автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Научно-технические основы оценки и обеспечения эффективности электропередач с учетом экологических условий

НОВОСИБИРСКИЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ПОСПЕЛОВА Татьяна Григорьевна

4

Ш-Нйг

А 1 1

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЩЕНКИ И ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ

С УЧЕТОМ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ

Специальность 05-14-02—Электрические станции (электрическая часть), сети, системы и управление ими

АВТОРЕФ ЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ

Новосибирск — 1991

Работа выполнена в Белорусской государственной политехнической академии

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор В.А.Строев Обжигальные оппоненты:

доктор, технических наук, профессор В.З.Манусов доктор технических наук В.М.Постолатий доктор технических наук Г.И.Саыородов

Ведущая организация: институт СввзапЭнергосетьцроект

Защита состоится " ГЭ" декабря 1991 г. в " Ю" часов на заседании специализированного Совета Д 063.34.01 при Новосибирском электротехнической институте: 630092, г. Новосибирск, пр-т К.Мархса, 20.

С диссертацией иолио ознакомиться в библиотеке Новосибирского электротехнического института.

Автореферат разослан " I * ноября 1991 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета, кандидат технических каук, доцент

В.Я.Ольховсхла

VbVT '•¿г.-^Г-Г*..1

С. ZI

I тдол j

ХАРАКТЕРНОTJОД РАБОТЫ

Актуальность проблеет. Для оздоровления и развития экономики страны важнейшее значение имеет ожесточение эффективности развития к эксплуатация электроэнергетических скстом (ЭЭС). В теоретическом плане - это проблема соиз.тереяия затрат и результатов, в практическом - подготовка и обоснование оптимальных: решений по развитию Единой электроэнергетической системы (ЕЭЭС) СССР, лоиок и ведение ее оптимальная режимов.

Теоретические основы, практические методы обеспечения эффективности ЕЭЭС представлены в трудах Энергосетьпроекта, ЦДУ ЕЭЭС СССР, ПО ДЭН, ОДУ ОЭС, ВНИКЭ. СЭК, ЭНКЯ, ИЗД Alf УССР, СибШИЭ, ИЭ АН Молдовы, МЭИ, ЛПИ, ЮТИ, 7Ш, ШШТ, БГПА и других организаций.

В условиях изменений социально-хозяйственных, рогиона-льно-националышх отношений в стране, острого дефицита энергетических, денежных ресурсов, жестких экологических требований, пристрастно-болезненного отношения общественности к Принятию резаний в. области энергетики появились новые аспекты указанной проблемы. Прежде всего - необходимость всесторонне обоснованных, доказательных не только для специалистов, ЙО Й для общественного мнения комплексных оценок эффективности ИЬйНймаемых решений. Оссбуо актуальность это имеет.когда реЧь вдет о мощных электропередачах высокого, ове^х,ультравысокого напряжения (ВН, СЗН, УВН), образуюкщх основную электрическую сеть, непосредственно влияющих на экономичное, ¡надежное, эффективное функционирование ЕЭЗС. Эффективность электропередач, определяемая в настоящей работе как свойство, интегрально характеризующее качество выполноная электропередачей ее функций в ЭЭС, а такта ее влияние на окружаю^» среду (ОС), имеет ЬаМЬстоятельное значение в силу высокой капиталоёмкости элек?ройерэдач и значительных территорий, занимаемых ими. Альтернативами сооружению электропередач СГЙ1, УВН в развитии ЭЭС Могут быть трубопроводов виды транспорта энергии, соорукеййе крумшх электростанций, внедрение технологий энерГобберб&еййЯ й Ч-. А-. При конкретном проектировании

альтернативному а равнению аодлыжат схемно- конструктивные, режимные решения, тразсы электропередачи. В условиях иерархического синтеза проектных вариантое, многовариантности -проектирования, не о преде .те нн о сти части исходной информации возникает задача ограничения множества альтернатив развития или вариантов исполнения в зоне субоптимальных решений. Выравнить варианты по всем реализующим функциям (стоимости, експлуата-ционным затратам, надежности, управляемости, влияние на ОС и т.д.) как правило не удается. Решения принимаются эвристически в области компромисса, зависят от искусства, интуиции, опыта проектировщиков, не всегда отвечают оптимальному соотношении затрат и результатов, не выглядят достаточно доказательными для заинтересованных лип,-организаций, общественно-^ сти. Не вполне удовлетворительна практика оцени влияния электропередач на окрухаюшую среду: при заникенной стоимости отчуждаемой земля, вырубаемого леса, практически не учитывается многообразие воздействий и их последствий в социальном и экологическом отношениях на лодей, животный, растительный мир. Такое положение не удовлетворяет условиям развития ЭЭС, становления рыночной экономики, требованиям автоматизации проектирования.

В связи о изложенным возникает проблема разработки методологических основ формализации и алгоритмизации комплексных анализа, оценки и повышения эффективности электропередач СВН и УЗН как сложных локальных подсистем ЭЗС в условиях многокритериальное^, неопределенности информации о влиянии на ОС. Решение этой проблемы необходимо на этапах перспективного планирования, конкретного проектирования, а также для находящихся в эксплуатации электропередач. Для последних требуется поддержание их эффективности при принятии решений по дальнейшему развитию ЭЭС.

В настоящей работе сделана попытка решить указанную проблему на основе системного многоцелевого подхода.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с научно-технической программой Госкомитета СССР по науке и технике по решении научно-технической проблемы "Завершить основные работы по формирование Единой энергетической системы СССР на

базе создания системообразующих линяй электропередачи напряжением 750 и ГГ50 кВ переменного гона, 1500 кБ и выие постоянного тока, программой ОЦ. 003 "Дальнейшее развитие ЕЭЭС СССР с целью повышения ее эффективности, надежности работа и снижения потерь электроэнергия в электрических сетях" п планом важнейших работ, координируемых Гособразованкем СССР я Минэнерго СССР по теме "Новые методы и средства экономии энергоресурооэ и экологические проблемы энергетики".

Цель работы состоит в разработке концепция системного многоцелевого подхода к повышению эффективности системообразующих электропередач и методологических основ формализации и алгоритмизации их комплексных анализа и оценки в условиях автоматизации проектирования и эксплуатации ЭЭС.

Для реализации поставленной цяли решаются следующие науч-ннэ задачи:

- создание теоретических основ и методик многоцелевой оценки электропередач о учетом их связей в ЗЗС и влияния на ОС;

- разработка теоретических основ и методики комплексной оценки воздействий электропередач на состояние экологических и социальных систем ОС;

- исследование технико-экономических и экологических закономерностей, отражающих эффективность электропередач при современных состсянии и тенденциях развития ЭЗС;

- разработка методики определения законов регулирования источников реактивной мощности (ИРМ) для оптимального адаптивного управления нормальными установившимися режимами электропередачи;

- апробация разработанных.теоретических положений, методик и составление алгоритмических и программных средств для их реализации, расчета оптимальных параметров и экологических факторов электропередач.

Научная новизна исследований заключается в разработке научно-технических основ и методов решения многоцелевых проблем комплексной оценки и обеспечения эффективности электропередач СВН, УВН с учетом эколого-социальных условий. В рамках этих исследований подучены следующие результаты:

- сформулированы многоцелевые проблемы эффективности электропередач, концепция и методология решения;

- разработаны совокупность теоретических положений предлагаемой концепции, обобщенные математические модели и их конкретные реализация в методиках и алгоритмах комплексной оценки электропередач, определения их оптимальных параметров, режимов и влияния на сг.рукаюкую преду;

- разработаны методические полежания и способы учета схемных, рэжимних особенностей электропередач, их связей, функций в ЭЭС, системной эффективности, места в территориальной , временной, ситуативной иерархиях ЭЭС, влияния на ОС, непрерывности я-комшюксности процессов проектирования и эксплуатации; -----------------------------

- решена задача комплексной оценки воздействий электропередачи на окружающую сроду с учетом многообразия и разноплановости их последствий, нечеткости исходной информации, неоднородности я распределенности эколого-социальных условий вдоль трассы линии;

- наедены и исследованы некоторые экономические и экологические закономерности линий электропередачи обычной, компактной, самокомпенсирукщихся конструкций и даш рекомендации в отношении их экономичности, безопасности и ремонтопригодности;

- обоснованы принципы оптимального управления электропередачами с учвтом единства их эксплуатации и проектирования;

разработаны методика, алгоритм получения и реализации регрессиошшх моделей оптимального адаптивного управления нормальными установившимися режимами электропередачи с учетом двухуровневой иерархии критериев управления, режимов шунтирующих сетей, распределения напряжения вдоль линии и погоды по трассе.

Методы исследований основаны на применении системного подхода к решению поставленной проблемы, классических положений теории передачи электрической энергии, системного анализа; использовались методы многоцелевой оценки, кваллметрии, математический аппарат теории нечетких множеств, теории графов и теория планирования эксперимента, методы экспертной 6

оценки, теории точности, математического моделирования режимов электропередачи и ЭЭС на ЭВМ.

