Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Проблемы исследования надежности и её обеспечения в распределительных электрических сетях 9
1.1 Распределительные электрические сети и проблемы их надежности 9
1.1.1 Проблемы распределительного комплекса 10
1.1.2 Проблемы развития и функционирования распределительных сетей 11
1.1.3. Обоснование необходимости разработки новых методов расчета надежности при формировании интеллектуальных сетей 14
1.2 Модели и методы оценки надежности распределительных электрических сетей 19
1.3 Математические модели и методы для анализа режимов систем электроснабжения 24
1.4 Методы обоснования решений по повышению надежности распределительных электрических сетей 31
1.5 Мероприятия по повышению надежности распределительных электрических сетей 36
1.5.1 Общие положения 36
1.5.2 Распределенная генерация 38
1.6 Модели и ПВК для исследования надежности распределительных электрических сетей 40
1.7 Задачи диссертации 45
1.8 Выводы по главе 1 47
Глава 2 Модели и методы оценки и обеспечения надежности распределительных электрических сетей 48
2.1 Методический подход к исследованию и обеспечению надежности распределительных электрических сетей 48
2.2 Модель надежности распределительной электрической сети 51
2.3 Топологический метод расчета показателей надежности распределительной электрической сети 58
2.4 Мероприятия по повышению надежности распределительной электрической сети 67
2.5 Технико-экономическое сопоставление вариантов распределительных электрических сетей с учетом надежности 69
2.6 Выводы по главе 2 72
Глава 3 Реализация и исследование моделей и методов оценки и обеспечения надежности распределительных электрических сетей 74
3.1 Реализация алгоритмов 74
3.2 Характеристика расчетной схемы и вариантов расчета 82
3.3 Анализ результатов исследований надежности 99
3.4 Исследование мероприятий по повышению надежности 104
3.5 Расчет недоотпуска электроэнергии 110
3.6 Технико-экономический анализ вариантов распределительной электрической сети 113
3.7 Выводы по главе 3 117
Заключение 118
Список литературы 119
Приложение 127
- Модели и методы оценки надежности распределительных электрических сетей
- Модель надежности распределительной электрической сети
- Реализация алгоритмов
- Технико-экономический анализ вариантов распределительной электрической сети
Введение к работе
Актуальность темы. Жизнеобеспечение современного общества, его развитие, эффективное функционирование общественного производства, экономики напрямую зависят от надежного электроснабжения. Перебои в электроснабжении наносят существенный ущерб, как отдельным потребителям, так и экономике страны в целом. Обеспечение надежности электроснабжения потребителей на любом иерархическом уровне инфраструктуры электроэнергетики при любой форме экономических отношений в обществе было и остается важной задачей. Важность решения задачи повышения надежности систем электроснабжения возрастет в связи с усложнением структуры сетей, появлением в них новых элементов (распределенная генерация, использование НВЭ, ФЭП, накопителей энергии) и средств контроля и передачи информации.
Это вызывает необходимость разработки новых технических решений при строительстве, реконструкции и эксплуатации распределительных электрических сетей.
Надежность распределительных электрических сетей имеет важное значение, поскольку от их функционирования в существенной мере зависит бесперебойность электроснабжения потребителей. В настоящее время имеются и используются различные методы оценки надежности радиальных электрических сетей, в большей или меньшей мере эффективные при решении задач в разных постановках. В настоящее время в распределительные электрические сети включаются активные элементы, вводятся установки распределенной генерации, организуются активно-адаптивные сети. Существующие методики не позволяют корректно оценивать надежность таких сетей, поэтому задача разработки новых методов оценки надежности распределительных сетей является актуальной.
Цель и задачи исследования. Целью работы является разработка математических моделей и методов оценки надежности распределительной электрической сети и выбора мероприятий по ее повышению.
