Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ состояния изучаемой проблемы 12
1.1. Требования правовых и технических документов к надежности электрических сетей высокого напряжения 12
1.2. Техническое состояние воздушных линий электропередачи высокого напряжения, находящихся в эксплуатации 13
1.3. Показатели надежности электрической сети 20
1.4. Анализ отказов ВЛЭП 23
1.5. Влияние метеоусловий на надежность ВЛЭП 27
1.6. Надежность элементов ВЛЭП 32
1.7. Цель работы и постановка задачи исследования 36
Выводы 39
2. Анализ прогнозируемых механических нагрузок на провода реконструируемого участка воздушной линии электропередачи 40
2\ 1. Разработка вариантов реконструкции 40
2.2. Оценка ожидаемых механических нагрузок на провода ВЛЭП 49
2.3. Исходные эксплуатационные механические нагрузки 54
2.4. Ожидаемые ветровые нагрузки 59
2.5. Ожидаемые нагрузки отложений различных видов 61
2.6. Ожидаемые гололедно-ветровые нагрузки 66
Выводы 75
3. Постановка задачи многокритериальной оптимизации конструкции влэп в экстремальныхметеорологических условиях 77
3.1. Решения оптимизационных задач в многокритериальной постановке 77
3.2. Обоснование алгоритма выбора оптимального решения по многокритериальной модели з
3.3. Оптимизационная модель реконструкции ВЛЭП в экстремальных метеорологических условиях 85
3.3.1. Выбор целей и формирование системы частных критериев 85
3.3.2. Аналитические модели показателей технической эффективности и безопасности 87
3.3.3. Аналитические модели показателя экономичности 96
Выводы 102
4. Технико-экономическое обоснование инвестиционного проекта реконструкции ВЛЭП 103
4.1. Представление развития электрических нагрузок систем электроснабжения как фактор неопределенности 103
4.2. Приведение многокритериальной задачи оптимизации к однокрите-риальной 105
4.3. Экономическое обоснование проектных решений 112
В ыводы 116
Заключение 118
Литература
- Техническое состояние воздушных линий электропередачи высокого напряжения, находящихся в эксплуатации
- Оценка ожидаемых механических нагрузок на провода ВЛЭП
- Оптимизационная модель реконструкции ВЛЭП в экстремальных метеорологических условиях
- Приведение многокритериальной задачи оптимизации к однокрите-риальной
Введение к работе
Актуальность работы.
Развитие электрических сетей является одним из важнейших показателей уровня электроэнергетики. В России эксплуатируется около 500 тыс. км воздушных линий электропередач (ВЛЭП) напряжением 35 – 1150 кВ. С начала 1990 годов сократились объемы работ по техническому перевооружению и реконструкции сетей, а также все виды ремонтов. Растет доля сетей, срок службы которых приближается к нормативному сроку или даже превышает его. Износ электрических сетей 330 кВ и выше составляет порядка 50%, в том числе ВЛЭП – 40%. Основным показателем технического состояния электрических сетей может служить их средний срок эксплуатации. Для высоковольтных линий на 01.01.2006 года он составил: на металлических опорах – 41,6 года; на железобетонных – 30,1 года; на деревянных опорах – 46,4 года. Поэтому реконструкция и техническое перевооружение физически изношенного и морально устаревшего оборудования рассматриваются как приоритетное направление инвестиционной политики в электросетевом строительстве, обеспечивающее повышение технического уровня и экономической эффективности на перспективу. Но реконструкция и модернизация электрических сетей, требует огромных капитальных вложений. Поэтому актуальной задачей остается выбор оптимального варианта реконструкции линий с заданной степенью надежности.
Другой нерешенной проблемой в электрических сетях России является недостаточная пропускная способность ВЛЭП напряжением 220 кВ и выше в ряде регионов России, в результате чего ограничивается использование мощности и электроэнергии некоторых электростанций, снижается надежность электроснабжения потребителей. Актуальной остается задача разработки методов повышения пропускной способности, реконструируемых воздушных линий электропередач с минимальными затратами.
Надежность электроснабжения потребителей зависит от устойчивости работы ВЛ. Как показывает статистический анализ причин повреждения ВЛЭП, основная доля устойчивых отключений воздушных линий происходит из-за различных климатических воздействий. Значительный материальный ущерб приносит аварийно-опасное сочетание гололедно-ветровых нагрузок, охватывающее большие районы. Например, экономический ущерб от гололедных явлений 2010-2011 годов, прошедших в Поволжье, а затем в центральных регионах России составил более одного млрд. рублей.
