автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Иерархическая модель технико-экономической оценки воздушных линий электропередачи

НАЦГОНАЛЬНИЙ ТЕХН1ЧНИЙ УН1ВЕРСИТЕТ УКРАШИ

IGPAPXI4HA МОДЕЛЬ TEXHIKO-EKOHOMI4HOÏ ОЦ1НКИ ПОВ1ТРЯНИХ Л1Н1Й ЕЛЕКТРОПЕРЕДАЧ1

05.14.02 - Електричш станцп, мереж! i системи

Автореферат дисертаци на здобуття паукового ступеня кандидата техтчних наук

Кшв — 2000

Дисерташею е рукопис

Робота виконана на кафедр1 електропостачання с.г. Харювського де] жавного техшчного ушверситету сьчьського господарства (ХДТУСГ) Miнicтepcтвa аграрноУ полынки Укра'ши.

Науковий кер1вник:

кандидат техшчних наук, доцент Черемкш Микола Михайлович Харивський державнкй техшчний ушверситет сшьського господарства, професор кафедри електропостачання с.г.

Офщшш опоненти:

доктор техшчних наук, професор Зорш Владлен Володимирович Нацюналышй техшчний ушверситет УкраТни "КШ", професор кафедри електропостачання

кандидат техшчних наук, доцент Фещенко Петро Прокопович

Мшютерство палива та енергетики Укра'ши, заступник начальника управлшня

Провшна установа:

Харывськнй державний полп-ехшчний университет Мппстерство осв1ти 1 науки Укра'ши, м.Харюв

Захист В1дбудеться » 2000 р. о ^ год

при КиТвському Нацюнальному техшчному ушверситет! Укра'ши "КПГ за адресою: 03056, УкраТна, м.Кшв-56, пр.Перемоги, 37

3 дисертащею можна ознайомитися в бШлютещ НТУУ "КГЦ" за адресою: 03056, Укра'ша, м.Кшв-56, пр.Перемоги, 37

Автореферат розюланий р.

Вчений секретар ¿-—

спещал^зовано! вченоТ ради /Кондра Б.М.

Загальна характеристика роботы

Актуалыисть теми. Практичш кроки, направлен! на тдвищення енергоефективносп i реал1зацпо потенщалу енергозбереження в нашш краТш, базуються на основних положениях НацюнальноУ енергетично!" програми Укра'ши до 2010 року i Програми структурно! перебудови економжи Укра'ши, схваленоТ Кабшетом MimcTpiB вщ 3 квты 1995 р.

Для досягнення намгчених цшей мае бути виршено ряд задач, в тому числ1 таких, що вщносяться до вдосконалення структури електроенерге-тичних систем. Враховуючи обмежешсть швестицшних pecypciB, модер-шзащя i структурн! перебудови в галуз! повинш базуватися на чкких науково обгрунтованих pinreinrax, що забезпечують ктотне пщвищення р1вня надшност1 енергосистем i пропускноТ спроможност1 ПЛ, зниження втрат enepri'i i негативного впливу працюючих ПЛ на навколишне середовище, стабшьне i яюсне електропостачання споживач1в Bcix категорш.

Враховуючи пор1вняно великий досв1д i nayKOBi дослщжсння в цш галуз!, прийняття р1шень в npoqeci проектування елемент1в енергетичних систем i лшш електропередач1, зокрема, здшснюеться всеж при деф'щит! сучасних, всеб1чно обгрунтованих рекомендацш i методик. Це в певнш Mipi, обмежуе оперативну можлив1сть техшко-економ1чно1 оцшки piuieHb, що приймаються на стад11 проектування ПЛ в умовах невизначеност! i неповноти вихщноТ шформацй'. Таким чином, розробка методики вибору рацюналыго! структури ПЛ р1зних клаив напруги на 6a3i техшко-економгчних моделей в умовах неповноти вихщно? шформацй' i багатокритер1альностт е актуальною i важливою задачею, що мае велике народногосподарське значения для економши Укра'ши.

Методолопчш, методичш i математичш аспекта концепци вибору рацюнальноТ структури ПЛ електропередач1 формувалися з урахуванням наукових розробок ряду в1тчизняних i зарубшних вчених: Д.О. Арзамасцева, Ю.М. Астахова, I.O. Будзко, 1.Г. Барга, В.М. Бабушкина, В.А. Веникова, A.A. Глазунова, В.В. Зорша, В.Г. Дерзського, A.A. Ларичева, H.H. МоТсеева, I.M. Соболя, В.О. Неймана, I.M. Ulanipo, П.П. Фещенко, В.Г. Холмського, I. Юпма, Е. Мушика, П. Мюллера.

Зв'язок роботы з иауковими програмами, планами, темами. У дисертацп використано теоретичш дослщження i практичш розробки в област1 електричних мереж i систем, виконаш по М1жвуз!вськш шльовш программ по TeMi: «Розробка метод!в i засоб1в економи електроенерги в енергетичних системах», роз. 1.1.4 «Розробка методу ушфжацн параметр]в ЛЕП на ochobi економ!чних штервагпв», i роз. 1.7.1 «Побудова економ1чно доцшьних шкал nepephia проводив ушфжованих ЛЕП» (1985-1992р.р., № ДР

о

01.86.0032088), а також у вщповщносп з планами науково дослщницьких po6iT, яш були виконаш 1991-2000р.р. на кафедр! «Електропостачання сшьського господарства» ХДТУСГ.

