Содержание к диссертации
Введение
1. ПРОБЛЕШ СКАЛЯРНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ СТРУКТУРЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
СЕТЕЙ II
1.1. Общие положения теории анализа и синтеза структур электрических сетей II
1.2. Особенности структуры сети и электрических нагрузок на нефтяных промыслах Западной Сибири 18
1.3. Методы оптимизации структуры распределительных электрических сетей 26
1.3.1. Сравнительные характеристики методов скалярной оптимизации 28
1.3.2. Эвристические методы оптимизации 38
1.3.3. Учёт надёжности электроснабжения в алгоритмах оптимизации 39
2. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА МНОГОЦЕЛЕВОЙ ОПТИМИЗАЦИИ И
МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОМПРОМІСНОГО МНОЖЕСТВА РЕШЕНИЙ 44
2.1. Целевые условия оптимизации 44
2.1.1. Целевое условие по потерям энергии 46
2.1.2. Целевое условие надёжности электроснабжения 51
2.2. Минимизация целевого условия экономичности 54
2.3. Исследование свойств эвроритмического алгоритма попеременного размещения-распределения 57
2.4. Разработка алгоритма и методики его применения в электрических сетях нефтепромыслов 64
2.4.1. Алгоритмические приёмы оптимизации 65
2.4.2. Динамика развития сети 67
2.4.3. Особенности учёта насосных станций и действующих подстанций 68
2.4.4. Препятствия на местности на размещение ГПП 70
2.5. Методика определения компромиссного множества решений целевых условий экономичности и надёжности при радиальной сети низкого напряжения 73
2.6. Анализ ограничения на отклонение напряжения 80
3. СТАТИСТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК НА НЕФТЯНЫХ ПРОМЫСЛАХ
ЗАПАДНОЙ СИБИРИ 84
3.1. Законы группирования электроприёмников по площадям электроснабжения 84
3.2. Статистические исследования индивидуальных и групповых показателей электрических нагрузок
установок добычи нефти 91
3.2.1. Коэффициент загрузки 91
3.2.2. Коэффициенты включения и использования 95
3.2.3. Коэффициент формы годового графика по продолжительности использования активной мощности 106
3.2.4. Вероятностный анализ показателей электрических нагрузок НО
3.3. Экспериментальные исследования графиков электрических нагрузок ИЗ
4. МЕТОДИКА ПРЕОБРАЗОВАНИЙ ОТ РАДИАЛЬНОЙ СЕТИ К СЕТИ В ФОРМЕ
ДЕРЕВА И КОРРЕКЦИЯ КОМПРОМИССНОГО МНОЖЕСТВА РЕШЕНИЙ 129
4.1. Исследование связи длин сетей двух видов 129
4.1 Д. Коэффициент укорочения сети питания групп потребителей 129
4.1.2. Коэффициент укорочения сети нескольких присоединений 135
4.1.3. Коррекция постоянной составляющей приведённых затрат на сеть 141
4.2. Коррекция переменной составляющей приведённых затрат
4
на сеть 142
4.2.1. Математическая модель эквивалентного сопротивления сети одного присоединения 145
4.2.2. Математическая модель эквивалентного сопротивления сети нескольких присоединений 150
4.2.3. Интегральный статистический метод расчёта потерь мощности и энергии 153
4.3. Перерасчёт целевого условия надёжности и коррекция компромиссного множества решений 155
5. ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ ЭЛЖТРИЧЁСКОЙ СЕТИ 161
5.1. Критерий оптимальности структуры сети 161
5.2. Сравнение структур электрических сетей интегральным методом 173
5.3. Выбор схемы компромисса 180
5.4. Применимость полученных результатов к внутризаводским системам электроснабжения 184
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 192
ЛИТЕРАТУРА 197
ПРИЛОЖЕНИЯ 216
- Общие положения теории анализа и синтеза структур электрических сетей
- Целевые условия оптимизации
- Законы группирования электроприёмников по площадям электроснабжения
- Исследование связи длин сетей двух видов
- Критерий оптимальности структуры сети
class1 ПРОБЛЕШ СКАЛЯРНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ СТРУКТУРЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
СЕТЕЙ class1
Общие положения теории анализа и синтеза структур электрических сетей