Для предотвращения снижения надежности ВЛ из-за отрицательного воздействия на них гололедно-ветровых нагрузок в нашей стране и за рубежом уже давно ведутся интенсивные разработки и внедряются различные системы предотвращения гололедно-ветровых аварий на воздушных линиях электропередачи. Значительный вклад в решение этой проблемы внесли многие известные ученые и инженеры: Аллилуев А.А., Абжанов Р.С., Будзко И.А., Бургсдорф В.В., Дьяков А.Ф., Дьяков Ф.А., Каверина Р.С. Никифоров Е.П., Холодов В.В., Яковлев Л.В. и другие.
Воздушная линия электропередачи, являясь элементом электрической сети, обладает присущими для нее свойствами: динамикой развития, управляемостью, множеством целей функционирования и неопределенностью части исходной информации для исследования которой, требуется системный подход. Эти свойства подразумевают решение задачи оптимизации вариантов реконструкции ВЛЭП по многокритериальной модели. Такая задача оптимизации ранее не решалась.
Разработкой многокритериальных методов принятия решений занимались известные зарубежные ученые: Р. Беллман, Л. Заде, Т. Саати и другие. Среди российских ученых значительный вклад в исследование данной проблемы внесли Березовский Б.А., Брахман Т.Р., Березнев Ю.И., Веников В.А., Венцель Е.С., Левин М.С., Лещинская Т.Б. и другие.
Объект исследований – воздушные линии электропередачи напряжением 220 – 500 кВ, расположенные в сильногололедных районах.
Предмет исследования – критерии оценки эффективности вариантов реконструкции.
Цель диссертационной работы заключается в разработке способов оценки эффективности вариантов реконструкции воздушных линий электропередачи, работающих в экстремальных метеоусловиях.
Задачи исследования:
-
На основе анализа причин отказов воздушных линий электропередачи, установить факторы, снижающие надежность и разработать мероприятия, повышающие эффективность работы воздушных линий электропередачи в сложных метеорологических условиях.
-
Обосновать варианты реконструкции воздушных линий электропередачи, работающих в сложных метеоусловиях, и проанализировать их работу при различных ожидаемых механических нагрузках на провода реконструируемого участка воздушной линии электропередачи напряжением 220 кВ.
-
Разработать методику оптимизации вариантов реконструкции и составить алгоритм решения задачи оптимизации.
-
Сформировать и обосновать систему частных критериев, получить их аналитические модели.
-
Определить оптимальный вариант реконструкции ВЛЭП, с заданной степенью надежности и его технико-экономические показатели.
Методы и средства исследования. В работе использованы методы механического расчета ВЛ, основные положения теоретических основ электротехники, методы многокритериальной оптимизации и теории принятия решений, системный анализ, методы теории вероятностей и математической статистики, численные методы программирования, методы оценки эффективности инвестиционных проектов.
Достоверность полученных в работе результатов обеспечивается применением для теоретических исследований научных положений теории вероятности, теории надежности, теоретических основ электротехники и корректным использованием статистического материала и подтверждается результатами эксплуатации ВЛЭП энергосистем развитых стран.
Результаты, выносимые на защиту:
1. Методика многокритериальной оптимизации вариантов реконструкции воздушных линий электропередачи, использование которой позволяет обеспечить их максимальную эффективность в экстремальных метеоусловиях с учетом изменения токовой нагрузки.
2. Методика расчета комплексного показателя надежности, позволяющая оценивать варианты реконструкции воздушных линий электропередачи.
3. Система частных критериев эффективности и их аналитические модели, позволяющие прогнозировать конкурентоспособность вариантов реконструкции воздушных линий электропередачи.
4. Результаты решения многокритериальной задачи и технико-экономические показатели.
Научная новизна работы:
1. Определены основные направления реконструкции ВЛЭП, позволяющие проектировать их с заданной степенью надежности.
2. Разработана методика многокритериального выбора оптимального варианта реконструкции воздушных линий электропередач, работающих в сложных метеорологических условиях, отличающаяся от известных учетом климатических нагрузок и технико-экономическим сравнением, позволяющая проектировщикам разрабатывать линии с заданным уровнем надежности электроснабжения.
