ГлавнаяОптимизацияОптимизация электроэнергетических систем

Оптимизация интеллектуальных электроэнергетических систем. Оптимизация электроэнергетических систем


Вопросы для самопроверки

1. Что понимают под терминами «технические» и «ком- мерческие» потери электроэнергии?

2. В чем различие суточного графика нагрузки и графи- ка по продолжительности?

3. Какие методы применяются для расчета потерь элек- троэнергии?

4. Как определить время наибольшей нагрузки и время наибольших потерь?

5. Как классифицируют мероприятия по снижению по- терь электроэнергии?

6. В чем состоят основные методы уменьшения потерь мощности в питающих сетях?

7. Как влияют уровень напряжения и неоднородность питающей сети на потери электроэнергии?

8. Каковы основные методы уменьшения потерь мощно- сти в распределительных сетях и системах электроснабже- ния?

9. Как определить экономический режим работы для трех параллельно работающих трансформаторов с разными параметрами?

Глава тринадцатая

ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

13.1. Задачи оптимизации текущих режимов электроэнергетических систем и электрических сетей

Взаимосвязь между расчетом установившегося режима и его оптимизацией. Уравнения установившегося режима, например (9.53), связывают между собой параметры уста- новившегося режима электроэнергетической системы. Обо- значим совокупность этих параметров вектор - столбцом . При расчете установившегося режима

1Эта задача подробнее рассмотрена в § 13.5.

1Комплексный коэффициент трансформации соответствует доба- вочной ЭДС (см. § 5.5). Неуравновешенные коэффициенты трансформа- ции в контуре означают, что сумма ЭДС в контуре не равна нулю. Это приводит к протеканию уравнительного контурного тока. Таким об- разом, Iконт.ур может возникать не только из-за неоднородности, но и из-за неуравновешенных коэффициентов трансформации в контуре.

1Транзит мощности на рис. 12.6, д - это поток мощности, текущий через сеть от шин 1 к шинам 6. Этот транзит равен или S6, или S1 минус мощность нагрузок сети с узлами 7-12 и минус потери.

studfiles.net

5. МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ РАСЧЕТОВ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

103

Современные электроэнергетические системы содержат большое количество узлов, определяющее порядок системы уравнений при анализе режимов работы этих систем. Решение систем уравнений высокого порядка требует значительного времени и большого объема оперативной памяти ЭВМ, поэтому для повышения эффективности необходимо применять специальные методы повышения скорости расчетов и экономии оперативной памяти. В качестве таких методов можно рассмотреть эквивалентирование, разделение на подсистемы, учет слабой заполненности матриц коэффициентов уравнений состояния электрической сети и другие.

5.1. Приведение комплексных уравнений к системе действительных уравнений

Для цепи переменного тока узловые напряжения, токи в узлах, собственные и взаимные проводимости узлов являются комплексными величинами. В этом

случае систему уравнений узловых напряжений при равенстве нулю напряжения балансирующего узла можно записать в матричной форме в следующем виде:

При решении на ЭВМ уравнения узловых напряжений для сети переменного тока, как правило, приводятся к системе действительных уравнений порядка2n , гдеn - число независимых узлов. Для этого представляют матрицы с комплексными элементами в виде сумм матриц с действительными элементами, при этом нужно в виде такой суммы представить каждый комплексный элемент и учесть правило сложения матриц:

 

Y у= G у- jВ уü

 

 

 

Uу= Uуа+

ï

,

(5.2)

 

jUуrý

 

I у= I уа+

ï

 

 

 

jI уrþ

 

 

где

G у - активная проводимость узла,

 

 

 

В у - реактивная проводимость узла,

 

 

 

Uуа ,I уа - активные составляющие токов и напряжений,

 

 

Uуr ,I уr - реактивные составляющие токов и напряжений.

 

Подставляя (5.2) в (5.1), получим:

 

 

 

 

(G у- jВ у)× (Uуа+ jUуr)= I уа+ jI уr

(5.3)

Произведя перемножение, запишем отдельно действительные и мнимые величины:

GуUуа+ В уUуr= I уа

(5.4)

- B уUуа+ G уUуr= I уr

(5.5)

104

Таким образом, cистему уравнений узловых напряжений для цепи переменного тока можно записать в матричной форме в следующем виде:

é G у

В уù éUуаù éI уаù

(5.6)

ê

ú

× ê

ú

= ê

ú

ë-В у

G у û

ëUуrû

ëI уrû

 

Система (5.6) и является системой действительных уравнений порядка 2n и содержит 2n неизвестных активных и реактивных напряжений.

Эффект заключается в исключении операций с комплексными элементами.

5.2. Учет слабой заполненности матриц коэффициентов уравнений состояния при расчетах установившихся режимов

Эффективность расчетов можно существенно повысить, если учесть наличие и расположение нулевых элементов в матрице Yу . Эффект достигается за счет

того, что необходимо запоминать лишь ненулевые элементы, а также за счет исключения операций с нулевыми элементами. В результате экономится оперативная память ЭВМ и повышается скорость расчетов. Ни одна из современных программ расчета установившихся режимов, в которой реализован метод Гаусса(как наиболее удобный), не может быть эффективной, если в ней не предусмотрен учет слабой заполненности матриц коэффициентов уравнений состояния.

Фактически задача сводится к такой форме записи уравнений состояния, при которой ненулевые элементы матрицы узловых проводимостей будут сгруппированы таким образом, чтобы в ходе решения системы линейных уравнений методом Гаусса появилось как можно меньше новых ненулевых элементов. Такой эффект достигается, если матрица коэффициентов приведена к ленточной форме. Матрицей в ленточной форме называют такую, у которой ненулевые элементы расположены в виде “ленты” вдоль главной диагонали матрицы.