Достоверность подученных результатов обеспечивается соблюдением основополагающих законов теории электроэнергетических систем и передачи электрической энергии, коррэктн?::.; применением математического аппарата, апробацией разработанных методик на 'реальных электропередачах с учетом действительных схем и режимов ЭЭС, сопоставлением полученных расчетных данных с опубликованными экспериментальными, проверкой найденных моделей по соответствующим критериям, расчетом погрешностей подученных результатов, проверкой их на устойчивость и по условию различимости вариантов.

Практическая ценность. Разработанное методологические положения и проведенные исследования позволили создать систему математических моделей для комплексного анализа и повышения эффективности электропередач С'ВН, УШ с учетом их эколо-го-социального влияния я состояния ЭЭС. Предложенные в работа модели и методы, а также алгоритмические и-программные средства позволяют повысить экономичность, надежность электроэнергетических систем, улучшить и;; влияние на окружающую среду за счет более рациональных проектных решений и организации эксплуатации электропередач. Самостоятельное значение для предпроектных изысканий электропередач имеют полученные автором результаты обобщения и исследований технико-экономических и экологических закономерностей линий обычных и компактных конструкций. Представляются практически важными сформулированные условия и рекомендации в отношении ремонтопригодности и безопасности электропередач. Обеспечить оптимальное комплексное управление нормальными установившимися режимами электропередач СВН, УШ с адаптацией к состояниям ЭЭС и погоды дают возможность разработанные методика, алгоритм и программы получения и реализации регрессионных моделей регулирования. За счет этого повышается эффективность функционирования как электропередач, тан и ЭЭС.

Реализация результатов работы. По разработанным методикам выполнена комплексная оценка электропередачи "Игналин-ская АЭС - ПС Белорусская" для схемно-реяимных условий Бело-

русской ЭЭС и ее межсистемных связей в 1930,1995 гг.. а также оценка влияния этой электропередачи на социальные и экологические компоненты окружающей ерэда. Анализ подученных результатов позволил выявить псте;гциалъные возможности повышения эффективности электропередачи и подтвердить работоспособность методик.

Ряд результатов исследований технико-экономических и эко логических закономерностей линий электропередачи использованы при выполнении каучно-иссдедовательоких работ по договору о сотрудничестве с Белорусским и Украинским институтами Энерго-сетьпроекг. —---------------------------. ______

На основе разработанных методики и алгоритма составлена программа расчета и определены регрессионные модели регулирования ИРМ электропередачи II50 кВ "Змбас туз-Челябинск"; мате риал передан для использования при составлении технических за даний на проектирование и производство регуляторов ИРМ для управления электропередачей 1150 кБ в Производственное объеди нение "Дальние электропередачи".

Основные теоретические положения и результаты диссертационного исследования на протяжения 15 лот включались в отчет по научно-исследовательской работа Белорусской политехническо академии, использовались в учебном процессе при подготовке студентов электроэнергетического профиля, элементы методик и количественные результаты прорабатывались в дипломном проектировании, учебно-исследовательских работах студентов и вошли в учебные пособия.

Приведенные сведения подтверждены соответствующими документами внедрения.

Апробация работы. Основные положения диссертации и ее разделы докладывались и обсуждались на 6-ти международных кои ференцяях и симпозиумах (Дармитадг, 1978; Лозанна, 1981; Хел1 синки, 1984; Варна, 1983; 1988; Вроцлав, 1985); 16 всесоюзны» конференциях и совещаниях: по разработке математического обеспечения ОАСУ и моделированию электрических оетей и оистем (Кишинев, Баку, Ташкент, Таллинн, Рига, Каунас; I973-I99I); по вопросам повышения надежности, экономичности и эффективности электроэнергетических систем (Ленинград, Москва, Баку, Не

восибирск, Новочеркасск, Днепропетровск, 1979-1990); по проблемам охраны труда (Рубекное, Москва, 19Ь6, 1988); республиканских научно-практических конференциях, совещаниях, семинарах, на совместных заседаниях ка$едр БГПА (Минск, 1968, 1991), объединенном научном семинаре НЭГИ (Новосибирск, 1991), в МЭИ (1989, 1991), Севзапэнергосетьпроекте (Ленинград, 1991), УПИ (Свердловск, 1991), на научно-технических конференциях БГИА (Минск, 1974-1991).

Основные положения, внноскмке на заииту

1. Концепция системного многоцелевого подхода к анализу и обеспечению эффективности электропередач СВН, УЗН, мотодологические основы формализация и алгоритмизации их комплексных анализа и оценки с учетом эколого-социального влияния.

2. Обобщенная иерархическая модель кваляметрической оценки и методики ее реализации.

3. Теоретические основы и методика комплексной оценки влияния' электропередач на окружающую среду и ее вариант при нечетком подходе к оценке влияния и применений нечетких графов.

4. Результаты обобщения и исследований основных технико-экономических и экологических закономерностей электропередач 330-1150 кВ.

5. Принципы совершенствования управления электропередачами для повышения их эффективности в ЭЗС; методика получения и применения регрессионных моделей оптимального управления нормальными установившимися режимами электропередач СВН, УВН.

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 74 печатные работы, в тон числе монография в соавторстве яо вопросам технико-экономических характеристик дальних электропередач (Наука и техника, Мк,, 1983); обзорные материалы по оценке эффективности электропередач л их влияния на окружающую среду (БелНИШТИ, Ми., 1990. 1991 гг.), подучено авторское свидетельство на изобретение и выпущено 18 научно-исследовательских отчетов с участием автора.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и содержит 387 стр. основного ма-

шинодасного текста, включающего 26 таблиц, 65 рисунков на 80 стр., списка литературы из 253 наименований и приложений 108 стр., в которых приведены исходные данные и результаты реализации разработанных теоретических положений и методик, вспомогательные материалы, а также документы по внедрению.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность решаемой проблемы, определены цели л задачи диссертационной работы, изложены ее основные положения, виноскмые на защиту, и структура..

------- ------В первой главе на основе принципов системного анализа

сформулирована проблема" комплексной-оценки и обеспечения эффективности электропередач, исследованы подходы к ее решениюТ

С учетом существующих представлений об эффективности: экономической, по условиям надежности, технической, социально-экономической дан анализ этого понятия и его значения для задач оптимизации электроэнергетических объектов. В качестве концептуального сформулировано определение эффективности ках количественной меры реализация какого-либо свойства или совокупности свойств электроэнергетического объекта при выполнении ям своего назначения и соблюдении установленных нормативов. Влияние на окружающую среду предлагается рассматривать как одно из свойств объекта.

Цель научных исследований мощных электропередач СВН, УВН по существу заключается в определении условий обеспечения и повышения эффективности их функционирования в ЭЭС. Опенку альтернативных проектных решений, результатов эксплуатации электропередач СВН, УВН можно производить путем анализа совокупности показателей их существенных свойств. Значения показателей характеризуют степень достижения целей проектирования или эксплуатации. В связи о этим автором рассмотрено состояние исследований основных свойств электропередач: надежности, экономичности, пропускной способности, управляемости, ремонтопригодности, безопасности, влияния на окружающую среду. Определены особенности анализа эффективности электропередач и обобщены подходы к оценке их состояний. Сделан вывод о необходимости и целесообразности рационального сочетания методов одно- и много-

целевой оптимизации.

Сформулировала концепция системного многоцелевого подхода к оценке эффективности электропередач в следующих положениях :

- электропередачи - сложные управляемые подсистемы ЕЗЗС СССР, элементы ее территориальной, временной, ситуативной иерархий;

- электропередачи - искусственные подсистемы окруяашей среда, влияющие на нее в социальном, экологическом и экономическом отношениях;

- электропередачи могут характеризоваться иерархической структурой взаимосвязанных свойств, значения показателей которых служат мерилом качества выполнена электропередачей ео функций;

- учету подлежат системная эффективность как эмерд;житное свойство электропередач, их многофункциональность и связи с ЭЭС, новые хозяйственно-экономические взаимоотношения между республика?® и регионами страны;

- проектирование и эксплуатацию электропередач следует считать единым, непрерывным, комплексным технологическим процессом.

На основе указанных положений в диссертации разрабатывается методология комплексного анализа свойств я многоцелевой оценки эффективности электропередач. Исследуются возможности и условия применения для этого хвалиметричеокого метода как одного из методов многоцелевой оптимизации. Заслуживает внимания исследование возможностей в решении рассматриваемой проблемы других методов многоцелевой оптимизации, в частности, метода предпочтений, чему могут быть посвящены иные специальные работы.

В диссертации от ходу решения задач в рамках поставленной проблемы прорабатывается механизм эквивалентного выделения электропередач аз иерархии ЭЭС. В первой главе дана предварительная характеристика предложенных способов моделирования и учета связей электропередач с примыкающими и формируемыми электроэнергетическими системами.