3. Предложены и теоретически обоснованы критерии эффективности: комплексный показатель надежности, отражающий безотказность, долговечность и ремонтопригодность; критерий экономичности, учитывающий системный эффект от внедрения мероприятий, повышающих эффективность работы ВЛЭП, индекс доходности, срок окупаемости и рентабельность производства; и критерий технической эффективности и безопасности, учитывающий увеличение пропускной способности и снижение потерь электроэнергии.
4. Разработана методика определения комплексного показателя надежности, позволяющая оценивать эффективность мероприятий, повышающих надежность воздушных линий электропередач.
5. Разработана методика определения критерия технической эффективности и безопасности, позволяющая оценивать энергетическую эффективность и пропускную способность ВЛЭП.
6. Разработана методика определения критерия экономической эффективности, позволяющая оценивать конкурентоспособность вариантов реконструкции на интервале в несколько лет.
Практическая ценность работы.
1. Предложенные алгоритмы расчета могут быть использованы для разработки и оценки проектов реконструкции ВЛЭП высокого напряжения.
2. Программные модули для расчетов и построения зависимости тяжений и стрел провеса проводов от различных климатических нагрузок и для определения показателей экономической эффективности могут использоваться в учебном процессе по специальности «Электроснабжение».
Реализация результатов работы. Разработанная методика многокритериального выбора оптимального варианта реконструкции ВЛЭП принята и используются Волго-Донским предприятием магистральных электрических сетей филиала ОАО «ФСК ЕЭС» МЭС Центра при выполнении реконструкции ВЛЭП 220 кВ. Теоретические положения, полученные в диссертационной работе, нашли применение в учебном процессе КТИ (филиал) ВолгГТУ по специальности «Электроснабжение».
Апробация работы.
Основные положения и теоретические результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных научных и всероссийских научно-практических конференциях: V Всероссийской научно-практической конференции «Инновационные технологии в обучении и производстве» (Камышин, 2008); IV Международной молодежной научной конференции «Тинчуринские чтения» (Казань, 2009); VI Всероссийской научно-практической конференции «Инновационные технологии в обучении и производстве» (Камышин, 2009); VII Всероссийской научно-практической конференции «Инновационные технологии в обучении и производстве» (Камышин, 2010).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 печатных работ, в том числе 3 в журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения, 6 приложений и списка литературы. Работа изложена на 163 страницах. Основная часть содержит 133 страницы машинописного текста, 29 рисунков и 47 таблиц. Список использованных источников включает 124 наименования.
Техническое состояние воздушных линий электропередачи высокого напряжения, находящихся в эксплуатации
Поэтому реконструкция и техническое перевооружение физически изношенного и морально устаревшего оборудования рассматриваются как приоритетное направление инвестиционной политики в электросетевом строительстве. Предусматривается полное восстановление ВЛЭП на металлических и железобетонных опорах при сроках службы 50-60 лет и более, а при менее длительных сроках работы — частичная реконструкция» активной части- ВЛ. Исходя из возрастной структуры сетей, до 2020 г. подлежат реконструкции примерно 20 тыс. км ВЛ напряжением 330 кВ и выше, а до 2015 г. - порядка 7,6 тыс. км ВЛ 220 кВ.
Другой нерешенной проблемой в электрических сетях России является недостаточная пропускная способность ВЛ напряжением 220 кВ и выше в ряде регионов России, в результате чего ограничивается использование мощности и электроэнергии некоторых электростанций, снижается надежность электроснабжения потребителей и выдачи мощности электростанций, а также не обеспечивается надежность питания отдельных энергоузлов. По данным РАО «ЕЭС России», список регионов «пиковых нагрузок» включает 16 областей, в числе которых Московская, Ленинградская, Волгоградская, Архангельская, Нижегородская, а также Краснодарский и Пермский край, Республика Коми, Карелия, Тыва, Дагестан и другие. Уже сегодня энергопотребление этих районов в несколько раз превышает величины, заложенные в Энергетической стратегии РФ до 2020 года, и потребление электроэнергии в них постоянно растет [91]. Поэтому в современных условиях особую актуальность приобретает возможность передачи пиковых мощностей при минимуме затрат.
Традиционные способы повышения пропускной способности: повышение номинального напряжения; установка компенсирующих устройств; увеличение площади сечения проводов воздушных линий электропередачи, прокладка дополнительных параллельных линий требуют больших капиталовложений и значительного времени реализации.
