автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Методология, модели и методы исследования развития структурно-неоднородных электроэнергетических систем

-1 91

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ СИ1ИРСКИЙ ШЕРГЕТИЧЕСКДО ИНСТИТУТ (СЗИ) ИМ.Л.А.МЕШПЪЕВЛ

уда 621.311 На правах рукописи

ЧВЗД МЭЙ ТЕ

МЕТОДОЛОШ, модам И МЕТОДЫ ИСОЩОВАНИЯ РАЗВИТИЯ СТРУКТУРКОЧгаЭЛНОРОШШХ ЙЛЖТТОШЕРГЕГШЧБСКИХ СИСТЕМ

Специальность 05.13,16 - Применение вычислительной техники, катоматического моделирования в ютвматяческих методов а научних исследованиях (энергетика)

Диссертация в форме научного доклада на соискание ученой степени доктора технических наук

Иркутск 1992

Работа выполнена в Научно-исследовательском.институте электроэнергетики Китая.

Научные консультант»:

чл.-корр. РАЕН, доктор физико-математических наук БУЛАТОВ В.П.

доктор технических наук ВОРОПАй 11.И. Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук ВАСИЛЬЕВ О.В. доктор технических наук ГАММ А.З. доктор технических наук МАМИКОНЯНЦ Л.Г.

Ведущая организация: Институт "Энергосетьпроект", г.Москва.

Защита состоится "¿0* января 1993 г. на заседании специализированного совета Д 002.30.01 Сибирского энергетического института СО РАН, 664033, г.Иркутск, ул.Лермонтова, 130.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирского энергетического института СО РАН.

Автореферат разослан чШ СЦисд1992

г.

Ученый секретарь специализированного совета к.т.н.

А.М.Тритечкин

ВВЕДЕНИЕ

Обвдя характеристика работ». 11 настоящем докладе обобщаются результата работ автора по проблемам планирования развития слсшшх протлаешшх электроэнергетических систем (ЬоС), иыетоих неоднороднуи сзвдктуру электрических сетей. Оииси-ваытса нреднаашчешше для этого модели и методы, основанные на нолохени» теории совремешшх математических методах и использовании вцчас/штеаыюй техники. Анализируется накоплен-. шЩ ошг практического применения предлояешшх моделей и методов. Большая часть представленных результатов связана о различными проектами применительно к ОХ' Китая, однако методические разработки л агора имеют общий характер в могут бить вра-менони а дюоих ОХ".

Доклад составлен но материалам работ, опубликованных а период с шз<! г. по 1УУ2 г, и написанных авторш на основе исследований, которие он проводил в научно-исследовательском электроэнергетическом институте Китая (Шшистерогва гддро-электрознергетическоа прошиленнооти, а затеи Министерства Энергетики) сначала в лаборатории ¡электрических с истей (1Ь£2-1Ш гг.) и затем в отделе электрических систем (1984-1&92гг.). Из более 100 научних работ (среди них более ЬО печатных) при подготовка доклада иснодьаааны 37.

Актуальность проблемы. Развитие и усложнение ЭХ, объединение их ш параллельную работу и создание крупных энерго-обьединениИ треоу&г совершенствовании и создания нових моделей и методов исоледошшш развитии о00. К шстовдеиу времени вшшлнеш многочисленные разработки а этом направлении. Суще-

отвешшй вклад в формирование теории управления разлитием ЭХ, разработку моделей и методов для втой цели внесли Арзамасцев Д.А., Беляев Д.С., Волькету li.nl., ЗеНлгагер А.Н,, Ер-иевич В.В., Дазебник' А.И., Кршак З.П., Хаоачев Л.д., Ханаев В.А., G-arver L.L-, Мсг&и¿иШу^и H.L, и другие.

В то же время, во многих практически вахшх случаях су-цестукиая методология исследования развития разработанные модели и метода оказываются недостаточными. Особенно это характерно для быстро \развивающшзя знергообьединений, к ко-горны относятся аЭС Китая.

В ISSI г. суммарная установленная мощность электростанций в Китае достигла 148 ГВт, а годовая виработка эпектро-анериш - 670 ТВт.ч. что обеспечивает Китай четвертое место в uzpe. В общем баяаное мощностей около 70,"» приходится на Т<£, а по выработке - около 80&, остальное - Г2С. В 1Ы-1 г. обвдя протяженность ЛЭП высоких напряжений (2W кВ и вше) составляла около 73000 км, в sou числе ЛЩ 500 кВ - 731„0кы.

Существующие в Китае 55С развивапксь в несколько атасов {табя.ВЛ). Обобщенные параметры региональна* ЭЭС на ISSI г. приведена в тайа.В.2. В шлем развитие ЗЭСКитая на всех этапах было подчинено реализации извеепшх преимуществ обьеди-нения ЗЭС ва паралдеоьную работу о целью раивонапшого использования ресурсов, уяучаенвд технико-экономических показа-гелей, повывенва качества ж надежности снабжения потребителей влав^роанергией.

В црибрехшх районах рос* нагрузки вдет очень бастро, в то врешпеак анергетичесюю ресурса расположены на севере в еападе, далеко от поберехьл. В частности. 73» всех гидроресурсов Китая, оденяваешх в 2200 ХВт.ч в год и используешх топь-

Развитие УЗС и Китае

Таблица B.I

Я Года Ьган Напрялз- Протался-ние, 1(13 аосгъ, хгы Установленная lîoljiccïb, lût

iго с по агро-цел гагу

I l'JÊO-ISÛO скабгегаю адактро- ЫЮ£)Ш0Ц городов 35-110 50-100 (2И)) 200 50-100

2 1У60-Ii/70 йЬС протащи?. 220 ioo-aoo 200-600 LOO-¿00

з то- 1980 репюшяь-nue OU! - ¿20- 300-СС0 J30 1000-¿000 ¿00-300

4 1Ь80-I9l„0 объединен' кие ЫС ~ 500 500-1500 3000 1000

ïaû/uaa il. ¿

.Усгшювлшшая моиность и годо&ая пщщбожа a lbVl г.

Регионалыше hiC Устапойнешшл «очисть, i.iijt Годовая buiJaöüTüa, tLï.4

Ceaepouocточная 23CCÍJ KXi.OI

Северная WJO fj.cJ

Восточиал ¿3U)5 IOïj,^

Центральная liltilü LU.iô

Соверо-аана.щ^л Ь5С? '** t ,'io

кго-зала,гшач liùVu '1 1 »

Шшл 10-lu jj.c'i

ко на 40%, находятся на западе. Поэтому необходимость развития 3SC диктуется не с баnamир ов аннос тъ» мест распонокетзл знергоросурсов и нагрузки. Требуется реши» и проблемы, связанные с объединением -31С. В настоящее время электроснабжение 'в Китае осуществляется 7 анергообъедишенашли в 6 снсргосистемами. Начиная о Л® 500 кВ протяженностью 600 км от По:,ют до Ухала, построенной в IS8I г. объединение S3C охватко вси страну. Объединение ЭЭС в единую-ЭЭС всего Китая планируется на уровне 2000 г.

В результате таких условий развития. электроэнергетики Китая основше ^электрические сети приобрели существенно выраженную неоднородную структуру; I) конценэдирошшые SIC в районах крупных городов ,к центров* потребненш, характеризующиеся иазви-тон электрической сетьэ'.с короткими. ЯЩ; 2) длшшке от источников энергоресурсоз до центров нагрузки,, а такте moeckcтемные ЛШ, с соиутствувцаш ил вроблсманм-особенностей регзаюв таких ЯЗИ, устойчивости и др. Быстрий- реет ширузки и недосга-. ток капиталовложений усугубляем проблему недостаточности связей и перекоси в структуре S3C Киоая.

Цровсиоаш доследования базируется ка современных доспаю-пеях теории устойчивости 52G, sajiosciaiofi трудах! В.А.Вешшова, Д.А.Горева, Е.С.Иданоза, F.R.Long€cg, R.H.par-l, R-Ыеибсгд в развитой работами Д.Й.Азерьева, В.И.Лвраыеш<о, В.А.Бдринова, З.В.Буауева, Н.И.Воропзя, И.Л.Груздева,, Ы.Л.Де-вкнштейна, Ц.В.Лиаяенс, Э.С.Дукззова, Л .Г. ьалшкошшца ,1!. Г. Нор т-иого, С.А.Совалова, В.Л.Строева, Е.К.Ушакова, Я.£.Цукорника, В.К.Чебана, О.В.Шербачева и др. иетодологю; и иетодн ана/пиа реигюэ УсС получили развитие в работах Д.л.Арзамасцева, .А.о.Гауиа, В.м.ГориаЮйва, Jl.A.Kpyuva, И.УЛ.&рг.сйГла, X.v.va-

.7

зыдова, В.Г.Хошского, L.K» KCrchnm^, и др.

Проблемы лота условий функционирования bSC при рассмотрении задач их развития исследовались в работах Н.И.Воропая, Л.д. Кощеева , Г.И.Санородова, R-L, &u(¿¿vaи и других.

В то ад время, исследования показали, что многие из разработанных подходов, методов и моделей неполностью пригодны дня условий ОЬС Китая в силу их специфических свойств. Кроне того, каюте додели и методы католически проработаны пока недостаточно. Рост количества проблем, о которыми сталкиваеюя электроэнергетика ¡Сигая, предъявляв! новые требования к разносторонности и качеству гехшшо-эконааического анализа в необхо-дииости разработки принципиально новых ыегодов и ыоделей. выяснилось также, что традиционные метода анализа устойчивости ójG не могут бить распространены на ыногш практически важные случаи, требующие использовааия полных уравнений Барка в сочетании со специальными ыетодааа решения хестких систем дифференциальных уравнений для ыоделщюаания длигельиых переходных процессов a 5UJ Китая. Наконец, до сих пор отсутствует эффективное ф-оршлыюе согласование реыений, пояучаеша на основании технико-экономических моделей при использовании представления ¿úC ыоделы) постоянного тока с тдробкица тдешаш анализа электрических решгыов и переходных процессов в ó'jC о длинными IUI.

Все это заставило автора разработать новый петодическиЗ подход, ноьие модели и методы исследования, ноторие в являются предыетой представляемой работы. Цра этой автор основывался на совреиенн'их достижениях прикладной иатеыатики. В часта методов оптимизации aro работы й.Г.Анци$врова, Ь.И.Ьудатсаа, П.С.^асно^екоьа, И.И.Ерешша, ¡иГ.Ьатуиенво, Ь.Н.Ишензчнсго, Ь.Ы.1фыоли;ца, 11.Ь.topa, , Ъ.Ь.Ьшьшова,

в

Р.Г.Сгронгигм, В.Т.Поляке, Данцига, Вуяфя, И.Н.Моисеева, Л.В.Канторовича, Зейтендейка, Зангвилла, Бендерса, Гомори, Роэена, Туя и др.

Бплъпюй вклад в'разработку аффективных методов интегрирования жестких систем дифференциальных уравнений внесли Батчер, Далквист. Гир, Хенричи, Штеттери и др.

Цели исследований:

1. Разработка методов комплексного анализа-и определения путей развития ЭЭС, поввдения эффективности использования структуры электрических сетей, окономич^ское обоснование уровней надежности ЭЭС.

2. Создание методики оценки эффективности новых протяженных систем электропередач сверхвысокого напрякения от больших гидроэлектростанций, которая мп«ет быть использована при обосновании экономических затрат и технических преимуществ, экономическом прогнозировании электроэнергетики.

3. Создание методов комплексного исследования надежности и устойчивости ЭЭС, основанных на широком использовании ЭВМ: разработка математических моделей элементов и объектов ЭЭС для расчета переходных процессов; разработка численных методов для решения нелинейных кегтких систем дифференциальных уравнений при анализе переходных процессов, разработка метода пространства состояния ляп реяения линейных дифференциальных уравнений высокого порядке в матричной форме.

4. Постановка « решение задач оптимизации развития влект-рингскнх систец и выбор наияучвих Конструкций влектри«еских сггей.

Научная новизна

- развивается новое научное направление в исследовании развития электрических систем, связанное с созданием и применением принципиально новых математических моделей и методов для комплексного решения развития структуры электрических сетей;

- созданы новые модели для решения задач оптимального долгосрочного планирования развития передающей части системы, как нелинейные (или линейные) задачи частично целочисленного программирования;

- разработан метод согласования целей (о,пин из методов декомпозиции и согласования больших систем) с применением алгоритма Ьевдероа;

- для задач оптимизации развития ЫО предложены методы описания погокораспредеяення постоянного тока для концентрированных электрических сетей или переменного тока для протяженных линий электропередач сверхвысокого напряжения в отличие от опубликованных работ, которые основываются на определении падения напряжения на линиях;

- с поаоим предложенных моделей и методов проведен анализ перспектив развит! ряда планцруешх а проектируемых ЗХ' в Китае;

- на основе анализа универсальных зависимостей мееду экономическими и техническими характеристиками электрических сетей исследованы вопросы использования оатиини.щисшшх моделей разнивашихся и реконструируемых систем и получены оценки сравнительной »¿«¿ектшшости различных вариантов электросетей, например, при исследовании онтшшлышх связей для выдачи мосдсс-

те от ГЭС Трех Ущелий, опткмалыих связей иевд Центральными и Мкныыи системами, передачи гидроэнергии от 1го-3ападной до Восточной системы и т.д.;

- разработаны качественно новые вычислительные алгоритмы дня расчетов устойчивости Э5С, например, неявные численные яе-тода о автоматическим изменением вагов для расчета длительных переходных процесоов слсаншс оХ и метких дифференциальных уравнений Парка;

- разработаны нормативы, инструкции и критерии устойчивости-, отраяаюаие специфику ЭЭС в Китае;

Научная и практическая ценность. Предложенные математические модели и методы расширяют возможности классического анализа из ген соЕкестного исподьзовакия современной оптимизационной математики и программирования и достижений вычислительной техники. ' '

Становится возможный описывать на формальном языке г расчитывать основные условия ограничении по техническим требованиям в ЬУС, оцендвагь. их надежность по критерии надежности и устойчивость. 5та проблема гораздо более остра и опохна, чем при обычном планировании с учетом ограничений по нагреву.

Созвана основа для исследования ряда сложных переходных Процессов при различных возодвдниях в КС, например, анализ охагичеоной, переходной и дашическоа устойчивости, а такге нарушения устойчивости и повторной синхронизации. Такой подход распространен дня доделироваюш переходных процессов различных типов алевтричесетв отангшй, например, ГЭС, ТХ, ГАЗС, АЭС, о учатоы характеристик нагрузки и работа противоавари£ной автома

гите.

Вти модели положены в основу пробега расчета устойчпвос-

ти при ноыощ оШ, которые разработаны в лаборатории электрических систем Ш1С в Китае и переданы для использования в ряд энергообъедшений.

