автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Методы оптимального управления режимами электрических сетей с учетом показателей качества электроэнергии

Р Г 6 од

1 О МАЙ АВД ДЕМИЯ НАУК УКРАИНЫ

ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ

на правах рукописи

ОЛЯНИШИН Вадим Олегович

МЕТОДЫ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМАМИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ С УЧЕТОМ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Специальность 05.14.02 - Электрические станции (электрическая

часть), сети, электроэнергетические системы и управление ими

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

КИЕВ - 1993.

Работа, выполнена в Институте электродинамики АН Украины

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор, член-корреспондент АН Украины, В.Г.Кузнецов

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор,

В.М.Постолатий

кандидат технических наук, старший ннучный сотрудник В.*.Лрихно

Ведущая организация - Научно-исследовательский институт электроэнергетики (НИИЭЭ) Минэнерго Украины, г.Киев

Зашита диссертации состоится "/¿" 1993 года в

//— на заседании специализированного совета Д 016.30.04 при Институте электродинамики АН Украины по адресу: 252680, г.Киев-57, Проспект Победы, 56.

С диссертацией -можно ознакомиться в библиотеке Института электродинамики АН Украины. • ■

Автореферат разослан 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета,

доктор технических наук ^ , Г.М.Федоренко

г!

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Развитие электрических сетей ОС) как, основного звена электроэнергетических систем характеризует я их насыщением новыми нетрадиционными потребителями электрической энергии <ЭЭ) и, как следствие, устойчивой тенденцией снижения качества электроэнергии (КЭ). Сегодня в ЭС развитых стран мира такие показатели КЭ как отклонения, колебания, несимметрия и несинусоидальность напряжений стали постоянно действующими факторами, снижающими эффективность работы как самих ЭС, так и потребителей ЭЭ.

До настоящего времени модели и методы анализа и управления установившимися режимами (УР) ЭС предполагали учет только одного нормируемого ГОСТ 13109-87 показателя КЭ -отклонений напряжения. Влияние постоянно действующих несимметрии и несинусоидальности напряжений исследовано в значительной степени для X низших иерархических уровней, однако при этом в больсинстве случаев игнорируется природа совместного воздействия различных показателей. Применяемый в настоящее время подход не обеспечивает оценки комплексного влияния отклонений, нэсимметрии и несинусоидальности напряжений на экономическую эффективность УР в целом для ЭС энергосистем, так же, как и не обеспечивает корректного выбора управляющих воздействий при решении оптимизационных задач с учетом искажений КЭ.

Объектом исследования диссертационной работы является электроэнергетическая система, как большая кибернетическая система, управление которой предполагает автоматизацию и компьютеризацию процессов производства, передачи и распределения ЭЭ. С точки зрения анализа КЭ ЭС представляет собой совокупность многофазных элементов с нелинейными характеристиками и различающимися параметрами фаз. Меротшятия по управлению УР X, энергосбережению и повышению КЭ осуществляются с помощью регулирующего оборудования, в том числе с пофазным управлением, компенсирующих уст{. >йств и других устройств коррекции параметров режима.

Поскольку надежное обеспечение потребителей электроэнергией надлежащего качества является основной целью функционирования X, актуальной научно - технической задачей является разработка математических моделей <ММ) и методов

анализа и оптимального управления УР. ЭС энергосистем, учитывающих отклонения, несимметрию и несинусоидальность напряжений и обеспечивающих повышение эффективности и надежности энергообеспечения при стабилизации КЭ.

Цель работы и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка эффективных методов анализа и управления режимами основных сетей энергосистем, учитывающих влияние КЭ, для повышения экономичности и надежности УР ЭС.

Для достижения цели работы решены следующие задачи:

1. Разработаны методы анализа УР работы ЭС, учитывающие несимметрию и несинусоидальность напряжений и токов.

2. Разработаны ММ элементов ЭС, адекватно отражающие влияние различных показателей КЭ на их технологические и экономические характеристики. .

3. Разработана концептуальная ММ оптимального управления УР ЭС с учетом КЭ по критериям эффективности ' и надежности работы сетевого электрооборудования (ЭО).

4. Развиты метода управления . УР ЭС при оптимальном распределении реактивных мощностей и коэффициентов трансформации с учетом ограничений на уровни отклонений показателей КЭ.