При неизменных параметрах линии реальной возможностью увеличения пропускной способности ВЛЭП является применение проводов с повышенной нагревостойкостью и пониженной усадкой. Основные поставщики специальных проводов в Россию: Nexan-s (Бельгия); Lumpi- Berndorf, (Австрия); J-Power Systems (Япония) [2, 91, 114].
Для получения необходимой температурной устойчивости применяются дисперсионно-твердеющие материалы, циркониевые сплавы, композитные материалы с внедрением волокон оксида алюминия. Такие материалы выдерживают без старения повышенные рабочие температуры (120 С — 200 С) и имеют сниженный коэффициент температурного расширения [2, 56, 82, 91]. Линии, работающие в нормальном режиме при температуре провода 150 С и 210 С, не подвержены отложению гололеда, что означает резкое снижение вероятности возникновения пляски и уменьшения пиковых нагрузок на опоры.
Существующие конструкции проводников имеют предел пропускной способности, связанный с максимально допустимой температурой их нагрева. Более 80 лет применяются провода АС (Россия) [26] и ACSR (за рубежом) с допустимой рабочей температурой 70 - 100 С. При нагреве провисание провода накладывает ограничение на допустимую температуру с точки зрения безо 18 пасности эксплуатации линии. Предел нагрузки по провесу провода в пролете определяется материалом сердечника.
С целью увеличения пропускной способности воздушных линий электропередачи применяют провода с повышенной нагревостойкостью и малым тепловым удлинением.
Рассмотрим некоторые конструктивные особенности наиболее характерных видов таких проводов.
G(Z)TACSR (Gapype Thermal-Resistant Conductor) - имеет зазор между стальными проволоками сердечника и проволоками из алюминий - циркониевых сплавов. Зазор заполнен термостойкой смазкой, что позволяет разгрузить провод от усилий растяжения. Благодаря меньшему коэффициенту линейного расширения провод имеет меньший провес [2, 82, 91].
(Z)TACSR/ACS (Aluminum-Zirconium Alloy Conductor Steel - Reinforced) -аналогичен по конструкции ACSR и имеет такой же провес, но его токопрово-дящие жилы выполнены из алюминий - циркониевых сплавов TAL, (ZTAL) с той разницей, что сплав ZTAL имеет большее количество циркония [2, 82, 91]. (ZJTACIR (Thermal-resistant Aluminum Conductor Invar Reinforced) - конструкция провода аналогична ACSR, но токопроводящие жилы выполнены из алюминий-циркониевых сплавов TAL, (ZTAL) с гальваническим покрытием. Для повышения прочностных свойств и уменьшения стрел провеса провода сердечник выполнен из сплава инвар, который по сравнению со сталью имеет прочность на 15 - 20 % ниже, но в 4 раза меньший коэффициент температурного расширения [2, 82].
ACCR (Aluminum Conductor Composite Reinforced) - композитный сердечник образуют несколько проволок, каждая представляет собой алюминий высокой чистоты, с внедрением продольных волокон оксида алюминия. Эти волокна придают материалу сверхвысокую прочность (в 8 раз выше алюминиевого). Внешние токоведущие жилы провода состоят из температуростойкого сплава алюминий-цирконий, который сохраняет прочность при температурах до 240 С. Провод всего на 20% тяжелее чистого алюминия, легко устанавливается на имеющиеся опоры, при этом сокращается время модернизации [91, 96]. ACCC/TW (Aluminum Conductor Composite Core) - имеет композитный полимерный сердечник, армированный углеродными волокнами и помещенный в стекловолоконную трубку. Токопроводящие проволоки выполнены трапецеидальными из отожженного алюминия. Прочность провода в 1,5 выше обычного АС при том же диаметре [2, 91].
Оценка ожидаемых механических нагрузок на провода ВЛЭП
В данном разделе проводится сравнительный анализ ожидаемых механических нагрузок на провода ВЛЭП при всех возможных сочетаниях условий при нормальном режиме работы линии. Необходимо оценить степень опасно 50 сти различных перегрузок и наметить рациональные мероприятия; обеспечивающие бесперебойную работу линий в самых тяжелых условиях.
