Введение к работе
Актуальность темы. Энергетические проблемы в последние годы стали одними из важнейших мировых проблем, которые непосредственным образом затрагивают многие страны. Ограничения в наращивании генерирующих и передающих мощностей с использованием традиционных применяемых технологий сдерживают не только развитие промышленности, но и социальное развитие. В большинстве стран стремятся использовать распределенную генерацию – малые генерирующие источники, подключаемые к распределительной электрической сети. Для многих стран распределенная генерация имеет огромное значение также и как автономный источник энергии для удаленных от основных сетей районов сельской местности.
Подключение распределенной генерации к электрической сети позволяет создавать решения, отвечающие требованиям конкретных потребителей. Кроме того, распределенная генерация имеет некоторые другие положительные качества и может работать в двух режимах:
- Параллельно с основной сетью. При нормальном режиме распределенная генерация генерирует электроэнергию, параметры которой полностью соответствуют основной сети. При аварии при отключении от основной сети распределенная генерация переходит в автономный режим работы.
- Полностью автономно. В местах, где отсутствует основная сеть, распределенная генерация покрывает оперативные и долгосрочные потребности в энергии, параметры которой соответствуют потребностям нагрузки конкретного оборудования.
Распределенная генерация в распределительной сети меняет характеристики перетоков, что создает дополнительные проблемы в аварийных ситуациях, в работе защиты и др. Появление распределенной генерации в распределительной сети придает ей новые свойства, но и создает новые проблемы. Одна из важных проблем – оценка послеаварийного состояния «островов» (участков распределительной электрической сети, потребители в узлах которой получают электроэнергию в послеаварийном режиме от установок распределенной генерации) и восстановление систем электроснабжения с распределенной генерацией после крупной аварии. Требуется разработка новых методов для анализа послеаварийных режимов работы систем электроснабжения, включающих распределенную генерацию, и реализации рациональной последовательности операций по восстановлению системы электроснабжения.
Целью исследования является разработка принципов и общей схемы восстановления систем электроснабжения (СЭС) с распределенной генерацией и методов решения соответствующих задач.
Задачи исследования. В соответствии с целью были поставлены и решены следующие задачи:
1) Разработка общей схемы процесса восстановления системы электроснабжения с распределенной генерацией и анализ операций при восстановлении распределительной электрической сети, включающей распределенную генерацию;
2) Разработка алгоритма определения допустимых послеаварийных состояний «островов» в системе электроснабжения с распределенной генерацией, сформировавшихся в результате аварии;
3) Моделирование процесса синхронизации «островов» с основным пунктом питания или с примыкающей к нему частью СЭС в системе электроснабжения с распределенной генерацией;
4) Моделирование процесса подключения погашенных частей СЭС, не попавших в «острова»;
5) Моделирование процесса восстановления питания нагрузки внутри синхронизированных «островов»;
6) Разработка принципов реализации технологии восстановления системы электроснабжения с распределенной генерацией на основе мульти-агентного подхода;
7) Исследование разработанных методов и алгоритмов на схеме системы электроснабжения района Ми Хао провинции Хынг Иэн Вьетнама.
Методы исследования. Для решения поставленных в диссертации задач применены: системный анализ, методы выбора решений, методы расчета и оптимизации режимов систем электроснабжения (итерационный метод Ньютона), новые информационные технологии. Для реализации алгоритмов определения послеаварийного состояния «островов» использована среда программирования Borland Delphi 7.0.
Объект исследования. Объектом исследования является система электроснабжения, включающая распределенную генерацию.
Предмет исследования. Предметом исследования являются процессы восстановления системы электроснабжения из послеаварийного состояния.
Научную новизну диссертации представляют следующие основные результаты, которые выносятся на защиту:
1. Общая схема процесса восстановления систем электроснабжения с распределенной генерацией в виде последовательности операций по восстановлению системы;
2. Метод определения допустимых послеаварийных состояний «островов» при отключении основного пункта питания с использованием итерационного метода Ньютона в сочетании с минимизацией суммарных потерь активной мощности в сети;
3. Алгоритм процесса синхронизации «островов» с основным пунктом питания или с примыкающей к нему частью СЭС после ликвидации последствий аварии в сети;
4. Алгоритм подключения погашенных частей СЭС, не попавших в «острова», к системе электроснабжения с распределенной генерацией;
5. Алгоритм восстановления питания нагрузки внутри синхронизированных «островов»;
6. Принципы оптимизации процесса восстановления и реализации технологии восстановления системы электроснабжения с распределенной генерацией на основе мульти-агентного подхода.
Все перечисленные результаты диссертационной работы, представляющие научную новизну, получены впервые.
Практическая значимость исследования. Использование результатов исследований будет способствовать повышению эффективности работы распределительных сетей с распределенной генерацией, качества электроэнергии и надежности электроснабжения за счет сокращения времени перерыва в снабжении. Разработанные методы и алгоритмы применены при выполнении проектов по гранту ведущей научной школы РФ НШ- 4633.2010.8, а также в учебном процессе на кафедре электроснабжения и электротехники НИ ИрГТУ.
Апробация работы. Основные результаты по различным разделам диссертационной работы докладывались и обсуждались: на Всероссийских научно-технических конференциях “Повышение эффективности производства и использование энергии в условиях Сибири”, г. Иркутск, 2009 -2011 гг.; на V Всероссийской научно-практической конференции “Научная инициатива иностранных студентов и аспирантов российских вузов РФ”, г. Томск, 2011 г.; на конференции молодых ученых ИСЭМ СО РАН, г. Иркутск, 2011 г.; на 83-ем заседании международного научного семинара «Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики», г. Иваново, 2011 г.
Личный вклад автора. Результаты, составляющие новизну и выносимые на защиту, получены лично автором.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 работ, в том числе одна статья в журнале из списка изданий, рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, 4 приложений. Работа представлена на 140 страницах машинописного текста, включает 40 рисунков, 26 таблиц. Библиографический список включает 98 наименований.