Исходя из поставленной цели, в работе решаются следующие научные и практические задачи:
развитие математической модели надежности распределительной электрической сети (РЭС) с учетом новых факторов и средств (реконфигурация, режимы, учет работы защит и др.);
формализация и разработка топологического метода оценки надежности РЭС;
интеграция стандартных и разработанных автором компьютерных программ при реализации математической модели и метода оценки надежности РЭС, а также выбора мероприятий по её повышению;
разработка метода выбора мероприятий по повышению надежности РЭС;
исследование особенностей использования, многокритериальных методов выбора мероприятий по развитию РЭС с учетом надежности и неопределенности информации;
обоснование рекомендаций по выбору рационального варианта развития РЭС.
Объектом исследования являются: сложно-замкнутые распределительные
электрические сети, получающие централизованное питание и использующие распределенную генерацию для усиления сети.
Основные методы научных исследований. При проведении работы использованы основные положения теории надежности, построения систем электроснабжения, теоретических основ электротехники, теории автоматического управления, принципы технико-экономических расчетов, а так же методы математического и имитационного моделирования.
Достоверность полученных результатов. Обоснованность и достоверность научных положений, теоретических выводов, основных результатов и рекомендаций диссертации подтверждены корректным использованием соответствующего математического аппарата, вычислительных программных комплексов.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Модель надежности распределительной электрической сети.
rp U U U
. Т опологический метод анализа надежности распределительной электрической сети, использующий расчет режима работы сети.
Комплексный подход к определению рациональной схемы электроснабжения, использующий технико-экономическое обоснование и многокритериальную оценку.
Результаты применения разработанной методологии технико-экономической оценки рационального управления распределительной электрической сети на основе модели надежности и комплексного подхода оценки рентабельности данной сети.
Научная новизна работы.
разработан методический подход для оценки надежности распределительной электрической сети (РЭС) с учетом новых факторов, условий и выбора мероприятий по её повышению;
получила развитие математическая модель оценки надежности РЭС с учетом требований к режимам ее работы, учета действия релейной защиты, целесообразности реконфигурации РЭС в послеаварийных состояниях;
разработан матрично-топологический метод расчета показателей надежности РЭС, удобный для компьютерной реализации;
разработан подход к обоснованию мероприятий по повышению надежности РЭС на основе выбора мест размещения и величины мощности источников генерации;
исследованы методы многокритериального выбора решений по повышению надежности и обоснования развития РЭС с учетом неопределенности ущербов потребителей от недостаточной надежности их электроснабжения;
выполнены исследования по обоснованию рационального варианта развития РЭС и сформулированы соответствующие рекомендации.
Практическая значимость результатов работы.
Разработанный подход позволяет решать практические задачи по оценке надежности, выбору мероприятий по обеспечению надежности и рекомендаций по развитию распределительных электрических сетей с учетом надежности.
Использование результатов.
Программно-вычислительный комплекс расчета показателей надежности, разработанный соискателем, использован в работах по проектированию распределительных сетей компанией ООО «Сименс» в рамках выполнения проекта схемы электроснабжения ООО «Тобольск-Полимер» (2011).
Основные результаты диссертационной работы используются в учебном процессе кафедры электроснабжения и электротехники ИрГТУ при проведении лекций, выполнении курсового и дипломного проектирования.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы неоднократно докладывались и обсуждались на семинарах, совещаниях и конференциях различного уровня, в том числе на:
-
Всероссийской научно - практической конференции с международным участием «Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири» (г. Иркутск, 2008, 2009, 2010, 2011, 2012).
-
Международном семинаре «Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики» (г. Санкт-Петербург, 2009).
-
Научно-практической конференции с международным участием. «Технико- экономические проблемы развития регионов» (г. Иркутск, 2009, 2010, 2011, 2012).
-
Международном научном форуме студентов, аспирантов и молодых ученых стран Азиатско-Тихоокеанского региона (г. Владивосток, 2012).
Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 13 печатных работах, в том числе 1 из них - в реферируемом журнале из списка ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 3 глав, заключения, списка литературы и приложения, содержит 138 страниц основного текста, списка использованной литературы из 82 наименований.
Диссертационная работа выполнена в рамках плана научных исследований по направлению «Интеллектуальные сети (Smart Grid) для эффективной энергетической системы будущего», проводимых под руководством ведущих ученых в российских образовательных учреждениях высшего профессионального образования в соответствии с Постановлением Правительства РФ №220 от 09.04.2010 г. Договор № 11.G34.31.0044 от 27.10.2011.
