Введение к работе
Актуальность проблеет. Для оздоровления и развития экономики страны важнейшее значение имеет обеспечение эффективности развития и эксплуатации электроэнергетических спетом (ЭЭС). В теоретическом плане - это проблема соиз.тереяия затрат и результатов, в практическом - подготовка и обоснование оптимальных решений по развитию Единой электроэнергетической системы (ЕЭЭС) СССР, яоиок и ведение ее оптимальних режимов.
Теоретические основы, практические методы обеспечения эффективности ЕЭЭС представлены в трудах Энергосетьпроекта, ЦДУ ЕЭЭС СССР, ПО ДЭН, ОДУ ОЭС, ВНДОЭ. СЭК, ЭЖЯ, ИЭД АН УССР, СибНИИЭ, ИЭ АН Молдовы, МЭИ, ЛПИ, НЭТИ, УГМ, ШШТ, БГПА и других организаций.
В условиях изменений социально-хозяйственных, регионально-национальных отношений в стране, острого дефицита энергетических, денежных ресурсов, жестких экологических требований, пристрастно-болезненного отношения общественности к Принятию решений в. области энергетики появилась новые аспекты указанной проблемы. Прежде всего - необходимость всесторонне обоснованных, доказательных не только для специалистов, но й для общественного мнения комплексных сценок эффективности принимаемых решений. Оссбуа актуальность это имеет,когда речь идет о мощных электропередачах високого, сверх.уль-травысокого напряжения (ВН, СЗІ1, УВН), образующих основную электрическую сеть, непосредственно влияющих на экономичное, надежное, эффективное функционирование ЕЭЗС. Эффективность электропередач, определяемая в настоящей работе как свойство, интегрально характеризующее качество выполноная электропередачей ее функций в ЭЭС, а также ее влияние на окружаижогю среду (ОС), имеет самостоятельное значение в силу высокой капиталоёмкости электропередач и значительных территорий, занимаемых ими. Альтернативами сооружению электропередач СШІ, УВН в развитии ЭЭС Могут быть трубопроводные виды транспорта энергии, сосрукенйе крупных электростанций, внедрение технологий энергосбережения й Tsri; При конкретном проектировании
альтернативному а равнению подлыжат схемно- конструктивные, режимные решения, тразсы электропередачи. В условиях иерархического синтеза проектных варяантоЕ, многовариантности -проектирования, неопределенности части исходной информации возникает задача ограничения множества альтернатив развития или вариантов исполнения в зоне субопткмалъных рошений. Выравнить варианты по всем реализующим функциям (стоимости, експлуата-ционным затратам, надежности, управляемости, влияние на ОС и т.д.) как правило не удается. Решения принимаются эвристически в области компромисса, зависят от искусства, интуиции, опыта проектировщиков, не всегда отвечают оптимальному соотношении затрат и результатов, не выглядят достаточно доказательными для заинтересованных линг организаций, общественно-^ сти. Не вполне удовлетворительна практика оценки влияния электропередач на скрухающую среду: при заникенной стоимости отчуждаемой земля, вырубаемого леса, практически не учитывается многообразие воздействий и их последствий в социальном и экологическом отношениях на людей, животный, растительный мир. Такое положение не удовлетворяет условиям развития ЭЭС, становления рыночной экономики, требованиям автоматизации проектирования.
В связи о изложенным возникает проблема разработки методологических основ формализации и алгоритмизации комплексных анализа, оценки и повышения эффективности электропередач СВН и УЗН как сложных локальных подсистем ЭЭС в условиях многокра-териальности, неопределенности информации о влиянии на ОС. Решение этой проблемы необходимо на этапах перспективного планирования, конкретного проектирования, а также для находящихся в эксплуатации электропередач. Для последних требуется поддер-кание их эффективности при принятии решений по дальнейшему развитии ЭЭС.
В настоящей работе сделана попытка решить указанную проблему на основе системного многоцелевого подхода.
Диссертационная работа выполнялась в соответствии с научно-технической программой Госкомитета СССР по науке и технике по решении научно-технической проблемы "Завершить основные работы по формировании Единой энергетической системы СССР на
базе создания системообразующих линяй электропередачи напряжением 750 и ГГ50 кВ переменного тот, 1500 кВ и выие постоянного тока, программой ОЦ. ОСЗ "Дальнейшее развитие ЕЭЭС СССР с целью повышения ее эффективности, каде ясности работа и снижения потерь электроэнергия в электрических сетях" п планом важнейших работ, координируемых Гособразованкем СССР я Минэнерго СССР по теме "Новые методы и средства экономии энергоресурооэ и экологические проблемы энергетики".