Расположение ненулевых элементов матрицы Yу определяется способом нумерации узлов электрической системы. Проиллюстрируем способ нумерации узлов на примере квадратной матрицы присоединений узлов, которая состоит из нулей и единиц. Если узелк соединен с узломj (то естьYку ¹ 0 ), то на пересе-

чении строки и столбца, соответствующих номерам узлов к иj стоит 1 (для учета слабой заполненности знак перед единицей значения не имеет). Естественно, диагональные элементы матрицы тоже равны единице. Таким образом, матрица присоединений отличается от матрицы узловых проводимостей тем, что все ненулевые элементы заменены единицами. На рис. 5.1 показана схема с произвольной нумерацией (рис.5.1, а) и соответствующая ей матрица присоединений (рис.5.1, б).

а) схема с произвольной нумерацией узлов

 

1

2

3

4

 

6

7

8

1

1

0

1

0

0

1

1

1

2

0

1

0

1

0

0

0

1

3

1

0

1

0

0

1

1

0

4

0

1

0

1

1

0

0

0

5

0

0

0

1

1

0

1

0

6

1

0

1

0

0

1

0

1

7

1

0

1

0

1

0

1

0

8

1

1

0

0

0

1

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б) матрица присоединений при произвольной нумерации узлов Рис.5.1

Как видно из рис.5.1, б, ненулевые элементы расположены в матрице присоединений в произвольном порядке.

Пронумеруем узлы сети на рис.5.1, а таким образом, чтобы привести матрицу присоединений узлов к ленточной форме.

Для удобства составим табл. 5.1.

Таблица 5.1

Номер узла при исходной нумерации

1

2

3

4

5

6

7

8

Степень узла

4

2

3

2

2

3

3

3

Новая нумерация

6

1

8

2

4

5

7

3

Степенью узла называют число ветвей, присоединенных к данному узлу.

3 4

106

Первый номер присваивают узлу с минимальной степенью. Если таких узлов несколько, то выбирают любой из них. Присвоим первый номер узлу 2. Далее в порядке возрастания номеров уже пронумерованных узлов нумеруют смежные с ними непронумерованные узлы, причем нумерация ведется в порядке возрастания их степеней, как показано на рисунке 5.2, а, б и в табл. 5.1.

а) новая нумерация

 

1

2

3

4

 

6

7

8

1

1

1

1

0

0

0

0

0

2

1

1

0

1

0

0

0

0

3

1

0

1

0

1

1

0

0

4

0

1

0

1

0

0

1

0

5

0

0

1

0

1

1

0

1

6

0

0

1

0

1

1

1

1

7

0

0

0

1

0

1

1

1

8

0

0

0

0

1

1

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б) матрица присоединений узлов в ленточной форме Рис.5.2

Как видно из рис. 5.2, б, ненулевые элементы матрицы присоединений сгруппированы в результате такой нумерации вдоль главной диагонали в виде “ленты”.

Этот способ нумерации, один из наиболее простых и эффективных при применении метода Гаусса, достаточно легко реализуется на ЭВМ.

5.3. Эквивалентирование в расчетах установившихся режимов электрических систем

Предположим, что необходимо проанализировать изменение режима при изменении нагрузки в нескольких близко расположенных узлах. Это изменение оказывает влияние не на всю электрическую систему изп узлов, а лишь на ее часть, изnII узлов, причемnII <n . Во многих случаях на основании опыта расчетов и анализа режимов электрической системы с той или иной степенью точности эту часть определить можно. Очевидно, что в рассматриваемом случае целесообразно заменить всю систему изn узлов на некоторую эквивалентную систему изnII узлов, содержащую только те узлы, для которых необходимо проанализировать изменения параметров режима. После этого нужно рассчитать установившийся режим только эквивалентной системы изnII узлов. Эффект от такого эквивалентирования заключается в уменьшении числа узлов анализируемой электрической системы и, следовательно, в понижении порядка матрицы коэффициентов уравнения состояния. Соответственно этому уменьшается объем требуемой оперативной памяти ЭВМ и время расчета, упрощается анализ режима электрической системы.

107

Схема считается эквивалентной, если в результате расчета ее режима определяются те же значения напряжений оставшихся в ней узлов, что и при расчете исходной системы, то есть до эквивалентирования. Остальные узлы исключаются, и напряжения в них не могут быть определены в результате расчета эквивалентной системы. Обычно при эквивалентировании предполагают, что в качестве активных элементов схема содержит только задающие токи, а все ЭДС ветвей предполагаются предварительно замененными эквивалентными задающими токами.

Рассмотрим эквивалентирование на примере матрицы узловых проводимостей. Число независимых узлов и порядок матрицы Yу равенn . В эквивалентной

системе содержится nII независимых узлов, а при эквивалентировании исключаетсяnI узлов, причем

nI= n - nII.

Разобьем матрицу проводимостей и матрицы-столбцыузловых напряжений и задающих токов на блоки, соответствующие эквивалентной системе и исключенной части. Запишем уравнение узловых напряжений :

é Y

Y

ù

×

éU

I

ù

éI уI ù

(5.7)

I-I

I-II

ú

ê

ú

= ê ú.

ê

 

 

 

 

 

ëYII-I

YII-IIû

 

ëUIIû ëI уIIû

 

В этом уравнении YII-II - матрица собственных и взаимных проводимостей узлов эквивалентной системы;UII ,I уII -матрицы-столбцыузловых напряжений и за-

дающих токов эквивалентной системы; YI-I ,UI ,I уI включают в себя узловые

проводимости, напряжения и задающие токи узлов исключаемой части системы. YI-II состоит из взаимных проводимостей узлов, входящих в эквивалентную и исключаемую системы. Это – проводимости ветвей, соединяющих узлы эквивалентной и исключаемой системы.