Согласно иерархической схеме кваляметряческого метода

оценки эффективности составлена и обоснована трехуровневая иерархия свойств электропередачи по степени их обобщения:

- уровень I - условно простые свойства: безотказность, пропускная способность, реакция на возмущагадае и управляющие воздействия, ремонтопригодность, долговечность, влияния на »кологические и социальные компоненты окружающей среды и др.;

- уровень П - соответствующие основным целям функционирования ЭЭС сложные комплексные свойства: надежность, экономичность, влияние на окружающую среду;

--------------уровень П! - сложное интегральное свойство - эффективность, характеризующее качество выполнения электропередачей ее функций и степень ее влияния на окружающую среду. Следует подчеркнуть, что комплексная оценка эффективности электропередачи предполагает экспертный анализ всей совокупности свойств с учетом их значимоотэй.

Во второй главе в соответствии с выдвинутыми методологическими принципами и графическим представлением иерархии свойств (рис. I) предлагается обобщенная иерархическая модель квалиметрической оценки эффективности электропередач (1)-(4), разрабатываются и апробируются методики ее реализации для условий перспективного планирования, конкретного проектирования и эксплуатации.

Обобщенная модель Ш-(4) дает мкогофакторнуо оценку электропередачи. Разработаны условия многоцелевой и многоуровневой оценки по (1)-(4). Территориальную иерархию ЭЭС и функциональную иерархию управления предусматривается учитывать о помощью графов управления (рис.2) и составляющих показателей комплексных свойств Пф которые отражают системную эффективность электропередач. Временная иерархия и цели оценки электропередач учитываются экспертным выбором оцениваемых свойств и различием способов расчета их показателей; ситуативные иерархии ЭЭС и электропередач - соответствующими составляющими показателей надежности, управляемости, ремонтопригодности и др. свойств. В (1>-(4) обозначено Пд.Пвз - нормированные значения показателей 1-го свойства уровня обобщения I, ¿-го свойства уровня П и свойства уровня Ш; П<у - нормированное значение системной составляющей показателя, j -го свойства, которым 12

к,/ ксз

Пш=(-Е ри.-шПп/] (1); ХР^Ч

Ъг^ф^ЛТ м.- &

ГЧ-СМЫ* (з) •

Гч® ©_® ®пй(5) © ©ч, ПхХп^/п^у

IЬ т«э

----

Рис.1. Графическое представление иерархии свойств электропередач; (1)~{4) - обобщенная модель их кзаляматрической оценки

ЕЭЭС Л/0 /2/о Ш Q М с /5/ Г) /ЕХ /т/й

ОЭГ ф/ ф/ (¿Ыг) -М-

эзс й) © ^ Эст (О © гаи

Эст Пс Не Упс П^Цс

/I/, 12/ - тшнзит эл. энергии ст эл.станции ЭЭС-1 в

о.^/-« г) , ЧУ Ч-'Ъ"-1^ *

/3/,/4/ - транзит эл.энергии иг с^с-! в ¿¿О-с; 151.161 - максистемяая связь в 05с, ЕЭЭС;

/7/ - внутрисистемная связь

Рнс. 2. граф;»' управления з-.ектропэоедач;

ш> - непосредственное подчинение; —

- ведение;

ПОТОК ЭЛ.ЭН'^ ТЯЙ

дает оценку вклада электропередачи в соответствующее свойство ЭЭС; рт{_п , Рт^-ш ~ значимости связей 1-го, ]-го свойства с совокупность» свойств более высокого уровня: к^-~ ко.-эффициент распределения значимости связи 1-го свойства со свойства-.« уровня И по ] -:»ту свойству; п ,пг~ количество учитываемых свойств урозней I и П; р = + I при максимизации целевой функции и - I при ее минимизации; Л= +- I для среднеарифметической формы целевой функции гЛ = - I для средней гармонической фюрда. Нормирование показателей свойств производится относительно идеального для каздого свойства значения его показателя. В таблицах I, 2 приведены предложенные и обоснованные в работе расчетные выражения показателей условно простых и комплексных свойств электропередач. Применению модели (I)-(4) для многофункциональных электропередач и электропередач с промежуточными присоединениями предшествует построение эквивалентах графов управления путем совмещения и состы-ковачия стандартных графов.

С целью апробация разработанной методики определены и приведены э диссертации показатели рассмотренных свойств электропередачи "Игяадинская АЭС - ПС Белорусская" на состояния Белорусской ЭХ и ее межсиотем.тах связей в 1990 и 1995 гг. Показаны обеспечение эффективности электропередачи и потенциальные возможности ее повышения. Анализ полученных результатов, их среднеквадратических погрешностей, чувствительности к изменению исходных данных свидетельствуют о работоспособности предложенной методики.

В третье'! главе определены технико-экономические закономерности, уточняющие в современных условиях развития ЭЭС возможности электропередач СЗН, УВН в отношении обеспечения мощности перодачи по динамической и статической устойчивости, регулирования пропускной способности, режимов реактивной мощности и напряжения. Получено уравнение, определяющее пропускную способность электропередачи с регулирующими и компенсирующими устройствами при учете потерь активной мощности. Даш две интерпретации задачи расчета установившегося режима электроперо-дачи: определение допустимых и оптимальных параметров режима и синтез электрических цепей регулирующих, компонсирушшх уст-

Таблица I.

I» Безотказность

+ П[1К)р^ ' Рк ~ вероятность безоткаэ-j ной работы*Электропередач:! относительно к-го узла; m - числе приемных систем; П.т„-SiРЖк доля мощности потреби-

телей I и I категорий в суммарной мощности потребителей к-ой приемной системы; к - относительная значимость потребителей I категории.

2. Пропускная способность

П. Р

XtB -рг \ Р - пропускная способность электропередачи, определяемая ее номинальным напряжением и эквивалентным реактивным сопротивлением; R, - наименьшая пропускная способность электропередачи по условиям статической устойчивости и назначенных функций в заданных условиях ЕЗЗС.

3. Реакция на возмущающе и управлявшие воздействия

8ujt ft; Л?

С— J * ♦ к '

V„ - среднегодовая длительность и -го состояния ЭП;

изменение передаваемой мощности по к-аду участку линии; AfjAfW. -^изменения потерь в электропередаче и щунт/рующой ее сети; и lij - отклонение напряжения в j -м узле передачи;^,*, JiXz j jUjj - определяемо по стоимостному способу весовые коэффициенты; п - число аварийных режимов и отклонений нормального режима; m - число состояний, вызванных аварияш электропередачи и ее элементов.

4. Ремонтопригодность

ab. + GJn.np. ((j jUWM (it &.) j

♦(Им

OTKft.fll в-/п.пр< ) + (и cot 6.) b.nj,. 3 вд L CZT Тп с } ) j

продолжоние табл. I.

т ГиДСсод

Сл),1бД - частота ремонта, среднее время восотановления, число единиц ремонтного персонала ври Ь-м аварийном, п.пр. - преднамеренном плановом,в. пр.- преднамеренном внеплановом отключениях,^отка.=1^прН®0.2-0.6 коэффициенты безопасности работ с отключением и под напряжением; 0 - доля работ под напряжением в обцеы объеме плановых ремонтов; Ь - длина ВД; I пскоь,- средние трудозатраты на аварийно-восстановительные ремонты силового электрооборудования и раодредуст-ройств к-ой подстанции электропередачи.

5. Долговечность

п _ ОС гл л

ПГ$ = ( £ зе^ & Зпс]к)7П15иа. ;

КМ г "Л- *

л СК ел .

Г!х5йаг-[(I(II %)Й.пс] ;

Э?;к=1; , 5пс;к - расчетные сроки с-го по очередности ввода участка линии и ^ой части к-ой подстанции электропередачи ¡ЭЦ^А^х^к'Апу«/^/доли ежегодных издержек на амортизацию 1-го участка линии и ¿-ой части к-ой подстанции в суммарных ежегодных издержках на амортизацию электропередачи; ¿¡н.л? 5и,пс - нормативные средние сроки службы воздушной линии и подстанции.'

6. Влияние на экологические компоненты окружающей среды

7. Влияние на социальные компоненты окружающей среды

П16)1=кбр=/5р ; 6р(Хр,АР,Гр) ; Хр^/Ц;

гч(гр— коэффициент передачи эквивалентного графа воздействий&р электропередачи на р-ую подсистем окружающей среды;к,р- индексы состояния (строительства, эксплуатации, ремонта) электропередачи и подсистемы окружающей среды; - функция принадлежности назначенному классу по интенсивности влияния.

Таблица 2.

Планирование развития ЭЭС

Конкретное проектирование Эксплуатация

(Ьпу , „..п-г

_ Пноид. I *1М < | ПцОкд. _ м/\

Ик- изменение за счет электропередачи показателя надежности в к -ой ЭЭС, если|1к11чдЭ]К)то

Ук/2 У к > г~е ^к - удельный ущерб от нарушения надежности в к-ой ЭЭС; т - колячест--во учитываемых ЭЭС; ПНОйЛгЭк]")* ГД9 Н(3)к - математическое овдцанкв недоотпуска энергии в к-ой ЗЗС*до ввода электропередачи; Зк - суммарное энергопотребление к-ой ЭЭС в раочетном году.