При работе над диссертацией автор пользовался научными консультациями чл.- корра. РАН, доктора технических наук, профессора Воропая Н.И.
Модели и методы оценки надежности распределительных электрических сетей
Отечественный и зарубежный опыт решения задач по оценке надёжности систем электроэнергетики показывает, что показатели надёжности в общем случае образуют три группы [35, 36]:
вероятность какого-либо события, например, отказа;
интенсивность событий, например, число отказов в единицу времени;
средняя продолжительность события (математическое ожидание), например, средняя продолжительность времени между отказами, средняя продолжительность времени восстановления после отказа.
Для анализа надёжности из существующих можно выделить два основных подхода. Первый - использование аналитических методов, второй - моделирование. Преимущества аналитических методов: короткое время вычислений, меньшая затрата сил для моделирования. Методы, использующие моделирование дают практически одинаковые результаты, но требуют больше времени на расчёт. Энергосистему можно моделировать с большой детализацией. В любом случае общая процедура одинакова в обоих подходах, как на рис. 1.2.1 [37].
В основе марковского процесса лежит случайное поведение систем, состояния которых изменяются дискретно или непрерывно во времени и месте, и это может быть смоделировано аналитически [38]. При применении марковского процесса предполагается, что у системы нет памяти. Это означает, что переход из одного состояния в другое не зависит от состояния, в котором находилась система до перехода. Кроме того, вероятностный процесс должен быть стационарным. В энергосистемах вероятность отказа имеет экспоненциальное распределение (формула (1.2.1)). Таким путем условие постоянства выполнено, потому что интенсивность отказа постоянная во времени. Подобное предположение сделано и для интенсивности восстановления [39].
Очевидно, вероятность того, что элемент находится в рабочем состоянии после dt, это сумма вероятностей нахождения в рабочем состоянии элементов в точке /, в безаварийном режиме во время dt и вероятность того, что элемент находится в аварийном режиме в точке /, который восстановится в точке t+dt.
В практике также используется метод на основе пуассоновского процесса. Пуассоновский процесс предполагает, что поток происходящих во времени событий обладает следующими свойствами [12]:
вероятность определенного количества событий пропорциональна длине интервала времени;
вероятность двух и более событий за промежуток времени стремится к нулю, когда длительность этого промежутка времени стремится к нулю;
количество событий, появляющихся на любых перекрещивающихся интервалах времени, независимо между собой.
В работе Биллинтона и Алана [40] представлен один из моделирующих методов, использующий топологию сети, где используется три вида данных. Эта информация будет использоваться в дальнейших расчетах оценки надежности:
структура сети;
данные об элементах;
данные о защите.
Данные по структуре содержат информацию о том, как элементы сети связаны друг с другом. Для сети на рис. 1.2.3 (справа) данные представлены в виде матрицы С.
Если элемент C,j равен 1, то значит компонент / соединен с компонентом у, если 0, то элементы не связаны. Элемент Ch, указывает на состояние элемента, нормальная работа (Q, = 2) или авария (Q, = 0). Этой матрицей определена структура сети, т.е. если задать, что какой-то элемент в нормальном режиме находится в отключенном состоянии, то в элементе матрицы принимается равным 0.
Данные об элементах состоят из интенсивности отказа X, интенсивности восстановления ц. Для каждого элемента должны иметься такие данные, хотя бы по одному значению.
Данные о защите - это очень специфические параметры, они определены под заданную сеть, а используемые в расчётах, состоят из определения одного или нескольких выключений для каждого элемента. В расчётах вводится допущение, что работа защиты элементов происходит со 100 % вероятностью.
Аналитические и моделирующие методы используют различные состояния работы элементов, которые должны быть проанализированы. Аналитический метод дает состояние работы элемента только один раз, в то время как моделирующие может рассчитать несколько состояний [38].