Мета i задаш дослгджения.Розробити на ocHoei iepapxinHoi модел! методику пошуку ращональноТ структури i параметричного ряду основних показник1в ПЛ в Укра'М.

У робот1 поставлен! i реатзоваш наступи! задач! дослщження:

1. Розробити структурну двор1вневу модель пошуку оптимальних ршень в умовах неповноти вихщноТ шформащУ з обгрунтуванням методш дослщження.

2. Побудувати i реал1зувати техшко-економ!чш модел1 ПЛ на баз! критер1ального методу для обгрунтування найбшьш дощльних коефщенив наростання шкал nepepi3ie провод1в i miaciB напруги, а також дощльних значень nepepi3iB провод1в у кожному foiaci напруги.

3. Розробити алгоритмы i пробами техшко-еконолпчного пор!вняння альтернативних та вибору оптимальних piuieHb i на цш основ! реал1зувати ефективний принцип побудови параметричних ряд^в перер131в провод!в i напруг ПЛ.

4. На основ! системного тдходу розробити принципи ушфшацп ПЛ i рекомендацп по скороченню номенклатури тип! в i nepepi3ie провод! в.

5. Розробити методику оцшки економ1чноТ ефективносп швестищй в ушфпсоват ПЛ 10-750 кВ.

Методы доапджспня: багатокритер1альиа оптимЬащя параметр1в, що спираеться на принципи Парето-оптималыюст!; критер!альний метод, що базуеться на Teopii' под!бност!; математичне моделювання i нелппйнс профамування; числов! методи ршення алгебраГчних р!внянь. Комп'ютерне моделювання виконане з використанням пакету прикладних програм «Stanford Graphics».

Наукова новизна отриманихрезультат1в:

- вперше запропоновано, вщмшну вщ ¡снуючих, методику пошуку рацюнальноТ структури ПЛ на основ! двор1внево1 модел1 дослщження;

- вперше обгрунтовано та реал13овано метод системного шдходу, а також використано Teopiio под1бност1 i Парето-оптимальносп для анатзу та вибору pimeHb в задачах пошуку рацюнальноТ структури ПЛ в умовах ринкових в1Дносин, неповноти вихщноТшформацй' та багатокритер1алыюст1;

- вперше запропоновано i доапджено методику визначешш оптимальних значень nepepi3iB провод1в по класах напруги, побудови рацюнальних параметричних ряд!в псрер!з1в i напруг ПЛ;

- науково обгрунтовано системний гидхщ до стандартизацп i ушфкащ'Г окремих елемепив ПЛ.

Обгрунтувапня / достов1ршсть наукових результшмв, висновшв / рекомендаций. Достов1ршсть наукових результатов 1 висновюв в робот! досягнута за рахунок адекватное™ 1 верифшацп техшко-економ!чних моделей, яю вщображають технологию передач! електроенерга, конструктивы! параметри лшш електропередач! та процес упровадження ринкових в!дносин в економщ! УкраТни.

Наукова значущгсть роботи. Методика пошуку рацюнальноТ структура ГШ дозволяе бшьш повно враховувати як економ1чш, так I техшчш аспекти рацюнального проектування ПЛ в умовах ринкових вщносин, науково обгрунтовуе шдхщ до стандартизацИ" I ушф!кащ1 як окремих елеменпв, так 1 всього об'екта загалом. Аналопчш методики можуть бути внкористаш для р1шення вщповцших задач в ¡нших галузях народного господарства УкраГни.

Практичне значения отриманих результат'ш. Розроблена та дослщжена в дисертаца двор1внева критер!альна модель технко-еко1!о\пчних показниюв лшш електропередач! дозволяе оптим1зувати передпроектш р1шення по структур! електричних мереж Украши. На основ! дослщженоУ методики може бути визначений скорочений параметричний ряд перер1з!в провод1в як основа ращональноТ структури ПЛ, що дозволить за рахунок обгрунтовано1 ушфжацц ПЛ шдвищити ефектившсть використання матер1альних, сировинних, трудових, фшансових ! лриродних ресурав.

Результата дослщжень I рекомендацЛ' по Тх використанню в процес! проектування ПЛ прийняг! для впровадження шститутом «Укренерго-мережпроект». Методики оц!нки прийняття р!шення по структур! ПЛ, а також алгоритма ! програми пошуку альтернативних р!шень з використанням принципу Парето-оптимальност! впроваджен! в учбовий процес кафедри «Електропостачання с.г.» ХДТУСГ.

Особистий внесок здобуеача в роботах, ям виконат в ствавторстви У науковш робот! [2] особисто автором запропоноват модел! лшш електропередач! 10-750 кВ ! крок наростання шкали перер!з!в провод!в ПЛ в умовах ринковоТ економ!ки УкраТни. В робот! [4] особисто автором виконано анашз кшьгасно! характеристики об'ем!в необх!дноТ реконструкцп ПЛ. В робот! [5] запропоновано утфжащю елемент!в ПЛ, в робот! [8] -структуру параметричного ряду перерЫв провод!в, в робот! [10] — коефщ!енти наростання шкал перер!з!в провод1в по класах напруги.

Випробування теоретичных результата дисертацп здшснювалося на науково-практичних сем!нарах, конференциях ! в публшащях.

Результата ! рекомендацн вщносно стратепТ пошуку рацюнальноТ структури ПЛ в умовах неповноти вихщно'Т шформацп ! багатокритер!альност! передан! ¡нституту «Укренергомережпроект» у вигляд! зв1ту на НДР «Стратепя пошуку рацюнальноТ структури пов!тряних лшш електропередач!

