авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 |

Оглы оптимизация режимов электрических сетей по напряжению и реактивной мощности методом линейного аппроксимирующего программирования

-- [ Страница 1 ] --

АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "АЗЕРЭНЕРЖИ"

АЗЕРБАЙДЖАНСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

ЭНЕРГЕТИКИ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

_________________________________________________________

На правах рукописи

ХАЛИЛОВ ЭЛЬМАН ДАМИР оглы

ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ ПО НАПРЯЖЕНИЮ

И РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ МЕТОДОМ ЛИНЕЙНОГО АППРОКСИМИРУЮЩЕГО

ПРОГРАММИРОВАНИЯ

Специальность 05.14.02 - Электрические станции (электри-

ческая часть), сети, электро-

энергетические системы и управ-

ление ими

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Баку - 2000

Работа выполнена в Азербайджанском научно-исследовательском институте Энергетики и Энергетического проектирования.

Научный руководитель:

- доктор технических наук Баламетов А.Б.

Официальные оппоненты

- доктор технических наук, профессор Керимов А.М.

- кандидат технических наук Хандзель А.В.

Ведущая организация - Обьединение “Производство и переда

ча энергии” Акционерного общества

Азерэнержи

Защита состоится 31 мая 2000 г. в 14 часов на заседании специализированного совета Д.004.26.01 по присуждению ученой степени доктора технических наук в Азербайджанском научно-исследовательском институте Энергетики и Энергетического проектирования по адресу: 370602 Зардаби 94.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке АзНИИЭ и ЭП.

Автореферат разослан __ апреля 2000 г.

Ученый секретарь

Специализированного Совета,

доктор технических наук Лазимов Т.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Развитие энергетики в условиях изменения цен на топливо, повышения требований к улучшению технико-экономических показателей энергосис- темы, требует совершенствования методов управления процессами передачи и распределения электрической энергии. При этом особая роль отводится автома- тизированным системам диспетчерского управления, развитие которых позволяет получить наибольший эффект.

Современный этап развития автоматизированных систем диспетчерского управления электроэнергетических систем характеризуется применением более совершенных математических моделей для обеспечения экономичной и надежной работы энергосистем.

Математическая модель оптимизации режима ЭЭС по напряжению и реактивной мощности является задачей нели- нейного математического программирования с ограни- чениями, для которой характерны большая размерность, нелинейность целевой функции и уравнений-ограничений на зависимые переменные и слабая заполненность матрицы коэффициентов уравнений.

В условиях большого объёма выполняемых расчетов для задач анализа и планирования режимов, высокой скорости выработки управляющих воздействий при оперативном и автоматическом управлении режимами предъявляются повышенные требования к надежности и быстродействию получения решения численными методами.



Это требует разработки моделей и численных методов, позволяющих решать задачи в зависимости от необходимой точности решения, производительности используемых ЭВМ, располагаемых ресурсов времени ЭВМ.

Цель работы. Цель настоящей диссертационной работы заключалась в развитии и разработке алгоритмов линеаризации и линейного программирования для повышения эффективности оптимизации установившихся режимов ЭС по напряжению и реактивной мощности.

Исследования были направлены в основном на решение следующих задач:

1.Анализ форм постановки задачи оптимизации режима методом аппроксимирующего программирования - МАП;

2.Разработка алгоритмов и методики оптимизации режимов ЭС по напряжению и реактивной мощности с применением методов линеаризации и линейного програм- мирования;

3. Разработка программы оптимизации режимов электрической сети по напряжению и реактивной мощности (на базе предлагаемой методики оптимизации) с применением методов линеаризации и линейного программирования

Методы исследования. В диссертационной работе использовались современные подходы и методы общей теории электрических систем, систем сетевой структуры, численные методы решения систем уравнений, обращения матриц большой размерности, методы линеаризации неявных функций, анализа чувствительности, методы линейного программирования.

Hаучная новизна работы заключается в следующем: в результате выполненных исследований обобщены и развиты основные положения оптимизации режимов электрической сети по напряжению и реактивной мощности применением методов линеаризации и линейного программирования. При этом новые научные результаты, полученные в работе, следующие:

1.Проанализированы математические модели для оптимизации режимов ЭС по напряжению и реактивной мощности МАП.

2.Исследована возможность применения упрощенных выражений чувствительности, полученных на основе декомпозиции уравнений установившегося режима.

3.Разработаны методика и алгоритм по выбору шага линеаризации.