Результат paootu использовались а ряда ироекгшх и эксплуатационных организаций, в той числе, для обеспечения элекгросиаокеиия металлургического комбината Ухали, пояыиения устойчивости НС Китая, передачи электроэнергии or 1'iC Трех J-«влий до Восточной системы, которые были удостоены промий :,Шпиегерства энергетики по науке и технике первого, мор ого, третьего класса.

Результата работ использовались в раде руководящее указании и правил Шшистерстш, например, "Руководящие указания по надежности и устойчшости -X" в г., "Руководят^ указа-1шя для технологии l-oC в IWj-1 г. "Планирование научных работ а энергетике до L000 года" в 1Ьиь г., "¡Зютрукцкк для расчета переходной устойчивости liLC" в lVbd г.

Результаты работ использовались таш_е на специальном факультете электроэнергетического кадрового шотитуга д;ш курса лекцш1 "Современная техника 'ЛСИ. 11а этом факультете обучались начальника и генеральные инженеры провинциальных й*оро управления элеятром/ергешкоЛ и 0X0.

Па эдикту выносятся следующие результаты paooiu: 1. Новая методология планирования развития o'jo. i;. Модель планирования развитии 0UC, возьол»дагш описывать вса текнмко-сжоиомическпе уолоаид для долгосрочного процесса расширения i-LC при заданном исходном состсжшш системы.

г. .Юдоль л метод оптимизации конструкции мойной сети при описании ее иотокохшелредеиоцием носгоянного тока, и планирования оптимизации идотшешшх Л1Ц сверхвысокого наврлл.ешш ври

описания юс погокорооцредеяением неременного тока.

3. Математический метод для репенкя иелшюйннх, линойннх в нелочислешшх задач но тематического програмшропанил о использованием алгоритма Ьевдерса.

4. Цриыенение декомпозиции и согласования методов анализа больших систем для многоэтапного планирования шюгооб;>ект-ных сестеп;

5. Модель и метод ХЛя исследований технический условия цроверки надежности по правилу п-1 и усгсйчпвооги НС;

6. Развитие обшй методики расчетов устойчивости (стати-чеокой, переходной, динамической), неустойчивости, повторной сшофонизации;

7. Исследование неявных численных методов длительных переходных процеосоэ в ¿ЙС, о учетом регуляторов возбуждения скорости и расчетов электростанций;

8. фактическое применение и внедрение результатов при эксплуатации и проектировании 5ЭС п руководящих указаниях и правилах для персонала.

Личний вклад авторд» Описываемые модели и методы для планирования развитая ЗсС проводились под руководством автора в ШШЭ Китая в лаборатории электрических систем, которой он за~ ведает с 1974 г. Црн ооздашш моделей планирования развития ЭЗС автор опирался на теоретические работа ¿^.¿акзоч^.м. (?ес^г>-'£>и, Р. } Ch.Yase.ic из СЕЛ, по сравнению с которыми постапоша и анализ дройлеш автором били изменена применительно к прикладным задачам развития ЗЬС.

В работе над моделями развития ЭОС и по программирования, а расчетах пршеров на ЭВМ весьма плодотворной для автора оказалась работа с аспцрантаыи Ен Вин, Ли Шчзо, л к Зомей. В раз-

uuiiui применения методов для решения различных проблем проек- , тирсвания веоьна ваишм вкладом для автора оказалось сотрудничество с Ь' ишлянь, La о Гоцан, Чей Ци. которым принадлежат исследования ио планирована конкретных опстем.

Описываемые математические модели для реыенвя переходных процессов разрабатывались под руководством автора в ИШЬ Китая в лаборатории 'X. При создании модели промежуточных состояний автор опирался на теоретические работы советских ученых А.А.Гррева, H.A.Пешкова, Л.Г.иамикошшца в др. в американских ученых йцрка, Кошордиа, Андерсона, но сравнение с которыми постановка и анализ проблем была изложены применительно к распщрешшы задачам ¿¿С о различными ругуляторами Электра-' ческих станций с учетом гидро-, тепло- ядерных и гадроаккуму-ляторшх процессов. Анализ устойчивости ЬОС, разработка алгоритмов и программирование на ¿¡Bit проводились совместно в сотрудничестве с Хан Тянминь, Чхэнсень, Чао Сяасин, iai Чхаохи и аспирантами Чкан И, 11нь Ш4уа, Ш Куавда, Чван Сёцен, Чааа ¡1вэй, Ли Хиамии.

При создании руководящих указании а правил ииниотерства автор опирался на теоретический анализ и экспериментальные работы на динамических моделях в в реальных ЗоС. Эти указания в правила разрабатывались совместно <5 Ван !»ейи, Мон Дшщоц, дин Конян, Ьен Гекцай, У Цинцан, Ше Ваоян в Ван Дацон.

Апробация работы. Основные результаты исследований была представлени:

I) на научных конференциях, совещаниях и семинарах в Китае; конференция Всекитайского совета электроэнергетики (Пекин, 1963); совевдние по отатическоЛ устойчивости в ЬЭС (Цущцш, 1Ь75); совещание по регулировании реактивной мощности и напряжения (Уши , И/ДЗ); Всекитайская конференция по

электроэнергетике "Устойчивость и конструкция сетей" (Цркчхо, 1978); Всекитайская конференция по электроэнергетике "Проблемы устойчивости ÍOC" (Даляп, 1981); семинар по энергетике в toгао (Пекин, IS82); Конференция Всекитайского сонета электроэнергетики по вопроса« электрических сиотем (Упп, 1183); семинар о передачах на высоких напряжениях (Сиан, I18J); заседания по автоматическим уотановкаы для повышения устойчивости LLC (Ло-шан, 1983; Нанкин, 1985); Всеквтойскко совешнил по диспетчерским проблемам (Чецду, 1984; Цяньдао, ILC5); Всекитайское совещание по рекенго) жестких дда|ференцшлышх уравнений (Логан, 1284); Всекитайская конференция по применении вычислительной техники в эледтроанергетике (Куйяш, 1185); семинары по устойчивости и конструкция ЗЭС (У.офэ, 1986; Сучко, И>В7); конференция Всекитайского совета электроэнергетики по 500 кВ линии передач (Пекин, 1906); семинар по управления и эксплуатации oLC (Янтай, 1187); семинар по научным проблемам гидростанции Трех Ущелий (Пекин, 1987), Всекитайская конференция по электроэнергетике (Пекин, 1988); Всекитайская kob¡ерешжя ядерного энергетического совета (Шэнъчхэнь, ID88); Всекитайская конференция электроэнергетикой (Куйян, 1188) *, конференция всекитайского совета по эиектроэнергегаке по технике óC (Пекин, IIV-1); совета-шя по создают гидростанции Трех Ущелий и передаче ее энергии до Восточной системы (Пекин, 1081 и 1911); Всекитайская конференция эяекгроэнергегиков (№ша, 1910); семинар совета электроэнергетических систем (допян, 1920); семинар по вопросам устойчивости и развития Э£С .(Куйян, ISS0); семинар по мето;шке расчетов устойчивости (Пекин, 1981); совещания по конструкции передачи электроэнергии от ГсС Трех Утел и; (Пекин, I1BS, 1190, 1111, 11-92);

Z) на ыекдуниро.щшх кон1еренциях ц сеышшрах: Цеадуна-родная Koisjepeuyua Г£££/СЬ'££ по передичаи высокого напряжения НС и Китае (Пекин, ibb?); ¡Лехдушродная конференция по шииенериоа штеиитико ц ее применении 1ЯШЛ*оС <Пекш, I'jUci); II иег-дународай семинар по глобальной оптимизации {Иркутск, XUit); Сеилшар и о эксплуатации LLC в разашшщнхея

странах Цангкок, Гайлацд, л1 конгресс TF/ic (Таллин,

ГЛ<0); Цевд'нзродная конференция но технике lUi {Пекин, ГЛЯ); Международная конференция но управлении эксплуашцнеО ЪЪС IEE(AfticoH-yi) (Гонконг, IVJI г.); Китайско-Сопотский симпозиум по ироблемаы электроэнергетики (Пекин, Ш1)г Меад-народная конференция но ша.енериой математике а ее применении (Цзньчхэнь, 11д)2); 111 ыевднародтя конференция по глобальной оптимизации (Иркутск, 1ЗД2); росаийско-китаСс-kiifl симпозиум но проблемой электроэнергетики (Иркутск, ГЛ2).

Публикации, :.1атернадц диссертацхш опубликованы в 4-х монографиях (в соавторстве), в 4-х указаниях (в соавторство) Циннстерстаа и шестидесяти статьях, опубликованных а России (четыре) и зарубеишх на английской языке (десять) изданиях, а остальные в Китае. В использованных работах да доли ангора приходится более 150 печатных лиогол.

Структура диссертации. Основное содершние научного доклада изложено в разделах:

1. Методология и математические модели он тишльиого планирования LicC и метода декомпозиции.

2. Штематические модели и ыегодц планирования протяке-. ниЙ систем злектродередач сверхвысокого напряжения.

3. Математические модели и методы анализа устойчивости OoiJ.

4. Исследование проблем развития ЭЖ Китая.

1С

I. шоиошжк мталБгшад шишнговлш-я рлоиш'л и. ьетол;

1.1. Задачи планирования развития НС

При йяанкропапин развития задача заключается в определении сроков, меота и количества возможных и генервд'ю-цих установок, отвечающее заааннш техническюл характеристикам для покрытия растущих электрических нагрузок в ЬЭС с минимальными приведоинкми затратами в течение всего периода планиропа-ппя. Б этом отношении создано больное число моделей и методов как в Китае, так и за рубежом. Однако неретещпшп остались следующие вопросы:

а) выбор типа передачей сети;

б) моделирование целочиеяешшх значений возможных линий и. генераторных установок;

в) проблема учета нелпнзйдпх зависимостей: капвложений от переменных, предетавлямиих необходимые линии, затрат на эксплуатацию от параметров режима ОсС и т.д.;

г) приведение в соответствие требований к техническим характеристика« в условиях нормальной эксплуатации и обеспечения

> / 1

надежности по правилу .V - ! ;

д) согласование реаений 1щ каждом этапе оптимизации сетей с учетом многоступенчатости и динамика ¡к развития;

е) согласование ыевд планированием генерации и оптимизацией сети;

й) приведение в соответствие решений с точки зрения капиталовложений и технических критериев эксплуатации.

Анализ и исследование сукествуксих моделей и методов привели к необходимости проведения следующей работп:

I. Используя модель постоянного тока для расчета потоко-

распределения передающей сети и целочисленные переменные для моделирования дискретных величин, определяющие капвложения, била разработана оптимизационная модель, позволяющая решать задачи развития как одноступенчатой, так и многоступенчатой структуры сети и задачи корректировки и обеспечения надежное та по правилу /V -1 . ота модель включает нелинейную частично целочисленную модель планирования и такуы зие линейную модель.

2. Разработан алгоритм декомпозиции - согласования, используемый в модели, где решаемая задача имеет 3-х уровневую иерархически структуру. Первый уровень - уровень согласования, где определяется объем капвложений иа разных этапах. Второй уровень - уровень принятия решений по капвложениям, где решения на разных уровнях принимаются независимо и параллельно с помоцьь линейного частично целочисленного программирования. Третий уровень - уровень решений по обеспечению условий эксплуатации, где решится задачи для разшх рехимоп эксплуатации, учитываемых при развитии ХС, включая гарантии ограничений по шадешооти в соответствии с правилен Д'- { , параллельно и независимо. Путем многократного пересмотра переменных согласования мевду уровнями I и 2 а сечений 1)ендерса между уровнями 2 я 3 получаем в конечном итоге оптимальное решение.

3. 11а третьем урошш предвагается усовершенотв9ваи1шя модель ¿¿ОН (минимального отключения нагрузка), учитиваюцая влияние, которое могут иметь потери иощости в сети в планирование генерации на оптимизации сетей.

1.2. Математические модели и методы

Условнее обозначения приведены в конце парах'рг^а.

ко;■!ь 1 (модель нелинейного чьстично-целочисленао^ ирог-

рашцрования)

-•IK т-1 <

тли Z ä XI ^ +-/L> ^ь-Хи. при условиях ' •

' I. -YteSt V __ ■

2. G-tK ¿ О V ь-о, ,T-I, к I, К

3. Yt.i(K -Vt,ic^o V t--t,T

4. Yt - BoxiTop целочвспенных мшешВ V

Модедт» ?, (иодепь дшюйного часкто-цедочксяенного програи-Шфовакия)

тч К тл

lui.il, Z = îit^Yevc ¿_> tK (1.2)

fc-0 KM t.íí: l

ПРП УСЛОВИЯХ

1. y^St" * t-M.-ЛЧ

2. + > W.K , V fc=o, v . Ь Л

3. Y^o -Y** O ^

4. • y; - O V-Í , V--t=o,

¿ateo подробно реюскатризаазюя коневая ф/пкцгя в ограничения:

I. Цоксвал функция

ТИ / A'Le ч

Т-О i г . J Q

т-1 к Л/» ^

+ SS (z +

Пусть

'РЦ,, , с=Т-1. [ 14.^. ■ '14,.(1' <)

'¿V .

'В;).,' - -и V

Уи..-,, -6 V ' ■ Л'1-с

^ - ' "

^ринеденнуы вике целевув функцию цояно представить в вида

,:0 4 '-1 1-1 " '

к Ц± ч (Ьа)

где: , Од,с - приведенные нашшокения » ноауь

1ЬП и новый генератор в узле I в год Ь , равншэ разности между обдащ затратами и осгальшнлз затратами на конец рассматриваемого периода временя; СТ)цк < С^ - приведенный затраты, связанные о отклвчением нагрузки а пршзеденнце затраты на выработку единицы электроэнергии в узле I в год к цри режиме к » V, X - векторц репенгЗ по эатраггу'на вкспвуа-

тацию и капвложениям; У^ I УС^ - перекашша решения во

«

капвложениям в нонуы ЛЬП и нозкй геверцрумшй источник ^ в иериод времени I" ; , €(] > начало а конзе/ЛЭД ^ ;

, Н: , - генерируадая ыоияооть, нагрузка в отклю-

ченная нагрузка а узле I 5 X > ' " ориентированная ноцность в ¿¿'II | от ее начала к концу и от конца к началу; 7~ , '1^1 - реактивное сонропшлеиие суидастнуивдй ЛЬП, а

попой JIí'S j ; Уci - максимальная генерирующая ыовдоегь в узле I существующего и нового генерируодего исго тайга; i С -вектор весовых коэффициентов переменных решений по капвложениям а эксплуатационным затратам; А, ЩуйЗA j А - набор суцествую-щих и новых ЛЭД и общее количество Л2П; В- - фаза напряжения

в узле i Д/ Д' А«' - количество нагрузочных и гене' vü ) V" >

рцрувдих узлов, общее количество узлов; A'Lc , - количество новых ДБП и новых генерируших источников; Т; К - число рассматриваемых лег и режимов эксплуатации. 2. Ограничения Yt 6 bt на еяедуваие:

(1) Максимально допустимые значения

YWtx ^ "VL-(.ticniftjí Le- К .

