Оптимальный выбор источников реактивной мощности в системах распределения электрической энергии

• Автор: Нешатаев, Владимир Борисович
• Шифр специальности: 05.14.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 245 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Методы оптимизации режимов по реактивной мощности и расчёта потерь электроэнергии в распределительных сетях энергосистем
1.1 История возникновения проблемы компенсации реактивной мощности в единой энергосистеме Российской Федерации

1.2 Математическая постановка оптимизационной задачи

1.3 Формирование целевой функции расчётных затрат

1.4 Общая характеристика методов и программ оптимизации режимов

1.5 Общая характеристика методов расчёта потерь электроэнергии

2 Определение потерь электроэнергии и интегральных характеристик режимов на основе стохастического моделирования нагрузок

2.1 Получение матрицы корреляционных моментов мощностей и её свойства

2.2 Краткое описание метода главных компонент

2.3 Вероятностно-статистическое моделирование электрических нагрузок методом главных компонент
2.4 Алгоритм расчёта потерь электрической энергии и интегральных характеристик режимов
2.5 Оценка погрешности расчёта потерь электроэнергии методом статистических испытаний
2.6 Пример определения обобщённых графиков нагрузки и расчёта потерь электроэнергии для сети 110 кВ
2.7 Алгоритм определения температуры жил, уточнения активного сопротивления и потерь электроэнергии в кабельных линиях
2.7.1 Необходимость определения температуры жил силовых кабелей
2.7.2 Уравнения теплового баланса
2.7.3 Особенности расчёта тепловых сопротивлений элементов кабеля и окружающей среды

2.7.4 Алгоритм и аналитические зависимости для определения температуры жил кабелей
2.7.5 Оценка точности расчёта температуры жил кабелей
3 Методика и алгоритм оптимального выбора источников реактивной мощности в системах распределения электрической энергии
3.1 Оптимизация мгновенных режимов при моделировании нагрузок математическими ожиданиями мощностей
3.1.1 Математическая постановка задачи
3.1.2 Выбор зависимых и независимых переменных, смена базиса
3.1.3 Формирование выражения приведенного градиента
3.1.4 Определение шага оптимизации
3.1.5 Ввод в допустимую область параметров режима
3.1.6 Алгоритм оптимизации мгновенных режимов
3.1.7 Пример оптимизации режима средних нагрузок для сети 110 кВ
3.2 Стохастическая оптимизация режимов на интервале времени при моделировании нагрузок обобщёнными графиками
3.2.1 Математическая постановка задачи
3.2.2 Выбор зависимых и независимых переменных для компонент собственных векторов и моделирующих коэффициентов
3.2.3 Формирование выражения приведенного градиента
3.2.4 Алгоритм стохастической оптимизации на интервале времени
3.2.5 Пример стохастической оптимизации режимов на суточном интервале времени для сети 110 кВ
3.3 Особенности формирования выражения целевой функции расчётных затрат
3.4 Алгоритм оптимального выбора источников реактивной мощности
3.5 Пример оптимального выбора источника реактивной мощности для
сети 110 кВ
4 Программная реализация алгоритмов и оценка точности расчёта на примере центральной части Красноярской энергосистемы

4.1 Общая характеристика программы оптимизации мгновенных режимов по реактивной мощности OPRES
4.2 Общая характеристика программы стохастической оптимизации режимов по реактивной мощности на интервале времени ORES А
4.3 Оптимизация режимов по реактивной мощности центральной части Красноярской энергосистемы и оценка точности расчёта
4.3.1 Общая характеристика Центрального энергоузла Красноярской энергосистемы
4.3.2 Составление схемы замещения и определение расчётных нагрузок
4.3.3 Расчёт и анализ исходных установившихся режимов
4.3.4 Формирование матрицы корреляционных моментов мощностей и получение обобщённых графиков нагрузки
4.3.5 Оценка точности стохастической оптимизации режимов
Заключение
Список использованных источников
Приложения
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Приложение Г
Приложение Д
Приложение Е

ных, заданию типов узлов и контролю ограничений, принятые в блоке расчёта установившегося режима. При расчёте режима строго учитываются ограничения по РМ генераторов: при их нарушении производится смена типов узлов и фиксация параметров на границе.
Учёт ограничений на уровни напряжения осуществляется через введение штрафа Ш(£/) в функцию цели С.
Решение оптимизационной задачи проводится по следующему алгоритму [30].
1. Составляющие вектора-градиента вычисляются на основе неявного дифференцирования функции цели по независимым переменным. Для этого решается система линейных уравнений:

dC " dC~
_dS dU
где J

транспонированная матрица Якоби;

производных целевой функции по независимым переменным;
(1.15)
искомый вектор dC

вектор
производных целевой функции по зависимым переменным, вычисляемых прямым дифференцированием.

После вычисления вектора

по аналитическим выражениям нахо-
дятся векторы grad U и grad Кг, указывающие направление корректировок модулей напряжений и коэффициентов трансформации.
2. Решается задача расчёта установившегося режима, позволяющая выполнить условия баланса мощности (учесть ограничения в форме равенств) и ограничения по Р и Q (ограничения в форме неравенств).
Учёт последних ограничений на этапе расчёта режима, а не с помощью штрафных функций, позволяет гарантировано их выполнить и обеспечить плавный итерационный процесс.