Оперативна оптимізація усталених режимів електричних мереж енергопостачальних компаній за умов невизначеності

Abstract

В дисертаційній роботі розв’язано науково-практичну задачу підвищення ефективності функціонування енергопостачальної компанії, шляхом оперативної оптимізації усталеного режиму роботи її електричної мережі за умов невизначеності, що має важливе значення для електроенергетики. В роботі запропоновано метод оперативної оптимізації режимів електричних мереж для оперативно-диспетчерського керування, що дозволяє розв’язувати задачу оптимізації на підставі поточних даних інформаційно-керуючих комплексів з врахуванням неохоплених засобами телеметрії фрагментів електричних мереж, які враховуються за допомогою еквівалентів. Розроблено метод еквівалентування електричних мереж, в якому параметри еквівалентів формуються нейронними мережами за даними телевимірювань. Вдосконалено метод режимного еквівалентування електричних мереж, що дозволило коректно розрахувати параметри цих еквівалентів для задачі оптимізації електричних мереж. Запропоновано використання методу платіжної матриці для вибору стратегії забезпечення квазіоптимальних режимів електричної мережі енергопостачальної компанії, що дозволяє враховувати не лише зміну режимів навантаження, але і зміну конфігурації електричної мережі.В диссертационной работе решена научно-практическая задача повышения эффективности функционирования энергоснабжающей компании, путем оперативной оптимизации установившегося режима работы ее электрической сети в условиях неопределенности, что имеет важное значение для электроэнергетики. Актуальность этой задачи состоит в том, что постоянные возмущения как внутреннего так и внешнего характера, которые происходят в электрической сети, приводят к отклонениям от запланированных оптимальных режимов (планирование режимов для разной нагрузки - максимального, минимального; вывода в ремонт элементов сети - ремонтные режимы), что требует управляющих действий. Поддержание оптимального режима требует принятия решения оперативно-диспетчерским персоналом, исходя из текущей ситуации в сети и возможности его реализации. В работе предложен метод оперативной оптимизации режимов электрических сетей для оперативно-диспетчерского управления, что позволяет решать задачу оптимизации на основе текущих данных информационно-управляющих комплексов с учетом неохваченных средствами телеметрии фрагментов электрических сетей. То есть электрическая сеть энергоснабжающей компании, по имеющейся оперативной информации о режиме работы сети, состоит из обозримых электрических сетей и необозримые электрических сетей. Решение задачи оптимизации режимов электрической сети энергоснабжающей компании только для обозримых электрических сетей, будет неоптимальным, поскольку неучтенные необозримые электрические сети. Для этого в диссертационной работе предложено представлять необозримые электрические сети в виде эквивалентов. Такое представление необходимо для того, чтобы учесть взаимные влияния между обозримыми и необозримые электрическими сетями, а также для получения значения потерь активной мощности для необозримых электрических сетей, а не только для обозримых электрических сетей. Параметры эквивалентов необозримых электрических сетей определяются на основе имеющихся оперативных данных о режиме обозримых электрических сетей. Для определения параметров эквивалентов разработан метод эквивалентирования электрических сетей, в котором параметры эквивалентов продуцируются нейронными сетями по данным телеизмерений только в обозримых электрических сетях. Обучение нейронных сетей осуществляется на выборке, которая получается не из натурных экспериментов, а на математической модели эквивалентирования. Для этого на математической модели осуществляется расчет множества установившихся режимов электрической сети энергоснабжающей компании для всей области их существования и эквивалентируются фрагменты сети, которые соответствуют необозримым электрическим сетям, с помощью математического метода режимного эквивалентирования. В диссертационной работе усовершенствован метод режимного эквивалентирования электрических сетей, что позволило корректно рассчитать параметры этих эквивалентов для задачи оптимизации текущих режимов электрических сетей. Средствами для обеспечения оптимальных режимов сети является компенсаторы реактивной мощности и РПН трансформаторов и автотрансформаторов. В результате решения задачи оптимизации режима работы электрической сети энергоснабжающей компании получается состав компенсаторов реактивной мощности и ответвлений РПН трансформаторов и автотрансформаторов. Учитывая то, что не имеется возможность их часто задействовать для управления режимами работы электрической сети, на базе матричного метода теории игор предложен подход выбора стратегии обеспечения квазиоптимальних режимов электрической сети энергоснабжающей компании. Для каждого временного интервала (1 час) суточного прогноза нагрузки электрической сети и с учетом планового изменения конфигурации сети необходимо оптимизировать режимы работы электрической сети. На основе полученных данных о составе компенсаторов реактивной мощности, ответвлений РПН трансформаторов и автотрансформаторов, формируются платежные матрицы каждого из периодов и определяется квазиоптимальна стратегия, для которой будет наименьшая сумма потерь активной мощности в сети. Периоды суток и их количество, для которых определяются квазиоптимальные стратегии, выбирают исходя из реальных возможностей их применения. Результаты диссертационной работы внедрены как отдельные подпрограммы в оперативно информационно-управляющий комплекс ОАО «Львовоблэнерго». Теоретические результаты диссертационной работы используются в учебном процессе кафедры электрических систем и сетей Национального университета «Львовская политехника».The dissertation has solved a scientific and practical problem of increasing of a functional efficiency of a power-supply company by means of an operational optimisation of the stable mode of the work of its electric network in the conditions of uncertainty, which is of major importance for the electrical power engineering. The thesis has proposed a method of operational optimisation of the modes of electric networks for an operational and supervisory control, which allows to solve the problem of optimisation based on the current data of the information and control systems subject to the fragments of the electric networks uncovered by means of telemetering, which are taken into consideration with the help of equivalents. A method of equivalenting of electric networks has been developed, where the parameters of the equivalents are formed by the neural networks according to the data of telemetering. The method of equivalenting of modes of electric networks has been improved, which enables to correctly calculate the parameters of these equivalents for the problem of optimisation of electric networks. The usage of the method of payoff array has been proposed for a strategy selection for securing of quasi-optimal modes of the electric network of a power-supply company, which allows to take into consideration both the alteration of modes of loading as well as the alteration of configuration of the electric network.