(1.4)

Y 4 Y £r ,AK>Y>!L1Í V £ A

где

Y[,;tW)1, УС^тлх - максимально допустимые значения на цропусшшс способности при строительстве новой ЯОП и нового генерирующего источника i .

(2) Баланс мощности

ge-, с*

лс- (1.5)

где Сь -оушщрная моцвооть, которая должна быть добавлена в период времени "fc ; DMb - максимальная нагрузка 8 период . времени "t í - заданный когффщиент резервирования; ¿j - ыотооть нового генерируадего источника; -

полагаемая мокносгь в узла I . (3) Баланс энергии

л I:л

(1.6)

— . . Г> Л Ч" 1 (Ы.П,

С,

где - 1. - энергия, котирую следует добавить а период времени Ь ; Ей - энергия, выработанная за период времени Ь ; -заданный коэффициент резерва; И*,- продолжительность оукесгао-вания редшыа к .

3. Ограничения

у,.., - и < О

чг^.о-ч'къ^О I Л4' (1.7)

4. Ограничения (Х^ , V*.") ^ О

4) т. + Т;, ^ < '

* J

5) т; , V * > 1С"Д

6) & ,

7) 5- ^ 3- 1 ^

0) \ -Ч с!; , I <ьЛ' 'Т. , Т.' ^ к > > ^^ " цаяое число о

<3 <1 ,

где ограничение (1) - уравнение баланса полости в узла ;

ограничения (2) а (3) - сравнения Кцрхгофа для напряжений в существующей ЛЗП ^ и новой ЛЗЛ ^ , соответственно; ограничения (4) и (б) зада»! верхние границы на перегони мощности в существующей | и новой ЛЗД | , соответственно; ограничения (6) и (7) задают верхние границы на генерируювду мощность в узле г, без нового иоточиика я о источником, соответственно; ограничение (8) задает верхний границу на нагрузку, откдючае-ыув в узле I ,

5. Ограничения А^Х^ +

4) -иА^> ,

5) ' /еА€ (1'9)

6) ¿«А*

9) * > ^ ^

Лу' и у ч 3 = и«»* •

Уц - 6 VI • целое число,

где ик^ - фиктивная перемени^ Если ЧЬ ^ =1, ссграниченая (3) н (4) вкнЕвалентны:

Ого то iio самое, что и ограничение (2), но в новой ЛЗП ^ ,ес;ш Ylj , ограничения (3) и (4) эквивалентны:

-6 < Б

Последнее ограничение практически не влияет, т.к. & -очень велико (ii = 10000), Таинственная разница мевд ограничениями в задачах (ь> и (cj) состоит в том, что г первой ограничения нелинейны, а во второй - лпие&ш.

6. Функция потерь мощности LC"^-) (или L ( Tw ) ). В предлагаемой модели L (I,) имеет вид L(Т. ) <зТ-

О а а а

где (ij - константа, относящаяся к ЛШ j .

Ьвиду выпуклости функции потерь мовдости при минимизации

целевой функция используетоя следующая схема линеаризации

- + \

цтр =сЛ^г чJjt

[■'U 4 иь -r He = P^

где С,, ^ , т.к. meet цзсто выпуклость функции U^),

0

1,3. Цетод решения для подученных моделей

Исхода из теории согласования целей (один из подходов к декомпозиции и согласовании больших систем) и алгоритма декомпозиции Ьендерса, для решения задач I и Д предлагается исполь-

зовать метол оптимизации 3-х уровневой иерархической структуры.

I. Используя метод согласования целей, заданная задача разлагается ва два уровня.

Сущность метода согласования целей с помощью вектора-множителей Куна-Такера состоит в декомпозиции заданной задачи

(см. задачу I или 2) на ряд независима подзадач (Здесь принимается заданным). С помоцыо многократного пересмотра переменных согласования решение т\ (>■), (Л ■ ■■ 1Л, у 2 сходится к решению ¿- .

Следуя нелинейной теории двойственности КС:

после введения вектора ыноыгеоля Куна-Такерп модель оптимизации передающей сети (задача I или 2) мопю представить в вире:

1ту

Т-1 Т-1 К Т-2

1.-0^

*=с

)гри

ИАИ Ли V* > > Д

(1.10)

Затем, на-первом уровне, уровне согласования, формулу многократного пересмотра многозвенного типа } молно представить в виде

^(а+О = м«{ С, ^Н ^Гч-Ч^ у Ь,Г/Д

.11)

где Т - число пересмотров; К - оптпналышй шаг, который могло подучить с помощью .метода проб а коррекции. Оптимальное решение догшю удовлетворять следующим условиям:

'\~у С ^ -i- си> v

lia второй уровне, уровне принятия решения по капвложениям, получив решение, подзадачу п год планирования "fc можно представить в вцце ¡^

/nu« î = Di Yt + -f-CXfc-X-OVt (j.j3)

цри условиях:

í. V-t e £fc

или A.u+ F^Y. > Hk V ь = г,. • - , К 3. - целое число.

'¿. Используя алгоритм деко!лпозиции Бендерса, данную подзадачу моздо разделить еще на два уровня.

Сущность алгоритма Бендерса соотоит в дадьнейиеи делении подзадачи на второй уровне на ооновную задачу а К подзадач. Основная задача - это задача линейного чаотшшо-целочссленного программирования, аналогичная используемой ад формирования решения оптимальных капвложений; подзадача является заиачей линейного программирования, используеиой для определения различ-ншс оптимальных решений по условиям |£уншшонирэьания, получаемых из решения по капвло&еинш. С этой подзадачей связан набор двойственных переменных, указиаашдх иа изменения в экснлуа-гациошшх затратах, вызываемых предельными изменениями в величине кшшло*ений в иредидущос расчетах.

Подставив егн двойственные переменные в основную задачу и переоыотрев предыдущую оценку капвложений, получаем набор новых оценок. Эти оценки направляется в различные подзадачи получения решений по условиям .функционирования и путем альтернативного решения основной задачи и подзадач в конечном счете обеспечивается оптимальное решение. Преимущество огого метода заключается в том, что "К" - подзадачи по условиям функционирования можно решать независимо и параллельно.

£пя модели (задача 13) ооновнуы задачу по капвложениям можно переписать следующим образом:

К

tun ^ = TVu + fЧ-+ ^ (i - iJ0

грл условны:

1. Yt

2. (Кк- h^'d-U^ RKt V- k-i,'2,• k, i^.h- ^

ели (to^&ik (¿a'^ + cx^^ь

3. целое число

где llV - двойственные векторы задачи (15) на итерации j ; j - индексы предыдущих итераций Ьендерса; J - текущий номер итерации;

- ыаевтабируюцая переменная. Подзадачу к ♦ т.е. задачу третьего уровня шш записать в виде

-nvCrt- - (1.15)

при условиях AtA*> W-T^Y't и.:и ,Vt)~ v .

Ограничения (2) d задаче (1.1-1) иазииаьтся сечешшл;

Бевдерса. Сечение иевдерса в задаче планирования передавадй

сети, предегавлениой в задаче (I) ила (2), получаем rait (ш-

ний индекс опускается):

Б модели I _ (

I С ' ' 'Г Л Jb * •

R^xltvij t zKY^^w^rn^t.Z^YGi

(1.16)

где:

п, , Птв, Птк, Г)5г, П3п,ПьТ

ц, - двойственный вектор, соответствую;®® ограничениям Ц)-(8) в задаче (8). '

В модели П

Ho

с+ 1L ccjt it- I П*, П^.П^АмН-ЛЛ, Д-ЛГ

Ю -двойственный вектор, соответствующий ограничениям (I)-(S) в задаче (S).

1.4. Характерные примеры

Использование моделей и методов, приведенных в этом раздела, демонстрируется расчетами по планированию развития G-yзло-вой сиогеыы1ЕЕЕ и сети 500 кв в Северном Китае. Результаты расчетов свидетельствуют о том, что модель и метод позволяют успешно решать оптимизационную задачу как одноступенчатой, так в многоступенчатой сети с учетом условий по правилу N~\ , в so время как другие метода часто приводят к неодимакьному планированию.

Существующая сеть IE Et с будуодош инъекциями активной мощности представлена на рис.1.1. Узел 6 - новый строящийся еогочник генерации. Решанля показаны в табя.1.1. Допускается, что менду каздыми двумя узлами с помощью новых мохно сформировать новые возможные связи.

На рис.1.2 показана сегь 500 кВ системы Северного Китая на IS20 г. (а) в ISS5 г. (б). Сппогшыми линиями показаны cy;je-ствуиаиа ЛШ; птриховкмв - выбранные для строительства и числа возможных; лунктщшши - не та бравшие из числа возмогших. Сто дауступончатая задача, Сафатегив развития на 1920 и 1595 хт. приведена в табл. 1.2.

Дня доказательства преимуаеств модели и метода, предлагав-;

г,ч

Tf

1,65 0,4

Г

5,45

AS 0,8

Чгг1-/

Рис Л. I

Таблица I.I

Конечные уздн Условие надепюсти N- -1

HG включается Вкгочае тел

Число линий Стоимость, тис.ванай Число линий Стоимость, тно.шнзй

2-6 4 •1x1500 4 ■ •1x1500

4-6 г 2x1500 3 3X1500

3-5 I 1x1500 2 2x1500

3-6 I 1x2400

ИТОГО 7 10500 • 10 IG100

а)

à)

И— i5

í6

Pmc.Î.2

Таблица 1.2

Услсзие иадешости

К0НЙЧ1Ш0 — у зли Вкличэатся 1 На вкличаегся

1990 IS95 1 1990 1 1995

Число пибрашшх лший

1-2 I I

1-1 I I

1-9 I 2 I

2-S I I

3-4 I I I I

3-S ■

4-3 I Г I I

4-10 I 2 2 2

5-15

G-7 I Г I I

7-8 I I I I

7-II

8-II

0-11 I I I

9-10 I I I I

9-13 I I I 2

10-14 I I

11-12

12-13 I I I I

I3-IG

14-15 I I

14—1С 3 I

Обцее кол-во 3 17 12 18

Обиая длина (км) 1522 2S5S 1922 3283

Суммарная стоимость

(104ианей) 43G00 S6489 57670 99229

мых с этом докладе, били приведены дополнителыше расчета для примера 2 и сопоставления результатов, полученных двумя разными способами. Из сопоставлений видно, что:

I. Кетод моделирования дискретных иеремегашх решения: но капвложениям при непрерывных переменных о приведением их к целым чиопам едва ли приведет и формированию оптимально*; сети. В габл.1.3 приводятся результаты сравнения двух вариантов расчетов для одноступенчатой люде ли на 1110 г.

Таблица 1.3

Конечные узлы

Число линий (целочисленная задача)

Гепениз непрерывной задачи

1-2 1-4

1-9

2-9

3-4

3-9

4-5

4-10 3-15

6-7

7-8 7-11 6-11

5-11 9-10 3-13

10-14

11-12

12-13

13-16

I

I I

I

I I

I I

I

0,46 0,32 0,40 0,46 0.32 0,11

0,256 0,24

0,28

0,06 0,17 0,82

0,07

L. '¿puiicjoi-Tiiiiîi i-оаоль но иоь.ст отражать характер потоко-раскределения, следоиателшо, ее результат едва ли мох-ут удовлетворять техническим требованиям г< сети (т.е. I.iCH>0). ..юдель нсстояшюго токи, предлагаемая в статье, эффективно от-р;и*ае? характер котокорисцределешш. i> табл. 1.4 проводится сравнение результатов ды сетей на 1Ы5 г.

j. lugiiçTuHtiCune ;.,игсди не иозногмьт кончать оптимальную схему, ii то время к:ь: метод, ксполъзуемий и данном докладе, обеспечивает зто.

Ь табл. 1.4 дается сравнение результатов по сети на JI'jO г.

4. При реиенцц задачи согласования требований технических характеристик и нормальном репше и условий надежности но правилу V- \ соотьетствушй 2-х ступенчатый метод часто приводит к неоптсмасьни! схемам. 1абл.1.4 дает сравнение окончательных схем на НЮ г. и 1115 г. в одноступенчатой .моде ян.

Таблица 1.4

1--- Цетод 1'од т-- Кол-во линий Î ¿пана км Стоимость тис. юаней Отличаемая нагрузка, o.e. Пронеряет-сн ни или нет

Предложен- 1Ы>0 9 1522 436600 0 чет

[Шй в дан-

ной работе 1115 15 3141 949590 0 нет

Овристиче- 1110 10 I7C0 534000 0 нет

ский т< п;

1110 — — —

Транспорт- 1110 - _ - - -

ная модель 15 3106 93S0S0 0,02970 нет

Предложен- 1110 11 1G75 502900 0 -I

1шй в дан-

ной работе 1911) 17 3269 108010 0 -I

По ынниму-

ыу затрат 1^15 IU 541Ö I0326S0 0 -1

5. В предлагаешь алгоритма Декомпозиции оптимизациошше задачи в разнке периоды времени на разных ступенях могло решать независимо и параллельно; алгоритм успеино решает задачу согласования мехду структурой сети в разные периода и обеспечивает глобальную оптимизации. Существующие метода часп приводят к неоптзальнш репениям или к более длительному времени рекения. В табл.1.5 приводится сравнение рассматриваем;»; результатов.

Таблица 1.5

Погод

Год Коя-во линий 'Длина кы Стоимость 10'* ьаней Время но 0Л.4 ,М1Щ.

1990 12 1922 57870

1995 Б 1301 41559 15

18 32&3 99229

19С0 11 1675 50250

1995. 8 2112 64099 -

19 3787 114349

1220 II 1805 54150

1595 7 1С13 49119 -

18 3418 303265

1990 12 1922 57670

1995 6 1381 . . 41559 27

18 3283 92229

Цредлогепнкй в данной работе

Транспортная модель

По минимуму затрат с учетом надежности

По минимуму затрат без учета надежности

1.5. Вывода по разделу I

I. Задача оптимизации структуры электрической сети - задача нелинейного, частично-целочисленного программирования и представленная здесь модель может точно представлять задачу оптимизации едко- и многоступенчатой структуры передашей сета,

•j5

с учетом услония А' -1 по надежности.

2. ^ето.ц согласошния целей и алгоритм декошюзицни Leu-д/еа обеспечивает теоретическую основу для декомпозиции и результаты раочетои свидетельствует о той, что описанные здеоь методы рещешш корректны и обоснован.