Современные электроэнергетические системы имеют признаки больших систем [l7J , такие как иерархичность, наличие организованной структуры, множества входов и выходов, взаимодействие и взаимовлияние подсистем, усложнение структуры. Требование адекватности математического описания функционирования сложных систем успешно может быть выполнено в.рамках, развивающегося в настоящее время системного подхода [6,18,19]. Электроэнергетические системы нефтяных, промыслов Западной. Сибири в методологическом.плане рассматриваются как искусственные системы, развитию которых свойственны и закономерные объективные тенденции,.,и некоторые неопределенные отклонения.от них, обусловленные воздействием.многочисленных случайных факторов. Иерархическое, строение, высокий..динамизм изменения свойств, вза имозависимость составляющих элементов, неопределенность принятия решения, многоцелевая природа условий функционирования - все это в-полной мере присуще этим системам..-На-важность системного под хода при анализе сложных явлений указывал В.И.Ленин. Так, он пи сал: "Чтобы.действительно знать.предмет, надо охватить, изучить все его стороны, все.связи.и опосредования. Мы никогда не дости гнем этого полностью, но требование всесторонности, предостережет нас от ошибок" [l, С 290]... Системный подход реализует-на прак тике диалектико-материалистический принцип, целостного рассмотре ния явлений во всей их сложной, взаимосвязи. .Математическое описание функционирования сложных электро. . энергетических систем наиболее полно выполняется методами теории исследования операций ]20]. Теория исследования операций дает возможность формального описания многоцелевых задач оптимизации структуры и режимов электрических сетей с помощью целого ряда математических моделей. Ее использование позволяет перейти от качественного анализа к количественному при всех уровнях информационного обеспечения и математически описать любой подход к задаче, даже формально интуитивный. Указанные возможности методов теории исследования операций обуславливают их все более широкое применение при проектировании распределительных электри -. ческих сетей. Эти методы должны составлять основу технико-эко -номического анализа и синтеза структур электрических сетей
class2 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА МНОГОЦЕЛЕВОЙ ОПТИМИЗАЦИИ И
МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОМПРОМІСНОГО МНОЖЕСТВА РЕШЕНИЙ class2
Целевые условия оптимизации
Целевое условие экономичности, объединяет два важнейших технико-экономических показателя сети: капитальные вложения и потери, энергии. В (2.1) оба показателя приведены к единой размерности. Это позволило их объединить.и в дальнейшем оптимизировать как единое целевое условие экономичности. Целевые условия ОПТИ г-мизации можно записать ипо каждому из этих технико-экономичес -ких показателей и проанализировать их во взаимосвязи методами многоцелевой оптимизации.- При этом преследуются две цели. .
Во-первых, необходимо показать влияние, целевого условия по потерям энергии на структуру распределительной сети [l2j ... ... ..
Во-вторых, на примере двух-целевых-условий, и. идеализированной структуры сети наиболее просто излагаются способы многоцелевой оптимизации.
class3 СТАТИСТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК НА НЕФТЯНЫХ ПРОМЫСЛАХ
ЗАПАДНОЙ СИБИРИ class3
Законы группирования электроприёмников по площадям электроснабжения
Определение расчетной мощности понизительных подстанций методом упорядоченных диаграмм производится при известных номи -нальных.мощностях электродвигателей установок.добычи нефти. Фактически, как показывают исследования _2,IOI] , типоразмер уста -новки, которая будет работать на каждой скважине, неизвестен.. Поэтому установленную мощность электродвигателей необходимо- прогнозировать. Методы прогнозирования установленной мощности установок добычи, .нефти при определенной расчетной мощности. ГПП в. настоящее время, не применяются. Этот факт, наряду, с. другими причи-, нами, приводит к. значительной. недогрузке -трансформаторов [.38,49], . Изучению законов группирования электроприемников на- метал -лургических, заводах и прогнозированию установленной мощности электрооборудования посвящены, работы ,Б»И.Кудрина [ІЗ,103,104].. На много численных, экспериментальных, данных им. было, показано, .что количество и номинальные .мощности,различного электрооборудования (трансформаторы, электродвигатели, силовые кабели, аппараты низкого . напряжения и прочее) имеют устойчивое видовое распределение для различных заводов страны Это распределение было названо //-распределением. Показано, что оно носит-общий характер.. .