в умовах неповноти вихщноТ шформаци 1 багатокритер!альност1». Результат! НДР прийнят1 та узгоджеш НТР шститугу «Укренергомережпроект» (Акт Ж вщ 17.09.1999, шифр 06-016/1999).

Основы! результати дос1пдження представлен! в дисертац! доповщались на: М1жнароднш науково-практичнш конференщ! «Дослцгженш 1 оптим1защя еконо.чпчних процесш» (Харшв, 22-23 жовтня 1998): М1жнародшй ювшсйшй науково-техшчнш конференц11 «Енергетикг сшьськогосподарського виробництва» (Харю в, 29 жовтня 1998); 5-ти М1жнародн1Й науково-техшчнш конфсренцП' «Контроль 1 управл1ння б складних системах» (КУСС-99) (Вшниця, 2-4 лютого 1999); семшарах ХДТУСГ.

Публ1каци результат'ш доайджения. Результати дисертаци знайшли вщображення в 10 наукових роботах, 8 ¡з яких опублжовано в наукових виданнях 1 зб!рниках, затверджених ВАК Укра'ши.

Дисертацшна робота складаеться з вступу, чотирьох роздиив, вис-новюв, списку лкератури - всього 139 ст. основного тексту, 21 таблиц!, 32 рисунка на 32 сторшках! чотирьох додатюв на 102ст.

Злист роботы

У встуш обгрунтовано актуальшсть робота, сформульовано мету ! задач! дисертаци, вщображено п наукову новизну ! практичну цшшсть, . положения, що виноситься на захист, приведено вщомосп про випробування результат!в досл!джень, а також — структура робота.

У першому роздШ приведено, з використанням в!тчизняних ! заруб ¡жних джерел, огляд стану ! анал!з недол!к!в ¡снуючих структур ПЛ 10750 кВ. Запропоновано використання принципу зовн!шнього доповнення, що дозволяе зменшити р!вень невизначеност! в задачах багатокритер!альност!. Ввдповщно до основних принцишв системного пщходу, представлено структуру двор!вневоУ модел! пошуку рац!онального р!шення, викладено алгоритми ! методи р!шення задач енергетики. Обгрунтовано ! запропоновано методи дослщження параметр!в ПЛ на кожному р!вн! ¡ерархп модел!.

Майже вся продукщя енергетичко'1 галуз1, що випускасгься в Укра'ш! за рубежем, виконуеться у в!дпов!дност! з! стандартами, роль яких останшм часом зростае. Це насамперед, пов'язано з розвитком економ!чних зв'язив Укра'ши як з ближшм, так ! з далеким заруб!жжям. Розробка нових стандарт!в ! узгодження д!ючих, заснованих на единих наукових принципах, е одн!ею з передумов усп!шного виконання комплексноТ програми економ!чно1 штегращУ. Одними з основних параметр!в систем електропостачання е перер!зи провод1в ! класи напруги ПЛ. Тому, при стандартизац!'1 цих параметр!в особливого значения набувають вимоги економжи ! обмеження типоряду вироб!в на економ!чнш основ!.

Основою стандартизащУ 1 ушфжащУ ГШ с методика побудови )бгрунтоваких параметричних ряд!в перер1з!в проводш 1 напруги, яка пдображае специфжу економжи держави на даному еташ розвитку.

Еиергогосподарство, як об'ект системного шдходу, вимагае ;омнлексио-1ерарх1чного характеру дослщжень, починаючи вщ оптимального 1ерспективного планування в масштаб! народного господарства УкраУни 1 акшчуючи оптим!защсю стандарт1в. Вони базуються на виявленш в кожнш :онкретшй задачу на будь-якому ¡ерарх1чному р'шш, щльових функцдй 1 ритерпв оптимальное™, яга утворюють взаемопов'язаний комплекс. У рамках дин01 модел1 складно вир1шувати задач! пошуку рацюнальноУ струюури шш електропередач! нав!ть по одному якому-небудь критерпо. Тому нами апропонована стратепя дослщження у вигляд1 двор1вневоУ ¡ерарх1чно1 юдел1, що спираеться на системний тдхщ в дослщженнях I сучасний [атематичний шструментарш (рис. 1).

Перший р1вень 1ерарх!У в робот) представлений техшко-економ!чними юделями ПЛ електропередач! з обмеженнями ) з узагальненими арактеристиками, яга, на наш погляд, доцшьно досл'щити критер'тьним етодом.

На другому ¡ерарх^чному р1вш проанагпзовано математичш модел! для [Л розглянутих клаав напруги при багатокритер1альнш постановщ пттимЬацшноУ задач!, яи дал! реал!зован! в дисертащУ методом Парето-гггимальност! з урахуванням зовшшнього доповнення.

У другому роздЬй представлено ! проанал!зовано критер1алышм етодом, розроблеш автором узагальнеш' гехтко-екопом!ч!П моде.гн ПЛ 1ектропередач! розглянутих клас!в напруги в безрозм!рн!й формь Ощнено гачення критерив под!бност! в економ!чно доц!льному вар!ант1 буд!вництва 1 ссплуатащУ ПЛ. Внявлено, в першому наближенш, мппмально допустим! гачення коефщента наростання шкали перер!з!в провод!в ПЛ розглянутих :ас!в напруги. Проанал'повано стшккть ! чутлив!сть коефвдента наростання кали перер!з!в провод!в до вщносного варновання початковоУ шформацн. осл!джено динам!ку зм!ни отриманого коеф'щ!ента наростання шкали у чаа. бгрунтовано число р!вн!в номшалышх перер!з!в в шкал! перер!з!в провод1в ш ПЛ розглянутих клас'т напруги. Отримано зв'язок мгж в!дносною зм'июю :рер!зу проводу ! напругою, який використано для побудови шкали андартних напруг ПЛ, з урахуванням особливостей розробленоУ методики >будови шкали перер!з!в.