2.Экономичность га

1 \ И90 ИД-/ 1 р

¿Ык_ изменение за счет электропередачи приведенных затрат в к-ой ЭЭС; I'эои/£^«т.Куд.Гэк'и2>. 'где куд.сГ.- стоимость установлонного за счет энергосбережения I кВт мощности, Fixa.cS'.- эк--зизадэятная вводу электропередачи мощность энергосберегаюшэй станции; ДГ - нормированная зелршна экономна годовых издержек в ЭЗС за счет регулирования режима электропередачи;

^за - нормированная взличика приваленных затрат на электропередачу. 3. Вл!утн.те ка окстуящуп сред? п

затраты на компенсацию или' предотвращение 1-го вредного воздействия и защиту от него дЧ„- математическое окидансе народнохозяйственного ущерба от «-го воздействия на окруаао--

роаств.

С учетом сочетания распределенных и сосредоточенных элементов, значительных емкостных токов протяженных электропередач, коронярования проводов, регулирования режимов реактивной мощности, нерегулярности активных перетоков обобщены метода определения потерь мощности и электроэнергии; Предложен способ совместного применения детерминированного и вероятноатно-го подходов к расчету потерь в протяженных линиях электропередачи. Показана необходимость и сделан анализ методов учета влияния распределений напряжения я погодных условий вдоль электропередачи на интенсивность коронированяя проводов в задачах оптимизации.

Систематизированы экономические я энергетические показатели электропередачи и сформулированы условия их применения в качестве критериев оптимизации. Рассмотрено существо экономического и энергетического подходов к выбору оптимальных параметров электропередачи. Оказалось, что неучет потерь от реактивных состаадяощих токов, потерь на корону при оптимизации сочения проводов протяженных линий электропередачи ведет к существенному завышению в 1,5-2 раза как экономически, так энергетически целесообразной плотности тока, искажению экономических и энергетических интервалов. Для оравнения экономичности традиционных и компактных линий электропередачи использованы понятия экономического кпд и эквивалентной длины нагрузки линии. Найденные закономерности могут быть рекомендованы для выбора оптимальных конструкций и параметров электропередач.

В четвертой главе исследованы и обобщены подхода и методы учета воздействий объектов ЭЗС на окружающую среду. Результаты обобщения представлены на рис. 3. Они свидетельотвуют о наличии проработок применения многоцелевого подхода к оценке влияния на окружающую среду в задачах выбора структуры генерирующих мощностей, типа и мест размещения электростанций. Широко исследуются физиологическое и биологическое воздействия электромагнитных полей электропередач СЕН, УВД. Известны алгоритмы и программы поиска оптимальных трасс линий электропередач о учетом некоторых экологических факторов. Однако необходима и важна оценка всего многообразия воздействий электро-

передачи на окружающую среду и их последствий.

В связи о этим в диссертации разраОогшш теоретические основы и методика комплексной многоцелевой оценки экологического и социального влияния электропередач на окружакхцую сроду. Основные процедуры методики и их последовательность указаны ка рис. 4. Окружающая среда представляется системой социальных, хозяйственных, экономических, природных компонентов в зеках влияния электропередач. В ней выделяется экологическая, со'м-

оквнвалентпропш-ше

:Л. Составление графов воздействий 6-кр стадий перс-дачи на ЭП, СП, 31ш

¿.2. Оценка передаточных коэффициентов графои воз действий кб„р или Д&-кр Форлиронапко («атгиц пере да т счш х к оэ ^ф.и I у. е н топ

¿.3. Эквивалентирование гр.ч-фон &кр . Определение коп ЭДициентов передачи э к в и х> о л е н т них гр*!■оз воздействий стадиЛ передачи на ЭП, Си, ЗиЛ

2.4. Интегральная оценка пл1 яния электропередачи и;: ЭП, СП, ОКЛ оО-ьедшшш:-ем эквивалентных гро^м воздействий стадий ле-редачи&р^Ар^-Хр^и Акр

2.5. Комплексная оценил результирующего влияния электропередачи на 1)0 по (9)_

I. Декомпозиция

1.1. Формирование МГВ размер-ностью(п-ч)»т«к для ЭП, СП, № к.з

Сп-и)

1.2. Расслоение . Ог.реде-ление существенных связей для ЭП, СИ, ЭКП

1.3. Составление структурных схем воздействий электропередачи на ЭП, СП, Э1Ш

1.4, Формирование дерева социально-экологических последствий передачи электроэнергии

Рис. 4. Основные процедуры методики оцет«! влияния элоктрот-родач на окружающую среда

альная и экономическая подсистемы (311, СИ, ЭКП). За критерий многоцелевой оценки по условию оптимального влияния на окружающую среду принят эквивалентный параметр интенсивности воздействий линия и подстанций электропередачи

РЧ >„

г* о

Рис. 5. Структурная схема bosôeûcmhuù электропередачи на соииальну/о подсистему (СП) ОС.

S.

I 1 ЬдиоуроЬнеЬый подход

- .. . - 1 m

И.Одноаеледой подход ~1-:

Л

Ш.Однокритери-альный подход mini _

Г

1.12.Многокригтк риальныО подход

1-8-Шы баздвйстЬий: ^-опасность трабмироЬания; ¿-опасность пожароб-, отчуждение пространства; 4.5-злектрич.поле,анцстич.шум линии и оборудования подстаниий; б-родио' и телепомехи-, отчуждение земли п<?5 пинию и подстанцию: в-устанобка опор и фцндаментоЬ;

9-21 - после дстбия ЬоъдейстЬий: 9-трабмы,гибель людей;

10-иыгорание леса и почбы; Н- повреждение, разрушение археологии.и исторических памятникоб: 12-размещение

Ъ ьородах,поселках, промышленных зонах; 13-ухудшение условии отдыха ; /4 - изменение ландшафта местности; 15- Ьлияние на аЬтомоБипьные, железные дороси,трфо-пробады, JЭП; 46-Ьлияние на сдщестбенно- психология. илииат> 17-блияние на тъяебидение,радио,сбяг>ь\ 18-размещение на площадях месторождений полезных ископаемых; 19-иэъятие земельных угодий ,луго6, пастбищ-, 20-ограничения Ь использовании и сельскохоз,. обработке земли; 21- бырцбка лесоб ; 22-26-компоненты поЗсистемы;

22-население ^г^-истора чес кие и археологии.памятники ; 24 - населенные пункты-, 25- зоны отдыха; £6-состояние народнохозяйственных о5ьекто6\27-среЗ СтЬа сЬяъи-,28 -хоъяйстЬен-ное раъЪитие региона.

X

1.2.Многоцелевой подход |

X

X

1.2.1.0РТЭ (9)

1

1.2.2. Сочетание мио гоцелебого и нечеткого подл сдоб

тСпЗ

X

т£пЗ;0алак-еобые ограни чения-норма mubp

,3'

1

Нечеткая недель многокри-териеяьнсй оптимизации

(.3. Сочетание одно- и много-хритериашых

поСходоо

3-суниарные прибеденные йатраты на передачу электроэнергии; З'-то же с учетом затрат на компенсацию,предотвращение бездействии на ОС и ущербов от них ; £ -интегральный критерии Эффективности

---' ----—-... ■ Л---^г.. -

где 'dp - эгазгаалентщй параметр интенсивности воздействий на р-ую подсистему окружающей среды; Лр - коэффициент важности р-сй подсистемы. Для обеспечения комплексности и полноты оценки влияния электропередач на подсистема окружающей среда выполняете я его декомпозиция. Это осуществляется путем расслоения матриц генерирования гипотез о воздействиях (МПЗ) электропередачи на компонента окружающей среда и отбора существенных воздействий и их последствий. На основе анализа последних разработаю структурные схеш воздействий и дерево социально-эко-логячвеких последствий для окружающей среда строительства, монтажа, эксплуатации и производства ремонтных работ электропередач. Сформированы песть графов воздействий &кр(Х, А, Г), каждый из которых моделирует влияние к-го состояния электропередачи на р-ую подсистему окружающей среда. Для иллюстрации на рис. 5, б приведены структурные схеш воздействий электропередач на экологическую и социальную подсистемы, а также графи воздействий строительства, эксплуатации и ремонтов на экологическую подояствцу окружающей среды. Количественная оценка яричшшо-следсгвонных связей элементов графов производятся посредством передаточных коэффициентов. Б результате эквивалентного преобразования графов с учетом (5) находится показатель комплексной оценки результирующего влияния электропередач на окрукающуи среду.

Детально проработаны условия реализации предложат! методики и построен алгоритм при нечетком подходе к оценке воздействий и применении нечетких графов G . В этом случае передаточные коэффициенты к© определяются функциями принадлежности связей меэду вершинами графов xtl*w) назначен-

ным классам состояний по интенсивности влияния. На основе (max-min) _ композиций нечетких отношений

осуществляется эгашваленткрование нечетких градов (пис.В) -преобразование ....Х4") • g(X'\ Х<*) 1

I 19 Т 20 {Щ ¡22]

9 Ю 11 12 13 *4 15 16 17 1&

г)

Рис. 6 .а)Структурная схема воздействий электропередачи на экологическую подсистему(ЭП)ОС.Графы воздействии на ЭЛ:б)строител1 ства,в)эксплуатации,г)ремонтов электропередачи,д)получение эквивалентного графа 5р.

