автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Разработка прикладного метода многокритериальной оптимизации параметров систем электроснабжения сельского хозяйства 10-110 кВ

РГ6 од

На правах рукописи

СТУШКИНА Наталья Алексеевна

РАЗРАБОТКА ПРШОГЛДЮГО МЕТОДА МГГОГОКРИТЕРИАЛЫЮЙ ОПТИМИЗМОМ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМ ЭЛЕКГР0С1!АШЭМЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА ТО - ПО кВ

специальность 05.20.02 - электрификация сельскохозяйственного

производства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации ка соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА 1995

Работа выполнена в Московском государственном агроинженврном университете им. В.П.Горячкина.

НаучныП руководитель - заслуженный деятель науки и техгаки ]

доктор технических наук, профессор Лещинская Т.Б.

Научный консультант - заслуженный деятель науки и техники '

доктор технических наук, профессор ЛеЕин М.С.

г

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Кудрин В.И. - кандидат технических наук, Мурадян А.Е.

Ведущее предприятие - АО РОСЭП "Сельэнергопроект"

Залита состоится "//" и-/:,<!.- 1995 г. б К4 часов на заседании диссертационного совета К 120.12.02 при Московском государственном агроишкенерном университете им. В.П.Горячкина по адресу: 127550, Москва, ул. Тимирязевская, д.58, МГАУ.

0 диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГАУ.

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета

А.П.Фоыенков

Общая характеристика работы.

• Лктуальность_п£обломьт. Системы электроснабжения сельских районов России создавались в течение нескольких последних'десятилетий и их основные технико-экономические показатели соответствуют условиям этого периода. Так, системы сооружены при излишне жесткой экономии капитальных вложений и материалов. Поэтому во многих районах страны параметры СЗСР Ю-ПО кВ часто отличаются от оптимальных значений. Встречаются воздушные линии 10 кВ большой протяженности с проводами малых сечений, что не обеспечивает необходимого уровня надежности электроснабжения и качества электроэнергии у потребителей. Подобные тенденции пересматриваются в настояцее время.

Особенностью систем электроснабжения сельских районов (СЭСР) является непрерывное изменение электрических нагрузок вследствие более полного использования электроэнергии в производстве и быту, а также в результате появления новых типов фермерских и крестьянских хозяйств. В отдельные годы электропотребление может снижаться по различным причинам: возможной перестройки народного хозяйства, преобразования энергетических систем, промышленности в пелом, а также возможных социальных процессов, происходящих в обществе.

Длительное время оптимальной системой электроснабжения считалась такая, которая обеспечипала потребителей электроэнергией с минимальными народнохозяйственными затратами при удовлетворении нормируемых требований к ее качеству и надежности электроснабжения.

В настоящее время появилась тенденция усложнения оптимизационных задач и этому есть объективные предпосылки, состоящие в появлении соответствующего математического аппарата (теории принятия решений), широких возможностях ПЭВМ, позволяющих учитывать множество влияющих факторов, что соответствует .всеобщей'связи явлений в природе.

Обосновано, что электрическая система, частью которой являот-зя СЭСР, представляет собой большую сложную систему, с характерными свойствами иерархичности, динамичности и управляемости.

В последней (1988 года) методике оценки мероприятий по ускорению научно-технического прогресса оптимальный вариант развития СЭСР :ледует выбирать по минимуму приведенных: затрат с учетом сопутству-ощих эффектов. Учитывая требования настоящей методики, а также, тредставляя СЭСР. Ю-ПО кВ большой сложной системой с множеством делой функционирования и опираясь на теорию принятия решений, на сафедре "Электроснабжение с.х." МГАУ им. В.П.Горячкина разработан

метод многокритериальной оптимизации СЭСР 10-110 кВ с учетом неоп-'у ределенности среды. Для снятия неопределенности среды разработаны способа получения и обработки дополнительной информации на основе статистических данных или экспертных оценок.

С помощью этих способов можно добиться адекватного отражения среды, но они достаточно сложны, требуют больших затрат времени на сбор и обработку полученной информации и вчсокоЯ квалификации. Они : предназначены, скорее, для научных исследований и излишне сложны для инженерной практической деятельности. Поэтому необходимо адаптировать сложный разработанный метод многокритериальной оптимизаци! для инженерной практики проектирования и эксплуатации. Это сделано на примере наиболее важной и часто встречающейся задачи выбора варианта развития СЭСР 10-110 кВ. Многокритериальная метод оптимизации параметров СЭСР 10-110 кВ, предназначенный для инженерной деятельности при проектировании и эксплуатации чрезвычайна полезен для народного хозяйства и приведет к экономии времени инженера при принятии оптимального ре пения и в целом даст экономический эффект.