Произведем формальное перемножение матриц в выражении(5.7) и запишем результат в виде двух матричных уравнений:

Y

U

 

+ Y

U

 

= I

 

ü

 

I-II

I-IIII

 

 

уIï

(5.8)

Y

 

U

 

+ Y

U

 

 

= I

ý

 

I

II

ï

 

II-I

 

II-II

 

 

уIIþ

 

Из первого уравнения системы (5.8) выразим напряжения исключаемых узлов через напряжения эквивалентной системы:

U

I

= Y-1

(I

уI

- Y

U

II

)

(5.9)

 

I-I

 

I-II

 

 

 

Подставив (5.9) во второе уравнение системы(5.8), получим уравнение узловых напряжений только для эквивалентной системы:

Y

Y-1(I

уI

- Y

U

II

)+Y

U

II

= I

уII

(5.10)

II-I

I-I

I-II

 

II-II

 

 

 

Раскрыв скобки и перенеся первое слагаемое в правую часть, получим:

 

(YII-II- YII-IYI--1IYI-II)×UII= I уII- YII-IYI--1II уI

(5.11)

В матричном виде можно записать:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

YэUII = I уэ,

 

 

 

 

(5.12)

studfiles.net

Оптимизация интеллектуальных электроэнергетических систем — Advantek Systems

Андрей КЛИМЕНКО,заместитель директора ТОО «ADVANTEK SYSTEMS».По материалам, предоставленным компанией «ALVARION»

Интеллектуальные электроэнергетические системы SPG (Smart Power Grids), также известные под названием интеллектуальные сети предприятий по оказанию коммунальных услуг IUN (Intelligent Utility Networks), представляют новую концепцию в распределении электроэнергии и управлении. Внедре­ние передовых двухсторонних коммуникаций и возможностей распределенных вычислений в системы SPG выводит их на новый уровень, в котором повышаются возможности управления, эффективности работы, надежности, безопасности и защиты.

В данной статье рассмотрены движущие силы и цели SPG, а также приведен обзор технологий, используемых в сетях SPG, ключевые требования для успешной реализации проектов SPG в целом и, в частности, требования к развертыванию беспроводных сетей широкополосного доступа в системах SPG. Вниманию читателя предлагается обсуждение технических решений Alvarion по сетям беспроводного доступа для SPG и тех выгод, которые получают потребители коммунальных (электроэнергетических) предприятий от внедрения этих решений.

В настоящее время электроэнергетические распределительные сети с электромеханическими устройствами представляют собой неэффективные системы, сильно подверженные авариям с перебоями в подаче электроэнергии. Эта ситуация становится еще более критической, поскольку потребности в электроэнергии растут быстрее, чем возможности их обеспечения, при этом стоимость электроэнергии возрастает.

Простое строительство большего количества генерирующих мощностей нельзя признать реалистичным решением. Во-первых, электростанции являются чрезвычайно дорогими в строительстве и эксплуатации. Кроме того, правительственные органы и различные природоохранные организации, заинтересованные в снижении выбросов газов, вызывающих парниковый эффект, выступают против этого подхода. Очевидно, необходим новый метод. Акцент при решении вышеизложенных проблем сегодня в прогрессивных мировых кругах склоняется в сторону создания интеллектуальных электроэнергетических систем SPG.

Системы SPG, также известные под названием интеллектуальных сетей коммунальных предприятий, представляют новую концепцию в управлении распределением электроэнергии. Системы SPG — это электроэнергетические сети, в которых внедрены передовые возможности двухсторонних коммуникаций и распределенных вычислений с целью улучшения управления, повышения эффективности, надежности, защиты и безопасности.

В отличие от существующих электроэнергетических сетей, которые являются реактивными по своей сути, SPG являются проактивными цифровыми сетями. Обеспечивая мониторинг потребления электроэнергии в реальном времени как предприятиями, так и потребителями, интеллектуальные сети проактивно (упреждающим образом) сокращают потребление электроэнергии на стороне потребителя, особенно в часы критической пиковой нагрузки. Такое управление, ориентированное на потребителя и поддерживаемое гибкой политикой цен, может привести к желательному балансу потребления электроэнергии, от которого получат выгоду как предприятия-поставщики электроэнергии, так и потребители. Проведенные исследования показывают, что современные цифровые электроэнергетические системы могут обеспечить снижение инвестиций в новые электростанции на десятки миллиардов долларов, потребления электроэнергии примерно на 10 %, и выбросов двуокиси углерода на 25 % (источник информации: «A Smarter, Greener Grid», CNNMoney.com, 7 мая, 2008 г.).

За последние годы сети SPG получили значительный импульс к развитию. Основными движущими моментами в их развитии стало повышение спроса на потребление электроэнергии, рост цен на электроэнергию и повышение интереса к экологически чистым технологиям, вызванное ужесточением соответствующих природоохранных норм и правил. В результате этого интеллектуальные электроэнергетические сети активно продвигаются в Европейском Союзе, Соединенных Штатах Америки, Китае, Индии и других странах. Например, в США интеллектуальные энергосистемы стали официально проводимой политикой с принятием в 2007 году Акта об энергетической независимости и безопасности (статья 13). Кроме того, большое количество индустриальных объединений и союзов — например, такие как GridWise Alliance, Smart Energy Alliance, коалиция SPG, IntelliGrid и InovGrid Project — подчеркивают растущий интерес к SPG. По оценкам Международного агентства по энергетике IEA (International Energy Agency), к 2030 году инвестиции в развитие интеллектуальных энергосистем будут сделаны в объеме более 16 триллионов долларов (источник: «Smart Grids Power Up the Agenda Across Europe», Smart Electric News, April 2, 2008).

Основные цели SPG

  1. Значительное снижение эксплуатационных расходов путем оптимизации потребления электроэнергии.
  2. Снижение объема инвестиций в новые генерирующие мощности за счет оптимизации управления потреблением при пиковых нагрузках.
  3. Повышение согласованности мониторинга предприятия и его управления.
  4. Последовательное снижение количества случаев перебоев в подаче электроэнергии путем проактивного управления инфраструктурой электроэнергетического предприятия.
  5. Совершенствование обнаружения и информирования о случаях мошенничества с целью защиты доходов компании.