В связи с тем, что результаты расчетов планируется использовать при реконструкции , промежуточных пролетов воздушных линий электропередачи. Камышинского сетевого района, определение воздействующих на ВЛ климатических условий произведено для выбранного региона, относящемуся к IV климатическому району по толщине стенки гололеда и III климатическому району по скорости ветра. За исходный вариант принят участок электрической сети длиной 12 км напряжением 220 кВ, подверженный частым гололедным воздействиям. Основным средством борьбы с гололедом при эксплуатации данной линии является плавка гололеда электрическим током. На унифицированных одноцепных свободностоящих стальных опорах ПС220-3 смонтирован провод марки АС 300/39. Так как срок службы линии составил 35 лет, то интенсивность внешних воздействий на конструктивные элементы ВЛЭИ принимались, исходя из частоты повторяемости наибольших, гололедных и ветровых нагрузок один раз в 10 лет. При этом максимальный нормативный скоростнойt напор ветра на высоте до 15 метров над поверхностью земли принимался в третьем районе 500 Н/м , а нормативная толщина стенки гололеда для высоты 10 метров над поверхностью земли составляла 20 мм.
Надежность принятых расчетных нагрузок данной линии составила: Р = р" =(1-1/Г)" =(1-1/10)35 =0.025. Степень риска принятых расчетных нагрузок составила R = 0,975; вероятность того, что в течении года нагрузка не превзойдет расчетную величину составила р = 0,9.
Территория Камышинских электрических сетей расположена в северной и северо-западной части Волгоградской области. Для неё характерно; образование гололедно-изморезевых отложений в процессе выпадения мороси и тумана при температуре воздуха от -2 до —5 С и перемещение влажных теплых масс в нижней части тропосферы с преобладаем ветра восточного и юго-восточного направлений. Плотность отложений на проводах составляет 0,25 - 0,6 г/см3, а интенсивность отложений зависит от рельефа местности. Поэтому для расчетов нагрузок при гололедных отложениях была принята плотность 0,25 г/см при отложениях на проводах в виде измороси и 0,9 г/см3 при отложениях на проводах чистого гололеда. Согласно рекомендаций ПУЭ-7 период повторяемости увеличен до 25 лет (р = 0,96), следовательно степень риска принятых расчетных нагрузок уменьшилась до значения R = 0,76, т. е снизилась на 22 %, а надежность принятых расчетных нагрузок повысилась в 9,6 раза и составила Р = 0,2396. Для расчетов принята нормативная толщина стенки отложений Ьги_ = 25мм; нормативный скоростной напор ветра — 650 Н/ м ; максимальная скорость ветра о = 32 м/с, нормативный скоростной напор ветра qVM, = 640 Н/м2 [68].
В целях повышения проектной надежности и выполнения условия Т„ ТСЛ период повторяемости увеличим до 50 лет (р = 0,98). Тогда степень риска принятых расчетных нагрузок уменьшится до значения R = 0,51, а надежность принятых расчетных нагрузок составит Р = 0,493. Тогда нормативная толщина стенки отложений составит Ьгм, = 33мм; нормативный скоростной напор ветра — 768 Н/ м ; максимальная скорость ветра v = 35 м/с.
Согласно ПУЭ-7 табл. 2.5.24 для ненаселенной местности в нормальном режиме вертикальный габарит линии равен семи метрам.
В рамках главы диссертационной работы рассмотрены девять альтернативных вариантов реконструкции линии, представленные в таблице 2.2.
Механический расчет проводов данного участка сети производился по методу допускаемых напряжений для периода повторяемости Т = 25лет и Т = 50 лет [68], результаты расчетов представлены в приложении 1 табл. П 1.3.
Расчетные значения длин промежуточных пролетов для опор типа ПС-220-3 (МРО); П-220-3 (МРО увеличенной высоты); П1С-220-П1 (многогранная металлическая ММО), представлены в приложении 1 (табл. П 1.5).
Оптимизационная модель реконструкции ВЛЭП в экстремальных метеорологических условиях
Анализ литературы в данной области показывает, что основная доля работ [14, 9, 17, 44, 60, 107, 119] посвящена либо только многокритериальной постановке задачи, либо только учету неопределенности исходной информации. Ряд оптимизационных задач решен по многокритериальной модели применительно к системам электроснабжения сельских районов. Таких как, выбор вариантов развития систем электроснабжения сельских районов [60, 67, 16, 63, 59, 71], мероприятий по снижению потерь электроэнергии, средств повышения надежности [67, 66], сечений проводов, места расположения подстанции, уточнение района климатических условий по гололеду [68]. Наиболее четкий алгоритм решения задач в многокритериальной постановке предложен авторами [52]. Задача оптимизации вариантов реконструкции с целью повышения эффективности работы ВЛЭИ в экстремальных условиях ранее не решалась.