:'J. ¡*редлс:..ешшй алгоритм декомпозиции позволяет успешно решать задача согласования, возншшщиэ как ыеаду о хамами длл различных периодов времени при многоступенчатой структуре, хаи и мезду техническими требованиями и уояовием /V - \ по надех-ности.

4. Ъ моделях предварительно рассшгриьалпоь воздействия, которые могут оказывать нланированив генерации и потери в сетях ца оптимизации структуры сети. Цреддагаеиую модель uomo расширить, что позволит соединить задачу планирования развития ое-тей и генерации и одну задачу. Uto требует дальнейшего иооле-дования.

зс

г. шшижсйш ноши и а^ихог»;^; ПРОПИЛАСЬ СИСТЕМ аккстгасиудч адл'йисопого

-2.1. Характеристика проблемы

Планирование протяхеннгх сетей электропередач свер:сш-сокого напряжения (далее оПСВП) является ваглой составной частью планирования Ъ'Х. В условиях быстрого развития экономики Китая старые пропиленные уентры быстро растут к всюду возникают новые центры. Больпие объемы электроэнергии дошш передаваться по линиям сверхвысокого напржения от мо;.лых электростанций. Планирование систем сверхвысокого напряжения шест некоторые отличия от обычного планирования сетей. В данном разделе особое внимание будет уделено таким решениям, как уровчкь напряжения, трасса, чиоло линий, коэффициент компенсации, сроки строительства и т.д.

Из-за разницы кегду планированием ЬПСШ и обычным планированием сетей многие проблемы необходимо использовать заново по следующим соображениям:

(I) Такие модели как модель постоянного тока сшпиком просты и не могут использоваться при необходимости учета падения напряжения на длинных линиях.

С2) Пропускная способность не определяется пределами по нагреву проводов и постоянным пределом устойчивости линии. Проблема устойчивости гораздо более остра, чем при обычном пла-Шфовании сетей.

(3) Для ШСШ болклой пропускной способности к при высоких ценах на соответствующее оборудоаанге планирование системы ао принципу управления надежностью без учета экономического аспек-

та но пригодно, ^клюмическлЯ и технолох-мчоскш! аспекты дольни рассматриваться ни одном и том i\a уровне.

Чтойи охватить вопроси надежности и вкиниыичеокиа испекги систем UlCuH, следует применять последовательную и лараллоль-ную коррекции. Сптишшиюшше «отода принадлежит либо и линейному смсчаашюму целочисленному программировании, диоо к не лине йниму cueiiaiincay целочисленному программирование. Решение о кышлод-енаях долило учитывать как вкоиомические, тик и техно логические оз„гкти. РыОочиз решении ирииниакиСй с у чем u ограничении по нидезлости, а таю.е но безопасности.

iiuOcp планов ^¡bJiií заиисит от координации шюгоаташюго строитедьсгиа и от особенностей строительства.

Ь последние годи ряд исследователей питались решить ату проолему. Однако суцествует множество преиягсгвил.

(I). С увеличением числа переменных возрастает и время вычислений, осо'бешш в задачах недиивижл'о программирования.

{'¿) '¿плачи нелинейного смененного, целочпеяешюго программирования могут решаться, например, метолом Цонта Карло, либо методом ветвей и границ, fio на практике эти методы очень громоздки для вычислении.

(j) Для адекватного ыодеиирошяия залачи пийирайгся ннохо-этаиная и многоцелевая модель, что приводит к значительный вн-чиолительням трудностям.

(4) Необходима разработка бистро сходяидхся итерационных процессов для практического решения подобных задач. Предложена многоступенчатая двухобьективтая нелинейная модель смешанного программирования и для реиения задачи предложен иетод, использующий координация целей и линейное азнешшанш с у четой около--мическою и технологического аспектов на каадои отале. пспоиь-

Используется новая модель потокораспределення и вопросы коррекции учитываются без труда. Для поограммиропания протяженных Jidll применяются методы нелинейного программирования. огнем алгоритмы используются для разработки новых методов: метод прямого разложения для решения с ножных задач нелинейного грограши-рования, и метод нелинейного смешанного целочисленного программирования с добавлением целочисленных ограничений на целочисленные переменные. Й, наконец, проведены практические расчеты и получены удовлетворительные результаты.

2.2. Математическая модель

Одноуровневая модель двухцелевой оптимизации:

1. Экономического объекта:

min Е = £", ■* Е» * <■'< ' С гг. ' ' < г f , (2.1)

2. Технологического объекта

Мах (2,2)

где £i( ¿j - капиталовложения, потери при передаче и эксплуатационные издержки; v^ - искомые переме.ише решения по капвлолвниям, переменные, характерпзувуие потери при передаче, переменные, опреденящие эксплуатационное издержки; Рг^Лц - максимальный предел по передаче электроэнергии;

, \;f Xzi - эквивалентное напряжение генераторов, окзива-юнтпее напряжение свстеш и полное оопротиз.ченпе Л1П.

3. Ограничения

(I) Огце.нкчсг.ия дотокораспросекения

Тк -- V« и*ПъК"2'/* Тк » Дп VI. и« - V'«

(2.3)

где

'¿г

г

к'к ./.

V,-Л Д.

Г,»,. К

- поток активной мошюсти по ветви Л" ,

- поток реактивном иоиноцти по ветви л ,

- среднее иапряиение на ветви л- ,

- разность напряжений на ветви /< ,

- разность <|азо1ШХ углов напряжений ветви ^ ,

- потери активной шциоогн во га и л ,

- потери реактивной ыоьдости ветви « ,

- активная проводимое1Ь ветви , « реактивная проводимость ветви л; .

К - 0 к*-

•¿и ^(¿/к- г<*?)/г

- л; С- ,.,. с:, <

V. ^ (ь^ ./Я.

/ V

л"

В данной формулировке падение напряжения на шиш. могет быть учтено и сложность таких функций как триготометретеские преодолевается. Последовательная и параллельная емкости компенсации .учитываются без.затруднений. Пусть I/ - коэффициент компенсации.

Тогда '

где Ик - дополнительная емкость компенсатора реактивнссго сопротивления,

Хк - величины обратные проводимости линий, •Л: - процент компенсации за счет У* .

Активная и реактивная мощности в узлах е представлены следующим образом

Ре - .21 А ск

где: Ре - подпитка активной мощное то в узле £ , - подпитка реактивной мощности в узле е , И> - напряжение в узле I: ,$<*>-реактивное сопротивление шунтовой компенсации, в««.- реактивное сопротивление шунта в узле^Ьетвей к , А г*- элемент в в -ой строке к -ом столбце штрады, инциденций, / - абсолютная величина ( ).

Компенсация в виде иупга ыогет быть смоделирована добавлением подпитки мощности ,у .

для Л1Л1 поотоявдого тока модель выглядит о-едугацх образом:

- «i I

и--?* s г» ' 1 * У

л,, a«, v. * ^

и - 21 Я^ Lл

/

¡^¿WiL^ ¿.'>0

Pe" li^M , ^

где: ¿-к - ток о s узда '-V к узлу K¿ , ^д - гквиваленпшн au-тинная проводимость, V'a. , - напряжение постоянного тока

у злой М. л , соответственно, le - ток подпитки узда f ,

- подпитка активной коидассгн узла в , К1. - напрапшше постоянного тока узда ё , - аффективноеть преобразования,

Ограничения до надежности:

>'-. . / ^ Л - ¿Г"

где; Vl-,»^. «» мнишадша допуошк.^ шшряыгние узка с .

fV/>uх - иаксимапышй фазовый уши иикншйьнсго дожегшего

,-> /bu /

напряжения в suae е' . / ^ - иаксйиально touyomm иьра-даваеыан ысиность,

л;. -Ь ----- î./jOi- u#tó)

' J

- >

L\' t; - ииншлашо допустима« рь&ктиьа&а иод.« п. улш «¿ ,

.

Рг - поглощенная актшшаямошаость системы, поглощенная' реактивная мошость системы, - напряжение на отправном конце, Уг -напряжение на приемном конце. •

Ограничения по балансу мощности:

гда: - мощность генератора е , максимальная моц-

еосгь генератора 6 , Р^е - мошость, отравленная на узел с о! других линий. О/е - максимально допустимая мошость, по-вдченная от других яшяй.

Условия связи на различных времеюшх этапах:

гда: - искомые переменнне на этапе * , •

СС(. - искомые вереяеннне на этапе ¿- .

2.3. Многоступенчатая оптимизационная модель

■ ■ ■ • ■ . Экономическая задача состоит в минимизации расчетных

(2.10)

затрат г

срд ограничениях

- -i; -i o — -

- y* • - -----" -

где: - искомая переменная принятия капвложении, - искомая переменная эксплуатационных издержек, At, f^-t- ~ многоетво ограниченна на стадии г .

Цршепш метод координации целей для иерархических систем, описанная оптимизация мо:..ет бить обращена а экономические подзадачи для каждого этапа. .

tfíUL ¿t - + (¿t-Áf,Jx¿ Г ^tjí'&b-^-J/t (2.11)

Формула корректировки коордцнацнэшшх перемашшх

хм [о, / ил_.;

врц ,

av ¿4C

Jt'áé i "'< ' ' т

где К коздицконт avpatra.

С помочьи лшеНлого метода. взьеиешш/: с i экоис^шчее»::» и кшодегичеекки Hv.tüu.'.aui соедш.^тс.ч ь одну иодаадичз с синтетический ьритсри««. моиоду ДО1хоогек?ицл задача оцтамм\»иии на одноа ciw.iai «.¡се. ыи:

Дри условия, что Al , g4 е ь* (2.13)

где U4 - взвешенше коэффициенты, найденные согласно требованиям надежности и устойчивости, причем % (Х4) - определяются выражением (2,2).

2.4. Метода вычислений , ,

2.4.1. Иетод прямого разложения для нелинейного программирования

Метод прямого разложения предназначен'для решения больших задач нелинейного програилирования; объем вкчислений возрастает Экспоненциально с увеличением числа переменных. Некоторые большие задачи нелинейного прохраммирования невозиошо репшгь из-за огромных вычислений п плохой сходимости. По этой причине бояьпке задачи нелинейного программирования с бояъаиа число:.; переуегашх желательно разломись на неоколько, скакем, две или три задачи нелинейного программирования с небольшим числом перзменных. При создании процесса бесконечной поспедоватепьяосги итераций, при котором исходная задача нелинейного програ.\:.п;рованкя разлагает-оя на несколько малых подзадач, последние ьюгут быть решены без 1®уда из-за малой размерности, а реыеняе исходной задачи получает из - итерационного решения. Методология вычислений следувдая.

Дана задача нелинейного программирования min Ра0-4<**.>ха>>х~(*1,**), ж,«***-,/^'* .

При условии, что

(1) Цри данном исходном значении г >3

Х* = (ХГ.Х?) , х°= ,*гв)

(2) Сведем задачу нелинейного программирования (LM4) кряду последовательных задач неограниченной минимизации с помощью метода scmt.

Имеем

min Рс'х.%>= су$>(*х,*г)

где £ о т а

5оо = а£ «»ооЯ * Я;

- итрайная (функция.

(3) Решим подзадачу (¿.15); Пусть

min PC*4 , /Jf * )

= p < .

Полэглм t= Хл . ^

(-1) Решим подзадачу по при заданном

/п.'// Р

/у*» у**\

Молами Jt = ( > жг '

(5) Если / JP Г*"*, ^ - PC*"", %>! < £

то переходим к шагу (6), в противном случае переходим к шагу (6) ¿ели lf(jlKH) - $<Х*)Ы£ . то "

остановка; пусть <£«=о сj. , о> о

переходим к шагу (2).

Процесс вычислений ноказан на рис. 2.1.

Таким, образом п -мерная задача оптимизации ио;.:ет быть ренена на уровне малых размерностей, л4 и соответственно. Назначение этого метода - умсньиить объем памяти, повысить скорость вычислений и разрешимость. Ото гакке "позволяет решать большие задачи нелшойного программирования на микрокомпьютерах.

2.5. Метод координации целей (метод разложения и координации в теории болып'.ц систем)

Мотод координации целей заключается в решении исходной задачи в двухуровневой иерархической структуре. lia втором уровне отдельные подзадачи реыактся в соответствии с координационными факторами, полученными на первом уровне оптимизации. Процесс координации продолжается до тех пор, пока не получено оптимальное решение.

Цредшопогаш, что целевая функция аддипана и сепарабелыш

F = Si • (2.15)

где: Mi - вектор управляющей переменной подсистему < . .X; - текущей вектор переменной подсистем;; / . Корреляционные переменные подсистем/ есть

где Су - коэффициент связи из матриц!.; M .

Для минимизации целевой функции соотьегстаушая с[-ушшя w!o.t.ï!ïaaeii Лаграюса имеет вед:

L = 2 -fi (Ni, У,) + £ ЩГ(Т(-Ъ) лТ&ЯШ*-16)

' N 4 I

где: Vi, J; - соответствующий вевтор шюкнтопей Лагранга, У,-, 'Н £ - входная пореыенная а выходная переменная подопотемы I . Так как Л; определяется на первом уровне, формула (2.16)

могот быть записана следующим образом у

L = EL i - S -fi f "i <"T.- - > + *i - я aj £ij 2i

i=i •>

где ^ß. ,»i) ,

Из этой формулы видно, что Zj аддитивна. Т.е. «окно сказать, что каядая поде не re.ua можвх быть решена отдельно на втором уровне. Подсистема (2.16) может быть описана следующем образом

¿. ^ min *М + Л Л "Д Л' £<j Щ} (2-18)

= ( J.)

Очевидно, что формула (2.18) отличается от<формугы (2,15) отрук-. турой целевой функция. Ио пока получают оптимальное репенпе, верш следугхгая формула:

W г, // V

71 А^ 2 О (2.19)

i^i j-м /»»

Пусть

- peaeime подзадачи i (¿' = ä,2f..., л/) . цц можем вычислить

/т > * 4/ ,,, „ (2.20)

Бела для кавдого 1' , то исходная задача решается и опти-

шдьное решение достигается. В противной случае координирующие ограничения не удовлетворяются, подученное реишше не оптикальнс а недосггвимо. Чтобы «£/» о , Д доякна корректироваться решение! ^ (6\>, , второго уровня.

Согаасно принципу максимума двойственной функции 1агра1ша исходная задача эквивалентна следующей:

при уоловии, что 2,--=-"/;•

Таким образом, формула корректировки градиентной итерацш яш Л есть:

где < - длшш шага (

Итак, метод координации целей вигдедит следующим образом.

(1) Задается исходное значение А на первом уровне и носилаез аа второй уровень.

(2) Решается формула (2.10) (для / = от I до а/ ) на втором уровне и цо дучаьт ¿1,- > 2*<?л),Х;*( А)

(3) Определяется ошибка £, о помоцьи форму ли (2.20).