1-8-виды воздействий те же,что на рис. 10;Э-18-последстаия воз -действий;9-гибель животных1пт1щ;10)1О'-выгорание леса .почвы;II-влиянке кз здоровье; 12,13,14--наругоиие условий обитания и перенесения животных и птиц,влияние на их состояние,влияние нэ их хошовые ресурсы; 15-нэ рушение культурных посевов,заливных л^гоя 16-изьятие земельных угодий,лугов,пастбищ; 17-вырубкэ лесовиб-порча земли „водная эрозия, снижение биолегич. продуктивности почвы ;1Э-22-кошоненты подсистемы: 19-^шд::;20-фаука ;21-флора;22-ппчга.________

ад А*,«

Рис. 7 .Графики функций принадлежности : . , ^¿ае^с-.^ае-Ь-С;

/6

к-а^Яэ'Кг'В«. <?>

Л* М ,—■ Г**

Для всех ветвей градов воздействий выбраны базовые параметры интансивяоетей связей {ра;| . Выполненная автором информационно-поисковая работа позволила сформировать ценностные шкалы животных, растительности, пота, земельных угодий, транспортных путей и средств, населенных пунктов, промышленных узлов, месторождений полезных ископаемых, зон отдыха, памятников истории и архитектуры, влияния воздушных линий на ландшафт. На основе шкал сделана интервальная оценка базовых параметров электропередач 330-1150 кЗ.

Апробация предложенных методики и алгоритма произведена для электропередачи "Игяадияская АЭС - ПС Белорусская" яри вариантах исполнения ее в габаритах 330 и 750 кВ. В последнем случае для имеющей место эксплуатации на напряжении 330 кВ в переводе на напряжение 750 кЗ. В соответствии с трассой линии, размещением подстанций рассматриваемой электропередачи изучены и ояредэлегш данные по размещению и плотности распределение компонентов окружающей среды, найдены значения базовых параметров. По графикам функций припадаю ясности (рис.7! получены значения функций принадлежности принятым'классам соо-тоянкй А] вотео;1 графов {^^(эс1^ Xй*")] и далее по (5)--(7) - комплексный показатель влияния апробируемой электропвр< дачи на окрунакцую среду. Относительная простота программной реализации алгоритма достигается за счет универсальности построенных графов воздействий, хорошей формализуемости процедуры эквивалеитяровакия нечетких графов.

Результаты нечеткой оценки влияния электропередачи "Игна линская АХ - ПС Белорусская" на окружающую среду приведены в диссертации. Они представляют самостоятельный интерес и использованы при определении эффективности электропередачи.

В реферируемой главе разраоотаны принципы применения аппарата теории нечетких множеств для оценки электробезопасности системы "электроэнергетический объект - управляющая часть • окрутаицая среда". За показатели оценки предлагается принять Функции принадлежности назначенным классам технических состо янлй объекта, устройств управления, защиты и ремонтной осна-

ки, психофизиологических состояний людей и бригады, состоя-я погода. Тогда интегральным показателем может олужить обединая функция принадлежности состояния по безопасности всей ,сте»/ш. Алгоритм оценки элэктробезопасности включает форми-вание обобщенной функции принадлежности на основе частных тем перехода от точечных значеши базовых параметров, Полуниных по результатам статистики, измерелий, тестирования, к ;терваль!ши оценка;«.

3 пятой главе получен я исследован ряд экологических за-1Номерностей »тений электропередачи СВН, УВН различных конст-гаий. Результаты показала, что помимо технлко-экономичоско-I анализа на стадии предпроекткых изысканий требуется компасное рассмотрение совокупности факторов, характеризующих здяние линий на окружающую сроду: габаритов ЛЭП, распредела-■й электрического поля под проводами, акустического шума, бе-)ласности эксплуатации.

Следует отметить недопустимое занижение стоимостной оцен-I отчуждаемых при сооружении воздушных линий природных ресур-)в. Относительная доля затрат на отчуждение трассы в 2-7 раз шьше, чем в зарубежных странах. Практически не учитываются юлогическая, социальная, эстетическая, сырьевая и др. полез-)сти земли и леса. Это снижает роль и достоверность технико-<ономяческих расчетов при планировании и проектировании эле-гроларедач. Совершенно необходима" быстрейшая разработка новых ^основанных цен на природные ресурсы. Для дифференцированного адта;социального, экологического, эстетического значения раз-лчных участков трассы могут быть использованы искусственные калы перевода реальных километров протяженности линии в экви-лштные. Имеется ввиду создание подобных шкал для основных резонов страны экспертными группами опытных высококвалифициро-элннх специалистов. В настоящей работе предложена ткала для ападноевропейской части страны.

Учитывая сложность или невозможность натурных измерений, равнительное исследование экологических факторов линий элек-ропередачя обычной, компактных, самокомпенсиругощихся констру-ций производилось в диссертации посредством математического оделирования. В связи с чем были разработаны алгоритмические

к программные средства расчета электрической напряженности, акустического шума, токов смещения через человека в зоне влияния линия электропередачи. Проведение расчетов и анализ результатов позволили уточнить условия применения воздушных лини:: повышенной натуральной мощности, а также дать некоторые практические рекомендации в отношении их ремонтопригодности и безопасности.

Распределения электрической напряженности и акустического шума под линиями электропередачи аналогичны при традиционном и компактном расположении фаз и цепей. Комлактиэацяя одноцеп-ir;x, а также самокомпенсируюцихся двухцепных линий приводит к енпкекиа абсолютных максимумов напряженности электрического пата на уровне 1,8 м от земли в 1,2-1,3 раза и значений напрякенности вне мовдгфазного пространства в 2-2,5 раза. Уровни акустического шума на границах полос отчуждения линий 750, 1150 кЗ превышают рекомендованные допустимые значения (рис.8). При сохранении величины коэффициента ослабления 0,15-0,25 дБА/м на расстоянии 10-40 м от крайних фаз уровни случайного щума компактных линяй и саыокомпенсирующихся линий с компактными цепями на 2-5 дБА выше, чем линий с обычными цепями. Для всех исследованных линий найдены расстояния от проекций их крайних фаз на землю, эквивалентные по значениям электрической напряженности к уровням щума границам установленных санитарно-за-сщтных зон линий электропередачи того же номинального напряжения с обычным расположением фаз. Оказалось, что если по условиям безопасного воздействия электрического поля воздушных линий 75U, П50 кВ компажглзация фаз приводит к сукению санитарно-зацитной зоны на 13-20 к, то по условиям эквивалентного воздействия акустического кума - к ее расширенно на 20-40 м. При этом следует гметь ввиду известное увеличение пропускной способности линий в 1,5-2 раза.

Проверена корректность применения схем замещения человека для анализа токов смешения через него в зоне влияния линий электропередач. Показана неприемлемость моделирования человека пластиной в случае эллиптических или круглых фаз компактных линий и целесообразность представления его системой "сфера - дез цилиндра". При всех исследованных размещениях человэ-26

ка относительно проводов линий электропередач 330-1150 кВ токи смещения через него превышает допустимое значение 60 мкА (рио. 9), что указывает на необходимость мер заняты. С участием автора предложен способ повышения эффективности защитного костюма от воздействия электромагнитного поля за счет уменьшения токов смещения. Уменьшение достигается благодаря электрическому соединении) о защитным экраном участков тела, чьроэ которые проходят меридианы акупукктурннх точек организма. Согласно результатам расчетов наиболее безопасными по величине токов смещения являются компактные линия о обычным исполнением фаз; при эллиптических,круглых фазах наблюдается увеличение токов смещения через человека на земле в зоне влияния линии.

Уточнены условия безопасности эксплуатации линий электропередачи в послеаварийных и ремонтных режимах. Отключение одной аз фаз воегда вызывает повышение максимального значения электрической напряженности. Однако допустимое время пребывания под проводами линий 110-1150 кВ в основном совпадает о его значениями для яолнофазннх режимов. Распределение электрического поля вдоль оси линии в неполнофазных режимах характеризуется в 2-9 раз большей равномерностью,чем в полнофазных. Сформулированы условия безопасности дофазного ремонта самокомпеноирующихоя управляемых линий электропередачи, в том числе аналитические соотношения, определяющие необходимое сопротивление заземления на месте производства работ и длины участков их безопасного выполнения. Для компактных линий 330*1150 кВ найдены минимально допустимые по условиям коммутационных перенапряжений расстояния приближения человека к конструкциям иного потенциала. Сравнение этих расстояний о конструктивными размерами опор соответствующих типов позволило сделать вывод о принципиальной осуществимости производства работ под напряжением на компактных линиях электропередач.

В шестой главе на основе принятой концепции исследованы возможности повышения эффективности системообразующих электропередач за счет совершенствования управления их режимами. Сфермулироваяы основные направления совершенствования.

Система управления электропередачами в современных ус-

ловкях представляет собой двухуровневую иерархию подсистем внешнего и автономного (внутреннего) управления. Подсистема внешнего управления реализуется учетом электропередачи в автоматизированной системе управления электроэнергетическими системами и обладает иерархической структурой. Последняя зависит от (функций к места электропередачи в территориальной иерархии ЭЭС и моделируется соответствующим графом управления (ряс. 2). Автономное управление предполагает автоматическое регулирование с целью стабилизации или оптимизации режимов электропаредачи с помощью ее собственных регулируемых компенсирующих и регулирующих устройств.