4.Разработана программа оптимизации режима электрической сети по напряжению и реактивной мощности с применением анализа чувствительности и методов линейного программирования и установлена возможность применения данного подхода.

5.Проведены экспериментальные исследования сходимости МАП для различных контрольных схем ЭС.

Обоснованность и достоверность полученных результатов обусловлена:

1.Научной строгостью разработанных расчетных методик.

2.Сопоставлением результатов расчетно-теоретических исследований с результатами экспериментальных исследований для реальных ЭС и типовых схем электрических систем на ЭВМ.

Основные положения, выносимые на защиту.

  1. Формы представления задачи оптимизации режимов ЭС МАП.
  2. Методика и алгоритм выбора шага линеаризации целевой функции в виде суммарных потерь активной мощности.

3. Комплексная программа оптимизации режима электрической сети по напряжению и реактивной мощности с применением МАП, включающая автоматическую подготовку исходной информации.

Практическая ценность диссертационной работы заключается в разработке алгоритмов оптимизации режимов ЭС по напряжению и реактивной мощности на базе традиционных методов линеаризации и линейного программирования.

Реализация результатов работы. Предложенные методики и алгоритмы в составе комплекса программ для ПЭВМ внедрены и используются в Центральной диспетчерской службе Обьединения "Производство и передача энергии" АО "Азерэнержи".

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, выпущено 6 научно-исследовательских отчетов.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем 166 страниц. Основная часть составляет 126 стр. машинописного текста, 10 таблиц и 14 рисунков. Список литературы содержит 145 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе дан краткий обзор современного состояния вопросов оптимизации режимов электрических сетей. Анализируются методы решения задачи оптимизации, позволяющие повысить эффективность управления режимами ЭС.

Проанализированы известные работы по применению линейных моделей оптимизации и методов линейного программирования для решения задачи оптимизации ЭС по напряжению и реактивной мощности. Результаты применения методов линейного программирования для оптимизации режима ЭС показывают, что они обладают определенными преимуществами по сравнению с методами нелинейного программирования: общее быстродействие этих методов значительно выше; они позволяют решать задачи с целевой функцией по минимальному числу управляемых переменных, удобны для подавления неэффективного перераспределения; четко обнаруживают несовместность задачи, что позволяет реализовывать приоритеты управляемых переменных и ограничений; позволяют решать несовместные задачи по критерию минимума квадратов нарушений режимных ограничений.

Одной из причин, удерживающих применение линеаризации и линейного программирования для оптимизации режимов ЭС до настоящего времени является большая потребность машинной памяти и времени для линеаризации целевой функции и уравнений установившегося режима - УУР, отсутствие практически обоснованных и работоспособных алгоритмов МАП.

Преимущества применения этого подхода для минимизации потерь из-за сомнения в обеспечении хорошей сходимости к точному решению пока остаются невыявленными. Поэтому вопросы разработки методики и программ с применением методов линеаризации и линейного программирования для оптимизации режимов ЭС по напряжению и реактивной мощности и выявление количественных и качественных характеристик методов линеаризации и ЛП остаются актуальным.

Вторая глава посвящена алгоритмам линеаризации целевой функции и ограничений на зависимые переменные для оптимизации режимов ЭС МАП.

Линеаризация УУР в общем случае осуществляется в виде

Матрица чувствительности зависимых переменных имеет вид

Линеаризация УУР при P-Q декомпозиции производится в виде.

Линеаризация целевой функции производится в соответствии с выражением

Матрица чувствительности записывается как

а при P-Q декомпозиции УУР имеет вид

Градиент неявной функции имеет две формы представления.

Первая форма представления градиента неявной функции имеет вид

Производные F по Pi и Qi, определяются в результате решения системы уравнений

Вторая форма представления градиента неявной функции имеет вид

Градиент определяется по выражению

Линеаризованную целевую функцию в виде суммарных потерь активной мощности в общем виде можно представить как

Рассмотрены две формы задачи оптимизации режимов ЭС МАП. Первая форма основана на представлении вектора-градиента в виде (7,8) т.е., линеаризованного выражения целевой функции на базе определения градиента функции путем решения системы линейных алгебраических уравнений, включающие частные производные мощности узлов. Вторая форма МАП основана на представлении вектора - градиента в виде (9,10), т.е., получении линеаризованного выражения целевой функции путем определения вектора градиента представлением обратной матрицы в факторизованном виде.

Проанализированы также две формы МАП при линеаризации УУР в полном виде (1,2) и при P - Q декомпозиции УУР (3,4,5).