(4) Коли £, не приемлема, корректируется по формуле (2.22) т первом уровне, переход и шгу (2).

(б) Если €, приемлема, то оптимальное решение пол^

но.

Цроцесо ьичио линии показан иа рис.2.2.

•Ьч

где

2.6. Алгоритм многоцелевого программирования -шюйшй метод взвршещдах сумм

Дана задача многоцелевого программирования

V- м¡vi F(x), У <= £ / X I Q 0>> О |

F W = f

(2.23)

если для xve ¿Лт*, J

хл называют ранением Шрето.

Если X*eR , to формула- /у (X справедлива всегда.

Тогда ** - оптимальное решение. Lloaoio доказать, что оптимальное решение есть реаенне Парето, а обратное неверно.

Задача многоцелевого программирования мо;иет бить обращена в функцию оценки

/='

где tit - весовые .коэффициенты, Цри планировании передач на одной стадии весовые коэффициенты приводятся в соответствии с "Основными принципами надетоеги и устойчивости 0LC". Поэтому задача минимизации вектора V - m!n F(X) превращается в задачу минимизации скаляра

in \J(*)

Цри условии [)

Цаеоь дьухоогектиак модьль планирования ироосразуотся ь оушоооъеишу» волййь. ¿с год иро^т и тдешь

Соответствующий метод вичесЬнйД состоит в следующем.

(1) для данного исходного значения ^ необходима решить задачу оптимизации скаляра.

(2) Проверить, удовлетворяет лп решение "Осношшм принципам..."

(3) Боли"Основные принципа.удовлетворены и , вычисления прекрашатоя, в вроишнсм случае переходяр к шаху

(4) Увеличить вссовие коэффициенты пропорционально на яо&йи-циент и . перейти к шагу (I).

2.7 ОбздШ, процесс вычислений

На базе оппсанных моделей в вычислитешшх мегодоз создана и отлажены программа. Весь процесс шгшсяеннй дан на рис.2.3. Процесс вычислений осуществляется следующим образом.

(1) Согласно извеогной системе определить походнка значения обгей модели.

(2) Создать длухобъектную модель оптимизации для одной стадии а многоетупенчатуп оптимизационную модель.

(а? с помоаьи литейного метода взвешенных суьзл цреобразовать даухобъектпую опяслизационяуы мододь а модель объектной оптимизации и - сфсркгроза гь подзадачу опгйдаацш на одной стадии» Полученная задача - нелинейная задача сксоашюто целочисленного пр0гра;.0.пф02а*1пя.

(4) Нркдашть вту задачу для крзпаокасшгабзого нелинейного прог-раШирозштя в нашейного смотанного целочисленного прохрамми-рования. йгдут получегш значшю результата.

(5) Применять программу быстрой иоррекптровкн надеетостя и устойчивости для проверки оатЕмазацяошого роосиил. Воли гехня-

•ssckes условия не соблодеш,весовой коэффициент, соответствувдй требованиям технологии, увеличивается соответственно. В противное случае перехода к шагу (6).

(6) Дропордионально увеличивается веоовой коэффициент; перехода к вагу (4), если ошибка приемлема.

(?) Оптимизационное решение для кавдой подсистемы, подученное Ш втором уровне, пересадается на координационный уровень (первой уровень). Подучены требуемые координациошше параметра. Приветить, приемлема ли сшибка для координации решений. Если да, то вычисления прекращаются, в противном случае переходят к шагу (8).

(8) Возврат к оцишизации какдой подсистемы на втором уровне. 2.а. Примеры

С помощи описашшх математической модели л методов просчитаны несколько примеров для демонстрации правильности и преимущества разработашшх методов. ¿длее решается задача нлишшо-ааниа ЭДСШ на дальние расстояния в шго-занадноа и ьиг.'м Китай, В результате решения которой получена оптимальная сет!.

,2.8.1. Прямой метод разложения

Традиционно метода дня речения задач нелинейного про:1-ромуирования о огршшченшши преобразует в онтимизациишша ueit дц Сеа ограничений, такие как метод Науэаяа, Глетчера-Ривса, ЦЭТОД Нъьтона в т.д. Ь данной работе рассчитывается три заллчи 1»аюваиого программирования с ограничении ;хиа "сравнения мо-■ вршзго раавикйння с ц.ладюнш&а методами нелинейного

программирования, которые не разлагают задачи нелинейного программировавши Результаты сравнения даны в табл.2.1.

Таблица 2.1

Число переменных

Индекс ?

яремя -Р

. время время

Без декомпозиции

С декомпозицией

2 3

20 60

24,0001 2й

72,3720 23*

403,0021 4'42"

24,000 3"

72,3890 3"

403,0010 2'2Г

А

На основе этих трех призеров могло сделать слодувдса выводы.

1) Ыетод прямого разложения корректен п обладает сходл-гастыо.

2) Время вычислений при методе прямого разложения возрао-гает по сравнению с методом 5МТ .

3) Метод прямого разложения прост и удобен в обращении.

ш не требует создания задачи двойственного программирования из сходной задачи, что необходимо при известной методе разлоге-ия Ьендерса. '

4) Метод прямого раэпожзнля могет преобразовать ютогоыор-ув задачу нелинейного программирования в две задачи нелпнеЯ-ого программирования галой размерности.

2.3.2. Нелинейное смсгаппое цолочис.тегаю программировать

1ЯЯ. проверки правильности л.-герлтмп д*я смененного пе.-и-?Иного лрограм.'.-.гропзнгл сспс.тьзуется гглг"?г программ для ПИ

4321. Для сравнения рассчитываются пять переменных. Результаты дави а табл. 2.2.

Таблица 2.2

Ивдекс М№Р

время 2я 12й

^ 15 15,0002

1(1) .0 0,0005

1(2) 5,0 4,^5

1(3) 0 0,0001

Х(4) 2,0 2,0003

Х(5) 6 0,0003

Отсэда мозщо сделать оледующие выводы:

1) М1МР верен и обладает оходшостьи.

2) задача смешанного целочисленного программирования иолет бить решена с поыощыи ЫР$ , т.к. доиодшгелыше целочисленные ограничения учитывают олсшаость исходной задачи.

В табл.2.3 дан пример раочетов для сравнения метода Жэнге-Кцрло о-методом ШМ1Р- .

Таблица 2.3

индекс ¡/.оита-Карло МЖР

время л« 15"

1 4слеа,оо 4сЛ6и,00

XII) 21 21,0001

хы - ^Ь.СООЗ

10

хи> с. о У ^,0002

XI э) ь и.осо^

Можно сделать оледуюпие вывода

(I) Оба метода верны.

(21 Предложенный алгоритм МГ^Р позволяет подучить результаты при меньших закатах времени, чем методом Мопте-йрло,

2.8.3. Планирование ШСЯН для системы *

Рассматривается система ЗПСИ1 от гидроэлектростанций, рао-.оложенннх в юго-западном и южном Китае. Система дана на рио.2.4. "становленные мощности, нагрузки и объемы производства элентро-нергии .даны в табл.2.4.

Таблица 2.4

Узлы ' I 2 3 ' 4 5 1 6 ' 7 ' 8

зтановл. 1«'0 300 200

зсиость 600 400

1ГРУЗЙИ 1<Л'0 20 50 30 40 200 200

1595 30 70 50 60 300 300

!ЛИЧШШ 11-ЕЮ 2 2 2 2 10 10

■-ва Ш.5 4 4 4 4 12 12

пиечония: единица установленной иовдости - 10 тыс.кВт, вдгаяшя грузки - 10 тас.кВт, единица стоимости производства - гаяь/кВт.ч

Стоимость оборудования для оДСШ 500 КН, 750 кВ, 1100 кВ ш л табя.2.5.

1;.а базе принятых данных получено оптягальное реиеште, валв-о;;-,се число яяигй, степень коррекции, устаяорпенпуя новость, •Ун стоимость я т.д. Ге;;сш:е пог^эаио п гпбп.2.6.

C4J

Ci

э

Cl.

«О

см

Таблица 2.5

Нлименованно

Тип, кБ

Вил

Цена

линия

Трансформатор;;

Коммутационные полсташши

Конденсатор»

500

750 1100

500 750 1100

500

750 1100

Д^^О -4004 ^ ^ ; й -7004

<5 -7000

300000 пань/км

51СООО

750000

10 юань/йЗА 20 50

35000000 юанъ/подст.

50000000 70000000

30 вань/кВА

Таблица 2.6

Тип 50С кЗ 750 КБ 1100 кВ

Года 1990 1Й5 1990 1955 1990 1395

^инии ¿У С/? ш СЙ ¿.V ся ¿и СЯ ш а Ш «

1-3 7 о.со 7 0,72 3(7) 0,52 2(5; 0,7 I 0,6 2 0,3

2-3 0 0 0 0 2(4) 0,23 3(6) 0,72 0 0 I 0,13

2-4 5 0,61 е 0,35 0 0 0 0 0 0 2 0,2

3-5. 5 0.57 а 0,7 5(8) 0,57 4(8) 0,62 0 0 2 0,15

4-5 0 0 0 0 1(2) 0,28 0 0 I 0 0 0

4-6 3 0,63 5 0,43 1(2) 0,41 0 0 0 0 0 0

5-С 4 0,50 а 0,61 4(6) 0,53 3(6) 0,7Б I 0,12 2 0,21

6-7 2 0,67 i 0,42 2(6) 0,6 3(5) 0,7 0 0 2 0

6-7 2 0,64 4 0,42 2(6) 0,6 3(5) 0,7 0 0 0 0

7-8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Ойкая стоимость 4,56 млрд.копей 3.5 млрд. юаней (в,44 млрд.юаней) 6,28 млрд. тоней

¿¡семя 27'Ьа" 24 •56й (21'33 20*12"

5Ь ' . " Цркмечавия: ¿А/ - число линий; Ск - степень коррекции; IЫ и иапитааовпогеыия без коррекции даны в скобках

где г }? - капиталовяотшя, /? - отавка процента,/г - срок службы, % - капиталовложения а году * - преобразованные экснду ташюшые расхода, - число дат на строительство,

2.9. Вывода по разделу 2

1. Судя до суммарным калига лов лощениям, наилучшее навряд виз 750 кВ, затеи идет 500 кВ и, наконец, 1100 кВ.

2. Последовательная коррекция ~ аффективное средство уменьшения капвложений и увеличения пропускной способности. Например, стоимость схемы 750 кВ превзойдет стоимость всех др: гшс схем, волн последовательная коррекция не применена.

3. В данном разделе многомерные задачи нелинейного прог рашдрования должны решаться с поцосьз метода прямого разломе ная.но время вычислений слшком ведшю: от 20' до 30*. Пели м яод прямого разделения заменить общепринятыми методами, ¿шири шр, методом 61МТ , сходимость достигается о трудом.

4. Е атом примере около 200 переменных и сходимость воз мо*аш. Но если число переменных возрастает, то сходимость ста нови тон трудшораэреашиой задачей.

5. Дродлсеанные математические модели и методу являютс? хорошей инструментальной базой для планирования 911СШ и дают аутаие результаты по сравнений о другими извеотнымн методами,

з. .¡.'лта-лткчесйя; модой и метощ /льш;зл ■ усто.Тсгвости эх

"•3.1. Математические молола ¿•ОС

Расчете устойчивости ЭК являются одной из важных задач планирования, проектирования п эксплуатации. В объединенной системе Здект влияния нозиушеиий долвен исследоваться на относительно длительных временных интервалах - до нескольких мшу т. Исследование динамической устойчивости, потери синхронизма, ро-синхронизащш для таких длинных периодов времени требуют моделирования компонентов системы, которые обычно по учитываются при исследовании переходной устойчивости.

В качестве базовой модели синхронной машпш используется известная модель Парка, включающая уравнения напряжений в обмог-ке возбуждения, продольном и поперечном демпферном контурах, уравнения потокораспределенпя п схеме замещения синхронной шпини , ураинеШи движения ротора, уравнения преобразования к обшей системе координат. 1С этом уравнениям добавляются модели сиотегот позбуздештя п регулятора скорости.

' На основании баэопой модеяп Барка формируются упрощенные модели синхронной глошш: .

г /

1) при неуче то демпферных обмоток - Ьа - модель;

Т

2) при представлении цапряггнпя на оворхпероходным реактансом - ~ модель;

а) пикейная модель;

4) модель многсеязешой ЭЭС с электрической сотьв при по-стоянзшх сопроктяетшх нагрузок.

Специальное ксследовання были проведены для формирования . адекватных яоделей силовой частя Гей, ШС, ТЕС н АХ (реактор.

со'

котед, турбина) о уче том оиецифики характеристик оборудований в Китае. Ьти модели попользовались для расчетов динамической устойчивости на длительных интервалах времени.

3.2. Катоды анализа

Для решения пробдеш устойчивости 1>1С использованы .liija класса методов - численного интегрирования и нахождения собственных значений.

Для численного интегрирования системы дв^сорешдаалышх уравнений реализованы и анализировались сле.аушие метода: а) ые-тод предиктор-корректор; б) модифшщювашшй метод Ьйяера; в) метод Рунге-Кутта четвертого порядка; г) метод Iïipa. Ра зри сотая простой неявный метод интегрирования иервого порядка и проведены исследования по оодосгавлешш его возмо4шоотей с методом Гира.

Собственные значения определяются с использованием известного QR-a лгориша.

3.3. Программ анализа устойчивости ьос »

Еодьшш возмонности программы обычно получаются за счет меньшей емкости запоминавшего устройства, большой скорости ра-боад, надетооти в гибкости.

Для исследований разработаны три программы анализа устойчивости ЬЕО, в которых реализуются;

а) модифицированный метод Эйлера или Рунге-Кутта для рас-48 sa динамической устойчивости;

б) неявный метод для модели Парка;

и .

в) расчет собственных значений линеаризованной системы.

Программа анализа динамической устойчивости использует упроь'ешшо модели синхронной маппш и модифицированный метод Эйлера или Рунге-11утта с ропениеы алгебраической системы методом Ньютона для уравнений узловых проводимостой. Программ рассчитала на 300 узлов, 500 линий, 50 синхронных машин о представлением их систем регулирования.

Более точное представление генератор*®обеспечивает модель Парка. 1-та модель содержит II дифференциальных и 13 алгебраических уравнений для кавдой мапины с регуляторами скорости и воз-буадения. В программе имеется возможность выбора необходимой модели от наиболее простой линейной до самой слоеной пелинейпей.

Последовательность шагов для разработанного численного неявного метода представлена на рис.3.I. Программа позволяет исследовать схемы которые содержат 200 узлов, 250 линий, 30 сшарошп.'х мзяии, 50 двигателей.