На першому !ерарх!чному р1вш структурноУ модел1 досл!дження >ставленоУ задач! з використанням теор!У под!бност! були побудоваш ;нокритер!альш техшко-економ!чш модел'1 ПЛ розглянутих клаав напруги. основу визначення коеф!ц!ент!в наростання шкал перер!з1В провод!в ! клас!в пруги, а також ! числа р]вшв в шкал! перер1з!в провод!в застосовано

Оди »»ршц UVMU ПЛ lölB

Тмтчве _ обмежекнд '

Г>дхв» j>rrrpl«rtm и ПЛ HOàB

т

Чисдв лулет»*

jmiwtie^^a, Джлрстгапь /<р»«вл7

WMIfljçMJ-

ZL

Темичнс обцсжсннл.

йгряти" « короку

Кк«ш

Мод&т другого р1вня

УГУДios,в

Я. . .nlLHlO^ß

>wsnxpi>i«pi«AH< n_ , Т1Л-5ПГ1 icRr-*330 '-

ПЛ 110 кЯ ».I ■ I— »

Н«д1йн1СТЬ

ПЛ

Як1сть передач!

MiHÍMyM I <art. вкладе»ь

Оптнмальний перерез ПЛ 220 кВ

/7Л-330 kJ3

ПЛ-500 кВ

Парамстричний ряд 1ч-

I ""

Рис. 1

Itpapxinna структура моделей i методов пошуку

рашональних параметров ПЛ.

принцип piBHOTOHHOCTi, при якому вщносне В1дхилення витрат вщ мш1муму не перевершуе задану точшсть розрахунку.

Запропоновано i проанал13овано техтко-економ1чш модел1 ПЛ електропередач! розглянутих miacie напруги, що оцшюють ПЛ вщносно двох 3MÍHHHX, а саме, nepepÍ3y проводу i класу напруги. За критерш оптимальное™ прийнято мш!мум приведених витрат в ПЛ, яю мають визначатися з урахуванням особливостей ринкового середовища. Дан! модел! мають наступний узагальнений вигляд

3,. = К pj + KuPJUa + KfPJF + ЕР/Кг - (1)

и F cos ср

де К0, Ки, KF- коефвденти апроксимацй; а -показник степеня (а = 1-4-2);

+ ра+ Ртр, Е- коефвдент дисконтування; ра- коефвдент, який враховуе витрати на амортизащю; Ртр - коефвдент, який враховуе витрати на

ремонт; /- довжина лши; U- напруга лшп; F - nepepÍ3 проводу; Р-потужшсть л!нй"; р- питомий onip проводу; /и- варт1сть втрат електроенерги; Кк =г + 8760АГг, г- час втрат; Кг =0.05-Ю.15; Cos(p- коефщент потужносп лши.

Техн1ко-економ1чн1 модел1, що ощнюють ПЛ електропередач! i-го класу напруги вщносно одше! 3míhhoT, а саме, nepep¡3y проводу, мають вигляд

3,. = a]PJFli + MpP?F-lU;2l cos'2 <pKk, (2)

де a\ - коефвдент апроксимацй", який залежить вщ типу опор; b¡ - середне значения показника степеня, отримано при апроксимацй каштальних витрат на спорудження ПЛ електропередач! р1зних клаав напруги.

Цшьов1 функци (1) i (2) описаш з урахуванням техшчних вимог у форм! позиномшальних р!внянь дек!лькох змшних величин. Це дозволяе виконати IX аналггичш досл!дження i побудувати оптимальш алгоритми за допомогою методу критер!ального програмування. У критер!альн!й форм! модел! (1)! (2) виглядають таким чином

3.,. = 7VxF.aU + л2и? + 7T3U:2F,-1 , (3)

3,,. =m¡F^ +K¡F,-\ (4)

t

де ,к'г- критерп под!бност!; 3„F„U,- значения у вщносних

одиницях.

Результата анагизу (3) i (4) дали можливкть ощнити стввщношення м!ж кап!тальними витратами в лши електропередач!, включаючи i bcí види пов'язаними з ними вщрахувань, i величиною витрат, що пов'язан! з покриттям втрат електричноУ енерги.

Дослщжеш в робот! критер!альний зв'язок \пж змшою витрат 3* перер!зом Г, та напругою и,, а також критер1альний зв'язок перер1зу : напругою и. на першому р1вш лягли в основу наближеноТ оцшки м1шмальн< допустимих коефщ1ент1в наростання шкал перер1з1в 1 напруги. Критер1альн; форма вщносних змш перер!зу проводу, напруг I витрат в економ1чнс доцшьному вар1ант1 мае вигляд

и. = з:,р.=з:,и.=г/\ (5;

де п 1 т -показники степеня в залежност1 В1Д класу напруги.