Сети связи и передачи данных в интеллектуальных электроэнергетических системах

Инфраструктура SPG образуется из трех сетей: опорная сеть, сеть распределения и сеть доступа.

Опорная сеть обеспечивает связь между подстанциями и главными офисами коммунальных электроэнергетических предприятий.

Технологии, используемые для реализации опорной сети, включают следующие:

1. Проводные технологии:

2. Беспроводные технологии

Распределительная сеть обеспечивает широкополосную связь для передачи данных, собираемых концентраторами SPG и устройствами автоматизации распределения (мониторы, датчики, системы SCADA), которые расположены в системе, в соответствующие базы данных и серверы аналитических приложений, находящиеся в головных офисах. Для реализации распределительной сети используют следующие технологии:

  1. Проводные:

2. Беспроводные:

Сеть Доступа обеспечивает связь в условиях «последней мили» между интеллектуальными измерительными приборами, расположенными на периферии системы электроснабжения (в домах, офисах и муниципальных помещениях) и концентраторами SPG. Для реализации сети доступа используют следующие технологии:

  1. Проводные:

2. Беспроводные:

В зависимости от потребностей и задач каждого конкретного предприятия, инфраструктура SPG может быть основана на одной или более из этих сетевых технологий. Ожидается широкое распространение гибридных вариантов реализации, приспособленных к технологическим и экономическим требованиям каждого конкретного предприятия.

При рассмотрении решений сетей SPG коммунальные предприятия поставщики электроэнергии обычно уделяют внимание нескольким ключевым требованиям:

  1. Надежная сеть класса провайдера сетевых услуг для работы в сложных условиях окружающей среды.
  2. Защита и безопасность коммуникаций с применением самых современных средств аутентификации и шифрования с целью повышения защиты данных и сети и устранения нежелательных вмешательств в ее работу, а также атак злоумышленников, вызывающих отказы в обслуживании пользователей.
  3. Высокая эксплуатационная готовность уровня «пять девяток» — то есть, 99,999 % времени в полностью рабочем состоянии.
  4. Стандартизированные решения по обеспечению взаимодействия программных и аппаратных средств разных поставщиков (интероперабельность).
  5. Широкая полоса пропускания, достаточная для работы современных и будущих приложений.
  6. Малое время ожидания (латентность) для поддержки приложений, работающих в реальном времени.
  7. Масштабируемость для поддержки будущего роста без крупных инвестиций в обновление существующей сетевой инфраструктуры.
  8. Гибкость при изменяющихся требованиях к сетевым соединениям для разнообразных стационарных и мобильных приложений и сценариев развертывания при минимизации затрат.
  9. Легкость инсталляции и эксплуатации для ускорения развертывания и снижения эксплуатационных затрат.

Решения беспроводного широкополосного доступа становятся стандартом дефакто для сетей SPG, поскольку они обеспечивают множество преимуществ и хорошо отвечают целям бизнеса коммунальных предприятий энергоснабжения, а также удовлетворяют ключевым требованиям, обсуждавшимся выше. Однако имеются значительные вариации между решениями беспроводного широкополосного доступа различных производителей, которые могут влиять на успешную или неуспешную реализацию проекта SPG.

По существу, предприятия при оценке решений беспроводного доступа и выборе производителей должны учитывать еще и следующие соображения:

Оптимизированная беспроводная сеть SPG.

Решения беспроводного широкополосного доступа широко используются в телекоммуникационной отрасли для различных применений. Каждый проект сети для SPG имеет свои собственные, уникальные требования. По существу, предприятия должны искать для себя решения беспроводного широкополосного доступа с функциональными возможностями, оптимизированными к требованиям SPG, в том числе следующими:

Подробное планирование и экспертная оценка радиочастот (РЧ): для успешного развертывания инфраструктуры SPG необходимо подробное планирование радиочастот, которое должно обеспечить полное покрытие и оптимальное размещение инфраструктуры беспроводной сети на местности.

Линейка оборудования компании Alvarion по беспроводным сетям для SPG

Более 15 лет Alvarion была в центре разработок и развертывания передовых радиотехнологий и технологий интеллектуальных антенн для систем широкополосного доступа и WiMAX систем, от OFDM и OFDMA до развертывания обмена, интеллектуальных антенн, управления радиоресурсами и handoffs. Alvarion — доказанный лидер в обеспечении решений, которые поддерживают клиентов в достижении оптимальной поставки сервисов.

Компания Alvarion, являющаяся одним из мировых лидеров по технологиям WiMAX и решениям сетей беспроводного широкополосного доступа, предлагает универсальные и оптимальные решения для интеллектуальных сетей энергоснабжения. Эти решения разработаны в целях бесшовной интеграции различных беспроводных технологий, развертываемых в сети доступа SPG-PLC, ZigBee, Wi-Fi, WiMAX или любого сочетания этих технологий, что позволяет осуществить развертывание гибридной системы, хорошо приспособленной к потребностям конкретного предприятия.

Компания Alvarion предлагает ряд решений по базовым станциям беспроводного широкополосного доступа и оборудованию CPE (Customer Premises Equipment — оборудование, устанавливаемое на территории заказчика), которые используют различные спектры частот, а также сценарии развертывания, учитывающие специфику заказчика (например, зона покрытия, модуляция, проблемные условия окружающей среды). Фирменная платформа управления Alvarion класса провайдера сетевых услуг показывает и предсказывает возможные состояния перегруженности сети, позволяя реагировать заблаговременно до наступления критических состояний. Имея практику планирования радиочастот в течение 15 лет, и более трех миллионов установок и блоков, развернутых по всему миру, компания Alvarion накопила огромный экспертный опыт, который используется для пользы своих заказчиков-предприятий.

Основываясь на давней истории разработок своих решений с учетом специфических требований отрасли, Alvarion может выполнить «подгонку» решений SPG так, чтобы они наилучшим образом удовлетворяли требованиям каждого предприятия-заказчика.