5. Созданы алгоритмы и программы для решения задач анализа и оптимизации УР ЭС на персональных ЭВМ.

Методы исследований. В работе на основании системно -структурного подхода применены: теория графов, методы линейной алгебры, методы факторизации систем линейных уравнений с учетом разреженности матриц, метод Ныотона-Рафсона второго порядка для решения систем нелинейных уравнений УР X, методы сопряженных градиентов для решения оптимизационных задач, метода внешних и внутренних штрафных функций для учета ограничений при оптимизации. Моделирование несимметричных УР ЭС основано на матричном методе анализа электрических цепей с применением компаунд-модели, метода адресных отображений и теории связных списков.

Научная новизна. В диссертационной работе впервые:

- предложена комплексная ММ УР для анализа КЭ в электрических сетях энергосистем.

- разработан метод расчета несимметричного УР на основной частоте для узловой модели ЭС в фазных координатах. Система нелинейных уравнений УР решается методом второго порядка.

реализующим полное разложение уравнений баланса узловых мощностей в степенной ряд с учетом идентичности структур и слабой заполненности матриц узловых проводимостей и Яхоби.

- предложен метод анализа распространения гармоник з Э , основанный на применении однолинейной узловой модели для соответствующих частот. Система уравнений решается путем линеаризации по Ньютону - Рафсону с 'учетом идентичности структур и разреженности матриц на частотах гармоник.

- разработаны ММ влияния различных показателей КЭ на основные виды оборудования ЭС, позволяющие производить оценку снижения экономических характеристик линий электропередач, трансформаторов и другого 30 при отклонениях КЭ, в том числе с учетом фактора ссвкэстього воздействия различных показателей.

- разработана ММ оптимального управления УР ЭС с учетом КЭ, основанная на применении градиентных г.-этодов при выборе управляющих воздействий.

- предложен метод и алгоритм решения задачи оптимального распределения реактивных мощностей по критерия;/, минимума технологического расхода ЭЭ с учетом отклонений ПКЭ.

- предложен кетод и алгоритм оптимизации коэффициентов трансформации, основанный на выборе регулировочных ЭДС в качестве независимых переменных. Задача решена по критерию минимума потерь активной мощности в ЭС с ограничениями по уровням отклонений показателей КЭ.

Автор защищает:

1. Метод анализа УР ЭС на основной частоте, основанный на разложении уравнений баланса узловых мощностей в степенной ряд до членов второго порядка.

2. Методику моделирования распространения гармоник в ЭС.

3. Методику математического моделирования влияния показателей КЭ на ЭО.

4. Методику ограничения допустимых уровней отклонений ПКЭ .в ЭС различных номинальных напряжений, учитывающую фактор одновременного воздействия различных показателей.

5. Концептуальную модель учета КЭ при выборе управляющих воздействий на УР ЭС энергосистем.

Практическая ценность работы. Предложенная в работе методика анализа УР обеспечивает получение более полной информации о текущем режиме сети: об уровнях отклонений напряжений, уровнях несимметрии и несинусоидальности

напряжений в узлах ЭС. о потерях, обусловленных снижением КЭ и о допустимости текущего режима в целом с точки зрения влияния КЭ на оборудование ЭС. Методы оптимизации, разработанные в диссертации, обеспечивают получение оптимальных по экономической эффективности УР при соблюдении ограничений на КЭ. Методология, используемая для моделирования влияния КЭ на ЭО, даот возможность оценки как увеличения потерь и сокращения сроков службы оборудования, обусловленных снижением КЭ, так и выработки рекомендаций по ограничению отклонений показателей КЭ при их совместном воздействии. Разработанные методы и алгоритмы реализованы в виде программ для анализа и оптимизации УР в ЭС различных классов напряжений и находят применение в проектной и эксплуатационной практике.

Внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы использованы при разработке рекомендаций по нормированию показателей качества электроэнергии в ЭС, а также при создании и внедрении программно-вычислительных комплексов:

1. Комплекс программ оптимизации питающих сетей высшего напряжения "ЭСКОРТ-9" (внедрен в ПЭО "Львовэнерго" и др.).