Цель работы состоит в разработке концепция системного многоцелевого подхода к повышению эффективности системообразующих электропередач и методологических основ формализации и алгоритмизации их комплексних анализа и оценки з условиях автоматизации проектирования и эксплуатации ЭЗС.
Для реализации поставленной цели решаются следующие науч-нне задачи:
создание теоретических основ и методик многоцелевой оценки электропередач с учетом их связей в ЗЗС и влияния на ОС;
разработка теоретических основ и методики комплексной оценки воздействий электропередач на состояние экологических и социальных систем ОС;
исследование технико-экономических и экологических закономерностей, отражающих эффективность электропередач при современных состсякии и тенденциях развития ЭЗС;
разработка методики определения законов регулирования источников реактивной мощности (ИРМ) для оптимального адаптивного управления нормальными установившимися режимами электропередачи;
апробация разработанных.теоретических положений, методик и составление алгоритмических и программных средств для их реализации, расчета оптимальных параметров и экологических факторов электропередач.
Научная новизна исследований заключается в разработке научно-технических основ и методов решения многоцелевых проблем комплексной оценки и обеспечения эффективности электропередач СВН, УВН с учетом эколого-социальных условий. В рамках этих исследований получены следующие результаты:
сформулированы многоцзлевые проблемы эффективности электропередач, концепция и методология решения;
разработаны совокупность теоретических положений предлагаемой концепции, обобщенные математические модели и их кон-кратные реализации в методиках и алгоритмах комплексной оценки электропередач, определения их опт шальных параметров, режимов и влияния на сг.ружаюкую среду;
разработаны методические положения и способы учета схемних, режимних особонностей электропередач, их связей, функции в ЭЭС, системной эффективности, места в территориальное, временной, ситуативной иерархиях ЭЭС, влияния на ОС, непрерывности к-комшюксности процессов проектирования и эксплуатации;
решена задача комплексной оценки воздействий электропередачи на окружающую сроду с учетом многообразия и разноплановости их последствий, нечеткости исходной информации, неоднородности я распределенности эколого-сооиальннх условий вдоль трассы линии;
найдены и исследованы некоторые экономические и экологические закономерности линий электропередачи обычной, компактной, самокомпенсируюиихся конструкций и даны рекомендации в отношении их экономичности, безопасности и ремонтопригодности;
обоснованы принципы оптимального управления электропередачами с учетом единства их эксплуатации и проектирования;
разработаны методика, алгоритм получения и реализации регрессионных моделей оптимального адаптивного управления нормальными установившимися режимами электропередачи с учетом двухуровневой иерархии критериев управления, режимов шунтирующих сетей, распределения напряжения вдоль линии и погоды по трассе.
Методы исследований основаны на применении системного подхода к роыению поставленной проблемы, классических положений теории передачи электрической энергии, системного анализа; использовались методы многоцелевой оценки, кваяиметрии, математический аппарат теории нечетких множеств, теории графов и теория планирования эксперимента, методы экспертной 6
оценки, теория точности, математического моделирования режимов электропередачи и ЭЭС на ЭВМ.
Достоверность полученных результатов обеспечивается соблюдением основополагающих законов теории электроэнергетических систем и передачи электрической энергии, корректно:.; применением математического аппарата, апробацией разработанных методик на реальных электропередачах с учетом действительных схем и рекимов ЭЭС, сопоставлением полученных расчетных данных с опубликованными экспериментальными, проверкой найденных моделей по соответствующим критериям, расчетом погрешностей полученных результатов, проверкой их на устойчивость и по условию различимости вариантов.
Практическая ценность. Разработанное методологические положения и проведенные исследования позволили создать спетому математических моделей для комплексного анализа и повышения эффективности электропередач С'ВН, УШ с учетом их эколо-го-социального влияния я состояния ЭЭС. Предложенные в работе модели и методы, а также алгоритмические и-программные средства позволяют повысить экономичность, надежность электроэнергетических систем, улучшить и;; влияние на окружающую среду за счет более рациональных проектных решений и организации эксплуатации электропередач. Самостоятельное значение для предпроектных изысканий электропередач имеют полученные автором результаты обобщения и исследований гєхішко-зкономи-ческих и экологических закономерностей линии обычных и компактных конструкций. Представ-тяются практически важными сформулированные условия и рекомендации в отношении ремонтопригодности и безопасности электропередач. Обеспечить оптимальное комплексное управление нормальными установившимися режимами электропередач СШ, УВН с адаптацией к состояниям ЭЭС и погода дают возможность разработанные методика, алгоритм и программы получения и реализации регрессионных моделей регулирования. За счет этого повышается эффективность функционирования как электропередач, так и ЭЭС.