Имея богатый послужной список реализованных проектов, в том числе на территории Казахстана (проекты выполнялись партнерской компании «ADVANTEK SYSTEMS»), объем поставленной продукции, экспертный опыт планирования РЧ, стратегические партнерские отношения с производите­лями дополнительного оборудования и признанное лидерство на рынке беспроводных систем широкополосного доступа, Alvarion является компанией, где заказчики сразу найдут все, что им нужно для своих решений по инфраструктуре сети SPG.

Компания Alvarion предлагает два основных решения для сети беспроводного доступа системы SPG, использующей лицензируемые или не требующие лицензирования частоты: это BreezeMAX® и BreezeACCESS® VL.

BreezeMAX

Коммерчески доступная с середины 2004 года, и насчитывающая более 200 инсталляций в более чем 30 странах, система BreezeMAX является в своей отрасли наиболее передовой и надежной платформой WiMAX, сертифицированной по стандарту IEEE 802.16e. Платформа BreezeMAX обеспечивает эффективный беспроводный широкополосный доступ в стационарных, передислоцируемых и мобильных сетях, абоненты которых используют множество разнообразных устройств конечного пользователя. Разработанная для ряда частот в диапазонах от 2 ГГц до 5 ГГц, BreezeMAX обеспечивает большую гибкость при развертывании для систем SPG, и работает в обоих дуплексных режимах, FDD (Frequency Division Duplex — дуплексная связь с частотным разделением каналов) и TDD (Time Division Duplex — дуплексная связь с разделением времени).

Имея превосходную чувствительность и используя лидирующую на рынке технологию OFDM/OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiplexing — мультиплексирование с ортогональным частотным разделением сигналов), эта система является достаточно надежной при неблагоприятных условиях работы канала с линиями NLOS (Non-Line of Sight — линия связи в условиях отсутствия прямой видимости).

Особенности BreezeMAX:

Примером успешно реализованных проектов является Североамериканская энергосистема общего пользования с двумя миллионами пользователей. На базе оборудования Alvarion была создана инфраструктура беспроводного широкополосного доступа для проекта SPG на территории свыше 10 000 кв. миль. Подключено в единую сеть 50 000 устройств DA (Distribution Automation -автоматизация распределения электроэнергии), с предоставлением каждому из них полосы пропускания 128 кбит/с, подключено 2 000 точек укрупнения (агрегации) с полосой пропускания по 2 Мбит/с для каждой, обеспечена надежность и защищенность сети.

BreezeACCESS VL

Платформа BreezeACCESS VL компании Alvarion, предназначенная для беспроводного широкополосного доступа в диапазоне 5 ГГц, является частью семейства продуктов BreezeACCESS, наиболее массово развернутых по всему миру. Превосходные функциональные возможности, например, такие как NLOS, увеличенная дальность работы, высокая пропускная способность при всех размерах пакетов, шифрование, и сквозное качество предоставления сервиса (QoS) для приложений с критическими требованиями по времени — все это позволяет данной платформе полностью удовлетворять требованиям SPG.

Особенности BreezeACCESS VL:

Преимущества сетевых беспроводных решений Alvarion для SPG

Решения сетей беспроводного широкополосного доступа компании Alvarion для SPG обеспечивают непревзойденные преимущества для заказчиков в области энергосистем:

Решения беспроводного широкополосного доступа становятся стандартом дефакто для сетей SPG, поскольку они обеспечивают ряд преимуществ в соответствии с потребностями и целями бизнеса энергосистем и их техническими требованиями. Хотя имеется большое разнообразие решений беспроводного широкополосного доступа, предприятия-заказчики электроэнергетической отрасли должны тщательно учитывать значительное количество ключевых факторов при оценке опций беспроводных сетей SPG. Эти критерии включают оценку опыта реализованных решений и производителя (для различных частотных диапазонов), степень оптимизации беспроводной сети применительно к потребностям SPG, а также учет экспертного опыта производителя в планировании радиочастот.

Компания Alvarion предлагает универсальные и оптимальные решения сетей беспроводного широкополосного доступа для распределительных электроэнергетических сетей в целях организации и дальнейшей эксплуатации интеллектуальной энергосистемы. Решения беспроводного широкополосного доступа BreezeMAX и BreezeACCESS VL компании Alvarion для интеллектуальных энергосистем SPG обеспечивают развертывание гибридных систем, которые удовлетворяют специфическим требованиям предприятий и предоставляют непревзойденные технические и экономические преимущества.

Партнером компании на территории Казахстана Alvarion является компания ТОО «ADVANTEK SYSTEMS», силами специалистов которой успешно реализован ряд проектов с использованием оборудования широкополосного радиодоступа, в том числе и для энергораспределительных компаний: АО «KEGOC», ТОО «Караганды Жарык», АО «Кызылординская распределительная электросетевая компания», АО «Восточно-Казахстанская региональная энергетическая компания» и других.

ТОО «ADVANTEK SYSTEMS» работает на рынке РК с 2002 года и специализируется в интеграции и внедрении современных систем, глобальных и локальных сетей связи любой сложности. Системы связи, установленные в полном соответствии с техническими требованиями заказчика, могут объединять различные виды коммутационной техники и устройств передачи в единую сеть, зачастую включающую в себя продукцию многих фирм-производителей.

ТОО «ADVANTEK SYSTEMS» является авторизованным партнером таких ведущих фирм, как TADIRAN TELECOM Ltd, Alvarion, CERAGON, DUONS, Ericsson, Olencom, ANDREW и других, что позволяет разрабатывать оптимальные в техническом и экономическом отношениях проекты систем связи. ТОО «ADVANTEK SYSTEMS» располагает необходимыми ресурсами аля реализации проектов по построению систем телекоммуникаций «под ключ», в том числе для выполнения монтажа и настройки оборудования на объекте на условиях шефмонтажа или со сдачей оборудования заказчику «под ключ» и последующего гарантийного технического обслуживания. ТОО «ADVANTEK SYSTEMS» обладает огромным опытом реализации проектов по разработке и внедрению систем любого масштаба — от небольшой офисной сети до сети масштаба региона, сетей, которые создаются на основе новейших технологий и самого современного программного и аппаратного обеспечения.