2. Комплекс программ "ЭСКИЗ" анализа и оптимизации режимов X на мини-ЭВМ СМ-4 / СМ-1420 (внедрен в эксплуатацию в 14 энергосистемах, в том числе в ПЭО "Киевэнерго", "Мосэнерго", "Латвэнерго" и др.). В 1988 году разработка награждена золотой медалью ВДНХ СССР, а автор - как один из разработчиков - серебрянной медалью.

3. Комплекс программ анализа установившихся режимов электрических сетей с учетом показателей КЭ (внедрен в ПЭО "Днепроэнерго" в 1990 г).

4. Интегрированный программно-вычислительный комплекс "ЭКСПЕРТ" анализа нормальных и аварийных режимов ПЭС на персональных ЭВМ (внедрен в РЭУ "Гродноэнерго" в 1991 г.).

5. Рекомендации по нормированию уровней несимметрии и несинусоидальности напряжений при их совместном воздействии (переданы для внедрения в ГПЭО "Укрэнерго* в 1992 г.)

Общий подтвержденный экономический эффект от внедрения разработок составляет 146,00 тыс. руб. в год, на долю автора приходится 29,2 тыс. руб. в год (масштаб цен соответствует 1989-1990 гг.).

Апробация работы. Основные положения и материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на

следующих научно технических конференциях и семинарах:

Четвертой Республиканской ' научно-технической конференции "Современные проблемы энергетики", г.Киев,' 1985 г.

- научно-технической конференции "Управление развитием и функционированием систем электроснабжения", г.Киев, 1886 г.

- 31 Международном . научном коллоквиуме "Электроэнергетические системы и установки", г.Ильменау, ГДР, 1983 г. ~

- Мевдукародной научно-технической конференции "Качество электрической энергии в системах электроснабжения", г.Лодзь, Польша, 1937 г.

Международной конференции "Современные проблемы автоматизации и управления энергетическими системами", г.Гливице, Польша, 1939 г.

- научно-технической конференции "Критерии экономической эффективности в энергетике", г.Киев, 1990 г.

- Всесоюзной научно-технической конференции "Разработка методов и средств экономии электроэнергии в электрических системах и системах электроснабжения промышленности и транспорта", г.Днепропетровск, 1990 г.

- 71 Республиканской школе-семинаре молодых ученых и специалистов, г. Алушта, 1992 г.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 19 печатных работ, в том числе 8 статей и Z отчета по законченным НИР "Норма" и "Совместимость".

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений и содержит 168 страниц основного машинописного текста, 20 рисунков на 17 страницах, 3 таблицы, список литературных источников из 197 наименований на 21 странице и 27 страниц приложений.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность задачи,сформулированы цель и задачи исследования, отражены научная ноызна и практическая ценность диссертационной работы, изложены основные положения, выносимые на защиту, приведены сведения об апробации и публикации основных результатов исследований, описаны структура и краткое содержание работы.

В первой главе предложено решение задачи расчета УР ЭС с

учетом искажений КЗ. Подход к моделированию ЭС, примененный в р-'-оте, предполагает независимое моделирование конфигурации ЗС, элементов ЗС на основной частоте и на частотах гармоник. Топология анализируемой ЭС задается адресной информационной моделью, основанной на теории связных списков и обладающей радом преимуществ по сравнению с матричными моделям за счет снижения требований по оперативной памяти ЭВМ и сокращении времени вычислений.

Моделирование несимметричных ологлентоа ЭО производится с примЕнемиен типизации матриц характерных элементов, что позволило сократить расход памяти Эй',! за счет неявного хранения матриц параметров элементов сета, а тапкэ минимизировать количество вычислительных операций за счет применения специальных процедур к матрицам различных типов.

Исследования моделей элементов 30 на частотах гармоник показали целесообразность применения характерных матриц прозодамостей. что повысило эффективное!ь расчетов.

В настоящее время анализ несиймэгричных режимов помет быть эффективно осуществлен в фазных координатах с представлением ЗС в виде кокпаунд-модели. В работе использована ММ УР ЭО на основной частоте в форме уравнений небалансов узловых мощностей. Метод решения системы нелинейных уравнений УР представляет собой итерационную процедуру, основанную на полном разложении системы в ряд Тейлора:

ДР ¿1 ¿1 ДЕ

д! дГ

- J + н

лТ д!

ДО дг дГ д!