Реализация результатов работы. По разработанным методикам выполнена комплексная оценка электропередачи "Игналин-ская АЭС - ПС Белорусская" для схемно-реяимных условий Бело-
русской ЗЭС и ее межсистемных связей в 1930,1995 гг.. а также оценка влияния этой электропередачи на социальные и экологические компоненты окружающей среды. Анализ получешшх результатов позволил выявить пстегаиалъше возможности повышения эффективности электропередачи и подтвердить работоспособность методик.
Ряд результатов исследований технико-экономических и вко логических закономерностек линий электропередачи использованы при выполнении научио-исследоватвльоких работ по договору о сотрудничестве с Белорусским и Украинским институтами Энерго-
сетьпроект. — ,
На основе разработанных методики и алгоритма составлена программа расчета и определены регрессионные модели регулирования ИРМ электропередачи 1150 кВ "Экибастуз-Челябинск"; маге риал передан для использования при составлении технических за даний на проектирование я производство регуляторов ИРМ для управления электропередачей П50 кВ в Производственное объедя неняе "Дальние электропередача".
Основгше теоретические положения и результаты диссертационного исследования на протяжения 15 лот включались в отчет по научно-исследовательской работа Белорусской политехническо академий, использовались в учебном процессе при подготовке студентов электроэнергетического профиля, элементы методик и количественные результаты прорабатывались в дипломном проектирования, учебно-исследовательских работах студентов и вошли в учебные пособия.
Приведенные сведения подтверждены соответствующими документами внедрения.
Апробация работы. Основные положения диссертации и ее разделы дэкладывалиоъ и обсуждались на 6-ти международных кои ференцдях и симпозиумах (Дармитадг, 1978; Лозанна, 1981; Хел* синки, 1984; Варна, 1983; 1988; Вроцлав, 1985); 16 всесоюзны» конференциях и совещаниях: по разработке математического обеспечения ОАСУ и моделированию электрических оетей и оастем (Кишинев, Баку, Ташкент, Таллинн, Рига, Каунас; І973-І99І); по вопросам повышения надежности, экономичности и эффективности электроэнергетических систем (Ленинград, Москва, Баку, Не
восибирск, Новочеркасск, Днепропетровск, 1979-1990); по проблемам охраны труда (РуОекное, Москэа, 19Ь6, 1988); республиканских научно-практических конференциях, совещаниях, семинарах, ка совместных заседаниях кафедр БГПА (Минск, 1568, 1991), объединенном научном семинаре НЭГИ (Новосибирск, 1991), в МЭИ (1989, 1991), Севзапэнергосетьпроекте (Ленинград, 1991), УВД (Свердловск, 1993), на научно-технических конференциях БГПА (Минск, I974-I9SI).
Основные положения, внноскмке на завишу
-
Концепция системного многоцелевого подхода к анализу и сбеапечеяи» эффективности электропередач СВН, УЗН, методо-логические основы формализация я алгоритмизации ах комплексных анализа и оценки с учетом эколого-социального влияния.
-
Обобщенная иерархическая модель хваляметрзчесхой оценки и методики ее реализации.
-
Теоретические основы и методика комплексной оценки влияния'электропередач на окружающую среду и ео вариант при нечетком подходе к оценке влияния и применений нечетких графов.
-
Результаты обобщения и исследований основных технико-экономических и экологических закономерностей электропередач 330-1150 кВ.
-
Принципы совершенствования управления электропередачами для повышения их эффективности в ЭЗС; методика получения и применения регрессионных моделей оптимального управления нормальными установившимися режимами электропередач СВН, УВН.
Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 74 печатные работы, в тон числе монография в соавторстве яо вопросам технико-экономических характеристик дальних электропередач (Наука и техника, Ик,, 1983); обзорные материалы по оценке эффективности электропередач л их влияния ка окружающую среду (БелНИШТИ, Ми., 1990. 1991 гг.), получено авторское свидетельство на изобретение и выпущено 18 научно-исследовательских отчетов с участием автора.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и содержит 387 стр. основного ма-
шинодасного текста, включающего 26 таблиц, 65 рисунков на 80 стр., стека литературы из 253 наименований и приложений KB стр., в которых приведены исходные данные и результаты реализации разработанных теоретических положений и методик, вспомогательные материалы, а текхе документы по внедрению.