За виразом (5) був визначений коеф!ц!ент наростання шкали перер1з1р провод1в в залежност! вщ значения зони р!вноеконом!чносп е. Для оцшки впливу ВИХ1ДН01 шформацп на отримагп р'ииення дослщжена ¡м1тацшна модель

/{.2а ]*аа\+а)

(р.л°.2) РИК.К СОЭ, 2 <р)'а

(6)

Зм!нюючи ¡нтервал варшвання параметра, що входять в (6), було отримано залежшсть змши розподшу перер1зу Г* вщ величини похибки вихщноТ шформаци, на основ! якоТ проведено оцшку числа р1вн1в шкали перер!з1в при р!знш похибц!.

Використовуючи законом1рност1 розроблено! методики побудови шкали перершв провод!в ПЛ, виршена зворотна задача, яка дозволяе за результатами анашзу моделей (1) I (2) провести оцшку параметричного ряду напруг ПЛ.

Кр!м цього, на першому !ерарх!чному р1в!п структурно!' модел! було проведено додатков! дослщження, що дозволяють знайти зв'язок шкали перер131в провод!в з терм!ном реконструкцп ПЛ. Показано, що з! збшыненням коеф!ц!ента наростання шкали перер!з!в можливе зниження числа реконструкцш, що створюе передумову до зменшення додаткових катталовкладень.

Використовуючи зв'язок м!ж перер!зом Р. ! коеф!ц!ентом наростання шкали перерЫв , який здшснюсться через число р!вн!в перер!з!в провод!в, що належать одному р'тню напруги

(7)

де и -число р1вн1в шкали перер!з!в провод!в, отримано залежност!, використан! на другому ¡ерарх!чному р!вн! для побудови параметричного ряду напруг.

Отримаш значения числа р!вшв в шкал! перер!з!в провод!в, коеф!ц!ент наростання шкали перер!з!в провод!в, значения критер!!'в под!бност! в оптимальному вариант! моделей першого р!вня для ПЛ розглянутих клас!в

напруги були використаш у вигляд1 обмежень i зовшшнього доповнення на другому ¡ерарх:чному pißHi структурно!' модел! дослщження.

У третьему роздЫ для бшьш глибокого анал1зу комплексно! задач! розроблено багатокритер!альш моде л! ПЛ розглянутих клаав напруги, в основу пошуку piuieHb яких покладено принцип Парето-оптимальностк При побудов1 моделей враховувалися надшшсть, м!шмум втрат при транспорт!, економ!чн!сть, еколопя навколишнього середовища, а також результати раш-ше виконаних дослщжень, яю виразилися в функц!ональних i параметричних обмеженнях.

В основу подалыпих досл!джень покладено багатокритер!альну математичну модель, формальний опис якоТ такий

/=1,7; у = 13

при обмеженнях: (8)

ш nin < ш < и/ тах i — / — /

■у min < V < Ymax 1 i — 11 — 1 i

fpif^l^fj™

Вектор k[f,j)= {фу(/",,/,)} / = 1,7; у = 13 складаетьсязтрьохкритерпв.

Каштальш витрати (Bip)

ФЛРЛ)=В,р=(А-ф + [(А)Т" -1 ]%Fb4, (9)

де А = + ^^, Е - ном!нальна процентна банивська ставка,%; Т -а+ 100

нормативний терм!н служби обладнання, piK, а - темп шфляцн,%. Експлуатацшш витрати (в,рр)

Ф,2 fo./.M*, =P,a,Fb4 + I?pCAr,+S760Kr)F-1, (10) де Рэ- норматив р!чних витрат; а,- коефвдент апроксимацн; /,.- струм; Сл-варт!сть втрат електроенергй".

Показник надшносп (н,)

Ф,Ш)=Ц =(кР,щ +МФ)Г"

де уа- р!вень питомого збитку, обумовленого раптовими вщмовами системи електропостачання, грн/кВт; щ- параметр потоку вщмов ПЛ 1-го класу напруги, 1/год; С- фонд заробггно'Т плати, грн.; Г„- р!чний фонд термшу роботи шдприемства, год; tBi - середня тривалють вщновлення електропостачання при вщмов! ПЛ г -го класу напруги, год.

optK{Fv) = \шп(Ф,Х^,1,),

Вектор критерии залежить в1д одного параметра ^ - перер1зу провод вщнесеного до числа змшних. За техшчними умовами цей параметр повиш знаходитися в певних межах, а саме

У,™" <¥,та\ (12)

де 4'™'"- нижня границя перер1з1в, яка визначаеться мехашчною мщтст проводу, мм2; 4/™ах- верхня границя перер1з1в, яка визначаеться мехашчно мщшстю конструкцп л!ни, мм2.

Параметр /, вщноситься до числа невизначених.

У™п</,.<У™,/,.еУ,., (1:

де У,®"1 I у,шах- нижня \ верхня границ! дов1рного интервалу струму для П. розглянугах клаав напруги, А.

Обмеження (12) 1 (13) видшяють в 2-м1рному простор! параметр! перер!з1В! струм!в двом!рний паралелепшед П.

Задача, яку розкривае узагальнена багатокритер!альна математичн модель (8), мае сл!дуюч! особливост!: нел!н!йн!сть функцш, як! мш!м!зуемс нел!н!йн!сть функц!й, яи входять в обмеження; наявн!сть пор!вняно великс кшькоеп обмежень у вигляд1 нер!вностей; цшочислешсть параметра, яки; оптимвуемо, ! його дискретн!сть; врахування коефвдента наростання шкал; перер!з!в провод!в для ГШ розглянутих клас!в напруги ! числа р!вн!в в шкал перер1з!в.