Существует несколько способов решения- многокритериальных задач: свертка критериев в единый оценочный функционал; приоритет важнейшего критерия, метод уступок, задания уровня притязания.
При свертке нескольких критериев в единый оценочный функционал применяют традиционные виды сверток: аддитивную, мультипликативную и минимаксную.
Основная трудность, возникающая при формировании и использовании обобщенных критериев, заключается в сложности определения весовых коэффициентов, на которые возложена функция адекватного отражения степени важности критерия, его физической размерности и иногда других факторов. К недостаткам обобщенных критериев следует отнести и то, что при оценке они не учитывают иерархическую зависимость результирующего показателя от значений частных показателей.
Распространенным методом сравнительного анализа, позволяющим учитывать иерархическую зависимость критериев, является метод анализа иерар 79 хий (МАИ) Т. Саати, обеспечивающий формальную обработку суждений и предпочтений проектов по каждому из выделенных в результате анализа критериев. Однако данный метод неустойчив к отбрасыванию отвергнутых альтернатив и характеризуется значительноштрудоемкостью.
Многокритериальная оценка проектов может быть выполнена на основе правил выбора по Парето. Предпочтительным считается такой проект, для которого не существует другого проекта лучшего данного хотя бы по одному показателю и не хуже него по всем остальным. Данное правило отбора не позволяет учесть относительную важность критериев оценки. Вероятность ошибки существенно повышается с ростом числа критериев [42].
Ряд методов анализа и отбора проектов основан на том, что критерий оценки формируется на основе характеристик того или иного выделенного аспекта реализации решения (главного критерия) — затраты, надежность и т.п. В конечном итоге такойшодход приводит к постановке и решению той или иной-задачи математического программирования, в которой выделенный показатель выступает в качестве критерия, а к значениям остальных показателей предъявляются требования, порождающие область ограничений, что приводит к решению многокритериальной задачи методом последовательных уступок. Последовательно находится оптимальное решение по каждому из упорядоченных по важности критериев на каждом шаге решения задачи уступки. Величины по каждому из критериев, оптимизируются на предыдущем шаге. Такой способ построения компромиссного решения хорош тем, что здесь сразу видно, ценой какой уступки по одному критерию приобретается выигрыш по- другому, и какова величина этого выигрыша.
Многокритериальный выбор альтернатив использует также методы, основанные на теории нечетких множеств: отбор деноминирующих альтернатив; аддитивной свертки; пересечения нечетких множеств; нечеткого отношения предпочтения; правила нечеткого логического вывода; лингвистических векторных оценок. Дальнейшее развитие и совершенствование теории принятия решений в условиях неопределенности зависит от накопления опыта решения многокритериальных задач в энергетике. Дляповышения эффективности и объективности принимаемых решений необходим; комплексный подход к формулированию и применению принципов,оценки эффективности инвестиций в проекты реконструкции. В качестве указанных принципов можно рекомендовать: принцип доминирования, Парето, формирование комплексных показателей, выделение главного показателя и перевод остальных в разряд ограничений, отбор недоминирующих альтернатив; аддитивной свертки;
Приведение многокритериальной задачи оптимизации к однокрите-риальной
По комплексному показателю экономической эффективности при Т = 25 лет оптимальным является седьмой вариант реконструкции, на втором месте — шестой вариант, а на третьем - пятый, при Т = 50 лет оптимальным считается первый вариант, на втором месте - седьмой, а на третьем месте — четвертый вариант реконструкции. Оценочный функционал получим на основе мультипликативной свертки (табл. 4.9, 4.10). Выбор оптимального решения многокритериальной задачи с неопределенной исходной информацией произведем методом: Байеса-Лапласа.
Согласно критерию Байеса-Лапласа оптимальное решение соответствует максимуму математического ожидания оценочного функционала. Ранжирование вариантов по критерию Байеса-Лапласа при повторяемости расчетных климатических нагрузок Т = 25 лет и Т = 50 лет приведено на рис. 4.4; 4.5.