Дополнительную информацию о компании «ADVANTEK SYSTEMS» можно получить на сайте компании www.as.kz или по телефону (727) 277-77-00. Так же все вопросы можно отправлять на электронный адрес: [email protected]; [email protected]

Статья опубликована в журнале «Энергетика» № 3 (34), август 2010 г., Алматы.

as.kz

Оптимизация развития электроэнергетических систем

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ  РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

“БРАТСКИЙ ГОСУДАОСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ”

                                                                                                                                                                                    Курсовой проект

Методы управления развитием

                                                                                                 сложных систем

Оптимизация развития электроэнергетических систем.

Пояснительная записка

Выполнил:                                                                                Ельников С.С.

ст.гр. АТП-03-2

Проверил:                                                                                     Игнатьев И.В.

к.т.н. доцент кафедры УТС

Содержание

Введение............................................................................................................... 1

I. Формирование моделей выбора структуры генерирующих мощностей...... 2

1.1 Линейная экономико-математическая модель выбора СГМ....................... 2

1.2 Расчет коэффициентов уравнений ограничений и целевой функции.......... 3

1.3 Выбор оптимальной СГМ симплекс-методом.............................................. 6

II. Выбор СГМ на ЭВМ....................................................................................... 8

2.1 Характеристика программного комплекса.................................................. 8

2.2 Выбор оптимальной СГМ............................................................................. 9

III. Выбор оптимальной конфигурации электрической сети............................. 12

3.1 Выбор возможных вариантов конфигурации при помощи программы

«Оптимум»........................................................................................................... 12

3.2 Расчет перетоков мощности.......................................................................... 14

3.3 Выбор номинального напряжения и сечения проводов.............................. 16

3.4 Выбор трансформаторов. Принципиальная схема...................................... 19

3.5 Технико-экономическое сравнение вариантов............................................. 24

Заключение........................................................................................................... 31

Список литературы.............................................................................................. 33

КП – 210200 ПЗ

Оптимизация структуры генерирующих мощностей и схем электрических сетей

Лит.

Масса

Масштаб

№ докум.

Подп.

Дата

Разраб.

Ельников С С

Пров.

ИгнатьевИВ

Т. кон

Лист

Листов

Кафедра УТС

Н. кон

Утв.
 
 

vunivere.ru

Оптимизация электроэнергетических систем, Электроснабжение - Курсовая работа

Пример готовой курсовой работы по предмету: Электроснабжение

Задание на курсовой проект 2

Введение 4

1 Формирование модели выбора структуры генерирующих мощностей 5

1.1 Линейная экономико-математическая модель выбора СГМ 5

1.2 Расчет коэффициентов уравнений ограничений и целевой функции 9

2 Выбор структуры генерирующих мощностей с помощью ЭВМ 12

2.1 Характеристика программного комплекса «Simplex» 12

2.2 Оптимальная СГМ и ее анализ 13

3 Выбор оптимальной конфигурации электрической сети при помощи программы «RastrWin 3» 17

Заключение 20

Список используемой литературы 22

Содержание

Выдержка из текста

Во введении поставлена цель и задачи данного исследования. Во введении определен объект и предмет исследования, а также актуальность работы. В первой главе, рассматривается понятие ПТФЭ, а также сущность и предмет регулирования ПТФЭ.

СЭС — это энергетический комплекс, состоящий из источников электро-энергии и главного распределительного щита, к которому они подключены. Основными показателями СЭЭС являются живучесть и надежность, качество электроэнергии, масса и габаритные размеры, строительная стоимость, эксплуатационные расходы, уровень автоматизации, уровень унификации и др.

Помимо выше перечисленного также необходимо правильно выбрать схему и аппараты защиты системы от токов короткого замыкания.

Поэтому применение электрических средств в судовой автоматике предъявляют к судовым механикам и электромеханикам повышенные требования по умению управлять СЭУ с помощью

Электрическая сеть должна проектироваться и эксплуатироваться таким образом, чтобы обеспечивалась ее работоспособность во всех возможных режимах — нормальных, ремонтных, послеаварийных.

Параметры режима электроэнергетической сети (частота, токи ветвей, напряжения в узлах) должны лежать в допустимых пределах, обеспечивая нормальные условия работы электрооборудования сети и приемников электроэнергии.

1. Электроснабжение потребителей электроэнергии в узлах нагрузки возможно осуществить от пункта питания «А» энергосистемы и от электрических станций, входящих в ЭЭС. Географическое расположение подстанции «А» и узлов электрической сети дано на рис. 1 а), б).

Одним из важнейших в настоящее время становится вопрос разработки и применения энергосберегающих технологий, а также перевода технологического процесса производства электрической энергии с органического топлива на альтернативные источники энергии.

Ведь по своей сути транспортная логистика как новая методология оптимизации и организации рациональных грузопотоков, и обработки в специализированных логистических центрах позволяет обеспечивать повышение эффективности таких потоков, снижение непроизводительных издержек и затрат, а транспортникам — быть современными, максимально соответствовать запросам все более требовательных клиентов и рынка. Целью данной работы является оптимизация транспортной системы «Автотрейдинг ООО».- дать рекомендации и выводы по оптимизации транспортной системы.

Во 2-й главе рассматривается пример на определенном предприятии — ООО «Сити-Строй», приведена характеристика логистических издержек торгового предприятия. Дана их полная систематизация по разным признакам. Дальше рассмотрена конструкция логистических издержек и источники их появления. Произведён обзор допустимых способов управления логистическими расходами предприятия. А также рассмотрены логистические издержки ООО «Сити-Строй».