Основным элементом новизны является учет при линеаризации уравнений производных второго порядка, которые при вьйоре в качестве независимых переменных активных Е и реактивных Г составляющих узловых напряжений представляют собой элементы матрицы узловых проводиностей, что повышает точность моделирования и надежность получения решения. Используемые методы и алгоритмы операций с элементам матриц узловых проводимостей и Якоби учитывают их слабую заполненность.

Установившийся режим на частотах гармоник моделируется в форме уравнений нулевого небаланса, решаемых с пс:.:сць» кстодз

Ньютона-Рафсона. Предполагается, что анализируемая трехфазная ЭС сбалансирована и спектр гармоник является каноническим. При этом гармоники напряжения (тока) могут Сыть разложены на симметричные составляющие прямой, обратной и нулевой последовательностей. Это дало возможность производить расчет распространения каждой из гармоник, используя значения импедонсов сети соответствующей последовательности в однолинейной схемо занесения, а также использовать свойство полуволновой сикиттли кривых тока и напряжения. Расчет потокораспределеник в 30 с учетом ВГ определяет такие параметры УР как спектральный состав токов ветвей и напряжений узлов, перетоки и потери мощности в ветвях на частотах Вг.

Вторая глава поевтдаиа разработке моделей элементов ЭС для анализа влияния различных показателей КЗ. Необходимость такого анализа обусловлена не только общей тенденцией снишшя КЗ в сетях, по и его существенным влиянием на технико-экономические характеристики ЭС и потребителей электроэнергии, подключенных к ним. Проблеме учета отклонений показателей КЭ в ЭС в последнее время уделяется значительно? снимание, однако достаточную проработку полумили вопроси влияния каздого из нормируемых показателей в отдельности. Вопросы, связанные с учетом совместного воздействия различных показателей КЭ, практически не исследованы, хотя именно такая ситуация распространена в реальных ЭС.

В этой связи возникла потребность разработки математических моделей, п зволяющжс производить оценку раздельного и совместного влияния - отклонений, несиглметрии и несинусоидальнооти напряхзенкй на технико-экономические характеристик! сетевого ЭО по критериям технологического расхода электроэнергии, рабочих характеристик и сроков слуяйы основных видов оборудования ЭС и потребителей ЭЭ. Предложенный подход к моделированию базируется на определении дополнительных потерь активной мощности, обусловленных отклонениями каздого из исследуемых показателей КЭ, что позволяет адекватно отразить физические процессы, происходящие в 30 и дает возможность уюта как раздельного, так и одновременного воздействия нескольких показателей. В свою очередь, оценка увеличения потерь активной мощности в 30, вызванных снижением КЭ, дает возможность определения превышений температуры изоляции оборудования, что напрямую

определяет сокращение срока его службы.

В работе получены функциональные характеристики влияния ПКЭ на потери мощности в ЭО ЭС в виде

что обеспечило возможность решения двух ватаых задач:

- разработки методологии определения допустимых уровней отклонений показателей учитывающих природу их комплексного воздействия йа решмы работы и сроки службы силового ЭО энергосистем и потребителей;

- определения численных значений коэффициентов влияния А, В и С показателей КЭ на потери активной мощности для линий электропередач, трансформаторов, синхронных и асинхронных машин и батарей конденсаторов, позволяющие производить инженерную оценку эффективности УР работы как ЭО в целом, так и отдельных ее элементов.

Решение первой задачи позволило разработать рекомендации по нормированию отклонений ПКЭ в ЭС с учетом фактора их одновременного воздейстия и реализованных в виде приложения к ГОСТ 13109-87, внедренных в Главгосэнергонадзоре Украины и ГПЭО "Укрэнерго". Решение второй задачи использовано в работе при оценке эффективности управления режимами ЭС с учетом ПКЭ.

Третья глава содержит решение задачи ■ оптимизации распределения реактивных мощностей. Условием оптимальности УР ЭС, принят м в работе, является обеспечение минимума суммарных потерь активной мощности. Диапазон изменения параметров УР задается системой технических ограничений, среди которых различаются ограничения, обусловленные диапазоном регулирования и установленной модностью источников реактивной мощности, и ограничения, обусловленные техническими требованиями по качеству электрической энергии..

К ограничениям типа равенств, обусловленным структурой и свойствами X как объекта управления, отнесены уравнения баланса узловых мощностей. Учет ограничений-равенств осуществляется автоматически при расчете текущего УР с заданными значениями варьируемых реактивных мощностей.