Для р!шення поставлено? задач! в дисертащ1 було застосовано мето, анал!зу з видшенням Парето-оптимальних р!шень. Для будь-якого конкрет ного набору ! були прораховаш характеристики критер!\"в фдл; розглянутих клаав напруги. Числов! значения параметра Г представляют) сформований параметричний ряд перер!з!в в умовах ун!ф!кованого базису, д< для кожного класу напруги враховуються обмеження по коефщенг наростання шкали перер!з!в провод1в! число р!вшв у шкал!.

Як приклад, множина точок в простор! параметр!в / для трьо> критер!'1'в, ф,, ф2, ф3 в клас! напруги 35 кВ показано на рис. 2. 3 множиш ршень, що належать облает! й, треба видшити множину Е, яка являе собок множину ефективних точок для критерив ф, , ф2, ф3. Серед точок множини Е ! вщшукуемо найкраще р!шення.

На рис. 3 представлена область ефективних точок в простор! критер!'1в, ф,, ф2, ф3 для напруги 35 кВ. Не приймаючи до уваги неефективн! точки, отримали область Парето-оптимальних р!шень для кожного класу напруги, на якш для вибору остаточного ршення була застосована функщя зовншшього доповнення. Вона являе собою функщю спещального вигляду /дот = /(г.), яка будуеться виходячи з додаткового зм!стовного анал!зу задач!.

В рол'1 зовн!шнього доповнення приймаемо в'щмшну ознаку, що характеризуе едине економ!чно доц!льне р!шення, яке випливае з принципу економ!чно1 под!бност!, отриманого на першому !ерарх!чному р!вш р!шення задач! при анал!з! моделей критер1альним методом

Рис. 2 Залежшсть критерив Ф1, Ф2, ФЗ В1Д параметров F, I для напруги 35 кВ

—-Ц-1—Ч - —- - idem.

Ф«^,.',) Я,2

(14)

Тоди для ПЛ / -го класу напруги

(15)

Я,2

Залежшсть (15) являе собою сшввшиошення складових модел1 першого р!вня при оптимальному значенш nepepi3y проводу у вщносних одиницях для ПЛ розглянутих клаав напруги.

Використовуючи вище приведену методику для "1снуючо1 номенклатури провод1в i KriaciB напруг, було отримано оптимальш перер1зи провод1в ПЛ електропередач1. Запропонована така структура nepepi3iB-. ПЛ 10 кВ- 70; 35 кВ- 70,150; 110 кВ- 150, 300; 220 кВ- 300; 330 кВ 2x300; 500 кВ-3x300; 750 кВ 3x600.

Рис. 3 Область можливих значень критерив Ф1, Ф2, ФЗ для напруги 35 кВ в 3-М1рному npocTopi

На баз1 багатокритер1ального методу, використовуючи математичну модель (8) з урахуванням отриманих обмсжень, i приймаючи за базисний перер!з в 70 мм2, на ocuoei оптимальних nepepi3iB було побудовано параметричний ряд nepepi3iB провод1в з коефвдентом наростання шкали не менш шж 2. Запропонований параметричний ряд являе собою: 70; 150; 300; 600 мм2.

Маючи параметричний ряд nepepi3iB провод!в i число р^вшв в шкал! nepepi3iB провод1в, використовуючи мод ел! першого iepapxi4Horo р1вня, було побудовано параметричний ряд номшальних напруг ПЛ. Запропонований параметричний ряд являе собою: 10; 35; 110; 330; 750 кВ.

Отримаш практичш результата дозволили зробити висновок про доцшьшсть скорочення номенклатури провод!в, змшу стандарту nepepi3iB i напруг ПЛ.

Рекомендован! напруга i в!дпов!дно стандарта! перер!зи провод!в ПЛ.

U кВ 10 35 110 330 750

Стандартн! nepepi3H мм2 70 70 150 150 300 2x300 3x600

Перехщ до скорочено! номенклатури провод!в дозволить подальше поглиблення умфисашТ не тшьки фундамент!в та опор, але й !нших конструктивних елеменив ПЛ.

У четвертому роздШ проведено анал!з економ!чноТ ефективност! ушфиеаци ПЛ. Економ^чна ефективн!сть розглядаеться в двох напрямах - на стадп виробництва провод!в для ПЛ електропередач! та на стадп буд'шництва 1 експлуатац!'1 ПЛ.

В основ1 визначсиня ! пор!вияння економ!чноТ ефективност! швестування розвитку електричних мереж з використанням !снуючого, або ун!ф1кованого типоряд!в перер131В провод1в ПЛ використано Д1ючу методику оц!нки економ1ЧноТ ефективност! швестування об'еюпв енергетики в умовах ринково!" економ!ки за показниками дисконтованого чистого р!чного прибутку 1 внутр!шньо1 норми прибутковост!. Пор!вняння ефективност! альтернативних вар!ант1в виконане з умовою, що величина надходжень в!д передач! електроенерги, в умовах ринкових вщносин в економщ1, е величина !нвар!антна.

Загалып висповки /рекомендации

У даьпй робот!, присвячешй розвитку тоапко-економ^чного моделювання повггряних л!н!й електропередач! та оптим!зац!'Г стандарте перер!з!в провод!в ! клас!в напруги в умовах неповноти вихщно1 ¡нформацп та багатокритер!альност! ц!льових функц!й, отримаш таи основн! результата.