Цель-Работц. Разработать прикладной инженерный метод многокритериальной оптимизации СЭСР 10-110 кВ и принятия решения в условиях неопределенности среды /электрической нагрузки на перспективу/ на основе ее математического ожидания. Определить возможность ц область эффективного применения разработанного метода при проектировании и в процессе эксплуатации систем электроснабжения сельских районов и отдельных ее элементов.

Задачи исследования;

- обосновать частные критерии оценки выбора параметров СЭСР;

- исследование зависимости граничных значений частных критериев оценки и единого оценочного функционала г/ от темпов роста электрической нагрузки для воздушных линий 10 кВ и трансформаторных подстанций 10/0,4 кВ;

- исследование возможности линеаризации зависимостей частных

. критериев оценки; выбор адекватного уравнения оценочного функционала среди логарифмического, гиперболического, параболического, эксш ненциального и линейного законов изменения для ВЛ 10 кВ и ТП 10/0,< кВ;

- исследование существующих методов прогнозирования электрической нагрузки на. перспективу для установления границ интервалов неопределенности среды;

3.

- исследование возможности применения метода рангового рвспре-¡ления для прогнозирования электропотребления на перспективу/по >щностям трансформаторных подстанций 35—^10/10 кВ/для электричес-IX сетей /РЗС/ ПОЭиЭ Тамбовэнерго;

- проведение^ сравнительной оценки точности метода рангового ■• эспределения с существующими; •

- исследование параметров электрических сетей напряжением 10-110 1 с помощью видового распределения;

- выбор оптимального варианта развития СЭСР по многокритериаль->й модели в условиях неопределенности электрической нагрузки на ¡рспективу на основе дополнительной информации;

- выбор решения по многокритериальной модели на основе матема-(ческого ожидания состояния среды;

- сопоставление результатов выбора оптимального варианта по югокритериальному методу в условиях неопределенности исходной ин->рмации. разработанному на кафедре "Электроснабжение с.х." МГАУ л дасладному, разработанному в настоящей диссертации

Методы исследования.При решении указанных задач были использо-дна метсцн-теории вероятностей и математической статистики, теории ринятия решении,- теории электроснабжения, теории системных иссле-»ваний. прогнозирования и построения бив- к техноценозов.

Научная новизна. Теоретически обоснован выбор оптимгшьного ре-зния по многокритериальной модели на основе математического ожида-|я неопределенной среды. Это позволило разработать прикладной ин-знерный метод многокритериальной оптимизации параметров СЭСР 10-Ю кВ на основе математического ожидания среды, базирующийся на азработанном ранее на кафедре "Электроснабжение с.х,"МГЛУ методе ■гогокритериальной оптимизации в условиях неопределенности среды.

Для определения границ интервалов неопределенности перспектив->й электрической нагрузки применен метод рангового распределения.

Исследована возможность применения видового распределения для 1алиэа параметров электрических сетей напряжением 10-110 кВ.

Практическая ценность. Разработанный в диссертации прикладной таенерный метод многокритериальной оптимизации параметров СЭСР 1010 кВ на основе математического ожидания состояния среды позволяет зуществлять выбор лучшего варианта развития СЭСР при проектировании ?ставлении схем перспективного развития, а также при эксплуатации.

Примененный в диссертации метод рангового распределения для оп-

ределения перспективного электропотребления может быть использован при решении'задач планирования, составлении схем перспективного развития, а также при проектировали и эксплуатации СЭСР 10-110 кВ, тш как дает наименьшую погрешность в прогнозе в условиях снижения электропотребления.

Для анализа параметров электрических сетей напряжением 10-110 кВ в условиях эксплуатации целесообразно использовать метод видового распределения.

На защиту выносятся: прикладной инженерный метод многокритериальной оптимизации параметров СЭСР 10-110 кВ на основе математического ожидания среды, разработанный для применения в проектировании СЭСР 10-110 кВ, составлении схем перспективного развития и'в процессе эксплуатации на 1Г<ЗС и в РЭС; . ' "".:".