Ограничения, связанные . с условиями регулирования источников реактивной мощности, учитываются непосредственно при коррекции варьируемых переменных путем их фиксации на

00

о

нарушенном пределе. Ограничения, обусловленные регулированием зависимых характеристик режима, учитываются в работе модифицированным методом штрафных функций.

Проблема учета показателей КЭ при решении оптимизационных задач может быть решена двояко: путем введения контролируемых показателей КЭ в число независимых переменных оптимизации, и введением их в число ограничений. Первый подход выглядит более перспективным в связи с обеспечением непосредственной связи управляющих воздействий с независимыми переменными. Однако использование наиболее эффективных градиентых методов оптимизации предполагает на каждом шаге поиска . решения выполнение расчетов частных- производных от целевой функции • по показателям КЭ, определяемых путем пересчета результатов расчета текущего УР ЭС. В силу • неявной и сложной функциональной зависимости меящу целевой функцией и показателями КЭ как независимыми переменными, реализация такого подхода в . настоящее время встречает значительные трудности вычислительного характера. В силу изложенных причин, примененный в работе подход, при котором показатели КЭ включаются в систему ограничений, представляется на современном этапе более ' перспективным. Введение новых ограничений на показатели КЭ не накладывает дополнительных требований на совместность системы органичений в' целом, а исключает решения, при которых контролируемые параметры выходят за допустимые пределы, введением в целевую функцию соответствующих коэффициентов штрафа.

Комбинированный алгоритм учета ограничений, реализованный в работе, предполагает учет ограничений по независимым переменным с помощью метода сдерживающих ограничений, а по зависимым переменным оптимизации - комплексным методом внешних и внутренних штрафных функций. Так, например, внешняя штрафная функция для учета ограничений по напряжению в контролируемых узлах сети рассчитывается в соответствии с выражением

а внутренняя штрафная функция для учета тех же ограничений -

При нарушении ограничений по коэффициентам обратной

р

р

р

р

последовательности и несинусоидальности напряжений 1 контролируемых узлах сети значения штрафных функци; рассчитываются соответственно

с с .—, с пр г

к с , с пр г

Рнси<Кнси>= ¿^си - Кнси>

Примененный в работе метод оптимизации ислользуе алгоритм сопряженных градиентов в варианте Полака-Рибьера дл ийора направлений поиска и предусматривающий пошагову оптимизацию коэффициента длины шага, основанную на совместно использовании масштабирования составляющих . градиента процедуры одномерного поиска, использующей шзадратичну аппроксимацию целевой функции. После двух пробных шагов напраш!ении поиска с коэффициентами К и г. г оптимально

значение коэффициента длины шага определяется но Формуле < . 1 " + ** - <«

",т~2 ((, - <>„ + С2 Ф - С, Ог

Четвертая глава посвящена решению задачи выбор оптимаиьнык значений коэффициентов трансформации. Специфик задачи определяется необходимостью учета дискретного характер изменения ' коэффициентов трансформации, связанного переключением соответствующих анцапф. Невозможной одноврэменного учета непрерывных и дискретных переменных пр решении задач нелинейного программирования обусловь дополнительную погрешность расчетов оптимальных значений К при использовании градиентных методов, подразумевают« непрерывный характер изменения независимых переменных.

В рабо1е использован метод, ■-реализующий концепци оптимизации регулировочных ЭДС, под которыми понимах приращения напря;кений на обмотках трансформаторов ш автотрансформаторов, полученные за счет использования I' средств регулирования. Выбор в качестве независимых переменнь регулировочных ЭДС позволил уменьшить количество варьируемь аргументов, обеспечить совместный учет продольного поперечного регулирования и облегчить практическс

использование результатов оптимизации.

■ Выбор независимых переменных при оптимизации 1Ц, долях обеспечивать получение решения для агрегатов с любыми схема!, регулирования. Поэтому была применена унифицированная моде.)

£ вдт вдт

Л + СОЗ Г + ^ з1п Г

Ч ра вдт ПАТ '

* Т-Ф + соа г + №Ф 31п г

грансФорккруижзго агрегата, позволявшая осуществить перерасчет {онкретных значений для различных схем включения

регулировочных ответвлений в зависимости от полученных при оптимизации значений регулировочных ЭДС в виде

'■Р

X,

где £,п. - обозначения обмоток (ВН, СИ или КН)„'? - индекс фазы.