Разнообразие типоразмеров ..электроустановок добычи нефти,ис пользуемых на.нефтяных.месторождениях Западной Сибири, невелико. Применяются-погружные электродвигатели-условной .мощностью 28,40-, 45,55,65,90,100 кВт.-Наибольшее применение получили станки-качалки с мощностью электродвигателя 17,22 и.30.кВт.. По.сравнению с металлургическими предприятиями номенклатура электродвигателей добычи нефти, используемых на месторождениях Западной Сибири, существенно менее разнообразна. Поэтому устойчивое статистическое Н -распределение на нефтяных месторождениях можно ожидать не только на уровне нефтяных районов, имеющих сравнимое с металлургическим заводом количество двигателей, но и на уровне от -дельных площадей электроснабжения (ОПЭ).....
class4 МЕТОДИКА ПРЕОБРАЗОВАНИЙ ОТ РАДИАЛЬНОЙ СЕТИ К СЕТИ В ФОРМЕ
ДЕРЕВА И КОРРЕКЦИЯ КОМПРОМИССНОГО МНОЖЕСТВА РЕШЕНИЙ class4
Исследование связи длин сетей двух видов
После построения компромиссного множества решений при радиальной сети низкого напряжения и выбора мощности ГПП необходимо сделать переход к реальной конфигурации сети низкого напряжения. Сущность методики перехода к сети в форме дерева и коррекции компромиссного множества состоит в следующем.
1. Длина сети в форме дерева - LJ Q определяется по сред -ством ее связи с длиной радиальной сети - Lp через коэффици -ент укорочения - /Си : Lo о Ьр 2. Приведенные затраты на сеть низкого напряжения и недоот-пуск нефти рассчитываются на основе комплексных моделей для сети в форме дерева.
3. Точки компромиссного множества решений смещаются в плоскости целевых условий Tjf и Vg с учётом новых значений затрат и недоотпуска продукции.
В простейшем случае имеется одно присоединение к шинам бкВ, по которому питается группа потребителей (см. рис.4.1). Конфигурация сети принимается кратчайшей.
Задача ставится так: по известной суммарной длине радиаль -ной сети up —2-CQI И количеству потребителей найти Ми. Очевидно, что однозначного ответа быть не может. Коэффициент укорочения функционально зависит от многих факторов. Например, при одинаковых Л , но разном расположении потребителей-точек на плоскости к. и будут разными.
Критерий оптимальности структуры сети
Выбор оптимального варианта структуры сети из компромиссного множества решений, как известно, может быть осуществлен только на основе некоторой схемы компромисса, соответствующей вполне определенному принципу оптимальности Гб,13,33] . Важным при вы -боре той или иной схемы компромисса является возможность учета результатов сравнения вариантов структуры сети по дополнительным критериям, оценивающим только отдельные стороны решений, пусть не достаточно строгим, но комплексным и быстрым. Такими критериями являются критерий минимума приведенных затрат и так называемый экспресс-критерий. Оценка вариантов по приведенным затратам пояснений не требует. Сравнение вариантов на основе экспресс -критерия необходимо пояснить подробнее.
Экспресс-критерии оценки оптимальности варианта структуры сети незаменимы на этапе выдвижения вариантов в компромиссное множество и с успехом применялись автором диссертации для этих целей. Однако, как будет показано далее, они являются также по -лезными и при выборе схемы компромисса.
В 1.2 указывалось, что расположение потребительских подстанций 6/0,4 кВ на площади месторождения близко к равномерному. Это позволяет получить с помощью аппарата интегрального исчисления расчетное выражение для определения длины сети низкого напряже -ния на ОПЭ.
Рассматривается площадь месторождения в виде прямоугольника (см. рис. 5.1) со сторонами О. и и и площадью v . Радиально лучевая сеть питает каждый потребитель. Сетка расположения потребителей равномерная с плотностью (шт/ед.площ.).