Анализ эффекта говорит о том, как будет затронута система при отключении одного или более элементов. В радиальных схемах снабжения это очень легко определить, так как элементы, которые будут отключены, находятся дальше от повреждённого элемента. В замкнутых схемах определение неработающего элемента сложнее. Показатели надёжности определяются по следующим формулам.
Оценивая существующие модели надежности можно сделать вывод, что данные модели направлены на организацию статических рапределительных электрических сетей, модели надежности использующий динамический принцип не существуют. Для создания модели надежности, использующей динамический принцип, можно модернизировать существующие и из них получить совершенно новую модель надежности. Существующие методы оценки надежности распределительных сетей также необходимо модернизировать и получить новый метод оценки надежности, учитывающий динамическое состояние сети. Возникает необходимость создания новых моделей и методов.
Модель надежности распределительной электрической сети
На рис. 2.2.1 показана действующая радиальная электрическая сеть. К данной сети подключены только потребители третьей категории. При развитии данной сети и соответственно подключении к данной сети приемников второй и первой категории сеть необходимо реконструировать.
Реконструируем исходную сеть, вводя холодный резерв. На рис. 2.2.2 показана та же самая сеть, что и на рис. 2.2.1, но только с добавлением ЛЭП (L4-11, L3-8, L3-4, L6-7), которые в нормальном режиме отключены (они выделены знаком X), а также появились новые узлы.
Модель надежности представляет собой структуру восстанавливаемых элементов, то есть элементы после повреждения, через какое-то время восстанавливают свою работу. При этом надежность элементов зависит от кратности резервирования элементов и от времени восстановления.
В простейшем случае элемент без резервирования может находиться в двух состояниях: Е1 - работоспособное, ЕО - неработоспособное. Если параметр интенсивности отказа равен X, а интенсивность восстановления ц, то переход из одного состояния в другое можно представить как показано на рис. 2.2.3. В качестве элементов схемы рассматриваются основные пункты питания (шины) системы электроснабжения от основной сети высших напряжений, линии, трансформаторы и комплектные трансформаторные подстанции (КТП) в узлах, питающих конкретных потребителей. Вторичные элементы - устройства релейной защиты и выключатели - учитываются опосредованно в интенсивно-стях отказов и восстановлений основных элементов.
Состояния, в которых может находиться система, зависят от состояний, в которых находятся элементы. Таким образом, работоспособность системы или неработоспособность зависят напрямую от состояний элементов. Функционирование системы зависит от работы элементов. Под нерабочим состоянием понимается не только повреждение самого элемента сети, но и отклонение номинальных параметров работы элемента, таких как превышение номинального значения тока для линий, отклонение напряжения на величину, превышающую допустимую для подстанций.
Модель рассчитана на определение показателей надежности элементов сети. Модель описывает работу распределительной электрической сети. Распределительная сеть представлена на рис. 2.2.4.
Изначально сеть спроектирована как сеть, имеющая кольцевой вид, но вследствие отключения некоторых линий сеть представляется радиальной.
На рис. 2.2.4 линии, которые помечены символом X, в нормальном состоянии отключены. Данные линии выполняют функцию автоматического включения резерва при исчезновении питания от основного источника. Распределительная сеть разбивается на зоны. При повреждении элемента (вывода из работы) внутри какой-то зоны происходит реконфигурация сети путем вывода поврежденного элемента и включением линии, которая в нормальном режиме отключена. На представленной распределительной сети имеется 38 элементов (рис. 2.2.4), которые делятся на 5 зон ответственности.
Зона № 1. При выходе из строя одного из элементов в зоне происходит включение резервной линии L3-4, и тем самым источник питания для зоны №1 меняется и структура сети реконфигурируется. Более конкретно, на подстанции N1 напряжение снизилось до критического уровня, защита минимального напряжения отключила питание подстанции, тем самым подстанции N2 и N3 остались без электроснабжения (см рис. 2.2.4). Путем включения линии L3-4 электроснабжение на подстанциях N2 и N3 восстановилось. Другой пример: на линии L1-2 произошло короткое замыкание, максимальная токовая защита отключила линию. Подстанции N2 и N3 снова оказались без электроснабжения, посредством включения линии L3-4 электроснабжение восстановилось. Данная линия L3-4 включается при всех повреждениях в зоне №3. Выбор данной линии связан с электрическими расчетами, что данное включение не приведет ни к каким нарушениям работы элементов сети во всей распределенной сети. Небольшая поправка: при выходе из строя подстанции N3 переключений не происходит.