Прогрлкмз позволяет анализировать: I) авдрип на ЛЗП пли короткие замыкания; 2) отключение и повторное включение линии; 3) автоматическое отключение генератора; 4) выпадение из синхронизма или повторная синхронизация; 5) длительный'период динамических колебаний; 6) потерю синхронизма за счет штора поля; 7) быстроо срабатывание системы клапанов турбиш; 8) влияние нагрузки.

Программа расчета собственных значений использует общую . модель системы, составленную в виде напряжений на ононечиых шинах сгасфошшх агрегатов. Расчет этих напряжений дая наядой итерации поиска собственного значения является основной вычислительной задачей. На рпс.3.2. представлена последовательность патов для расчета собственных значений.

Peo.3.2

Прпгррммп позролтет решать задачи для схсм ЭЭС из 30 уз-лпч, Г1ОО линий, 50 синхронных генераторов.

3.4. Примеры анализа устойиивости ЭЭС

Пример I. На рис..3.3. показана схема для исследования сво-"гдно го колеЛпния после вплмугсения, которое произопло 28 мая 19'"4 г. р ЭЭС на ЛЭП 330 кВ, расположенной в Северо-Западном Китче. В^лмутерние представляет собой трехфазное повреидение, недалеко от узла II. Эта авария ликвидируется за 10 циклов (0,2 сек) путем сбрасывания 90? нагрузки в данном узле.

Пример 2. Метод решения классической задачи динамической устойчивости иллюстрируется на примере проведения исследования 19-ти узловое системы с 4-мя машинами, которая приводится на рис.3.4. Ото исследование проводилось для задачи планирования передятей части системы при .объединении ЭЭС Центрального и Восточного Китая. ЭЭС в этих двух областях одинаковой мощности, около 15000 МВт каждая. Они соединяются мексистемчой линией связи мощностью 500 кВ пропуекнс.П способностью около 1000 МВт.

В тябл.З.I даны сбо&ценныо результаты сравнения методов т1Тсгр1:рспа!'ия, полученные для двух россмотретптх 'ггри-героп.

Метод Г. Модифицированный метод Эйлера является шгш методом второго порядка. Вполне очевидно, что численное ргаегше неустойчиво уже «срез 0,3 сек после аварии.

Метод 2,- Метод Руиге-Кутта представляет собой явный метод четвертого порядка, который является численно устойчивым за счет включения регулирования ояга н оценки погрешности. Однако время расчета для какдогп нага в методе 2 в 3,5 раза больше времени метода 3 (для примера 2). Кроме того, очевидно, что такой

Таблица 3.1

Метод 1 I 2 3. 1 -1

Предельный макс. _ 5хЮ~2 _ 5x10"';

еаг, сек мш. - 5XI0~G - 5хЮ~с

Шаг в сак. для средн. - 10"°, 0,00089 0,00o

примера I макс. Ю-3 2хЮ~3 SxI0~G 0,001' 0,009

ыан. ю-4 0,0007 0,001

Время расчета Цршер I 0,01238 0,037 0,0322 3,57

в озк. Призер 2 0,2417 0.СС923

Время на Один ваг 2 10 3 2,70

итерацию 0,2 сек. 2 сек. 6 •• ■ 735 1957 09 100

Расчет матрицы Пример I - - 0 9,32

Якоби (сек.) Пример 2 - - 0 112

Время расчета, Лериод=0,2с - - 7,24 89,ЗС

сек..цримзр I Пориод=2 с - G3.54 549.7G

Бремя расчета 200 сек., Натуральное время, сек. - 7.3 13 -

пример 2 число шагов - 3723 13000 -

Численная не-зотойчивосгь неуст. 0,3 устойч. устойч. устойч.

Контроль • нет ИГ* Ю-3 КГ*

точнооти •

еэ результат получается для примера 2 при расчете 900 сек:

время расчета для метода 2 занимает 7,3 сек., а для метода 3 -13 сек.

Метоп 3. Ото неявный метод низкого порядка без оачи^и-пия f/i рвди Якобв и обратной матрицы, так что время расчета для кавдо-х\> вага и все реальное время расчета в 10 раз короче времени метода 4« хотя при этом шаг в 10 раз короче шага для метода Л.

Цегм 4. Пето.:1. Гира представляет собой неявный метод высо-

кого порядка. С использованием переменного ntu-a з переменного порядка средний шаг интегрирования увеличивается до 0,008 сея, что составляет в 10 раз больше "аага нетодо 3. Однако па расчёт матриц» якоби затрачивалось 4-5 сек. времени на каадоа сага. Время расчета возросло суадственно (см. табл.3.1).

Из результатов видно, что разработанний неявный итерационной метод дает приемлеше результат« анализа устойчивости ЭЗС. отот метод реализован и полученная программа используется для достижения быстрых результатов.

3.5. Сопоставление результатов разных компьютерных моделей

Неявнее методы и математические модели, рассматривас:.шэ в данном разделе, способствуют репениэ задачи для примера I. Вычисленные результата показанн на рио.3.5 и в табл.3.2 п 3.3.

Таблица 3.2

¿¡оде ль ц Г" Барка

■ Время расчета, сек. 434 469 . ' 586

IIa рко.3.5 декоксгрцруется график изменения скольгетот для переходного процесса, с потерей сшсфойизма п повторной ошпронп» зацией для реального периода 25 сек. И снова можно увидеть, что разные модели обеспечивая?, по-оупеству, одинаковое изменение скольгошм. Из габя.3.2 видно, что шшимальнов время расчета закачивается о использованлея классической модемов то время кал максимальное время - о ввпользовшшеи модели Парка.

Кепользуя три опссанкае программы, для примера 2 получопы

Таблица 3.3

Црограша Модель ■ Собственные значения * v Новий метод Иодель - / Ч- Неявней метод, ¡.'.одег.ь Ларка

Линия I L -0,0-1% Устойчивая _

2 L -0,0184 Неуотойч. О сек. Устойчивая

з L -0,0392 Неустойч.2,5 сек. "

р13-14

900 Шт -0,0Шз Устойчивая -

1200 UBr 0,0567 Неустойч.на 2,5 с. -

1500 ЫВг 0,05'JS Неуотойч.на 1,0 с. -

5 -0,0907 + 2,С6 Устойчивая

К, 10 -0,0347 + 2,65 Неустойч.на 3,5 с. Устойчивая

SO 0,0649 + 2,68 Неустойч.на 3,5 с. колебания

результаты, представавшие в табл.3.3.

Рассмотрим 19-у з лову и оиотену из 4-х машин примера 2, решим дифференциальные уравнения систеш и получим график углов ess функций времени. Обычно решение во времени нелинейных дифференциальных уравнений получается посредством численных методов на Ши. Исследование динамического. редина работы системы зави-сиг от характера дифференциальных уравнений. При атом предполагается небольшое возмущение, начинавшееся в динамике, оно пред-отавляег собой трехфазное замыкание через большое полное сопро-тнвмшга = SSiiS) + j SS&S, имег-кее место недалеко от шины

8 мх на конце любой шш. Цеаь данного примера заключается в сом, чтобы сравнить решение но модели Парка посредством чиолен-вкх методов интегрирования с расчетом собственных значений. с*о* пример основан на исследовании устойчивости связи ыевду Цвмтрадына* я Восточным латаем.

H

© ó

6

Рис. 3.5.

if DTVC

Рис. ЗА.

8

9' 103 ■

©

12

{5

13

Рис. 3.5.

ев '

ЦредавариШше реы&ш работы на линиях 13-14 разной длины

2Ь . 31/, передаваемой мошдостьи £00, 1200 и соответственно 1500 Шт и на ген ера горах о достоянным коэффициентом регулирования возбувдеция приводятся в табл.3.3. Интерес представляет 3 случая: ¡замечено, что новое состояние равновесия дождю удовлетворять: Ь Р = £00 Шг И 10. В данном олучае с^<0 и представляет собой затухающе колебание и тогда система устойчива. И, наоборот, если Ь>21, , Р = 1200 1Шт, К^. = 50, жо система неустойчива. В таком случае > 0 , которые еычисяявтся Программой 3 для расчета собственных значений и лозраотаюлше колебание, вычисленное чиоленно программа,-.!!! I и 2. Сопоставляя резудьташ по о< и , за:,ютам, что суквст-вудат две пары комплексных собственных значений с ©¿¿< 0 , а

~ возрастающее колебание по програше I и затухаюцее по программе 2. Ьто значит, что реальная система устойчива, однако црограша I мокет пр!шести к погрешности, полученной в результате ошибочного расчета с использованием упрощенной модели синхронной машины и явного численного метода.

3.6. Вывода по разделу 3

1. Переходная устойчивость. Существует несколько численных

методов решения задачи переходной устойчивости. Расчет для трех

моделей генераторов {Е'ь'' и Парка) с использованием модифи-Н г

цздкшаиного метода Рунге-Кутга и неявного метода не имеет больио-го различия. Однако о точки зрения численной устойчивости модель Ццрка решалась только о поиоцыо неявного метода.

2. ¿¿шамическая устойчивость. Существует дьа метода решения ¿щодшчвсхаЗ аадачи на длительном интервале времени. Модель про-

странства состояния использовалась более часто и совокупности с методом собственных значений и использованием вычислительного алгоритма 61?. ],яя очень крупной системн это, возможно, непрактично и мокет быть слишком дорого. Поэтому использован неявный числешкй метод решения задачи динамической устойчивости на длительном интервале времени.

3. Повторная синхронизация. После аварии в 1-й момент будет распределяться', возмущенно по синхрошщм машинам в соответствии с коэффициентами синхронной моьвости. [Затем после небольшого периода они будут расяреде;шться по их ииерцияи и с учетом хдран-теристик регулятора скорости. В действительности били записаны переходные процессыV которые явились следствием больпих воздействий, приводящих к потере синхронизма, после того, как турбины подверглись некоторым колебаниям. .Цругим аспектом является проблема динамической неустойчивости, где растуилз колебания тлели место на линиях связи, соединяющих разные системы.. Данная работа представляет ряд экспериментов о использованием неявного метода репения модели. Парка и.физических моделей с учетом влияния некоторых важное факторов, таких как параметры п характеристики регулятора турбины» откуда получаются результата, находящиеся

в соответствии с $актически-ш регзэлшга работы.

4.Разработашше. математические модели и метода исследования переходах процессов' различной длительности адекватно отрагаит реальные процессы в ооС Китая и являются вс^фенгивнкм средством анализа, устойчивости при планировании развития слогнкх неоднородных систем.

4. 1ШВД0МНШ ПРОЕМЫ РАЗВИТИЯ ЬХ ШЛЛ 4.1. Критерии

Основная электрическая сеть в Северной песике, Лпонки и Езроае непрерывно развивается в основной благодаря ее усиленна цутеы ввода Л&Д.Сздуацшг в Китае совершенно шая, как как ввод ДЭД обычно отстает от роста гекерациа и нагрузки из-за финансовых ограниченна. Близкое подохешге было характерно для 'о'Х бывшего СССР. На основании анадаза особенностей развития их разных стран а групп государств и о учетом опыта бывиего СССР ав-короа были разработаны критерии надежности в устойчивости при влаедровашзи развитая основной электрической сети Китая, огра-гащш оаецифшеоЕше условия страны* Суть разработки в том, что я раэнш ш структуре в свойствам частям 2ЕС применяются разные |фнтерцц сдедувдда образом.

Поинкмаршая сеть. Связи меаду крупншн центрами нагрузки и с еоточшщоы электроэнергии, цезду подснстешыи должны быть усилены. Цринишшиая сеть должна быть очень надежной. В условиях нормальной эксплуатации и технического обеду кивания принимающая сеть дошош удовлетворять сдедукцим требованиям:

а) аибой единичный отказ в работе (включая трехфазное короткое замыкание ветви или шиш) должен бить быстро и надежно устранен, чтобы сохранить устойчивость системы;

а) внезапная потеря шЗого компонента (линий или трансформаторов) не дошш вызывать превышение проектного уровня нагрузка. других компонентов.

Таким образом, усиление иршшиапией сета согласно критерии ^ А/-2(окаичал реионг одного элемента) и поддертиие уровня на-щшхеыиа путем ирного подсоидшення больших энергетических ус-

гановок к основной сегл технически осуществимо для обеспечент устойчивой работы всех генераторов в принимающей сети.

Передача .удаленно^ генепапйт. Цра нормалышх условиях внезапное отключение одной из цепей Л31, соедпняшгос генерцрукщга источники с принимавшей сетью, не должно влиять па обычную работу линий, помимо проблем сохранения устойчивости. Для проектирования связи, которая содержит две или более линий сверхвысокого напряжения на дальние расстояния должны быть рассмотрена техническнз меры по откшзчоннэ гидрогенераторов па отправной стороне или по быстрому «ишеш® тепловой генерации, чтобы система оставалась устойчивой. Электрическая сеть должна быть спланирована и спроектирована так, чтобы могла быть предотврата-т тяжелая каскадная авария, соли произойдут серьезные поврег-дешш. Если некоторые группы Л£П, передающее электроэнергии в различных направлениях, долгий быть'соединены вместе, необходимо рассмотреть такса средства, как быстрое разъединение или быстрое отключение генераторов для предотвракэния распространения повреждения, вызванного снижением нагрузки вследствие аварии.

•Взаимосвязь ыеаду,ЭБС. Особо следует подходить к проблеме

»

соединительных лпшй иегду ЭЗС, рассматриваемых в соответствии с проектншз заданиями.

а) ¿ля соединительных линий постоянного и переменного тока, требукшея не только для передачи бояыаих объемов электроэнергия, но такте и для обмета зковешчиоЗ снергией в нормальных условиях, когда паврездензя вызывают отключение этих лилий, дола-на быть обеспечена яадеягсеть и устойчивость системы. Уровень гапрягешш соедшштольной лиша обычно устанавливают па уровне самого высокого иацряавши в основных сетях.

- 72

а) Для toro, чтоби соединительная ,лишя, которая предназначена для передача энергии.в соседнш систему, в случае поврем хения осуществляла згу передачу, сама линия дошлю работать уотойчиво, если происходит потеря электрического источника или серьезное однофазное вашкание. Уровень напряжения соединительной линии устанавливается на уровне соответствуюивго напряжения в системе.

с) При передаче избыточной энергии в систему по слабой 13П моает нарушаться устойчивость при серьезшх повреждениях с делением системы по этой ДЭН,

4.2. Исследование схем передачи электроэнергии от ГХ Трех Ущелий в Восточный Китай

Исходя из опита планирования развития националышх С 1С, уровень 500 кВ считается преобладающи для большинства OSüC. Пооде завершения строительства Г 1С Трех Ущелий мощностью от 13 до 20 Шт вое региональные 0<мС вокруг нее - Центрального Китая tro-Запада, Восточного Китая, и Lxuoro Китая - будут иметь систе мообразувдие сети 500, кВ. Расстояние от ГХ до центра потребления Центрального Китая составляет около 500 км о большим числом ДЭД 500 кВ, а расстояние до канхая - узла нагрузки Uocточного Китая - около 1000 кы. Основная цель данного исследования -вшашть возшлаость экономичной передачи 6-7 ГВт мощности в район Ьанхая.