1.Розроблено двор!вневу оптим^зац^йну модель пошуку рац1онально1 структури ПЛ в умовах неповноти вихщноТ ¡нформацп та неповноти визначен-ня цшей.

2.На основ! критер1ального методу розроблено техшко-економ1чну модель ПЛ з метою отримання допустимого коефкцента наростання шкали перер!з1в провод!в 1 дослщження його на предмет стшкост1 1 чутливосй до нх1Дно1шформаш'Г та до термшу реконструкц!'1 ПЛ.

3.Для ПЛ розглянутих клаав напруги побудовано техшко-сконокпчш модел1, як1 враховують фактори економ5чносп, мппмуму втрат при транспорт! електроенергп, еколопчность Розроблено алгоритми та програми пошуку оптимальних ршень з використанням принципу Парето.

4. На основ! анал!зу альтернативних р!шень рекомендуеться параметричний ряд перер!з!в провод!в: 70-150-300-600 мм2,а також параметричний ряд номшальнйх напруг: 10, 35, 110,330, 750 кВ.

5. Обгрунтовано рекомендаци щодо змши стратеп1 ушфжаци ПЛ за рахунок зменшення номенклатури перер!з!в провод!в в кожному клас! напруги.

б.Запропоновано пор1вняльний анализ техшко-економ!чних показник!в ПЛ при IX ушфшацп. Розроблено методику оц!нки економ!чно1 ефективност1 швестицш в ушфжоваш ПЛ.

По тем1 дисертаци опублЫоват паступт роботы:

1.Романченко В.И. Экономико-математическая, модель ЛЭП и ее реализация в условиях многокритериальное™ // ВЕСТНИК ХГПУ, выпуск САРи!:!', часть 2. Исследование и оптимизация экономических процессов. -Харьков: ХГПУ. -1997. - С.65-67.

2.Черемисин Н.М., Романченко В.И. Критериальный анализ технико-экономических моделей ВЛ в условиях неполноты исходной информации // Сб. науч.тр «Питания електрифшацн сшьського господарства» (50 рошв -ювшейний випуск). - Харьков: ХГТУСХ. -1998. - С.21-26.

3.Романченко В.И. Оценка устойчивости и чувствительности к исходной информации при построении параметрического ряда сечений троводов ВЛ // Сб. науч.тр. «Питания електрифжацп сшьського господарства» ;50 роив - ювшейний випуск). - Харьков: ХГТУСХ. -1998. - С.26-30.

4.Бабушкин В.М. Черемисин Н.М., Зубко В.М., Романченко В.И. Функционирование энергосистемы Украины и задачи повышения ее эффективности // Сб. науч.тр. «Питания електрифшацп сшьського хюподарства» (50 роюв - ювшейний випуск). - Харьков: ХГТУСХ. -1998. -3.12-21.

5.Черемисин Н.М., Бабушкин В.М., Зубко В.М., Ильченко Б.М., Романченко В.И. Состояние энергосистемы Украины и задачи повышения »ффективности ее функционирования на ближайшую и отдаленную 1ерспективу // Препринт - Харьков: ХГТУСХ. -1998. -29с.

6.Романченко В.И. Многоцелевая оптимизация в задачах энергетики // •Снига за матер1алами шятоУ м!жнародноТ науково-техшчиоТ конференщ'1 <Контроль ! управл!ння в складних системах» (КУСС-99), том 3. - — Вшниця: /ШВЕРСУМ. -1999. - С.64-68.

7.Романченко В.И. Особенности оценки экономическс эффективности унификации воздушных линий // ВЕСТНИК ХГПУ, выпу( 66. - Харьков: ХГПУ. -1999. - С.18-21.

8.Черемисин Н.М. Романченко В.И. Системный подход обосновании стратегии рационального проектирования BJI Украины Энергетика и электрификация. -1999. №6 - С.28-35.

9.Романченко B.I. Особливост! прийняття рилень при побудо параметричного ряду nepepi3y провод1в в умовах багатокритер1альносп // 3 наук, праць ТавршськоТ державноТ агротехшчноТ акадедш. — Мел"1Топол ТДАА. -1999. - С.96-99.

Ю.Черемисин Н.М., Зубко В.М., Романченко В.И. Параметрически ряд шкалы номинальных напряжений в условиях неполноты исходно информации // Сб.науч.тр. «Питания електрифжацп сшьського господарства: -Харьков: ХГТУСХ. -1999. - С.99-101.

Амотащя

Романченко B.I. Iepapxi4Ha модель техшко-сконом1чноГ оцшк пов1тряних лшш електропередачь - Рукопис.

Дисертацш на здобуття наукового ступеня кандидата техшчних наук з спещальшстю 05.14.02 - Електричш станци, мереж1 i системи. Нацюнальни техшчний университет Укра'ши «КШ», м.Кшв, 2000р.

В робот1 виконано розробку двор^внево! iepapxiHHo'i модели технике економ!чноТ ощнки повпряних лшш електропередач1 з метою оптимгзац передпроектного вибору 1х радюнально! структури в умова 6araTOKpmrepianbHOCTi та неповноти вихщно! ¡нформацй. Використано xeopii под1бност1, метод багатокритер1альноТ оптишзащ!', принцип оптимальноеп п Парето, системний пщхщ, комп'ютерне моделювання. Виконан розрахункову конкретизацто запропонованих моделей.