Ранжирование математического ожидания оценочного функционала при мультипликативной свертке по критерию Байеса-Лапласа при Т = 25 лет Математическое ожидание оценочного функционала при мультипликативной свертке по критерию Байеса при Т=50 ле 13 758 12,000 10,000 8,000 6,000 4,000 2,000 0,000 Рис. 4.5. Ранжирование математического ожидания оценочного функционала при мультипликативной свертке по критерию Байеса-Лапласа при Т = 50 лет Из рис. 4.4 и 4.5 следует, что при Т — 25лет оптимальной является стратегия ф4 - замена металлических решетчатых опор на многогранные при сокращении пролетного расстояния в два раза. На втором месте стоит вариант ф7 с подвеской провода Aero-Z без замены опор, а на третьем месте вариант (pi с много Ill гранными металлическими опорами. При Т = 50 лет оптимальной является стратегия (р! (замена металлических решетчатый опор на многогранные металлические), на втором месте - ф4 (замена металлических решетчатых опор на многогранные при-сокращении пролетного расстояния в два раза), а на третьем - ф7 (замена провода АС на Aero-Z без замены опор).
Следовательно, технико-экономическому сравнению подлежат следующие варианты реконструкции: фь щ; q 7 Изменение показателей эффективности в относительных единицах наиболее рациональных вариантов реконструкции (фь ф4; ф7) ВЛЭП 220 кВ с периодом повторяемости климатических нагрузок Т = 25 лет представлено в табл. 4.11.
Заказчик по своему усмотрению может принять к реализации наиболее дешевый вариант реконструкции - с заменой провода АС на AERO-Z без замены опор (вариант № 7), при этом пропускная способность снизится всего на 7 %, срок службы" линии сократится в 3,3 раза, время восстановления после аварии увеличится в 1,14 раза, но количество потокоотказов снизится в 1,2 раза, капиталовложения в линию снизятся примерно на 40 %, чистый дисконтированный доход увеличится примерно на 40 %.
В районах с температурой воздуха ниже -40 С предпочтительнее становится первый вариант реконструкции (замена металлических решетчатых опор на многогранные). При этом капиталовложения по сравнению с оптимальным (четвертым) вариантом снизятся примерно на 40 %, механическая прочность линии на 30 %, а пропускная способность на 50 %.
Изменение показателей эффективности наиболее рациональных вариантов реконструкции (фь ср4; ф7) ВЛЭП 220 кВ с периодом повторяемости климатических нагрузок Т = 50 лет представлено в табл. 4.12 .
Анализ и оценка инвестиционных проектов - одна из самых сложных задач в сфере экономики, производства и управления:, Ее сложность обусловлена значительной неопределенностью1 и наличием множества противоречивых критериев. Необходимо выбрать рациональный инвестиционный проект из предложенных трех вариантов (1,4,7).
Показателями экономической эффективности, по которым выбирают лучший вариант решения, служат: чистый дисконтированный доход; индекс доходности; срок окупаемости; рентабельность [2]. Проект считается экономи из чески эффективным, если ЧДЦ О, ИД 1, Ток 8 лет. Совокупность всех рассмотренных показателей отражает эффективность проекта с различных сторон.
Для расчета значений показателей, определяющих эффективность анализируемых инвестиционных проектов, разработан специализированный программный модуль. Расчеты значений показателей, определяющих эффективность анализируемых инвестиционных проектов, представлены в табл. 4.13,4.14. Технико-экономическая оценка вариантов реконструкции ВЛ при работе с различной токовой нагрузкой с периодом повторяемости климатических нагрузок Т = 25 лет показала, что по сроку окупаемости все проекты приемлемы, по ЧДД все проекты прибыльны, а по индексу доходности - рентабельны.
Наибольшую экономическую эффективность по всем показателям имеет седьмой вариант реконструкции (замена провода АС на AERO-Z). Наиболее капиталоемким является четвертый вариант реконструкции (замена металлических решетчатых опор на многогранные и сокращение пролета в два раза).
По результатам решения многокритериальной задачи четвертый вариант реконструкции ВЛЭП 220 кВ (с периодом повторяемости климатических нагрузок Т = 25 лет) является оптимальным и по сравнению с исходным вариантом имеет следующие показатели эффективности: вероятность безотказной работы увеличилась в 9,6 раз, пропускная способность — в 2,03 раза, срок службы - в, 3,3 раза, механическая! прочность - в 1,8 раз; уменьшилось число отказов-на 100 км линии в 3,33 раза. Системный-эффект от внедрения мероприятий при средней токовой нагрузке составил 27,45 млн. руб. в год.