- целесообразно исключить из набора частных критериев оценку качества электрической энергии в виде интегрального показателя неодинаковости напряжения у потребителя, взвешенной по отпущенной ' электроэнергии ввиду приближенной ее оценки и, малого влияния на выбор оптимального решения;

- теоретическое обоснование выбора оптимального решения п® многокритериальной модели на основе математического ожидания среды;

- линейное представление зависимости единого оценочного функционала/в виде произведения суммарных приведенных затрат и интегрального недоотпуска электроэнергии/от темпов роста электрической нагрузки;

- возможность применения метода рангового распределения для определения электропотребления на перспективу;

- применение метода видового распределения для оценки технико-экономических параметров сетей 10-110 кВ.

Реализация результатов исследования. Разработанный в диссертации прикладной метод многокритериальной оптимизации принят и исполь зуется в АО РОСЭП "Сельэнергопроект". Предложенный метод и практические рекомендации по выбору оптимального варианта развития СЭСР 10-110 кВ на основе математического ожидания состояния среда внедрены в производственно-энергетическом объединении ЮЭС Кузбассэнерго.

Апробация работы.Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава МГАУ и в АО РОСЭП в 19Э1-1995 г.г.

Публикации.По результатам исследований опубликовано 2 работы и 2 отчета НИР.

9бъем_работы_. Диссертация состоит из введения, четырех глаз и общих выводов. Она изложена на страницах основного текс-

та, содержит рисунка, таблиц, список литературы из

наименований и приложений.

Содержание работы §о_введении обоснована актуальность задач: исследования работы, дано состояние вопроса, сформулированы цель/ задачи исследования и основные положения, выносимые на защиту.

§_Е1§Е§2В_11Л32§ проведен обзор библиографических материалов, по проблемам и задачам, регёаёмым, 'в настоящей диссертации.

Из анализа литературных источников следует, что в последнее время большое внимание уделяется проблеме многокритериальной оптимизации параметров СЭСР. СЭСР 10-110 кЗ, являясь подсистемой энергетической системы страны, обладает характерными свойствами большой системы: множеством целей функционирования; динамикой их развития и управляемостью; а также неопределенностью среды функционирования. Следовательно системные исследования характерны не только для "больной" энергетики, но и для задач сельского электроснабжения. На остове обобщения теоретических работ, посвященных системному подходу в энергетике, и математических методов теории принятия решений профессорами М.С.Левиным и Т.Б.Лещинской был создан метод многокритериальной оптимизации параметров СЗСР, в соответствии с которнл эы-5нрать решение следует по нескольким критериям. 3 качестве частных <ритериев выбора в большинстве случаев рекомендовано принимать интегральные показатели надежности электроснабжения, качества электрической энергии у потребителя, а также суммарные приведенные затраты.

Кроме многокритериальное™, для задач оптимизации СЭСР 10-110 сЗ характерна неопределенность части исходной информации. Основным ^определенным фактором, существенно влияющим на выбор параметров х?СР 10-110 кВ, является величина электрической нагрузки в конце )асчетного периода и на перспективу. В условиях неопределенности 1ля рационального выбора решающее значение имеют получение и наибо-гее полное использование дополнительной информации. Основными ис-'очниками дополнительной информации являются результаты обработки ¡татистнческой информации об электрических нагрузках объектов за [редшествующий период и экспертные оценки перспективных нагрузок.

На основании результатов анализа литературных источников и в ¡оо.тветствии с поставленной целью сформулированы основные задачи ис-:ледования.

3c g:c¡?o£ главз пглскеао иеглсдоьиле пгз;.:-..;.:ос?и ,.',.„. íiv.A здннсшсстей частнда критеркгв- и гсомплгкснс-'о- м/льт-г. ликат.1*-!юго от величины электрической ксгрузки и оцене:л пер закость от

построены силготи возможных сначе:-:::! ^асткис xcxvep",«» лрнки для сле:-:знтов СЭСР - лкккй электропсрзд.чч и трак-: форматорнкх подстанций (ТП).