В зоне № 2 работа схемы происходит аналогично, описанному выше. При повреждении (выводе элемента) включается линия L3-8. Допущение в данной зоне: при повреждении элемента N8 включение линии L3-8 не происходит, а происходит включение линии L6-7. Данное повреждение относится к зоне ответственности № 5.
При повреждении элемента в зоне № 3 сеть не реконфигурируется, остается в исходном состоянии, так как эта зона имеет радиальную структуру с источником питания с одной стороны.
В зоне № 4 работа схемы не отличается от работы схемы в зонах № 1 и №2. При повреждениях включается линия L4-11. Допущение: при повреждении элемента N4 переключений не происходит.
В зоне № 5 схема работает аналогично посредством включения линии L6-7, а при повреждении N7 переключения не происходит.
В модели, последовательно выводя из работы элементы сети, посредством оперативных переключений, сеть реконфигурируется. После реконфигури-рования сети проводится расчет потокораспределения с определением уровней напряжений на подстанциях и величин токов в линиях электропередачи. Путем ввода ограничивающих значений по току в линиях и напряжению на подстанциях моделируется работа релейной защиты. Модель учитывает работу максимальной токовой защиты в линиях и защиты минимального напряжения на подстанциях. При превышении тока номинального значения в линии происходит её отключение, что может повлиять на электроснабжение элементов, зависящих от работы данной линии. То же самое действие происходит при понижении уровня напряжения на подстанциях. При этом моделируется работа защиты минимального напряжения, происходит отключение питания подстанции. Далее определяется степень влияния этой подстанции на электроснабжение других элементов сети, зависящігх от состояния данной подстанции.
Таким образом в модели проводится расчет показателей надежности элементов сети, определяется работоспособность элементов сети с учетом ввода резервных линий, а таюке работоспособность максимальной токовой защиты и защиты минимального напряжения.
В результате использования данной модели можно определить наиболее эффективную схему электроснабжения и оценить уровень надежности электроснабжения потребителей.
Современное развитие электроэнергетики способно решить эти проблемы, хотя затраты на реализацию схемы с использованием «холодного» резерва будут больше, чем без его использования, но надежность снабжения потребителей электроэнергией значительно повысится. Сеть с «холодным» резервом можно использовать не только в аварийных состояниях, но и с целью оптимизации потерь в ней путем перераспределения нагрузки на трансформаторы (создание интеллектуальной сети).
Реализация алгоритмов
Для реализации алгоритмов была составлена программа в среде MatLab для расчета показателей надежности. В основе данной программы лежит модель надежности, описанная в п. 2.2, а также разработанный и описанный в п. 2.3 топологический метод.
На рис. 3.1.1 представлена блок схема разработанной программы.
Программа позволяет рассчитать 3 параметра: вероятность отказа, частоту отказов, продолжительность отказа элементов сети.
На исходной тестовой схеме электроснабжения, представленной на рис. 2.3.1 будут показаны работа программы, работа с информацией, последовательность проведения расчетов и представлены результаты.
По методике, представленной в п. 2.3 создается представление электрической сети в виде матрицы С.
Для расчетов в качестве параметров задаются интенсивности отказов элементов сети, которые записываются в виде матрицы и используются для определения вероятности отказа элемента и частоты отказа.
Все исходные матрицы заполняются в среде MatLab и формируют исходный файл.
На рис. 3.1.2 представлен стартовый лист разработанной программы.
Стартовый лист программы был оформлен в среде MatLab с использованием Toolbox GUIDE. На нем расположены 2 кнопки: «Открыть сеть» и «Расчет». Кнопкой «Открыть сеть» открывается заранее подготовленный файл с исходными параметрами, которые были описаны выше. После открытия заранее подготовленного файла с характеристиками сети в окне с названием "Матрица С" появляются исходные значения электрической сети.