Правильно выбранная схема доставки электроэнергии потребителям во многом определяет как надежность снабжения, так и эффективность и энергозатратность. При этом при проектировании трансформаторных подстанций, их комплектации, линий передачи и т. д. необходимо исходить из экономической целесообразности. Как правило, рассматриваются несколько вариантов и на основе их сравнения окончательный выбирается из условия оптимального соотношения между технической необходимостью и экономической целесообразностью. Это позволяет добиться существенной экономии материалов и средств, облегчает эксплуатацию аппаратуры.

Список источников информации

1. Игнатьев И.В., Ванюков А.П. Электрический расчет районной сети: Учебное пособие. — Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2006. — 80с.

2. Л. Б. Директор, И. Л. Майков, Решение задач оптимизации сложных энергетических систем, УБС, 2010, выпуск 28, 274- 292.

список литературы

referatbooks.ru

Оптимизация развития электроэнергетических систем — курсовая работа

Содержание

Задание на курсовое проектирование………………………………………………………......3

Введение 4

1 Формирование модели выбора структуры генерирующих мощностей 5

1.1 Линейная экономико-математическая модель выбора СГМ 5

1.2 Расчет коэффициентов уравнений ограничений и целевой функции 8

2 Выбор структуры генерирующих мощностей с помощью ЭВМ 11

2.1 Характеристика программного комплекса «OSGM» 11

2.2 Оптимальная СГМ и ее анализ 12

3 Выбор оптимальной конфигурации электрической сети 17

3.1 Выбор возможных вариантов сети при помощи программ «OPTIMUM» и «OPTILANE» 17

3.2 Расчет перетоков мощности 19

3.3 Оценка целесообразности применения напряжения U=220кВ,U=110кВ 20

3.4 Технико-экономическое сравнение вариантов сети 21

Заключение 22

Список используемой литературы 23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

В данном курсовом проекте по дисциплине Методы управления развитием сложных технических  систем мы должны выполнить оптимизацию структуры генерирующих мощностей заданной электроэнергетической системы, состоящей из трех объединенным энергосистем(ОЭС1, ОЭС2, ОЭС3), связанных межсистемными связями. По уравнениям экономико-математической модели необходимо составить симплекс-таблицу для выбора СГМ и рассчитать коэффициенты уравнений ограничений и целевой функции. Произвести выбор оптимальной СГМ  при помощи программы - «OSGM». Получить в ходе расчетов программы оптимальную СГМ, соответствующую минимальным приведенным затратам.

Выбор оптимальной конфигурации электрической  сети осуществляется при помощи программы «OPTIMUM».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Формирование модели выбора структуры генерирующих мощностей

1.1 Линейная экономико-математическая  модель выбора СГМ

     Важнейшей задачей управления развитием электроэнергетических систем является определение оптимальной СГМ, которое в общем виде формулируется следующим образом: определить значения суммарных мощностей различных типов электростанций, а также пропускных способностей линий электропередачи, обеспечивающих минимум приведенных затрат по энергосистеме с учетом существующей структуры, динамики роста электропотребления, набора возможных к сооружению типов электростанций и их технико-экономических характеристик. Данная задача сводится к общей задаче линейного программирования, целью которой является нахождение минимума целевой функции при выполнении системы ограничений ,  ,

- количество ограничений.

    Для каждого узла  в дополнение к мощности существующих электростанций -того типа , использующих топливо вида должна быть определена величина вновь вводимой мощности , а также перетоки между системами и .

     За критерий оптимальности принимается минимум суммарных приведенных затрат на развитие электростанций и линий электропередач. Функционал имеет вид:

, где

- удельные приведенные затраты  для электростанций,

 - удельные приведенные затраты для линий электропередач,

- пропускная способность вновь вводимых линий между смежными узлами и .

Формула для расчета коэффициентов  функционала:

- нормативный коэффициент эффективности  капиталовложений, для электроэнергетики;

- удельные капитальные вложения, ;

- удельные постоянные ежегодные  эксплуатационные издержки ;

- замыкающие затраты на топливо, ;

- удельный расход топлива, ;

число часов использования установленной мощности станций .

Для линий электропередач:

, где

- удельные капиталовложения на пропускной способности линии,

суммарные отчисления на амортизацию, ремонт и обслуживание ЛЭП.

Уравнения ограничений

1. Условие баланса мощности каждого  узла :

, где

- расход мощности на собственные  нужды электростанции,

- коэффициент, учитывающий потери  мощности в линии электропередач, ,

- максимальная нагрузка узла.

2. Условие баланса энергии:

, где

- время использования максимальной мощности межсистемных связей;

 - годовая потребность в электроэнергии.

3. Ограничение по предельной мощности электростанций:

, где

- предельно допустимая мощность электростанции данного типа.

4. Ограничение по предельному отпуску электроэнергии (для ГЭС):

, где

- ограничение на отпуск электроэнергии с шин станций.

5. Ограничение по пропускной способности линий электропередач:

, где

- пропускная способность межсистемных связей.

6. Условие обеспечения спроса мощности в период максимальных нагрузок:

, где

- резерв активной мощности  на электростанциях.

7. Условие обеспечения спроса электроэнергии в период максимальных нагрузок:

.

8. Ограничение по использованию некоторых видов топлива:

, где

- удельный расход топлива, ,

- заданный объем топлива.

9. Учет ограниченности капитальных вложений, выделенных для ввода новых энергообъектов:

 

- заданный объем капиталовложений.

Таблица 1.1.1 – Технико-экономические показатели электростанций.