Для уехнико-аконоыичеокого анализа били рассмотрены С схем оегей, которой формировались в соответствии с "Руководством по надежности и устойчивости ¿LC дпя Китая. Результат расчетов цршедшш в гибл. 4.1.

Таблица 4.1 Техзпао-оконмлпссное сопоставление схем

1 Расчет лотскораспредеяенпя 1 Дредол ' Относит.

Вид связи.. ...........-......-.......... ■........допаял- годовые

Передав. Угол где?:- Потери ческой зкепл. ыоит. да узлами мощооти устойч. затраты (1'Вт) (град) (ГВг) (ГШ) (%)

1.ППТ±5С0 KB 6,223 - 0,761 6,20 123,2

2.¿11! пепемсн. тока+500 кВ 6,2555 48,2 0,030 3,00 100,0

3. Смешанная 6,323 47,31 0,825 7,00 119,3

4.Л'о'П 750 кВ перем.тока, G.3G27 2-х цепкая 44,16 0,053 7,60 134,5

5.Л1Л1 750 кВ перем.тока 6.37Б7 3-х цепная 51,35 0,636 7,30 136,7

6.Л5П 1100 кВ перем.тока, 6,411 2-х цепная 41,58 0,490 8,50 263,3

Из табл.4.1 видно, что пропускная способность схем 2 и 3 составляет 8 и 7 ГВт соответственно, почти такая ге, как п для схе?.ш 750 кВ. Преимущества схем 2 п 3 следующие:

• I. ГсС Трех Jfcoxict, расположенная на расстоянии 40 км к западу от ГЭС Геэдба, геогра^ячеекп находится в зоне ОЭЭО Цзнг-ралыюго Китая п но дальше чем з 400-500 км от узлов потребления в этой регионе. Напряг-еш® 500 кВ счлтается приемлешш уровнем, позволяют обеспечить рост нагрузки в обозртази будучи. Освоение гидроресурсов щ западе и строительство ТЭС на севере региона Дентального Китая потребуют в будущем строительства ЛШ 500 «В, обеспечивающих болшую поддержку ГЭС Трех Ущо-лпй. Поэтому 500 кВ - хороший Уровень гапрякепш для выдачи иошостз стой ГЭС с географнчеокой точка зрения, а ташз похо-

дя из структуры сети.

2. Дри передаче бслиаих объемов мощности от Г ОС в узлы по$ребдешш Восточного Китая по ЛЗП 500 кБ иойностьь используч.т-ся оуществувцае сети 500 кВ Центрального и Восточного Кигая. Ыевду в теми двумя сетями 500 кВ расстояние мезду дъумя бяхаай-щши концами только около 40Q км. Ясно, что схемы 2 и 3 могут реализовать вто преимущество,

3. Так как новый уровень напряжения не появляется, потребуются ызаьвиз мощности транс&а торов, а это в свое очередь делает более рациональным распределение нагрузки, исключает евеитромагнитпце связи и уцроиает функционирование и ремонт.

4. Местные сети оказывают помощь в передаче мощности, повывая надежное к.. Цри многоценном секционировании в конфигурации связи обеспечивается высокая устойчивость к внезашшм изменениям нагрузки, например, при аварии в системе и ликвидации повреядешш, приводя к высокой устойчивости системы.

Таким образам, схема на напряжении 500 кВ, тесно связанная о ОЭЭС Центрального и Восточного Китая и поддерживаемая ыесг-шии сетями, считается дучипм решением, чем другие уровии напряжения. Надое татками ее üosho считать большее число цепий, более высокие потери в ЛИП, больная моииосты короткого замыкания и более широкий выделяемый коридор. Все они носят тривиальный характер по сравнению с преимуществами. Поэтому предалагиетоя использовать линии овязи переменного тока 500 кВ.

Цри оравнении переменного и постоянного тока целесообразно всходить аз того, что на большие расстояния 1ШТ обычно считается адшш S3 приемлемых решений, а предпочтительность смешанной си-огеш ос rue тел спорной.

13 рассматриваемом случае система на постоянном гоко но яв-гчется предпочтительной вследствие того, что:

1. Результат технического иокономкчеокого сравнения (табл.4.1) указывает на то, что при передаче 6,2 ГВг годовно эксплуатационные издершш на передачу па постоянном том d 1,23 раза выше, чем в системе ла переменяем гоко (схема 2), а то время-как" пропускная способность ДЩ па постоянном токе на

1,8 ПЗт нгп;е. Стоимость передача единица, мооюстп, еяедозатопь-по, в 1,5] раза вйпе, чем по ЛЕЯ переменного тока.

2. .Поскольку'ЕосгоФша-.Г&тай-испитшзаог дефицит íjcctocth, ого молю восполнить , за счет мопзюсги ГЭС'на Западо а TSC ка Севере по нескольким-.линиям связи* с .Центральным Китаем ив другими соседними о2С.: Только-„от TSC Трех Ущелий через связь па постоянном токе дефицит покрыть .невозможно, поэтому преп.!уг,зсз-во ЛЬП на постоянном гоко нельзя реализовать во всех реззглах.

3. • Передача электроэнергии от FC-C и район Шанхая частично компенсируется от локальной системы переменного-тока а западпсЗ части региона Восточного Китая,которая reörpat;—юекп бяпгл к ОЭ&С Центрального Китая, Естествешю, что обратноз пптапиэ пе-гелателыю.' . :

4. Поскольку отвеизленио^ог ШГГ-позозма-ио,-избнтсчпая когг-ность другте: ГЭС • пли КС не :бить полиостьа использезака в 03¿C Восточного 11птая.лслсдс!пзие;Е0Г!}0позта .1Ш.

Кз-; anbKraá-,Moaib 'едаяать'.-.вцвод, что схема I требует наибоггъ-пих caisar'i янгяотся-менсэ гибкой и ее;преплущзство пак цротя-ЕенлоЗ связи.пельзя.р'еализопать на протяжении всего года.

Схеаа.З (ctósaimáa.extóa)'Eber ^несколько боаев внооагэ годовые ЕксцлуагацпойЕа саграи: (па 19,3$) по сравнению со схс- ■ мой. 2, но олоиомит один цогпшЯ коридор для будущего развития.

Схемы 2 и 3 имеют низкие эксплуатационные затрат и рекомендуются к рассмотрении для принятия реиения после завершения последующих исследований.

4.3. Анализ и обобщение уровня устойчивости в LLC :-:итая и причин ее нарушения

£ЬС развивается в Китае более 40 лет по •! направлениям: снабжение электроэнергией городов, 3LC провинций, реагионалыше ЭЭС и <Ш5.

На ооновавми опыта анализа более 400 случаев потери jctoü-чквооти в LLC Китая, обвдя методика повышения устойчивости и надежности додащ строго црхщеруиваться решения трех основных задач: структура сети, релейная эацита и прояшоааарийная автоматика, управление. Основываясь на своем опыте, Мшшстерсию энергетики Китая одобрило "Руководящие указания по надежности и устойчивости SC" ь ISBI г. и "Руководящие указания по технологии ЬС" в 1584 Г., подготовленные о участие« автора. Благодаря использованию этих Указаний, количество случаев потери устойчивости снизилось о 20 за период IS7Q-K80 гг. до 7-0 за период ISÖI-IÖÜ9 г.

iiecuoqw на то, что были предприняты больше усилия для расширения ЬЬС за прошедшие 40 вет, основными проблемами ЗЭС ос таится их устойчивость и надехнооть. Количество потерь устойчивости в SUJ Китая показано в табл. 4.2. Со времени пуска ЛУ1 220 кЬ во всех b'J¿ ца очереди, потери устойчивости ЗсС заметно ьоздейогкуиг на иадеашсть при их эксплуатации. Особенно больше число таких случаев í¿ü> öjjio аа период IüVO-J^bO гг.

0cücüji¡¡¿e крична;.- ьртера устойчивости cseuyj-uie:

Таблица 4.2

Количество случаев потери устойчивости в 31С Китая

' Количество случаев потери

Не- Гог.н 00С устойчивости

г иол статическая переходная динамическая общее

I 1951-1153 Северо-Восток 10 25 _ 35

И 54-I9G5 - ' 13 - 13

* > I900-1969 Северо-Восток 2 13 - 15

. Восток

Центр

j 1970-1930 Северо-Восток 52 51 4 107

Север 12 21 4 37

Восток 12 13 - 25

центр 9 40 - 49

Северо-Запад 4 6 4 14

1йго-Залад I 14 - 15

1иг I 5 - 6

4 1981-1990 Северо-Восток - 1С - 16

Север I 4 - 5

Восток - 9 - 9

Центр - 0 -I 9

Северо-Запад - 9 , - 9

кхо-5эпад - S - 9

- 2 I 3

06s.ee 104 261 14 379

1. Слабая структура сети.

(1) Единичная Л1шня передач на бопьиое расстояние. Ее доля потерь устойчивости от ободто числа по стране составляет около ЗОМ.

(2) Перегрузка Л.ЗП низшего тпряг.сигл при параллельных ЛЗП из-за отказа параллельной ЛЕП высшего напряжения. Большинство потерь устойчивости (253) в 1970-1900 гг. (табл.4.2) были по

зтой причине и их доля от ойцего числа составила 20,

(3) Большой единична контур. ¿¿Ii "¿20 лрот;шулась на 867 юз Ol ГЗС myfijeiib севернее города Дньиань к ¿.алши и другая ЛИНИЯ шнее прямо.к ¿.адяни в провинции ¿яошщ. Огшт эксплуатации показал, что а га система кмапа большое количество потерь устойчивости, 6 случаев в К70-Ь0 гг. и один случай в 1'_Ь0-ISSO ГГ.

(4) Слабая связь между системой и нршшмаидай IU:. Общая ¿юля потерь устойчивости в этой структуре сшла около Ю> от общей по стране,

(5) Протяженная связь на большие расстояния, например:

а) связь с запада чорез юг на восток Сихуяня линиями 220 kj xli.u-цой более чем 1000 км; б) связь в восточной части провинции Хейвднцзян около £00 км при наличии линий нескольких уровней напряжения 220-164-110 кВ. Ь обадм на таких связях Ондо более чей 60 случаев, что составляет Ю,- от обцэго числа по стране.

(6) Слабая структура сетей.по обоим концам Ьто значит, что эквивалентное сопротивление на концах линии составляет око-до 70% обвдго сопротивления.- Так что, когда выключатель в сети низкого напряжения на одном конце -отклшазтся из-за отказа, система 330 кБ будет колебаться или терять устойчивость.

(7) Слабая меиснстемная Ло11. Например, когда OLG Гуаньдоня И 3UÜ Гонконга били объединена ¿Ш 132 кЗ и ьго-западная сис lern присоединена к северо-западной одной J/JH 220 кБ: н системе Гуаиьдоиъ-Гоикоиг öuau случаи колебаний низкой частоты и сяутай-ше колебания в ЫС Сичуань так, что из-за колебаний эти ОЬсС часто распадались.

2. Релейная защита и нротивоаьарийная автоматика.

(1) Ьепраеияьпая работа реле при нормальной работе систем! i.

Записи с осциллографа показали, что релейная защита отключала по ошибке элементы С.1С без аварий в сети. Таких случаев произоа-ло около 10> от об:.;его числа потерь устойчивости по cipane.

¡,;е.пленкая ликвидация повреждения в системе или невозможность ликвидации. 5а последние <10 лот более 100 случаев из 400 произошли по этой причине.

(.3) Случаи отклонения системы при отказе а работе реле н анормальных условиях, доля таких аварий в обцой сумме потерь устойчивости достигла 5«. Такого рода аварии наиболее серьезны и могут вызвать большие экономические потери.

3. Проблени управления в ScC.

Несмотря на быстрое развитие dlQ за последние 40 лет, "X упрапленке, в основном, но соответствует развития РЗС и не удовлетворяет тре^ованкл технического развития, ¡¡'.него проблем, срл-занннх о управлением GIC, выявлено при анализе 400 случаев погс-рп устойчивости.

(I) Неправильная работа персонала. Потери статической устойчивости происходили только в тех случаях, когда обслукпваю-персонал не знал предела по новой ЛУП. ' (2) Оаибкп в работе персонала. Количество потерь устойчивости о? об..;сго числа в этом случае составляет 2(й по стране.

(3) Работа с низкой частотой или пезкея напряжением. В па-чале 70-х годов такого рода случаев потерп устойчивости было много, около S'i.

(4) Несвоевременные расчеты устойчивости. Анализ показчга-ет, что эта причина дает достаточно высокую доли потерь устойчивости.

4.4. Цринципы повышения устойчивости

За более чем сорокояетшю истории управление устоНчнво-ОШ) в Китае было значительно развито и улучшено, особенно в обдаоти планирования, проектирования, исскедошни!; ц аксери-ментов , строительства и эксплуатации, в маленьких провинцш'.ь-ных оетях в больших региональных. Опыт Китая заклинается в сведущем:

а). Создание "Руководящих указаний по надежности ы устойчивости ЭЗСВ. Отдельные направления могут быть классифицированы следующим образом.

(1) Проект структуры сети додкен основываться на расчетах устойчивости.

(2) Специальные исследования устойчивости допили быть сделаны для проекта новой ДЭД на большие расстояния.

(3) Специальные исследования устойчивости 1С&, как целой сиотеш, доданы быть сделаны для проекта новой большой электростанции.

(4) Новые ¿Зй, электростанции и их релейная защита доякны быть спроектированы, построены и пущены в эксплуатации одновременно как единый проект.

(5) Критерии устойчивости и надежности ЬЪС были коротко названы "Три линии защити".

(6) Персонал, работающий в 5ЬС, должен быть хорошо обучен, преаде чем работать в качестве квалифицированных диспетчеров.

<7) Каадый диопетчерский центр провинциальной иди регионал щЛ ЬЗС должен иметь спецшльное руководство по обеспечению устойчивости соответствующих систем о учетом предварительных расчесов.

Кпкдол система должна соблюдать "Три линии защиты", которые показаны в табл.4.3.

Таблица 4.3

"Сри линии засига

т

лИНИЛ

за;.лтк

Нарушения

Устойчивое ть

Нагрузка

Первая Об(.з'.е попрогаения Должна поддерла-

ваТься

Вторая дсиничные серьез- "

Ш1е повреждения

Третья ¡¿нокестветше Ногвт быть поте-

поврегдения ряна для предо твра-

сения аварии

Без потерь

Незначительная потеря шпрузая

Снизить нагрузку для ускорения восогановленсл

1) Первая линия заэдга - для наиболее часто вотречашпхся анарий, когда система должна оставаться устойчивой без потеря нагрузки (например, однофазные авария), доланы быть проанализированы отказы генерируют* установок, ЛЭП или трансформаторов, больной нагрузки, одного полиса ППТ.