3 качестве примера вмбраны элементы схе;,:ы наиболее часто подвергаемые реконструкции-: ВЛ напряжением 10 кЗ с сечениями проводов ДС-о дс-'Л.9о ТП 10/0,4 кВ с номинальными моглостями траксфор-■т'гогоь от = 25 ,сЗА до = 400 кЗЛ, дтя сроков реяон-

ezpyirnui ij - 5 лет и ~tp - 10 лет. •

При &том, длл расчета нижней граница области иоэ^сйь.ых зда.,е-кк" k¡'яторгел npv.Hníbi ВЛ с АСС5, ТП 10/0,4 с моьдостью трансформаторе з Л.; - 25 сроком реконструкции . ч: -. = 5 лег, а ворх-_ _ ''7o. ТП 10/0, "i KtOirrocTíK тпгпс^орглг.торос 7 = - /.¿-С кВЛ .! /: ^ - 10 лет.

пг"лгэдсн:::к .затрат макет би-:-к преде-гаьлгг:* по- рас.чо..j в зплис". Í-; 47.,; о-г ,толуг<лr.J. В работе шбра.-с сягчу-сцео ¿ony::is:..'.o.

- с г; 'лисп: потерь -.»наргки после кьчаиа рг.бот по развитие се-'•-•к (ноисс i'.rx.i.-¡ ь-льстьо, реконструкция, расширенно подстанций) не считать олитовкга для всех рассаки jara«.*.*:саригнгоЕ. с:;с-лоа'.тз.'ьнт., они дольни су;х\::-.рог.??ься лишь дс гс„,_ - h¿4r.r...

л о рази, итпю сет::.

ч;'о псе капиталь::;.- влежо:!':.^ i; п гсд •.

'■'-'У,-.ссугеяряке приведены» затрат;-! л":.лю с:.ре;,г.-:к'.отс/: -y."í -.¿та^ом:

•í'i

ркЗ :¿ .,/ (i)

Уч'1п:~а.1 ехегодние амортизационные к !k>t»»vhbhks отчислений от к'-»г.иг.'ал'^т.-х зло^еннк, а такт.з показательный закон изменения кг.г r.ytал и./зем:

"С . , • >'>'?■*,. //-.- •

''ir, ' ^~'¿V -•> к,. <2;

Однако, на практике удобнее использоэать приведение .еатратп г; пзрод ¡чу ''Лектроенэ ъглл f в где ¿ V ' ,, пог/ícítj- крл^арчГ; припсдо нь:: s-ii гат •. г.хдот^глс:; г епдч

» = -^У-Х/СоьуТп

Ж- /А-я-к-с- _

У'Хг соьу-Тм-/ООО'Р

Выражение для частного критерия оценки надежности' в виде интегрального показателя суммарного недоотпуска электроэнергии имеет вид: ■ ^ г ■

2. И/* = /~'(4>

Принимая, что недоотпуск электроэнергии пропорционален току \Ун ** 2 , а все коэффициенты выражения (3) для каждого определенного года постоянны и значения Р зависят от , имеем:

•ЕУ^н = [ £1-щ]

Графики зависимостей приведенных затрат на передачу электроэнергии и недоотпуска электроэнергии от темпов роста нагрузки для верхней и нижней, границ критериев2й£представлены на рис. I и рис. 2 соответственно.

6,0

9,0

I'.о

/,о /,ог /,о</ /,об\/,оа /,ю /,/г г,о /,ог (,оч /,06 ¿оа £

Рис. I. Зависимость приведенных Рис. 2. Зависимость недоотпуска затрат на передачу электроэнергии электроэнергии от темпов роста от темпов роста нагрузки нагрузки

II •->

4 а- .

XI»

Третьим критерием оценки является интегральный показатель качества электроэнергии в виде

Тр к . , г *"/ Гс К / / Г

ZHSm^Z'2- И ¡г Ьшь (Ь +2^2- Н/г, ¿/»/ФА {б)

¿=1 в " и ¿ч

Однако, анализ экспериментальных данных, проведенный для 20 схем районов, питающихся от одной РТП с 5-6 отходящими линиями, показал, что локальный критерий качества напряжения в виде (6) не оказывает существенного влияния на выбор лучшего варианта развития СЭСР 10-110 кВ~. Это происходит потому, что отсутствуют данные о типах потребителей и графиках их нагрузки, а установленные на подстанциях РПН обеспечивают необходимый уровень напряжения. Поэтоку расчеты неодинаковости напряжения в сети иелиоь на воновв упрощенной формулы, полученной в результате корреляционно-регрес'сивкноге анализа еграниченного числа сетей. " . , •

£ - 0&, * + МП* Уто* ) ¿„оу (7)

При изменении значений потерь напряжения в ВЛ 10 кБ от 2% до 1С% неодинаковость напряжения меняется всего лишь от 16,51 до 16,57,

На основе этого, в дальнейшем, критерий качества напряжения не учитывается. Для выбора решений применяется мультипликативный способ свертки частных критериев, полученный перемножением приведенных затрат и недоотпуска электроэнергии от перерывов электроснабжения .