Использование предлагаемой модели для оптимизации кооффицкентов трансформации отличается радон преимуществ: п-.-змошостью учета совместного изменения продольных и поперечных состовляжких Кт, уменьшением числа независимых перегонных, возможность« учета лофззного рогул1ро.ч'аил Кт соотнетству стих агрегатов.

Определение компонент градиента целэссй Оушсции су/мерных потерь активной гдамоета в 30 по ксзеписимым лере"енным - регулировочным ЭДС осукествлгетоя пут«!! непосредственного диффериширсвания целевой Функции. Для выбора направлений поиска применен алгоритм Полаха-ИЗДерп метода сопряженных градиентов. ¿'тот ограничений при оптимизации регулировочных Э.ДС в раСотс производится комбинированным методом. Ограничения по диспоосиу . изменения регулировочных ЭДС учитывается с поуссьв !«-зтода сдермтаюиих ограничений, по уровням напряжная в контролируем;« пунктах сети - с попоиыо кетода внешних штрафных функций. Учет показателей ¡(3 при оптимизации регулфовочных ЭДС предполагает налгагенкё на процесс поиска рекения дополнительных ограничений, рассмотренных подробно в главе 3 и таю:»? учитываемое с помощью метода внешних штрафных функций.

В Приложениях приведены разрастанию автором аггорятки и программ решения систем линейных уроЕнений, использугамх слабую заполненность матриц коэффициентов, характеристики моделей источников реактивной мощности для решения оптимизационных задач, примеры расчетов и документы сб использовании и внедрении разработок.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей работе решена актуальная задача разработки

методов, алгоритмов и программ анализа и оптимального управления режимами ЭС энергосистем с учетом показателей КЭ. При этом получены следующие основные результаты и выводы:

1.Разработана и реализована комплексная ММ для решения задач анализа и оптимизации УР ЭС с учетом отклонений, несимметрии и несинусоидальности напряжений. Модель- использует методологию кибернетического моделирования и включает в себя:

- адресно-информационную модель, предназначенную для моделирования конфигурации ЭС, использующую методологию связных списков и обеспечивающую по сравнению с матричными моделями сокращение расхода памяти ЭВМ;

- подмодель несимметричного УР ЭС на основной частоте, использующую метод узловых напряжений в фазных координатах, включающая в себя компаунд-матрицы элементов ЭС и уравнения связи в форме небалансов узловых мощностей;

- подмодель УР ЭС на частотах гармоник, включавшая в себя, моде.™ линейных элементов ЭС и источников гармоник в однолинейном представлении и■ уравнения • связи в форме небалансов узловых мощностей и токов гармоник.

2. Разработан метод решения системы нелинейных уравнений УР ЭС на основной частоте, основанный на разложении исходной системы в степенной ряд до членов второго порядка. Выбор в качестве независимых переменных продольных и поперечных составляющих фазных напряжений узлов позволил получить разложение, в котором члены второго порядка соответствуют элементам матрицы узловых проводимостей, а члены старших порядков отсутствуют, что повышает надежность получения решения.

3. Разработан метод расчета уровней гармоник напряжения в сети, основанный на применении единой адресно-информационной модели и вычислительной схемы Ньютона-Рафсона для решения системы нелинейных уравнений. Отличие от известных методов состоит в раздельном моделировании линейных и нелинейных элементов сети, что сокращает на 15-202 время вычислений при сохранении заданной.точности расчетов.

4. Разработан метод решения систем линеаризованных уравнений УР, основанный на двойной факторизации матриц коэффициентов с учетом их слабой заполненности. Адекватность структур матриц коэффициентов структуре матрицы узловых проводимостей при расчетах на основной частоте и частотах

гармоник позволила сократить в 2,5 - 3 раза расход памяти ЭВМ при хранении, и времени вычислений на 25-28% <в зависимости от схемы сети) за счет применения унифицированных алгоритмов поиска, выборки, и модификации элементов соответствующих разреженных матриц.