Подобная-организация управления электропередача!® СВН, УВН обуславливает необходимость многоцелевого подхода к решении задач оптимального ведения их режимов. Исходя из этого в работе составлена принципиальная схема информационно-алгоритмического взаимодействия подсистем внешнего и автономного управления электропередачей (рис. 10). Рассмотрена структура математических моделей оптимального управления электропередачами. На рис.10 сплошными и пунктирными линиями показаны информационно потоки и улравляюцие воздействия в контурах оперативного и автоматического управления соответственно нормальными и аварийными режимами. Основные принципы и математические основы оптимального управления аварийными режимами ЭЭС разработаны другими авторами и поэтому изложены кратко. Предает настоя-аж исследований - задача оптимального управления нормальными рекиг.:а\;и электропередач. Она заключается'в обеспечении принадлежности вектора выходных параметров электропередачи множеству ое состояний, соответствующих оптимальным состояниям ЕЭС в целом по критериям экономичности, надежности, качества, экология производства и передачи электроэнергии. В полной постановке эта задача является многоуровневой, многоцелевой и многокритериальной. Как многоуровневая она предполагает ресение ~~ на уровнях подсистем внешнего и автономного управления; ее многоцелевой характер определяется иерархией внешнего управле-нга.

На уровке подсистемы внешнего управления задача сводится к поиску яодмясаэства оптимальных по критериям функционирова-

Рис. 9.Значения токов см© щения I* при моделировании пластиной для традиционная (—лскомпзктно^ с . обычными фазами!- -7линии

Рис.8, а) Горизонтальные профили случайного акустического иума линии электропередачи при

СВУ

±

сапд

НАГ уы

3 Щй i

i I щ

/г™! У! feJtóiftl

т

'i l=WM XaflZl 1

I—

Wt t

yu

nс

ШШ

УЙ

ca

|Ш

T

У6

q«" ¿h ¿a

0) (

ШБИ 0У

J_U

_b

a)

e &

---- "сильном довде",

---- "мокром провс-е;:

б) То же для линии электоопередачя 1150 кВ: 1-,2 - СУВЛ с компактными и обычными цепями;

3,4 - одноцепной компактного и обычного исполнений.

Рис. 10. а)Схомэ взаимодействия подсистем внешнего(СВУ) и автономного (СЛУ) управления электропередачей: СУ.ОУ-система и объект управления; АСТ.СЛДУ-СКСтемц автоматической стабилизации и адаптивного автоматического упрашшюупША,САЛЛ-снстег»"ы противсаБарийноа автоматики я адаптивной противоаваигЛной автоматикиуправля-лгсормация^й-игг

ющая информация ::1Л-нкЯормзцкя об авас:и:пых воэ мущетшх ОУ.УВ.ВЗ-упоавляззЕае и вэзиуглнциб воздействля;У-Лакг.яескиа параметры иУ те же в авархЗкаи oezizie;У*~задатше 1С пэгаметрк 0У;ПС-па гамет гы* ста бйллззц.г.1 воздействие ; ПН-параметры настройки устройств ПА;ПН -те ;?.э,за-даннкв Х;3-пврзиетри управления¡R""-!^ so оптимальные.

брквивалентнея схема электропередачи II5CJ кЕ.

а (ОРТ

_____ ... ..............,___________________,._ ____________ эл

при учете ряда технических;, экономических ограничений:

да), ..„У^УхШН орт

...,<• ; 1-2 ; {У} (8)

эдаоь УД^)»У3Ш>...,Уг(^) - векторы параметров режимов и охем отдельных элементов ЭЭС, включая электропередачу, ОЭС или ЕЗЭС в целом; - номера соответственно уровня иерархии управления и критерия оптимизации. Поиск У)Л достаточно осуществлять по критериям уровня непосредственного подчинения электропередачи и соседнего зерхнего уровня. Критерии, подлежала учету, могут быть определены по составленным для графов управления иерархиям критериев. Используя средневзвешенные формы многокритериальной функции, можно перейти к однокритериаль-ной одноцелевой задаче, способы решения которой для ЭЭС разрабатываются. Оптимизация согласно (8) требуется на уровнях управления развитием ЭЭС, долгосрочного, краткосрочного планирования режимов и оперативного управления.

На уровне подсистемы автономного управления задача вклр-чает оценку текущего состояния электропередачи Уэди поиск оптимальных параметров регулирующих и компенсирующих уотройотв электропередачи по критерию минимума суммарных потерь

мощности в электропередаче и щунтирукщих ее оетях более низкого напряжения при учете ограничений

— ОРТ (9) , 3=*,...,« ; {У'»*} П,0РТШ УишУэлКНЖ

где У Эл (Т) - вектор параметров электропередачи, задаваемый в 'результате оптимизации на урсзне внешнего управления; УдД"!} - вектор параметров электропередачи, определяемый оптимизацией режим а напряжений и реактивной .мощности; Х^) - вектор-матрица возмущающих воздействий.

Для . адаптивного комплексного управления нормальными установившимися режимами электропередач в реальном времени представляется эффективным примененле регрессионных моделей оптюла-30

льного регулирования

R^ftl-VtXW^Tft),«)], (Ю)

отвечающих (9) и полученных методом планирования эксперимента. В связи с этим автором разработаны методика, а^торитм'.тческио и программные сродства получения и реализации регрессиошкх моделей комплексного регулирования автотрансформаторов связи и источников реактивной мощности электропередач ОВН, УБН по централизованным и местным параметрам. Адаптация моделей предусмотрена к изменениям передаваемой по линии мощности, нагрузки промежуточных потребляющих систем, к изменениям погодных условий по траосе. Алгоритм включает три основных блока: пенок оптимальных параметров управления по данным каждой строки матрицы планирования эксперимента; уточнение параметров управления посредством учета распределений погодных условий и напряжения вдоль линии электропередачи; обработку результатов экспериментов, проверку значимости коэффициентов регрессии и адекватности модолей, определение коэффициентов моделей регулирования по местным параметрам методом наименьших квадратов. Учитываются все виды потерь мощности в протяженной линии, распределенность ее параметров, взаимовлияние режимов электроне редачи к шунтируюдай ее сети.

Программная реализация алгоритма осуществлена и получены модели регулирования для электропередачи II50 кБ "Экибастуз -Челябинск" (рис. 106). Использовалась матрица планирования

О.

дробного факторного эксперимента ДФЭ 2 . Передаваемая по линии мощность варьировалась в интервале 0,4-1,1 натуральной мощности. Пределы варьирования нагрузок промегцуточных систем приняты с учетом перспоктив роста на 2-3 года. Кроме параметров режима независимыми факторами эксперимента служат обобщенные параметры потерь на корону участков электропередачи длиной 100-240 км. Взаимовлияние режимов электропередачи 1150 кЗ и вднтяруютой ее сети 500 кП учитывается с помощь» найденной корреляционной зависимости потерь мощности в сети от передаваемой мощности и напряжения электропередачи. Погрешности порченных моделей регулирования составляют 0,5-5«. Децентрализованное автоматическое регулирование статических тиристор!,':«

компенсаторов электропередачи предлагается осуществлять о помощью программы для микроЭВМ, которая рассчитывает оптимальные параметры управления по данным измерений токов в местах присоединена средств регулирования и метеосводкам с участков трассы. По предварительной оценке годовой экономический эффект регулирования для рассматриваемой электропередачи может составить 2,3 млн.рублей.

Показана целесообразность разработки в составе проектов электропередач СВН, ГШ элементов информационно-математического обеспечения адаптивного комплексного управления режимами: программных средств, регрессионных моделей и т.п. При планировании развития и проектировании ЭЭС необходимо учитывать результаты комплексного анализа свойств функционирующих мощ-них электропередач основной системообразующей сети для поддержания и повышения их эффективности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основной итог исследований состоит в разработке научно-технических основ и методов оценки и обеспечения эффективности электропередач сверх и ультравыоокого напряжения с учетом социально-экологических условий. Проблема решалась путем использования принципов системного анализа и методов многоцелевой оптимизации с учетом мяогопараметричности, связей электропередачу ЭЭС, неоднозначности и неопределенности влияния на окружающую среду.

Использование системного подхода и методов системного анализа позволило сформулировать концепцию и методологию комплексного исследования свойств электропередач СВН и УВН как сложных больших подсистем современных управляемых электроэнергетических объединений. Разработанные автором концепция и методология являются теоретической основой для решения многоцелевых проблем электропередач. Практические результаты работы включают создание алгоритмических и•программных средств приня-. тия решений с целью повышения эффективности электропередач. Предложенные методические принципы, модели, рекомендации в значительной мере нашли применение в электрических системах и учебном пронеосе высшей шко. I.