Р-- /7 Л"' = . (8)

I

При исследовании возможности представления единого скалярного критерия линейной зависимостью от темпов роста наг; узки устанопле-но, что и для нилней границы области возможных значений, и для верхней наибольшее приближение дает квадратичная зависимость: К = О, = 0,9983 - для нижней границы, К = 0,9964 - для верхней. Однако, значение коэффициентов корреляции • линейной зависимости.равные К = 0,9584 и К = 0,949 для нижней и верхней границ, соответственно, показывает, что степень ее точности достаточно высока. Это позволяет при дальнейших расчетах рекомендовать зависимость единого мультипликативного критерия в виде ХМ от темпов роста

электрической нагрузки линейной. ,

Т£§тья_глава посвящена теоретическому исследованию методов определения границ интервала перспективной электрической нагрузки.

Определение границ интервала перспективной электрической нагрузки - это один из методов получения дополнительно!! информации. При этом одна граница известна - существующее состояние среды. Для задачи выбора оптимальной стратегии СЭСР Ю-ПС кВ это значение ! сегодняшней электрической нагрузки. Вторая граница интервала - :>то | предполагаемая 'нагрузка на интересующую нас перспективу. *

В настоящее время существует ряд методов, с помощью которых ; можно определить электрическую нагрузку на перспективу с той или } иной точностью. К ним относятся: I

- методы экстраполяции; 1

- метод!,I экспертных оценок; 1 |

- методы имитационного моделирования. ;

Однако, такое разделение весьма условно, поскольку в каткдой

из перечисленных групп используются различные модели изучаемого * объекта или явления- !

В настоящее время, для прогнозирования желательно применение 1 новых методов, с помощью которых можно было бы более Т9ЧН0прогнозировать не только рост, но и снижение рассматриваемого параметр.

Такой метод был предложен профессором Б.И.Кудриным. Он основан на представлении сложной, иерархически построенной человек "¡-машинной системы подобной биологической системе, а также биоценозам и перенесении законов биоценоза на технические и другие системы. При этом, по-аналогии с биоценозом, технические системы получили название техноценозов.

Техноценоэ формируется следующим образом.' болнпинстно видов представлено малым'числом изделий (особей), при увеличении количества изделий (особей) одного вида - число этих видогз сокращается. Для численности вида важное значение имеет объем экологической нищи, которую данный вид занимает. Экологическая ниша вида - это объгм в п-мерном евклидовом векторном пространстве, который определяется минимальным и максимальным значениями факторов среды, в которой обеспечивается выживание вида. Однако, экологическая ниша - это 'не место в евклидовом пространстве, а модель описания природы и технологии. .

Каждый элемент ценоза помечается парой чисел: номером особи и. Ц I", 2, ... V, где V - число особей одного семейства, образующих текст Т и номером вида 5 = I, 2, , где

5 - число видов, образующих словарь V . Особи одного вида образуют популяцию. Виды, каждый из которых представлен равным количеством особей, образуют касты К. *

Распределение видов (видовое распределение) - это распределение популяций одинаковой численности по кастам. Некое "идеальное" видовое распределение названо -Н-распределением.

Если составить таблицу, где виды располагаются в порядке уменьшения численности их популяции, то получится ранговое распределение видов, то есть будет осуществлено ранжирование. Ранговое распределение записывается -в"виде

1Ъ

У^(г-) =

г

Jà

(8)

Ранговое распределение преобразуется в видовое. Таблица видового распределения составляется следующим образом: сначала выбираются все виды, которые встречаются один раз, то есть популяции, состоящие.„из одной особи = I. Они образуют первую касту К=1, общее число видов в которой W/ ; численность видов в касте ct-^W-, Затем все виды, представленные двумя особями: К=2, <£.¿=2, V/z. =4, & г. Wi = 3,. затем тремя и т.д.

Последовательность Wt называется • эмпирическим видовым распределением (Wi ) .

Методика предложенная профессором Б.И.Кудриным, проверена на оснозо имеющихся статистических данных для Тамбовской области.