.5. Разработаны математические модели влияния различных показателей КЭ на основные виды ЭО ЭС и потребителей. В отличие от известных, полученные модели адекватно - по потерям мощности и нагреву - отражают влияние КЭ при совместном воздействии нескольких показателей. Предложенные в работе модели обеспечивают:

■ - инженерную оценку снижения экономических характеристик режима ЭС при отклонениях КЭ от норм ГОСТ 13109-87;

уточненный расчет сроков службы оборудования, работающего в режимах с искажениями КЭ как по одному показателю, так и при комплексном воздействии отклонений, несимметрии и несинусоидальности напряжений:

- выработку требований по ограничению допустимых отклонений показателей КЭ и их нормированию в X.

6. Разработана "концептуальная модель оптимального управления УР 30 с учетом КЗ, основанная на применении метода сопряженных градиентов для выбора управляющих воздействий. Обоснована целесообразность учета КЭ при ' решении оптимизационных задач путем введения в систему ограничений условий по предельным отклонениям нормируемых показателей КЭ.

7. Разработана модель трансформирующего агрегата для решения задачи оптимизации коэффициентов трансформации, учитывающая различные типы и схемы регулирования трансформаторов и автотрансформаторов, в том здсле и с пофазным управлением. Модель ориентирована на применение регулировочных ЭДС в качестве независимых переменных оптимизации, что дает возможность совместного учета продольных и поперечных значений комплексных коэффициентов трансформации при сокращении числа варьируемых аргументов.

8. Разработаны метода и алгоритмы решения задачи оптимального управления УР ЭС путем оптимизации распределения реактивных мощностей в ЭС и выбора оптимальных значений коэффициентов трансформации. Применен метод сопряженных градиентов в варианте Полака-Рибьера с пошаговой оптимизацией ускоряющих коэффициентов, основанной на параболической

интерполяции целевой функции. Учет ограничений осуществлен комбинированным методом, включающим методы внешних и внутренних штрафных функций для независимых переменных оптимизации, и метод внешних штрафных функций - для зависимых. В дополнение к известным, предусматривается учет ограничений по коэффициентам обратной последовательности и несинусоидальности напряжений в контролируемых узлах сети, а также возможность пофазного регулирования источников реактивной мощности и трансформирующих агрегатов.

9. Разработанные в диссертации методы и алгоритмы реализованы в виде программ анализа и оптимального управления УР ЭС для персональных ЭВМ. Они эксплуатируются в ряде энергосистем Украины и CHI', в частности в ПЭО "Киевэнерго", "Львовэнерго", "Днепроэнерго", "Мосэнерго", РЭУ "Гродноэнерго" и др. Использование программ для решения проектных и эксплуатационных задач обеспечивает обоснованное решение задач, анализа. Текущего и перспективного управления режимам, повыаает надежность электроснабжения и КЭ при снижении потерь энергии. Согласно проведенным расчетам для реальных сетей, оптимизация распределения реактивных мощностей обеспечивает в среднем 1,£% + 5,2%, а оптимизация коэффициентов трансформации -0,835 + 3.7% снижения потерь активной мощности при стабилизации КЭ в сети.

10. По заданию Главгосэнергонадзора Украины и ГПЭО "Укрэнерго" разработаны рекомендации по ограничению показателей КЭ с учетом фактора их совместного воздействия в виде приложения к ГОСТ 13109-87. Разработанные рекомендации проходят апробацию в службах энергонадзора ряда энергосистем Украины.

Основное содержание работы отражено в следующих публикациях:

1. Самкова В.Е., Олянишин В.О. Выбор мест оптимального секционирования электросетей 110 кВ в условиях эксплуатации // Современные проблемы электроэнергетики: Тез. докл. IV Респ. науч.-техн. конф. (Киев, октябрь 1985 г.).- Киев, 1885.-С. 75-77.'

2. Баженов В.А., Олянишин В.О. Учет потерь активной мощности- в источниках при оптимизации распределения реактивных мощностей в энергосистемах // Вестн. Киев, политехи, ин-та.

Электротехника.- 1886.- вып.23.- С.77-79.

3. Кузнецов В. Г., Олянишин В.О., Тугай Ю.И. Оптимальное управление режимами электросетей с учетом критерия качества электроэнергии .// Ilektroenergleanlagen und systerne: Vorttregsreihe 31 Internationales Kolloquium (Ильменау, ГДР, 27-31 октября 1986 г.).- Ильменау, 1986.- С.57-60.