Получены следующие основные результаты:

1. В современных условиях развития электроэнергетических систем экономическая оценка мощнвх электропередач основных электрических сетей по абсолютным показателям представляется недостаточной. Это овязано с отсутствием единой хорошо поставленной снотеш ценообразогзния, равномерностью конкурирующих целей, невозможностью денежного измерения части из них и т.д. Традиционный подход к принятию решений по критерию приведенных затрат не соответствует меняодимся социальным, регионально-национальным отношениям, становлению рыночной экономики. Показана необходимость рационального сочетания методов одно и многоцелевой оптимизации при решении задач проектирования и эксплуатации электропереддч. Оправдана и необходима сформулированная в диссертации концепция системного многоцелевого подхода к оптимизации. Суть ее заключается в учете многообразия и взаимосвязей существенных свойств электропередачи, ее эмерджентности, многофункциональности, места в территориальной, временной, ситуативной иерархиях ЭСС, в учете влияния

электропередачи на экологические и социальные компоненты окружающей среды, единства, непрерывности, коисшзксности проектирования и эксплуатации.

2. Разработанные в рамках указанной концепции методологические основы комплексного анализа и оценки эффективности электропередач включают следующие образующие новизну компоненты: а) обобщенную иерархическую модель квалимегрическоЯ оценки эффективности, методики ее реализаций для условий перспективного планирования, конкретного проектирования и эксплуатации; б) методические положения и способы учета электроэнергетических систем при оценке электропередач, многофункциональности, эмер-дженткости, режимных особенностей, сложности и территориальной распределенности структуры электропередач ' .СВН, УБН; в) принципы и способы учета влияния электропередач на окружающую сроду, изменения регионально-хозяйственных взаямоотношений ЭЗС;

г) обобщенную двухуровневую модель оптимального управления нормальными установившимися режимами электропередач и методику ее реализации.

3. На основе анализа существующих научных работ и методов

проектирования выделано три принципиально различных подхода к опз.чко влилаия электроэнергетических объектов на окрузшо-цуо среду: учет составляющими в целевой функции приведенных затрат и баланссвиии ограничениями; использование естествен-кьх и искусственных шкал экспертной оценки влияния; многоцелевая оценка. 3 проектной практике целесообразно их сочетание.

3 глазе 4 разработаны теоретические основы и методика кадыюхоной многоцелевой оценки влияния электропередач на окру г":ыдую среду. Существенно новым является то, что учитываются кногообразиэ.воздействий строительства, эксплуатации электропередач как на экологические, так и социальные объекты окру,-..алее.! среды, неопределенность исходной информации о последствиях воздействий, распределенность и неоднородность эколого-сс:;;;аль;их условий вдоль трасси. Завершенность методики обес-почнвиется ецполнонной работе;; по формировании ценностных икал компонентов окружающей среды, интвервальной оценкой базо-2:;х паха^етрсь электропередач 330-1150 кВ, а также достаточно проотгм я работоспособным -алгоритмом. Последний использует Форматизаций процедуры аквивалеитирования нечетких графов.

4. Совокупность значений предложенных в главах 2, 4 роа-

фушиий по основным свойствам электропередачи обра-

информационную базу анализа проектных реаений и выбора оятг:адького, Для находящихся в эксплуатации электропередач так?.о необходимо комплексное исследование свойств для поддержания и повышения эффективности их функционирования. Для конкретных схем и состояний Белорусской ЭЭС, ее межсистемных связей в 1990 и 1995 гг. найдены возможности повышения эффективности электропередачи "Игналинская АЭС - ПС Белорусская"; проверена работоспособность предложенных методов многоцелевого анализа электропередач с учетом влияния на окружающую среду.

5. &•'>*активность электропередач СВН, УВН может быть увеличена за счет совершенствования управления их режимами. Его основные направления сформулированы в главе 6: а) организация информационно-алгоритмического взаимодействия подсистем внеш-ного V автономного управления режимами; б) разработка в составе проектов олг<"тог)поредач элементов информационнс-м^гемати-ческого обеспечения средств адаптивного комплексного управло-

ния режимами; в) учет при проектировании ЭЭС результатов комплексной оценки эффективности находящихся в эксплуатации электропередач; г) широкое применение управляемых реакторов, статических ИРМ, адаптивных средств противоаварийной автоматики. G учетом двухуровневой структуры управления электропередачами разработана методика получения и применения регрессионных моделей для комплексного оптимального управления нормальными установившимися режимами по централизованным :: местным параметрам.

Методика реализована в алгоритмических и программных средствах. Регрессионные модели получены для электропередачи 1150 кВ "Экибаотуз - ЧеляОинск". Ожидаемый экономический эффект от их внедрения - 2,3 млн.руб. в год обеспечивается за счет следующих факторов: адаптация моделей к изменениям передаваемой мощности, нагрузок примыкающих систем, погодных условий; учета шунтирующей сети, распределенности параметров линии, всех видов потерь мощности, влияния на интенсивность ко-ронирования распределений напряжения и погода вдоль линии.

6. Технико-экономические и экологические закономерности, найденные в главах 3 и 5 при исследовании и уточнении возможностей электропередач СВН, УВН, мокно рекомендовать для выбора зон субоптимальных решений по конструкции линии, пропускной способности, напряжению, сечению проводов, основным экономическим факторам. Показано, что пропускная способность электропередачи с промежуточными присоединениями в наиболее общем виде определяется уравнением четвертого порядка. Обобщение методов определения потерь мощности позволило обосновать совместное применение детерминированного и вероятностного подходов к расчету потерь от регулярных и Г "нерегулярных перетоков. За счет учета зависимости интенсивности короны от распределений напряжения и погодных условий вдоль линии удается повысить точность расчетов при оптимизация реяшмов до 20%. Сформулированы условия пользования экономическими и энергетическими критериями электропередачи. Выявлен ббльший рост экономичности линий при комиактизации за счет увеличения номинального напряжения и ¡ечения проводов. По сравнению с обычными компактным линиям 330-1150 кЗ свойственны увеличение на 1-2,5% экономических

к.п.д. я моньаее на 3-60$ снижение экономичности с ростом дальности передачи.

7. Результаты исследований экологического влияния линий электропередача свидетельствуют о необходимости совместного анализа на стадии предпроектных изысканий целого ряда факторов: габаритов ЛЭП, распределений электрического поля под прогюдами, акустического щука, безопасности ремонтов. .Показано, что действующие ставки платежей за пользование землей занявши в 8-10 раз, лесом - в 5-6 раз, во многом не учитывается их эколого-соцкалъная полезность. Возможный путь преодоления этого - разработка обоснованных цен на природные ресурсы я экспертных шкал оценки протяженности линий от условий проховднния тргсси. Подобная шкала соотевлена в главе 5 для западноевропейской частя страны.' Учесть психофизиологическое состояние лвдей, метеоусловия при анализе электробезопаснос-тй позволяют предложенные автором методические и алгоритмическою принципы нечеткой оценки электроопасных ситуаций. Ввиду недостаточности опыта эксплуатации линий электропередачи П5и кЗ, а такхв компактных, еамокомпенсирующихся линий СВН, УШ1 применено математическое моделирование, разработаны про-грамун для исследования акустического шума и токов смещения. Показано, что для БЛ 750, 1150 кВ уровни шума и токов смещения превышают рекомендованные допустимые значения, Эффективность заданного костюма от воздействия электромагнитного поля предложено повысить за счет снижения токов смещения, от отражено А.о. 1480796 (СССР). Проверена возможность и определены условия применения прогрессивных технологий ремонтов КВЛ и СУВЛ.

Данную работу следует рассматривать как важный самостоятельный этап в создании методологии комплексного многоцелевого исследования электропередач СЗН, УВД. Ее концепция и основные положения достаточно универсальны и могут быть применены для других: объектов и систем народного хозяйства. Практические результаты работы внедрены и используются в ПЭО "Дальние электро передачи", Белорусском, Украинском институтах Энергосеть-проект, в учебном процессе при подготовке специалистов специальностей 0,301, 0302 , 0303.

Дальнейшее развитие исследований настоящей диссертации 'связано о кокретизацией условий применения предложенных и разработанных методологических основ для электропередач различных типов, назначения, номинальных напряжений, а такна совершенствованием экспертных систем и оценок. Это могет быть осуществлено лишь в результате совместных усилий проектных и научных организаций.

Основные положения диссертации приведены в следующих публикациях:

1. О синтезе параметров компенсирующих устоойств в протяженных системах электропередачи. - Электричество, 1978,

№ 8, — С. 75-78.

2. Некоторые результаты экологпческэго исследования линий электропередачи переменного тока. - Изв.Ali СССР, Энергетика и транспорт. 1988, № 4. - С. 149-157.

3. Оценка электробезопасности в электроэнергетических системах на основе теории нечетких множеств. - Электричество,

1988, »4. - С. 62-66.

4. Энергетически целесообразная плотность тока в проводах .электрических линий. - Электричество, 1985, Д 10. -

С. 69-71.

5. Оптимизация режимов электропередач. - Изв.All СССР. -Энергетика и транспорт, 1985, Л 5. - С. 93-97.

6. Формализация условий рационального управления режимами электропередач. - Изв.вузов СССР. - Энергетика, ID86, № X. - с. 23-28.

7.Технико-экономические характеристики дальних олектро-

• передач о промежуточными присоединениями. - йн.: Наука и техника, 1983. - 174 о. (в соавторстве).