Последовательность работы программы:
1. Формируются условия для создания матрицы состояния.
2. Формируются условия в виде матрицы для определения показателей надежности. В частности, вводится информация о критерии оценки надежности (используются критерий п - 1, п - 2, п - 3). Алгоритм позволяет считать до критерия п — п, но возможности программы позволяют считать только до п — 3 критерия.
3. На основании данной матрицы формируется матрица состояния элементов в нормальном режиме работы при отказах элементов.
4. Используя матрицу состояния проводится реконфигурация сети согласно предложенной модели надежности.
5. Исследуемая реконфигурированная схема собирается в среде NetDraw со всеми техническими и электрическими параметрами для расчета режимов в программной среде NETOMAC (рис. 3.1.3).
Для работы данного алгоритма расчета сетей заранее формируется файл, в котором хранится таблица с наименованиями выключателей и их расположением. При составлении таблицы в строку с номером элемента сети записываются все примыкающие к нему выключатели. Например, к элементу 1 (рис. 3.1.3) примыкает только выключатель ВгОО, а к элементу 2 примыкают выключатели ВгОО, ВгОІ иВг02.
Методика формирования .dis-файла следующая. В каждой строке указано, какие выключатели требуется отключить, чтобы вывести элемент из работы (табл. 3.1.1). Так, например, для вывода из работы элемента 3 необходимо отключить выключатели BrOl и Brl 1. В программе, согласно алгоритма, анализируется матрица С, в которой заложена структура сети и согласно модели надежности, описанной в п. 2.2.2, а также необходимость резервного элемента и его определение. Далее происходит обращение к табл. 3.1.1 и включается необходимый резервный элемент. Например, при выводе элемента 3 необходимо включить резервную линию 7. При этом согласно табл. 3.1.1 выключатели Вг22 и Вг32 необходимо включить. По этому принципу и происходят реконфигурация сети и расчет режимов с учетом критериев п — 1, п — 2 и т.д.
Пример .dis-файла для описания перебора возможных единичных отключений элементов представлен на рис. 3.1.4.
В программе NETOMAC с использованием .dis-файлов рассчитываются режимы на основе марковского процесса. Результатом расчетов является значения напряжения в пунктах отбора мощности и токов в линиях электропередачи (рис. 3.1.5). На данном рисунке показаны величины токов в линиях и напряжения на подстанциях при работе критерия п - 1 для тестовой схемы, представленной в главе 2.3 (рис. 2.3.1).
Из рисунка видно, что в какой-то момент ток превышает максимальное значение, а в какой-то момент напряжение ниже или выше номинального значения. Эти графические результаты в среде MatLab переводятся в табличный вид и используются в дальнейшем анализе.
На основании полученной таблицы формируется матрица состояния элементов после реконфигурации сети при отказах элементов с учетом расчета режимов. Вводится условие, что если величина напряжения ниже Umj„ или выше Umax номинального значения, то данный элемент и вся соответствующая ветвь, подключенная после него, считаются нерабочими. Также анализируется условие: если величина тока превышает /,пах, то считается, что данный элемент находится в неработоспособном состоянии.
Технико-экономический анализ вариантов распределительной электрической сети
Для выбора оптимальной схемы электроснабжения проводится технико-экономическое сравнение представленных вариантов. Капитальные затраты на сооружение вариантов схем электроснабжения были рассчитаны компанией ООО «Энерго-Импульс» и предоставлены автору, (табл. 3.6.1).
За коэффициент эффективности инвестиций принята ставка рефинансирования ЦБ РФ, равная 8,25% [61] и эффект для инвестора показан в табл. 3.6.2. Ежегодные издержки на обслуживание и капитальный ремонт берутся равными 0,05 % от капиталовложений [62].
Значения суммарных годовых затрат определяются по формуле 2.4.4 (здесь не приводятся).
Так как потребители имеют одну категорию, а меняется только схема электроснабжения и соответственно удельный ущерб у всех потребителей будет одинаковым, а величина недоотпущенной электроэнергии будет разная и ее значения приводятся в табл. 3.6.3.