4. Кузнецов В.Г., Тугай Ю.И., Олянишин В.О. Многокритериальный подход к выбору мест секционирования неоднородных электросетей // Моделирование электроэнергетических систем: Тез. докл. IX Всесоюз. науч. конф. (Рига, 12-15 мая 1987 г.).- Рига, 1987.- С.265-266.

5. Кузнецов В.Г., ' Тугай И.И., Олянишин В.О. Энергосберегающее управление режимами электросетей с учетом качества электроэнергии // _ Jacosc energll elektrycznei w earunkach krajowego systenu elektroenergetycznego: Materlaly konierenclj naukowo-technlcznej (Лодзь, Польша, 28-29 мая 1987 Г.).- Лодзь, 1987.- C.143-150.

6. Кузнецов В.Г., Олянишин В.О. Влияние показателей качества электроэнергии на потери мощности в сети // Техн. электродинамика.- 1987.- «3.- 0.97-100.

7. Кузнецов В.Г., Тугай Ю.И., Олянишин В.О. Вопросы принятия решений при управлении режимами электрических сетей по нескольким критериям // Проблемы и методы принятия решений в организационных системах управления: Тез. докл. III Всес. конф. (Москва, 20-24 декабря 1S88 г.).- Москва,' 1988.-С. 1G8-110.

8. Кузнецов В.Г., Колесниченко A.B., Олянишин В.О. Анализ и поликритериальное управление режимами электрических сетей с искажающими потребителями // Современные проблемы автоматизации и управления энергетическими системами: Сб. научн. тр. 7 меящ. науч. конф. (Гливице, 26-28 сентября 1989 г.).- Гливице, 1989,- С. 104-110.

9. Кузнецов В.Г., Олянишин В.О. Метод анализа установившихся несимметричных режимов сложных электрических систем // Техн. электродинамика.- 1989.- »4,- С.81-88.

10. Кузнецов В.Г., Олянишин В.О. Моделирование процессов в электрических сетях энергосистем при наличии источников искажений // Управление и автоматизация проектирования в электроэнергетических системах: Тез. докл. Всесоюз. науч. семинара "Кибернетика электрических систем" (Челябинск, 29-31

мая 1990 г.).- Челябинск, 1990.- С.43-45.

11. Кузнецов В.Г., Колесниченко A.B., Олянишин В.О. Энегообеспечение ответственных потребителей в послеаварийных режимах // Разработка методов и средств экономии электроэнергии в электрических системах и системах электроснабжения промышленности и транспорта: Тез. докл. Всесоюзной научн.-техн. конф. (Днепропетровск,. 13-15 ноября 1990 г.).- Днепропетровск, 1990.- С. 157. ■

12. Олянишин В.О., Джима О.Н., Шполянский О.Г Планирование оптимальных режимов городских электрических сетей // В сб. "Преобразование и стабилизация параметров электроэнергии".- К.:Наукова думка, 1990.- С.30-33.

13. Олянишин В.О. Модели электрических сетей с источниками искажений для энергосберегающего управления их режимами // Проблемы управления энергосбережением и повышение эффективности региональной экономики страны: Тез. докл. Всес.' науч.-техн; совещания (Минск, 19Э0 г.).- Ленинград, 1990.-С.163-165.

14. Тугай Ю.И., Олянишин В.О. Учет показателей качества электроэнергии при анализе эффективности режимов систем электроснабжения // Повышение эффективности и качества электроснабжения: Тез. дою. науч.-техн. конф. (Мариуполь, 22-25 мая 1990 г.).- Киев, 1990.- С.38-39.

15. Кузнецов В.Г., Колесниченко A.B., Олянишин В.О. Оптимальное управление ' параметрами электрической энергии в распределительных сетях // Качество электрической энергии: Сб. научн. тр. межд. научн. конф. (Спала, 25-27 сентября 1991 г.).-СЛала, 1991.- С. 35-42.

Личный вклад автора. Основные результаты опубликованы в четырнадцати совместных и одной самостоятельной работах. В работах, изданных в соавторстве, личный вклад соискателя заключается в разработке моделей и методов анализа УР ЭС с учетом показателей КЭ [9, 10, 131, оценке влияния КЭ на экономические характеристики ЭС [6, 14], развитию теории и методов оптимального управления режимами ЭС [1-2, 4, 7, 12], учету показателей КЭ при оптимизации УР ЭС [3, 5, 8, 11, 15].

Соискатель ---