за оптимальные границы, вследствие этого, большие издержки на передачу электрической энергии. Поэтому необходима реконструкция СЭСР путем замены сечения проводов воздушных линий распределительной сети и заменой недогруженных или перегруженных трансформаторов на подстанциях, либо перевод распределительной сети на более высокое номинальное напряжение.
Показатели надежности схемы электроснабжения в норме. Качество электроэнергии у потребителей удовлетворительное. Потери электроэнергии и, соответственно, дисконтированные затраты оптимальны. Если в перспективе будет происходить рост электрической нагрузки, то отклонения напряжения выйдут за пределы установленных границ. Только после этого возникнет необходимость в реконструкции схемы, а именно, замена сечения проводов воздушных линий распределительной сети и недогруженных или перегруженных трансформаторов на подстанциях, либо перевод распределительной сети на более высокое номинальное напряжение, либо установка на отдельных трансформаторных подстанциях ВДТ -вольтодобавочных трансформаторов или КБ - блоков конденсаторных батарей.
Показатели надежности схемы электроснабжения в норме. Качество электроэнергии у потребителей удовлетворительное. Потери электроэнергии и, соответственно, дисконтированные затраты удовлетворительные. Если в перспективе будет происходить рост электрической нагрузки, то потери электроэнергии, а так же отклонения напряжения выйдут за пределы установленных границ. Только после этого возникнет необходимость в реконструкции схемы, а именно, замена сечения проводов воздушных линий распределительной сети и недогруженных или перегруженных трансформаторов на подстанциях, либо перевод распределительной сети на более высокое номинальное напряжение, либо установка на отдельных трансформаторных подстанциях ВДТ - вольтодобавочных трансформаторов или КБ - блоков конденсаторных батарей.
Показатели надежности схемы электроснабжения в норме. Качество электроэнергии у потребителей удовлетворительное. Потери электрической энергии в элементах схемы слишком большие, вследствие этого дисконтированные затраты высокие. Поэтому необходима реконструкция СЭСР путем замены сечения проводов воздушных линий распределительных сетей и недогруженных или перегруженных трансформаторов на подстанциях, либо переводом распределительной сети на более высокое номинальное напряжение.
Показатели надежности схемы электроснабжения в норме. Потери электроэнергии и, соответственно, дисконтированные затраты оптимальны. Однако качество электрической энергии у потребителей плохое и не удовлетворяет установленным нормам (отклонение напряжения у ряда потребителей выходят за границы +-5%). Поэтому необходима реконструкция СЭСР путем замены сечения проводов воздушных линий распределительной сети и недогруженных или перегруженных трансформаторов на подстанциях, либо установка на отдельных трансформаторных подстанциях ВДТ - вольтодобавочных трансформаторов или КБ - блоков конденсаторных батарей.
Показатели надежности схемы электроснабжения в норме. Потери электроэнергии и, соответственно, дисконтированные затраты удовлетворительные. Однако качество электрической энергии у потребителей плохое и не удовлетворяет установленным нормам (отклонение напряжения у ряда потребителей выходят за границы +-5%). Поэтому необходима реконструкция СЭСР путем замены сечения проводов воздушных линий распределительной сети и недогруженных или перегруженных трансформаторов на подстанциях, либо установка на отдельных трансформаторных подстанциях ВДТ - вольтодобавочных трансформаторов или КБ - блоков конденсаторных батарей, либо перевод сети на более высокое номинальное напряжение. 9. Удовлетворительная (плохая), (очень плохая).(хпп) Показатели надежности схемы электроснабжения в норме. Однако качество электрической энергии у потребителей плохое и не удовлетворяет установленным нормам (отклонение напряжения у ряда потребителей выходят за границы +-5%). Потери электрической энергии в элементах схемы слишком большие, вследствие этого дисконтированные затраты высокие. Поэтому необходима реконструкция СЭСР путем замены сечения проводов воздушных линий распределительных сетей и недогруженных или перегруженных трансформаторов на подстанциях, либо перевод распределительной сети на более высокое номинальное напряжение, либо установка на отдельных трансформаторных подстанциях КБ блоков конденсаторных батарей.