8. Способ расчета режимов протяженных электропередач, -Изв.АН СССР. Энергетика и транспорт, 1976, Я 5. - С. 159-163.

• 9. Определение законов оптимального регулирования управляемых реакторов для управления нормальными режимами электропередач. - Сб. тезисов докладов симпозиума "Эффективность применения управляемых реакторов в энергосистемах . Ленинград,

10. Возможности управления пропускной способностью дальних электропередач посредством управляемых реакторов. - Там же, где и 9.

11. A.c. 1480796 (СССР). Способ защиты человека от электромагнитных полей - Заявл. 10.07.86. Я 4066290. Опубл. в Б.И.,

1989, А 19, (в соавторстве).

12. Проблемы эколого-экономической оценки воздействий воздушных линий электропередачи на окружающую среду. - Электрические станции. 1991, № 2. С. 58-62, (в соавторстве).

13. Эффективность электропередач в электроэнергетических системах. - Мн.: БолИЖГИ, 1991, (в соавторстве).

14. Опенка влияния электропередачи на окружаюп^в среду.-(,[и.: БелШ'НТЛ, 1990. - 121 е., (в соавторстве;.

15. Определение потерь мощности и энергии электропередач о учетом нерегулярности перетоков мощности. - Б кн.: Тезисы докладов всесоюзной научн.-тохн.конф. "Потери электроэнергии и их компенсация", 1582, Баку. - С. 39-40.

16. Оопмипованш математических моделей электропередач в условиях АСУ*энергосистемами. - В кн.: Тезисы докладов всесоюзной научной конференции "Моделирование электроэнергетических систем". .Баку, 19В2. - С. 263-264.

17. Метод оценки влияния объектов электроэнергетики на окружаю:^» ороду. - Сб. тезисов докладов всесоюзной научно-тохнкческой конференции "Разработка методов и средств экономии электроэнергия в электрических системах, системах электроснабжения пмсгжшеняостк и транспорта". Днепропетровск, 1990, - 0. 113-315.

18. Квалиметрическая модель эффективности электропереда чи. - Материалы X научной конференции "Моделирование электроэнергетических систем - 91". Г(аунас, 1991.

19. Нечеткая модель социально-экологического влияния электропередачи на окрукагоуп среду. - Там же, где и 18,

(в-соавторстве).

20. Управляемая электропередача в системе управления энергосистемами. - Сб.докладов II Национальной науч.-техн. конференции на тему "Проблемы развития и эксплуатации элек-тот.чеекпх сетей высокого и сверхвысокого напряжения. Т. П, Варна, 1У83. .

21. Система показателей для технико-экономического анализа электропередач. - Сб.: Электрические сети и системы, вып.16. Львов: Вица школа, Изд-во Львов.ун-та, 1980. - С.3-10.

22. Дальние электропередачи.-Учеб.пособие. - Мн.: БПИ, 1979. - 99 с., (в соавторстве).

23. Технико-экономический анализ электропередач на основе критериальных параметров. - Сб.докладов ЕДЕНЕРГ0-88

Ц национальная научно-техническая конференция на тему "Проблемы развития и эксплуатации электроэнергетических систем", Т. ¡¡1-3, Варна, 19В8. - С. 50-55, (в соавторстве).

24. ;;!юблемы учета- влияния ВЯ на окружающую среду. -Энергетическое строительство, 1389, № 7. - С. 22-24, 1в соавторстве).

25. К учету процесса коронирования в расчетах нормальных режимов электропередач. - Изв. вузов СССР. Энергетика, 1973, 3 9. - С. 98-101, (в соавторстве).

26. Об учет? электропередач в системе управления энергетическими системами. - Со. Кибернетику на службу коммуниз- ' му, Т.В. - М.: Энергия, 1977. - С. 272-276, (в соавторстве).

,Ч ;

I 27. Модели раоплывчатой оценки электробезопасности в электроэнергетических системах. - Тез.докладов всесоюз.науч. -практ.конф. по проблемам охраны труда в условиях ускорения научно-технического прогресса. Ч. II. И,, 1988. - С. 31.

28. Представление информации о состоянии объектов энергетических систем в палити ЭВМ. - Изв.вузов СССР. Энергетика, 1978, № 8. - С.5-9, (в соавторстве).

29. Учет эколого-эконсмических показателей при выборе вариантов систем электроснабжения - Электромеханика. - Изв. вузов СССР. 1989, А II. - С. 92-97, (в соавторстве).

30. Вредные и опасные факторы эксплуатация электрических сетей. - Сб.тезисов докладов У научной конференции "Проблемы охраны труда". Рубежное РФ B.UCÍf, 1986. - С. 193-194.

31. Особенности синтеза электрических цепей систем электоопегзвдач переменного тока. - Электроэнергетика, вып.4.-Мн.: ВышэЙшая школа, 1974. - С. 12-18, (э соавторстве).

32. К оценке потерь активной мощности в протяженных электропередачах. - Сб. "Научные и прикладные проблемы энергетики", вып.4. - Мя.: Вышэишая школа, 1977. - С. 56-58,

(в соавторстве).

33. Об особенностях схем замещения электропередач с емкостной связью. - Изв.вузов СССР, Энергетика, 1974, № 4. -С. 19-23, (в соавторстве).

34. Алгоритм определения технико-экономических показателей электропередачи. - Сб. "Опыт гоинятия оптимальных решений в проектировании я эксплуатации электрических сетей. -Мн.: Высшая школа, 1976. - С. 15-21,

35. Влияние электропередач на оценку эффективности АСДУ. - Изв.вузов СССР; Энергетика, 1974, № 12. - С. 8-II.

36. О распознавании и предупреждении электроопасных ситуаций при эксплуатации электрических сетей. - Сб. Научные и прикладные проблема энергетики, вып.14. - Мн.: Вншэйвюя школа, 1987, (в соавторстве).

37. Методы оценки влияния электромагнитных полей линий электропередачи. - Тал» же, где и 29. - С. 220-221, (в соавторстве) .

38. Управление протяженными электропередачами в энергетической системе. - Со. Методы и средства управления в энергетических системах. Томск, 1978. - С. 18-21, (в соавторства).

39. Влияние экологических факторов линий электропередачи на экономичность и надежность энергосистем. - В кн.: Тезисы докладов всесоюзной конференции молодых ученых и споциа-листов по вопросам повышения надежности и экономичности работы энергосистем. - Новосибирск, 1986. - С. 90-92, (и соавторство).

4с. Об учете протяженных электропередач при построении математического обеспечения АСУ энергосистем. - Сб. Разработка математического обеспечения ОАСУ "Энергия". - Кишинев: Штшшца, 1973. - С. 42-43, (в соавторстве).

41. Методологические основы построения информационно-•математических моделей элементов энергетических систем. -В кн.: Тезисы докладов УП всесоюзной конференции по моделирования электроэнергетических систем. Таллинн, 1977. -С. 122-123- (в соавторстве).

42. Некоторые положения по построению информационного обеспечения лСУ энергосистемами. - Сб.Научные и прикладные проблемы г-нергетяки, вып.5. - Мн.: Вышэшаая школа, 1578. - С. 7I-V3, (в соавторстве).

43. О .математическом моделировании системы электропередачи в АСУ энергосистем. - В кн.: Тезисы докладов научн,-

техн.советакда пНаучно-технические проблемы развития и совершенствования автоматизации управления в энергосистемах". 11ч., 1977. - С. 76-79, (в соавторстве).

44. Учет протяженных электропередач при определении экономической эффективности автоматизированной системы упра-влэння энергосистемам;?. - Сб. Электрический сети и системы, вып.12, Львов, IS76. - С. 28-31.

45. Уппаздяомая электропередача в системе управления энергосистемами. - Сб. докладов а национальной научн.-тпхн, ксжф. на тоет: "Проблемы развития и эксплуатации электрических сетей высокого и сверхвысокого напряжения. Т.П, Верна, IS83.

46. Условия безопасности пофазного ремонта управляемых самсксмпенсирущихся линий электропередачи (УСВЛ). Кишинев: Единица, 19 JI.

47. Оценка возможности производства работ -под напряжением на линиях электропередачи повышенной натуральной мощности. Кяшшав: Шгшшца, IS9I.

48. Long Distance Transmissions Control, their Compensating Devices Synthesis and Generalized Parameters Katrice» in Steady" Hegiines Calculations of Electric Power Systems.-Proceedings of the Sixth Power Systems Computation Conference, barastadt,I97B,(in co-operation).

49. Technical Economical Analysis of Electric Power networks barsed on Criteria! Parameters .-Proceedings of the Seventh Power Systems Computation Conference,I<ozanna, 1901, (in co-operation).

50. Combined Analysis of Engineering Economic Characteristics of Power Transmission Systems.-Proceedings of the Eighth Power Syateias Computation Conference,Finland,Helsinki., 19o4,(in co-operation).

51. Hierarchy of Control in Determination of Economical Xiecxoione for Electric Power Syotews.- International Sympo-aj.ii, cn Power Syetea Engineering Proceedings,Wroclaw,Poland,