2) Вторая линия запиты - для единичных, наименее возмогла* отказов несера (например, трехфазная авария); оистет долапа оставаться устойчивой, но могег потерять немного нагрузки. Долгий быть проанализированы отказы шин, одной. станпЬн, двухцзппоЗ Л&Л» двух полисов ППТ.

3) Третья литая запиты - для оаикх крупных ¡щогествешшх потерь пли различных случайностей, когда устойчивость с ев темы трудно поддерживать или затраты на ее поддерЕанзю спееком высоки п неприемлемы, по предварительные меры должны быть приняты, чтобы снизить потер» нагрузки, ускорить восстановление работа

и предотвратить излишне отключения.

Три линии заштн являются основными дня работы ЭЗС, в особенности вторая. Она достигается использованием репейной зиял-

ßü

ты и противоаварийиой автоматики. доля однофазных нарушений в 1970-60 гг. соотааила на элементах 220 кИ Ь2> и на элементах 500 кВ в 1Ьй2-1ЬЬ0 гг. - Хотя потери устойчивости, визвав-НЫ0 двух или трехфазными авариями, в обкей доле потерь устойчивости составили за период 1Ь70-1980 гг. - У2,5> и за период 168|-Х8Ь0гг. - eci. ото значит, что при большие тве однофазных аварий ЬсС могут оставаться устойчивыми при действии редкой ааииты, а большинство трвехфазних аварий приводят к нарушение устойчивости.

За период IS6I-I9W) гг. 22С росли быстрее. Доля трехфазш: аварий и отказов ш 220 к!3 составила Ж» и за период iioi-IbfcO гг. 43;i. В соответствии с Руководством но устойчивости, л ля liX в Китае, которые не могут поддерживать устойчивость ври первой линии защиты, составляла 12 олучаев (Ш-), при второй линии зашты - X случаев (6CW. нри третьей - 12 случаев (¿¡öJ б). Создание "Руководства па технологии LU;". Применяется несколько различных критериев и правил для различных проблем развития 12С, например: планирование генерации, формирование ILO, контроль генерации и частоты, контроль реактивной эиергии и налряхения, репейная защита и иромшоаварийнан ивто^уши, контроль за надедашстыи и мониторинг,

4.5. Усиление структуры электрической сети. •

Цри иаанцрлшшш и проектировании Электрической oeru, вк; >.¡44 upwitttjai^y») сет»., соединяви истючишс анергии с UC, та жи>и и т.д. - все ücjökiu развитая электрической сети до.'»лм щишки тьоа в расчет, од^ш рекйиещшнш дслши быть сдь..:м

так, чтобы вся система соответствовала принципу - активная и реактивная энергии контролируются уровнями папрягания, реактивная энергия дошй балансироваться на месте.

В результате районные ЭЭС формируются с целю усиления принимающей сети. Бообпе крупные электростанции должны бнть подсоединены к ЭЭС с соответствующим уровнем напряжения.

Рациональная структура сети и технические меры по обеспечению надежности и устойчивости должны бнть скоординированы.

ЗШШШИБ

1. Изложенные исследования включают три основных направления: а) развитие общей методология планирования ЭЗС с учетом технической и экономической оффектлвпооти новых электрических сетей, исходным пунктом которой является тохппко-экономпчеокиЯ анализ возможностей их совервенотвования; б) создание га тематических моделей для проведения такого анализа и в) разработка многое тадийной методики для репенпя задач ппашфовапЕЯ ЭЗС. К настоящему времени достаточно четко выявились теоретическая п практическая значимость тематики исследований, Ьалошш основы для дальнейшего развития предлагаемых моделей, получен" ряд пенных прикладных результатов, в том числе при исследованиях схем передачи электроэнергии от ГЭС Трех УщеяиЙ^бъединендя ЭЗС Юга и Центра Китая, передачи электроэнергии от ГЭС на Юго-Западо до восточной части Китая.

2. Изложенные исследования учитывают три оспошше часта • ЭОС Китая, различнее по свойствам: а) принимающая сеть, гмевтпя сильные связи и удовпетнорлхкоя критерию надезшссти Ы~Я, о подперла ¡гаем уровня папрягения посрегсгвом пряной связи пгрега-

год болшой моадюош о основной сетью; б) дальние ли! для передачи большое потоков эяоктрознерпш, удовлетворяете критерии надежности //-1с пошщьы специальных мероприятий; в) связи ме;-..-ду ЭЭД, в соответствий с проектними заданиями (сильные, средние в слабые связи).

3. В своих исследованиях методологии планирования ООО автор развивал применительно к различным задачам положения теории современной математики (декомпозиция и согласование больших систем, линейное, нелинейное и целочисленное программировании, глобальную оптимизации). Использование в этих исспедоыаниях сов ременных методов способствовало физическому обссыовашоз как в1'.— бора вида математического описания для задач развития пршима:>-идах сетей (потокорасиределенш поотояшюго тока) и дальних „он (потокорасиределения переменного тока), так и методов онтимцза-ции для многостадийного технико-экономического анализа (согласо вания) в для проьерги на;.е:шооти и устойчивости.

4. Основные прикладные результаты выполненных исследований щдазчают: обеспечение устойчивости ЭОС Китая; разработка норм и нормативов устойчивости; создание математических моделей и црограш для расчетов статической, переходной и динампч* ---кой ус

i

тойчивооти; разработка алгоритмов формировании матриц уравнении оостояния при использовании - методики и решения ах-стких систем дийереициадышх уравнений для расчета переходных процес сов с поиоцио чиолешшх методов; создание руководства и шстру» дай по устойчивости, которые быаи переданы в омелы планирован* проектирования, производства и строительства для улучшения управления устойчивости в результате число потерь устойчивости в ГОД с 20 случаев за период Г/ЛЫ-ии гг. снизилось до 7-1] ел) од первое 1«Ц-1г:.'0 гг.

5. Разработанкис методология, метода я алгоритма, несмотря на учет спэцп$кхп ЭЗС Китая, шеют уншзерсалышй характер п могут попользоваться для других ЗЭС.

G, Основним направлением развития разработанной методологии является интеграция ео с задачами выбора отруктурн генера-рушего оборудования при планирования развития ЭЭС.

X X

X

Основное содержание диссертации опубликовано в следуклнз работах:

1. Чкэл I-'эйге, Лсинхронше режимы и условия респяхрснЕза-щш синхронных полпенсаторов в ЗйС I/ Сборник статей совета Всекитайского общества гошшеров-энергетззков (ВОИЭ), Пекин, Изд. ISG4, с.128-139 (китайск.).

2. 43:315 Нойте. Устойчивость синхронных ко;,шенсаторов п ЭХ // Доклад на Всекитайской конференции эяектрознергетпков (ЕКЭ), 1953, Пекин, 0.33-42 (китайск.).

3. Чеэи Нзйто. Устойчивость синхронных компенсаторов, ра-Йоташих в узлах нагрузки // Электрический инженерннй вурная Совета BKí), ISG5, 1Ь 2, с.II-26 (китайск.).

4. Чзг.зн Мэйто. Анализ авзрийних колебаний в линии передачи 330 кВ в электрических системах Шан-Сан-Цкн // Техника ЭС„ IS77» Я I,-е.10-21.

5. Чг-эп Цэйте, Ли Чгаохи. Исследование электроснабжения Уханского кеталлургпческого комбината Ш // Доклад НШЭ, Папин, IS70, С. 45-57 (китайск.Ь

С. Ух-т Мойте. Несколько яопросой в изучении устойчиаости ówC // СлектроэнвргегЕН, IS78, № I, с.12-21 (китайск.). .

7. %эн УЭйге, Анализ аварий и устойчив оси; и применение мероприятий дая повышения устойчив ости в // Сборник кс иэп-росам электрических систем, Пекин, 1579, й 10, с.10-12 (китайск.)

8. Руководящие правила по устойчивости электрических систем // Министерство Ьд, 1973. Пекин (в соавторстве) (китайск.).

9. Чезн Нойте. Некоторые вовроск объяснения руководят^ правил устойчивости электрических, систем // олектрические сксте-ш, 1972, й 3, с.1-11 (китайск.).

10. Руководящие правила по устойчивости и надеагостн электрических систем // Министерство ££,, 1981, Пекин (в соавторстве) (китайск,).

11. Руководите правила по устойчивости к надездостн Изд. Книга электроэнергетика, 6, 1982 (китайск.).

12. 'ЧЬ&эн Иэйте, Щ Куанда. Динамическая устойчивость при малых возмущениях в - электрических системах // Доклад на конференции по электрическим системам, 1£8з, ¿тек, с.21-21 (китайск.).

13. Ван Мейи, ион Дшщон,' Чгэн ¡,:зйте, /да Конян. Построение надекных ОС. - Анализ конструкции ЭС // Доклад на конференции по электрическим системам, 1383, Уши, с.-1С-5и (китайск.).

14. Технические руководяще правила для электрических систем. Шшкстеротво ГЬ, 1984, Пекин (в соавторстве) (китайск.).

15. Чл;эн Мэйте. Вопроси по надежности и устойчивости большое // Сборник диспетчерских экспериментальных семинаров,

,'й 4, 1985, Циндао, с.06-75 (китайск.).

1С. Чеэн Иэйге, )л Чхэнсёнь, фан К., 1'яъ Ьнь^ао. !..атеыа-ютесхие модели и метода для моделирования -длительных иереход-йах динамических процессов в электрических системах // доклад Ва конференции по цримеаеша; вычислительной техники в электро-

Ь7

энергетике, ICG;!, ¿¿'«лиг, с.33-41 (кигайск.).

17. Полоз.пг.-е и перспектив» энергетики в Кптао. 1'зд. Книга (в соавторстве). jXdG, Пекин, с;¿25-193. (китайск.).

18. Чй;эп .'..ойто. Бопроси конструкции электрических сетей

больших Moiwocreil // ..оклад"на секинаро Совета по олекзртеекгм

сетям ЗКОКЭ провинций,ДнфэЯ, IS06, 7,ог,о, с.25-05 (кптайск.).

IS. Zheng М¿tie> Уе ¿'¿/¿г j Li XCqomCHg. Power gyvtc** siagc&ly GoMSCtftrCifCf -¿Ue ^[ HMDC

-LraHznihiicn//IESB/CSBS joint Conl/fUak- Voii. TrcnZ.

Си CUho t Oci. }£c г ¡¿ид } Cl-^ия,

В. io't-ioT. ;

20. Zheng Уе Уии&амд} Уие,и вСи, Псе оСеесш-posrcгк'&и al^CrcHihi ¿h H'~z

cr^HSweSbi-oir рСаииСиъ fjProa, of Ini en •

- and Affl.: IS£m • £<-ч , CU P. 88-34.

21. 'IxtGH .Мойте, %аи Сёцэн, Чган йзэй. Динамическое моделирование 1С на среднем интервале времени с ядерншли. электрическими станциями // Сборник, статей на Ci'конференции шгазнеров ядоршеов и опергекхков. IS8S. Шеньчяен, с.180-185 (шдайск.).

22. Чжэн .Мэйге. Цшщппы развития 5С в Китае // Сборник статей "Планированиз научных работ по эпергетико'до 2000 года", ISG8, Пекин, c.Sl-SS (китаЗск.).

23. т^Ае^д /-feufe. Jf cl&cotirposi&inf _

a&zorCtUw f^r pewefr pfenning //Proc.

of ¿eJtoo€- ¿сжгня-r MezPoofs.

ancf ~ThoCr Aaf eC&steoMs, 428Э/IRKUTSK, X/22R, F.6J-6S. n

24. 2?h<znq McC~bz. £xpc.ftG!iccS, W CrtierCc* ^Oy

ste&Ct-h power* ¿Vr

¿Uhc, /I C1GRE. ¿>tJnie>. of Fb^vcr g<f*t. ¿ч X)evc&>-pCk^ tounirte* ¡-las9p гго-

2bG.

25. Математические ыодезш и планирование развития линий электропередачи. Изд. Книга (в соааторсие), 1989, Пекин, 0.454-468, 5I6-5G8.

2G. Инструкция для расчета переходной устойчивости SCC. Министерство aaepmi, IS89, Пекин (китайск.).

27. Современная техника производства электроэнергии (часть "Электрические система"), Изд. Книга (в соавторстве), IS89. Нанцин, с. 154-174 , 234-253 , 276-2S8 (катанок.).

28. ЧШ1 Мэйае, Као Гоцая^ Чен Ца. Одтшалыше конструкции для связи тда Efcmoli и Дзнтравьной система!,!И // Доклад

«

НИИЭ, ISSO, Пекин, 18 (кп'гаЁСК.).

29. Me¿íe} Ш УСЛИ&схий > ¡ ¿¿ o -упсм.'Л sítffy o£ ¿ke. se.ke.Mtes с4

3¡roJ Three. GhrgU Pro/eei т?о CltCn*//££ectrbityt

4вЗо, V. i} M. i , £. 3o -34.

30. Чьэн Мэйте и др. Исследование конструкций £оС при передаче от гидростанции Трех Ущелий в электрическую систему // Доклад IBilcj, ISSO, с.1-22 (китайск.).

íUcctoCcjy Jor боне a¿S¿*tie& h

Syif-, ¿>'*f¿. 1391 > 1 Clfi'rtctj 1991,

32. -¿heytg Meíée, T/b>t>reVetnei+é ¿иб pewer syntax ¿n CU Си я // Pr ос. /„Y. CauJ.

он 19в1 /hkv. Си Power Gonir. £>ре#. ¿¡„J

(APSCoM' áj). Mv. /¿3J, fang f>, 6S¿-6éj.

33. 4i.su Шне. Опит эксплуатации ь иовшешш устоИчиьости ббектрических систем// йдектроанергетш:, & 5, iüS2, c.-1-i (китайок.).

34. Якеид МеЫе., M<*{l*etr>«lica£ tnoofe€ er и с/ tue--iitoef LH oowar m //Proç,

Мяу {<332, Sbaig/í&H, ekih.«}£st-sê. *

35. Ч;::эн Мэйте.. Исследование • конструкции электропередач]! от гидростанции Трех Упюяпй в БС // Техника ЗС, W 3, 1992,

в.9-15 (китайск.).

36. Zheng Met'éc, So£i*tcon "¿o il*е. ор&^гг&ои pro-¿tehts <г$ 5оо ¿V power- sys¿et+, ¿и CltCn<* &£1/

f. 3Ó-4&.

37. Mc¿éc. P,

' Подписано к печати 14.12.92 г. Заказ й fê? Тпрая 100 экз. Отпечатано в CSH СО РАН

)

t*'