Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время Российская Федерация (РФ) переживает трудный период перехода к рыночной экономике. Несмотря на общее сокращение производства электроэнергии в России программам развития топливно-энергетического комплекса страны, в том числе электроэнергетики, отдается приоритет. Эти программы находятся в центре внимания правительства страны. Сокращение производства электроэнергии повышает требования к эффективности функционирования как всей электроэнергетики в целом, так и эффективности управления режимами электрических сетей в отдельных регионах. Развитие энергетики и электрификации в значительной мере определяет уровень экономического развития всех субъектов России.
В электроэнергетике промышленно развитых стран мира с середины восьмидесятых годов интенсивно разрабатываются вопросы автоматизации распределительных электрических сетей. Эти сети являются наиболее протяженной частью электроэнергетических систем (ЭЭС). Работы по созданию автоматизированных систем управления предприятиями электрических сетей (АСУ ПЭС) в рамках объединенной АСУ "Энергия" также ведутся на протяжении многих лет. Они развивались как в направлении решения отдельных задач, так и в направлении создания законченных программных комплексов с единой базой данных, предназначенных для решения определенного круга задач. К настоящему времени накоплен значительный опыт по разработке комплексов программ для решения режимных задач в распределительных сетях (PC). Прогресс в области вычислительной техники, создание комплексов средств телемеханики и быстродействующих высоконадежных персональных ЭВМ (ПЭВМ) позволяют значительно улучшить надежность и экономичность работы распределительных сетей, открывают новые возможности для решения задач автоматизированной системы диспетчерского управления (АСДУ).
В последние годы происходит процесс интенсивного внедрения в ПЭС энергосистем РФ информационных технологий на основе ПЭВМ и разработки соответствующего программного обеспечения по анализу и планированию режимов PC. Головной организацией по разработке АСУ ПЭС является АО «Научно-исследовательский институт электроэнергетики» (ВНИИЭ).
Настоящая работа выполнена в рамках хоздоговорных и госбюджетных работ, выполняемых на кафедре автоматизированных электроэнергетических систем и электроснабжения Северо-Кавказского государственного технического университета при консультациях кандидата технических наук, доцента Кононова Ю.Г. Она является частью исследований, проводимых по заданию Минтопэнерго РФ в рамках создания типового программного обеспечения для АСУ ПЭС.
Цель работы состоит в: а) анализе современного состояния задачи расчета установившихся режимов распределительных сетей (УР PC) 6-35 кВ, б) разработке методик и алгоритмов, позволяющих учитывать статические тиристор-ные компенсаторы (СТК) и несимметрию в узлах нагрузки; в) исследовании по-
4 грешностей от неточного задания исходных данных при определении загрузки линий и отклонений напряжения у потребителей в разомкнутых PC;
г) исследовании проблемы подготовки рекомендаций диспетчеру ПЭС по выбо
ру допустимых режимов в PC 6-35 кВ при поиске места повреждения, разработ
ке типовых ремонтных схем и восстановлении электроснабжения потребителей;
д) реализации разработанных методик и алгоритмов в комплексе программ для
задач анализа и планирования в АСДУ ПЭС.
Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие основные задачи:
-
Разработка методик и алгоритмов, позволяющих учитывать СТК в узлах нагрузки и несимметрию нагрузок при расчете УР PC 6-35 кВ.
-
Исследование погрешностей от неточного задания исходных данных при определении параметров режима, учитываемых при изменении схем разомкнутых PC.
-
Создание математической модели оптимального восстановления электроснабжения потребителей в PC 6-35 кВ.
-
Разработка методики и общего алгоритма инженерного решения задачи восстановления электроснабжения потребителей в PC 6-35 кВ.
-
Создание на основе разработанных алгоритмов в составе комплекса программ по анализу и планированию PC (РЭРС-РС) следующего программного обеспечения для АСДУ ПЭС:
а) программы по расчету и анализу нормальных режимов PC;
б) программы по расчету токов короткого замыкания и эквитоковых зон в
PC;
в) программы по подготовке рекомендаций диспетчеру ПЭС по переклю
чениям в сетях 6-35 кВ.
Методы исследований. При решении поставленных задач в работе использованы методы математического моделирования, теории погрешностей, математической статистики, а также аппарат нелинейного и дискретного программирования.
Научная новизна. 1. Модифицированы методики и алгоритмы, позволяющие учитывать СТК со ступенчатым регулированием реактивной мощности и несимметрию в узлах нагрузки при расчете УР PC 6-35 кВ.
-
Выполнен анализ влияния погрешностей исходной информации на погрешность определения параметров режима, учитьшаемьгх при изменении схем разомкнутых PC.
-
Предложена математическая модель оптимального восстановления электроснабжения потребителей в PC 6-35 кВ.
-
Разработана методика и общий алгоритм инженерного решения задачи восстановления электроснабжения потребителей в PC 6-35 кВ.
-
Обоснована возможность применения технологии экспертных систем для задачи восстановления электроснабжения потребителей в PC 6-35 кВ.
Практическая ценность. Предложенные методики и алгоритмы для учета СТК в узлах нагрузки и несимметрии нагрузок при расчете УР PC 6-35 кВ по-
5 зволяют сократить затраты на создание программного обеспечения для расчетов. Разработанные методика, алгоритм и программа для подготовки рекомендаций диспетчеру ПЭС по переключениям в сетях 6-35 кВ позволяют производить согласованное управление процессами разработки типовых ремонтных схем и восстановления электроснабжения потребителей. Цель управления - минимизировать суммарный ущерб потребителей от недоотпуска электроэнергии путем коммутации линий при соблюдении технических ограничений по режиму работы PC. Такой подход дает возможность значительно сократить время, необходимое для решения этих диспетчерских задач.
Реализация результатов работы. Предложенные алгоритмы реализованы в комплексе программ по анализу и планированию PC РЭРС-РС в виде: а) программы по расчету и анализу нормальных режимов PC, б) программы по расчету токов короткого замыкания и эквитоковых зон в PC, в) программы по подготовке рекомендаций диспетчеру ПЭС по переключениям в сетях 6-35 кВ.
Комплекс РЭРС-РС предназначен для персональных ЭВМ, имеющих Intel платформу, и внедрен в промышленную эксплуатацию в АО Ставропольэнерго.
Результаты работы используются также в учебном процессе при подготовке инженеров-электриков по специальности 10.02 "Электроэнергетические системы и сети" в Ставропольском государственном техническом университете.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных итоговых научных конференциях Ставропольского государственного технического университета (Ставрополь, 1988-1998), на конференции "Методы и технические средства повышения эффективности применения электроэнергии в сельском хозяйстве" (Ставрополь, ССХИ, 1993), на региональной научно-технической конференции (Ставрополь, СтГТУ, 1998), на международной конференции "International Conference on Power System Technology" (Пекин, КНР, 1994).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 10 печатных работ. Кроме того, материалы диссертации отражены в четырех зарегистрированных во ВНТИЦ отчетах о научно-исследовательских работах кафедры автоматизированных электроэнергетических систем и электроснабжения Ставропольского политехнического института.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 200 стр. машинописного текста и содержащих 34 рисунка и 5 таблиц, а также 9 стр. приложений. Список литературы содержит 130 наименований.