По методу рангового распределения, после соответствующей обра ботки получены параметры рангового распределения: В - первая точка распределения.- РТП с наибольшей установленной мощностью трансформаторов и Jb - ранговый коэффициент, характеризующий форму кривой (изменение структуры ценоза).

lia. рис. I представлено изменение В и

fie

fi

во времени

/.О •

№

~то 7s7ô /¿¿s то

Рис. I. 3 - первая точка распределения, J& - ранговый коэффициент

Для сопоставления результатов расчетов сл..к?ро;;ол дг\лы-.ейиего анализа, определено электроду чреблзкие ( ". ' ) Таковской области на 1990 год, (т.к. известно йс.нти*гзскоз эпэктропотр*:*-лепиэ) следующими способами: по полиному м-срой степе, и (нап^аа; :-?... к: 1.1 метод з отрасли электроснабжения сельского . , с

ющыо „ - - образных кривых с псгйоиью рангового р г.гпредиггнм». Результаты расчета представлены в таблпие I.

.ТаСлица I.

Метод \ ! Прогнозное элетгропот- реоленне Фактическс-а 1 олехтоогяг- 1 реблешго ] 8 аО.i М.Ч.- Кр/.ЧЧ i

■Рангового ¡ 970,4 ¡распредэления ¡ лЗт.ч

•Полином .второй j ЮГ;Ь,Ь i ииС¡ катепани * 1 :;.лг.. кВт.ч ] V.:.,:. •

¡Логистичеслгя функция I440.7 fjii-:. кВт.ц

кривая Ч'-змпертца 452 К.лц. кЗт.ч боО.г . ; . кВт ч |

Анализ данных таблицы I позволяют сдулась :>-ч.о,п, • р."нгового'распрсдсле'-гл-т пронасзирсьа.;.;/; " ;.-.т. . va a.;-.

:::груо::п на перспективу ызжо"' 5кть пр::;.:с!.?.: г o^racj..; • ■ '..■v-mo юског.ггого уменьшения грелотрзбленпл z jypy-^y.

Пр:.*лемеши ьц-опого распрсдвле::5:я проездки о;;.....; . -а...' .

scoa'J-c ILTX (ВЗ) и трг.нгррматор.пт.ч плд^тс.»••;••:: Uv . .. •

элоктричес-гпх сетей (РСС): Хуъиецлогэ (аузбасспперго; , ,

ПорЗО„Г*?СКОГО, Никкфорозсгого И Пкч^-ркне^ГО ( . . ТсЧ-.'j.^ О1.

По результатам аадсвого распргдзлг;;:1:,: ¡:ci.:.c vyM'i..; :.. • - -секстзд системы электроснабжения, в narro;/: случае с [^■-мне.-алк ал-чениях проходов в ВЛп трансформаторах из йодепт-дж. Б.:до .:<;е- рсс-пределзние характеризуется параметрами: л - кааалм:ал точаа ::арактегиатичсе;<ий показатель индского разпосбрс'шя. Даапао.а1 гз:.;с— лония 'ссоффицкента = 0.5+0,75 ссответсп!;-.• j п-.-рюду arca рокоча, = 0,75+1,75 - этапу разы'. i¡u <-- i, '5:2,0 -этапу стабильных работ. Еслл значения ксафр/.цаонта ка^уго-ги-

бо РЭС не соответствуют указанному диапазону ( сС >2), то даннкй ?¿C :п"кдаотся в реконструкции с линия;- ¡. аа подстанция.: С'5(ПЭ' '1С

прс»;лл;остр^ропа.: при^зр ьыбора sap^aavn

вития СЭС? Ю-ПО кВ по методу многокритериальной оптимизации параметров- в условиях неопределенности среды, разработанному на кафедре "Электроснабжение с.х." МГАУ им. З.П.Горячкина и по предлагаемому инженерному методу. Приведена экономическая оценка эффективности- прикладного инженерного метода.

3 качестве примера рассмотрен Почепский РЭС ПОЭиЭ Брянскэнер-

го.

Частники критериями оценки при расчете по более сложному методу приняты: суммарные приведенные затраты 2. 3 , суммарный недо-отпуск электроэнергии из-за вероятных повреждений элементов СЭСР ' ^Л/и и сумма'произведения неодинаковости напряжения у потребите-; г--."'ЗЛ 10-кВ на максимального нагрузку головного участка этой линии.'