Станция

1. КЭС, газ

2,3

10

320

2. КЭС, уголь

4,4

10

335

3. АЭС

6

9

-

4. КЭС, п/п уголь

4,9

10

335

5. ГАЭС

2

2

-

6. ГЭС

1

2

-

7. ГТЭС

1,5

10

550

 

                        

1.2 Расчет коэффициентов уравнений ограничений и целевой функции

1. Условие баланса мощности каждого  узла :

2. Условие баланса энергии:

3. Ограничение по предельной мощности электростанций:

                     

4. Ограничение по предельному отпуску электроэнергии (для ГЭС):

5. Ограничение по пропускной способности линий электропередач:

6. Условие обеспечения спроса мощности в период максимальных нагрузок:

7. Условие обеспечения спроса электроэнергии в период максимальных нагрузок:

 

8. Ограничение по использованию некоторых видов топлива:

а) газ:

 

б) газотурбинное топливо:

 

в) уголь:

9. Учет ограниченности капитальных вложений, выделенных для ввода новых энергообъектов:

 

Функционал:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Выбор структуры генерирующих мощностей с помощью ЭВМ

2.1 Характеристика программного комплекса  «OSGM»

     Программный комплекс OSGM предназначен для  расчета оптимальной структуры генерирующих мощностей 3-х узловой энергосистемы. Программа функционирует в операционной системе Windows. Для запуска на ПК OSGM используется файл-приложение OSGM.EXE.  Данная программа позволяет осуществлять ввод данных, их корректировку, и на их основе производить выбор оптимальной СГМ. Исходные и полученные данные можно сохранять в файлах и присваивать им имена.

     Программа способна выполнять такие процедуры как: создание, открытие, сохранение файлов с данными, формирование линейной экономико-математической модели выбора оптимальной СГМ, формирование симплекс-таблицы, процедуру симплекс-метода, вывод во внешний файл исходных данных и результатов расчета.

     Для запуска программы необходимо выполнить файл OSGM.EXE. После запуска программы, на экране появляется окно, содержащее множество полей для заполнения, которые выполнены в соответствии с заданием на курсовую работу. Кроме полей для заполнения, форма содержит кнопки:

-«Дополнительные данные»;

-«Таблица»;

-«Оптимизация»;

-«Выход».

      Сформированную таблицу можно сохранить и (или) распечатать. Для этого в верхнем левом углу окна имеются предназначенные для этого кнопки. Сохраненная таблица будет находиться в файле simtab.txt.

     После того, как правильно была сформирована симплекс-таблица, становиться активной кнопка «Оптимизация». При ее нажатии, в случае отсутствия ошибок, на экране появляется окно, содержащее результаты расчета. Полученные результаты так же можно сохранить в файл или распечатать, для чего  и существуют соответствующие кнопки. Сохранение результатов производится в файл result.txt.

2.2 Оптимальная СГМ и ее анализ

Результаты, полученные из программы OSGM:

СОСТАВ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ:

 

=== Для ОЭС №1 ===

КЭС ,уголь  = 15,799  ГВт

АЭС         = 2  ГВт

ГТЭС        = 0,466  ГВт

 

=== Для ОЭС №2 ===

КЭС ,уголь  = 3,001  ГВт

АЭС         = 2,999  ГВт

ГЭС         = 2,796  ГВт

 

=== Для ОЭС №3 ===

КЭС ,газ    = 5  ГВт

АЭС         = 4  ГВт

ГАЭС        = 1  ГВт

ГЭС         = 0,388  ГВт

ГТЭС        = 1,199  ГВт

 

МЕЖСИСТЕМНЫЕ ПЕРЕТОКИ:

 

Переток 1_2 =1,3 ГВт

Переток 1_3 =0,999 ГВт

Переток 2_3 =0,627 ГВт

 

Затраты = 3073,322  млрд. руб.

 

 

 

 

 

Анализ полученной СГМ:

  1. Расчет резерва мощности:

ОЭС1:

Резерв мощности ОЭС1 составляет 99,56%.

ОЭС2:

Резерв мощности ОЭС2 составляет 5,21%.

ОЭС3:

Резерв мощности ОЭС3 составляет 10,11%.

  1. Процент использования топливных ресурсов:

Газ:

    

Ресурсы газа использованы на 81,78%.

Уголь:

    

Ресурсы угля использованы на 42%.

Газотурбинное топливо:

    

Ресурсы газотурбинного топлива использованы на 97,99%.

  1. Процент использования выделенных капиталовложений:

Капитальные вложения использованы на 99,98%.

Вывод: В ходе расчетов программы была получена оптимальная структура генерирующих мощностей заданной электроэнергетической системы, состоящая из трех объединенных энергосистем, связанных межсистемными связями. В полученной оптимальной структуре газовое топливо используется на 81,78%, уголь на 42% и газотурбинное топливо на 97,99%. Основной объем генерируемой энергии вырабатывается станциями, работающими на угле. Расчет резерва мощности объединенных энергосистем показал, что вырабатываемая ими мощность превышает прогнозируемые максимумы нагрузки, и все ОЭС имеют удовлетворительный резерв мощности, наибольший из которых имеет ОЭС1 . Капитальные вложения использованы на 99,98%.

 

 

 

 

3 Выбор оптимальной конфигурации  электрической сети

3.1 Выбор возможных вариантов сети  при помощи программ «OPTIMUM» и «OPTILANE»

Результаты работы программы:

1. Метод по минимальной длине  линии:

Рисунок 3.1.1 – Конфигурация сети, полученная методом по минимальной длине линии.

2. Метод покоординатной  оптимизации:

Рисунок 3.1.2 – Конфигурация сети, полученная методом покоординатной

оптимизации.

3. Метод упорядоченного исключения ветвей полного графа:

Рисунок 3.1.3 – Конфигурация сети, полученная методом исключения ветвей полного  графа.   

 

Наименьшие  приведенные затраты имеет схема, полученная методом исключения ветвей полного графа.

 

Результат работы программы «OPTILANE»:

 

 

Результаты расчета программы :

 

    1. Расчет перетоков мощности

 

Расчетные нагрузки

Таблица 3.1

Подстанция

Нагрузка

P, МВт

S, МВА

Q, МВар

1

67

83,75

50.25

2

38

47,5

28.5

3

46

57,5

34.5

4

24

30

18

5

31

38,75

23.25

6

21

26,25

15.75

7

6

7,5

4.5

8

7

8,75

5.25

referat911.ru

Prostoy-Site | Все права защищены © 2018 | Карта сайта