Выбор оптимальной стратегии развития СЭСР на основе статистических данных
В соответствии с теорией принятия решений, выбор частных критериев оценки является неопределенностью первого рода, в котором участвует ЛПР (лицо принимающее решение). Поскольку большое влияние оказывает человеческий фактор, то велика субъективность принимаемого решения, что нежелательно. Поэтому необходимо, чтобы частные критерии наиболее объективно отражали качество функционирования системы. [10,17,18,41,52,55,94,106,116]
Система электроснабжения сельских районов (СЭСР) - большая сложная система, с характерными для таких систем свойствами: иерархичностью построения и управления, управляемостью, динамикой развития, множеством целей функционирования и неопределенностью части исходной информации. [52,55,65]
В соответствии с системными исследованиями частные критерии оценки являются «мерилами» степени достижения целей функционирования. В Кини и Райфа [47] сформулированы объективные требования к набору частных критериев. К этим критериям относят: полнота - т.е. выбранный набор критериев должен отражать главные задачи рассматриваемой системы; действенность - т.е. способность принимать наиболее правильное решение для функционирования системы; разложимой - т.е. возможность упрощения решения, за счет разделения большой задачи на ряд простых задач; неизбыточной - т.е. способность системы не производить повторных оценок; минимальной - т.е. возможность уменьшения размерности задачи. Из описанных требований можно сделать вывод, что процесс формирования частных критериев оценки достаточно сложный, в котором обязательно должен участвовать орган принимающий решение (ОПР). По мнению ряда ученых, существует два подхода к формированию критерия эффективности. К ним относят: подход с позиции надсистемы и с точки зрения эффективности и полезности. [47,52,55,65] Понятно, что эти два подхода могут иметь свои критерии эффективности. Так, с позиции единой энергосистемы, в качестве основного критерия используют критерий экономических и материальных затрат на передачу электрической энергии, а с позиции с.х. потребителей, главным образом, могут выступать критерии качества электрической энергии и надежности электроснабжения. [55] Исследования в области оптимизации электроснабжения показывают, что при составлении набора частных критериев должны учитываться и такие понятия, как полезность и результативность. [52,55] Понятие полезности СЭСР понимается, как её основное назначение. В свою очередь основное назначение СЭСР - это обеспечение потребителей электрической энергией. Электроснабжение должно осуществляться без перебоев и с наилучшими значениями показателей качества электрической энергии. Понятно, что если надежность электроснабжения потребителей и качество электрической энергии в СЭСР минимальны, то и полезность системы тоже минимальна. А из этого следует, что эти критерии обязательно должны включаться в набор при оценке СЭСР. [52,55] Понятие результативности системы обычно понимается, как отношение полученного эффекта к затраченным ресурсам, необходимым для работы системы. Для энергетики это понятие отражается в значениях дисконтированных затрат на один кВт-ч переданной потребителям электроэнергии. [52,55] Изложенное позволяет сделать вывод, что критерии качества, надежности и экономичности являются основными при оценке эффективности работы СЭСР, а так же при выборе вариантов оптимизации параметров электроснабжения. Ниже приведены математические модели перечисленных частных критериев оценки дисконтированных затрат, показателей надежности электроснабжения и качества электрической энергии. Величина Тс (срок суммирования) принимается равная 5-25 годам, по истечении этого срока планируются капиталовложения в развитие сети. [10] Аналогично дисконтированным затратам показатели качества и надежности необходимо приводить к одному году, и расчет осуществлять за тот же срок суммирования Тс. Для оценки качества электрической энергии у потребителей, присоединенных к разветвленной электрической цепи, французскими учеными П. Айере и П.Госсаном предложен метод с использованием параметра неодинаковости напряжения. [10,55] Согласно этому методу, ущерб для потребителя при отклонении напряжения от номинального значения пропорционален среднему квадрату этих отклонений за рассматриваемый период.