Нагрузка на перспективу принята изменяющейся по показательному закону

Для данной задачи выбора вариантов развития СЭСР Ю-ПО кВ . рассмотрены стратегии: - сохранение существующей сети;

'-/г ~ замена сечений проводов и трансформаторов на подстанциях на большие; ^^ - строительство разукрупняющих РТП; (/у- строительство разукрупняющих РТП с одновременной, заменой проводов в лилиях и- трансформаторов на РТП; - разукрупнение отходящих линий 10 кВ для РТП Почепская, Селище, Валуецкая; ^ - разукрупнение отходящих линий 10 кЗ для вышеуказанных РТП с одновременной заменой проводов на линиях и трансформаторов на подстанциях на боль "г/.е.

Для разработанных стратегий проведены расчеты технико-экономических показателей при различных темпах роста нагрузок на ПЭВМ по ПЕК "Кострома". Результаты расчета положены в основу выбора лучшего варианта. Решение выбрано по минимальному значению оценочного функционала в виде мультипликативного (1 с¿3-2. ■2'/£й|.Матрица оценочных функционалов стратегий развития У/ - Почепского РЭС приведена в таблице Я

Матрица оценочных функционалов стратегий развития Почепского РЭС /тыс.кВт.ч(5?) кВА.руб/Ю12

£ «Л г ■ *а % «/V ъ-

1,03 531,6 514,97 249,6 255,5 146,4 150,7

1,06 607,1 640,3 293,7 292,6 169,3 178,93

1,09 804,8 742,3 358,7 Т5Г5 С 193,5 210,2

1,12 928,9 852,8 416,5 376,5 220,6 243,9

13. |

I

Оптимальной является стратегия у^- - разукрупнение отходящих линий 10 кВ для РТП Почепская, Селище, Валуецкая.

Эта же задача решена на основе предлагаемого инженерного мето- ■

да. I

В .качество частных критериеп оценки приняты 23 и Част- !

ный критерий 2. не рассматривается (согласно гл. 2). Варианты |

развития У/ те же, что и рассмотренные выше. По методу ранго- 1

вого распределения определено, что через пять лет нагрузка возрас- !

тет на 12,2%. Математическое ожидание состояния среды (коэффициента |

роста нагрузки), в предположении равномерного его распределения оп- |

ределено следующим образом: |

а = За^Л*- = ШЫ2 , 1)С6) где , . |

> 2. 2 I

~ 1,0 - нижняя граница интервала неопределенности, т.е. ! существующая нагрузка;

= 1,12 - верхняя граница интервала - нагрузка через пять

лет.

Для математического ожидания темпов роста нагрузки = 1,06

проведен расчет частных критериев оценки и единого скалярного оце- 1

ночного функционала в воде мультипликативного /-=/7= |

Матрица оценочного функционала стратегий - при математи- •

ческом ожидании состояния среды представлена в таблице 3 |

Таблица 3

.Матрица оценочного функционала Почепского РЗС :

/тыс. кВт.ч. руб/'Ю

г <А Ч'г. Чч \ чъ

140б 194л09 185^06 102^6 100^9 57^19 62А15

Минимальное значение оценочного функционала Р =57,19 для стратегии соответствует оптимальному выбору, то есть - оп-

тимальная стратегия.

Совпадение результатов решения задачи выбора оптимальной стратегии развития СЭСР 10-110 кВ позволяет в дальнейшем в инженерной практике перейти к применению более простого, но дающего те же результаты инженерному методу многокритериальной оптимизации параметров СЭСР.

Алгоритм предлагаемого инженерного прикладного метода. \

I. Обоснование и выбор частных критериев оценки степени дости-

жения целей функционирования при решении конкретной инженерной задачи .

2. Разработка стратегий (вариантов).

2. Определение грант; интервала неопределенности состояния среды (в том числе по ранговому распределению на ПЭВМ по ПВК).

4. Расчет математического ожидания неопределенного фактора внутри границ интервала в предположении равномерного его распределения Г- Ч-н + Ъ*. <

где , - соответственно, нижняя и верхняя границы интервала неопределенности.

5. Расчет значений частных критериев оценки при математическое ожидании состояния среды (на ПЭВМ).

6. Выбор способа свертки и получения единого скалярного оценок

ного функционала:

л~ — Л \

21 /¿/с I - аддитивный (если - О )

С.--* *

¿Г

р = П У,* мультипликативный.

с-/

7. Выбор оптимального варианта развития СЗСР 10-110 кВ по мито муму единого^ оценочного функционала , рассчитанного для математи -ческого ожидания состояния 'среды.