Используя интервальный метод при выборе схемы электроснабжения (методика описании в п. 2.4), распишем выражения для вычисления затрат по вариантам схемы:
Зі=12,35+у0 273,35;
32=10,8+уо- 599,16;
33=11,55+уо-332,80;
34=12,86+ уо 329,54.
По полученным значениям затрат (табл. 3.6.2) и значениям недоотпущенной электроэнергии (табл. 3.6.3) по формуле 2.4.8 были определены граничные значения удельного ущерба:
Уогр(і-2)=4,8 руб./кВт-ч;
Уогр(1-з)=20,54 руб./кВт-ч;
Уогро- О;
Уо,р(2-з)=2,87 руб./кВт-ч;
УогР(2-4)=7,76 руб./кВт-ч;
УогР(з-4)=402,84 руб./кВт-ч.
Фактический диапазон удельного ущерба равен у0.ф.=19 -24 руб./кВт-ч. Согласно методике представленной в п. 2.4 и, сопоставляя варианты № 2 и № 4, делаем выбор в пользу варианта № 4 с более высокими показателями надежности, так как граничный ущерб ниже диапазона. Сравнивая варианты № 3 и № 4, выбирается более дешевый вариант № 3, так как граничный ущерб выше. Сравнивая варианты № 1 и № 2 выбирается более надежный вариант № 1. При рассмотрении варианта № 2 и № 3 также выбирается более надежный вариант №3. Сопоставление вариантов № 1 и №3 показывает, что граничный ущерб находится в диапазоне удельного ущерба, а значит варианты считаются равнозначными. Однако невозможно дать однозначного ответа-какой вариант лучше. Для этого следует провести дополнительные исследования и еще раз сопоставить варианты. В качестве дополнительного исследования принято учесть развитие схемы электроснабжения.
Исследование заключается в оптимизации критериев, принятых в 2.4, по которым будет определен оптимальный вариант схемы.
Для этого, согласно общего алгоритма исследований, вычисленные значения затрат (табл. 3.6.2) и недоотпущенной электроэнергии (табл. 3.6.3) переведены в относительные единицы и приведены в табл. 3.6.4.
Для определения значений третьего критерия (величины недоотпущенной мощности при развитии сети) увеличим нагрузку на 30 % во всех пунктах отбора мощности и по аналогии расчетов проведенных в 3.4 определим недостающее количество мощности сети. Моделирование работы сети позволяет заведомо увеличивать нагрузку, при этом электрические параметры ухудшаются, так например, происходит просадка напряжения, в реальных сетях релейная защита отключила бы данный участок, но моделирование позволяет проводить расчет в любых аварийных ситуациях.
Рассмотрим вариант схемы № 1 при увеличенной нагрузке. Во всех пунктах обора мощности в ветви N11, L4-11, N4, L4-5, N5, L5-6, N6 возникнет аварийная ситуация - превышение номинального значения тока. Линия L4-11, в реальных сетях отключится по максимальной токовой защите, перевод на резервное питание путем включения резервной линии L3-4, приведет к отключению линии LI-2. Произойдет авария. Данную аварию можно предотвратить увеличением пропускной способности линии или добавлением мощности в сеть путем ввода генераторов. Таким образом, в данной сети возникнет дефицит мощности равный 4350 кВА. Для варианта № 2 дефицит мощности, соста-витя 5725 кВА, для варианты № 3 - 4250 кВА, для варианта № 4 - 3525 кВА.
В табл. 3.6.5 приведены значения полученного дефицита мощности в сети при увеличении нагрузки на 30 %.
Сопоставляя полученные диаграммы для каждого варианта, можно сделать вывод, что наиболее эффективным вариантом будет вариант № 3 (площадь оптимизационной диаграммы для данного варианта наименьшая). В табл. 3.6.6 показаны значения характеризующие площади треугольников.
Таким образом, сравнение показывает, что лучшим вариантом будет вариант №3. В то же время следует заметить, что варианты №1 и №4 имеют близкие оценки. Окончательный выбор остается за экспертом, который может учесть дополнительные факторы.