На основ! дослщжених технжо-економ1чних моделей ПЛ обгрунтован! рекомендацп щодо вибору числа ступешв nepep'nie провод ¡в ПЛ, а тако> дощльних коефицатв зростання nepepi3iB провод1в та клаыв напруг ПЛ : реальних умовах Украши.

Побудовано багатокритер^альш модел! ПЛ 10-750 кВ з врахування? фактор!в економ1чност1, MiniMyMy втрат при транспорт! електроенергп еколопчносп, надшность

Рекомендовано параметричний ряд nepepi3iB провод!в: 70,150, 300, 60( мм2 i параметричний ряд клаыв напруги: 10, 35, 110, 330,750 кВ.

Запропоновано утфисацио ПЛ з застосуванням «наскр13ноТ> номенклатури рекомендованого параметричного ряду проводш. Дане П0р1вняльний анал13 економ1чного ефекту при ушфжацп ПЛ.

Ключов! слова: повпряш лшп електропередачь nepepi3 проводу, кла< напруги, параметричш ряди, надштсть, кашталып затрати, втрат! електроенергц.

Аннотация

Романчеико В. И. Иерархическая модель технико-экономической щенки воздушных линий электропередачи. -Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук [О специальности 05.14.02 - Электрические станции, сети и системы. Гациональный технический университет Украины «КПИ», г.Киев, 2000г.

В работе выполнена разработка двухуровневой иерархической модели ехнико-экономической оценки воздушных линий электропередачи с целью лтимизации предпроектного выбора их рациональной структуры в условиях шогокритериальности и неполноты исходной информации. Использованы еория подобия, метод многокритериальной оптимизации, принцип 1Птимальности по Парето, системный подход, компьютерное моделирование, выполнена расчетная конструкция предлагаемых моделей.

На основе исследованных технико-экономических моделей ВЛ ыработаны рекомендации по выбору числа ступеней сечений проводов ВЛ 0-750 кВ, а также целесообразные коэффициенты нарастания сечений роводов и классов напряжений ВЛ в реальных условиях Украины. Показано, то при построении шкалы сечений проводов ВЛ необходимо учитывать огрешность исходной информации. С учетом этой погрешности изменяется оэффициент нарастания шкалы, и при прочих равных условиях этот фактор гожет оказаться определяющим. Предложено для напряжений 10-110 кВ охранить из существующих две ступени сечений проводов, для напряжений 30-750 кВ одну ступень.

Показано, что с увеличением коэффициента нарастания шкалы роисходит снижение числа последовательности реконструкции ВЛ, что ведет снижению дополнительных капитальных вложений на реконструкцию ВЛ. гчитывая факторы экономичности, минимуму потерь при транспорте лгектроэнергии, экологичности и надежности построены многокритериальные гхнико-экономические модели ВЛ 10-750 кВ. Разработаны программы оиска оптимальных решений с использованием принципа Парето. [редложены методика стандартизации проводов и методика построения нифицированного параметрического ряда ВЛ.

Построены оптимальный параметрический ряд сечений проводов: 70, 50, 300, 600 мм2 и оптимальный параметрический ряд напряжений (10, 35, 10, 330, 750 кВ). За счет уменьшения номенклатуры сечений проводов в аждом классе напряжения предложено изменить стратегию унификации ВЛ 0-750 кВ с применением «сквозной» унифицированной номенклатуры роводов для ВЛ.

Предложена следующая структура сечений ВЛ: 10 кВ - 70; 35 кВ - 70, 50; 110 кВ - 150, 300; 220 кВ - 300; 330 кВ - 2x300; 500 кВ - 3x300; 750 кВ -<600. Применение рекомендуемого параметрического ряда сечений проводов

совместно с существующими экономическими конструкциями опор позвол осуществить полную унификацию линий электропередачи.

Выполнен сравнительный анализ расхода алюминия, поте электроэнергии и ряда других технико-экономических показателей п унификации BJI. Разработана методика оценки экономической эффективное инвестиций унифицированных ВЛ 10-750 кВ.

Ключевые слова: воздушные линии электропередачи, класс напря» ния, сечение провода, параметрические ряды, надежность, капитальш затраты, потери электроэнергии.

The summary

Romanchenko V. I. Hirarhical model of technical and economical analysi of air power transmission lines. - Manuscript.

Thesis on competition of a scientific degree of the candidate of engineeri; science on a speciality 05.14.02 - Electrical stations, networks and systen National engineering university of Ukraine "KPI", Kiev, 2000.

The work is represented on the basis of a system approach development the strategy and technique of search of rational structure of air power transmissii lines projected in Ukraine. In conditions of incompleteness of the sour information and manicriterialnost the two-level model of search of decisionmakii on rational structure of AL with a substantiation of methods of a research developed.

Are constructed an optimal parametric number of sections of wires: 70,15 300, 600 mm2 and optimal parametric value of voltage: 10, 35, 110, 330, 750 k' At the expense of decrease of the nomenclature of sections of wires in the class voltage and it is offered to change the strategy of unification of AL 10-750 kV wi application of the "through" unified nomenclature of used wires. The application -a recommended parametric number of sections of wires with developed earli economic constructions of support will allow to carry out full unification i transmission lines.

The comparative analysis of losses of electrical energy and number of oth techical and economic metrics is given with unification AL. The technique i standartization of wires and technique of construction of the unified paramctr number of AL is offered. The technique of an estimation of an economic efficient of the investments unified AL 10-750 kV is developed.

Key word: air power transmission lines, section of a wire, class of voltag paremetric numbers, reliability, capital losses, losses of energy.