Следует отметить, что достоверность разработанных научных поле кений подтверждается совпадением теоретических положений и результатов практических расчетов.

Годовой экономический эффект на сеть одной РТП при математи- . часком ожидании темпов роста нагрузки составляет 11,8 тыс.руб. (в ценах на 01.01Л991 г.).

Общие выводы

1. Метод многокритериальной оптимизации параметров СЭСР 10110 кВ в условиях неопределенности среды, разработанный на кафедре "Электроснабжение с.х." МГАУ им. В.П.Горячкина, предназначен для научных исследований. Получение дополнительной информации и дальнейшая ее обработка, направленные на снятие неопределенности среды - трудоемкий и сложный процесс, требующий высокой квалификации исследователя. Для составления схем перспективногв развития, проектирования: параметров СЭСР 10-110 кБ и выбора лучших решений

15.

процессе их эксплуатации необходимы более простые прикладные кженерные методы многокритериальной оптимизации.

2. Критерий, оценивающий качество электрической энергии нео-инаковостью напряжения у потребителей, взвешенной по отпущенной лектроэнергии. целесообразно исключить из набора частных критери-в, так как он мало изменяется ввиду приближенной его оценки из-

а отсутствия типов конкретных потребителей и наличия РПН на под-ганциях и практически не влияет на выбор оптимального решения.

3. Исследована область возможных значений частных критериев ценки^З^и единого мультипликативного оценочного функцион&-а Р = /7 =2.3¿М4/для распределительных линий электропередач и рансформаторных подстанций 10/0,4 кВ г зависимости от значений яектрической нагрузки; подобраны уравнения, отражающие эти зави-шости.

'4. Исследованы пять видов уравнений: линейное, параболическое, кспоненциальное, логарифмическое, гиперболическое для адекватно) отраженГ мультипликативного оценочного фу-

1ектрической нагрузки.

Установлена целесообразность применения линейной зависимости ушого мультипликативного оценочного функционала в практике про-стирования.

5. Теоретически обоснован выбор оптимального решения по еди-)му мультипликативному оценочному функционалу при математическом шдании среды.

6. Для определения электропотребления на перспективу целесоо->азно применение метода рангового распределения, дающего меньшую (грешность по сравнении с существующими /10,2$, сущестующие - 17,6$/

7. Исследование, проведелное в диссертации, показало, что ана-13 параметров электрических сетей в процессе эксплуатации при при-ггии решения о необходимости реконструкции рекомендуется прово -[ть с помощью видового распределения.

В частности, установлено, что параметры сети Мичуринского РЭС )ЭиЭ Тамбовэнерго не оптимальны из-за наличия проводов малых се-!ний / АС 16, АС 25, АС 35 / и необходима замена провдов на боль-[р сечения.

8. Результаты выбора стратегий СЭСР 10-110 кВ на основе мето-I многокритериальной оптимизации, разработанного на кафедре "Эле-роснабжение с.х." МГАУ им. В.П.Горячкина, совпадают с результа-

щионала

трансформаторных подстанций от

-л тами по предлагаемому прикладному инженерному методу многокритериальной оптимизации на основе математического ожидания среды. Э'Т' позволяет рекомендовать его для применения в инженерной практике проектирования параметров СЭСР 10-110 кВ, составления схем перспективного развития и в процессе эксплуатации на ПЭС и в РЭС.

1. Левин М.С., Лещинская Т.В., Стушкина H.A. Построение об -ластей критериев при многокритериальной оценке вариантов развития системы электроснабжения // Применение электроэнергии и эксплуата пик устройств систем электроснабжения сельского хозяйства // Сб. науч. тр. МГЛУ. М. 1993. с. 3-7

2. Лещинская Т.Б., Стушкина H.A. Дополнительная информация

в задачах оптимизации систем электроснабжения сельского хозяйства // Сб. науч. тр. МГА.У. М. 1995 (в печати)..

3. Выбор варианта развития и мероприятий по повышению экономической эффективности сетей Кузнецкого РЭС KÖC Кузбассэнерго по многокритериальному методу. Научный отчет. 1993 г.

4. Выбор варианта развития и мероприятий по повышению экономической эффективности сетей Карабулакского РЭС ПОЭиЭ Саратовэнер го по многокритериальному методу. Научный, отчет. 1992 г.

Публикации