Установлено, что наиболее эффективным алгоритмом решения задачи оптимизации режимов ЭС по U, Q, Kт является первая форма МАП, включающая нижеследующие этапы: линеаризация целевой функции путем вычисления вектор-градиента путем решения системы линейных алгебраических уравнений, включающих частные производные мощностей узлов с учетом слабой заполненности; получение линеаризованных зависимостей для ограничений на напряжения и реактивные мощности узлов от регулируемых переменных P-Q декомпозицией УУР; формирование и решение задачи МАП.

Проанализированы результаты линеаризации целевой функции по полным УУР и при P-Q декомпозиции для эквивалентных схем ЭС классов напряжения 110-500 кВ различной сложности. Установлено, что линеаризация целевой функции с P-Q декомпозицией является неприемлемой для схем и режимов, имеющих большие углы между напряжениями (25 градусов и более).

Третья глава посвящена формированию задачи оптимизации ЭС в виде задачи аппроксимирующего линейного программирования.

В данной главе диссертационной работы рассматриваются вопросы разработки методики и алгоритма оптимизации режимов ЭС по напряжению и реактивной мощности с применением методов аппроксимирующего линейного программирования.

Рассматривается основанный на линеаризации подход заменой общей нелинейной задачи оптимизации к задаче с линейной целевой функцией и ограничениями. Так как при этом все функции, входящие в задачу заменяются на линейные, получается задача линейного программирования-ЛП, которую можно решить при помощи методов ЛП.





Применение метода линейного программирования для оптимизации режима ЭС по U, Q, Kт заключается в последовательной линеаризации целевой функции и УУР, формировании ограничений и задачи ЛП на каждом шаге оптимизации относительно текущих значений зависимых и независимых переменных. В результате рациональной организации и последовательного повторения приведенного процесса, размеры интервалов линеаризации уменьшаются, а точность окончательного решения соответствует точности при применении метода нелинейного программирования.

МАП для решения задачи оптимизации режима ЭЭС по U,Q и Kт сводится к следующему: производится расчет установившегося режима ЭС для начального приближения; производится линеаризация УУР и целевой функции (вычисляются частные производные и матрицы чувствительности); формируется и решается задача линейного программирования; определяется следующее приближение; производится выбор шага оптимизации из условия достижения наибольшей скорости сходимости и точности аппроксимации. Процесс оптимизации МАП продолжается до достижения наперед заданной точности по разнице значений целевой функции в двух последних итерациях.

Задачу оптимизации режима ЭС методом линейного программирования можно представить в следующем виде:

  • целевая функция

  • ограничения на регулируемые параметры
  • ограничения на зависимые параметры

Решение задачи линейного программирования осуществляется модифицированным симплекс - методом.

Для задачи оптимизации режимов ЭС по U, Q, KT обычно целевая функция выпуклая, для нормальных режимов (не предельных) решение УУР существует. Поэтому при соответствующем выборе величины шага оптимизации режима в соответствии с теорией сходимость МАП обеспечивается за конечное число шагов.

Линеаризация не гарантирует в общем случае сходимости алгоритма к оптимуму. Она дает хорошее приближение в достаточно малой окрестности базовой точки, но это приближение становится плохим на большом расстоянии от этой точки, особенно, в случае сильной нелинейности рассматриваемой функции в окрестности базовой точки. Налагая ограничения на возможные изменения переменных, можно добиться использования линейного приближения в окрестности базовой точки. Исходя из этих ограничений величину шага следует выбирать таким образом, чтобы значения целевой функции исходной задачи уменьшалось, а невязки по ограничениям сокращались на каждой итерации. Выполнение этих требований гарантирует сходимость алгоритма. К сожалению, такое правило изменения шага часто приводит к резкому уменьшению скорости сходимости.

В работе предлагается нижеследующая методика выбора шага линеаризации МАП: задание начального шага линеаризации; уменьшение шага после Nшаг итераций по формуле hмакс= *hнач; где = 0.7; Nшаг = 3-5; определение оптимального шага с вводом коэффициента замедления или ускорения: так

если (Fk,Fk+1) > 0 то hk+1 = ускhk,

если (Fk,Fk+1) < 0 то hk+1 = замhk,

где – уск > 1 и зам < 1.

Учет ограничений на шаг линеаризации

если hk+1 > hkmax то hk+1 = hkmax ;

если hk+1 < hkmax то hk+1 = hkmin.

Рекомендуемые значения начального шага линеаризации приведены в табл. 1:

Таблица 1.

Uном, кВ Величина начального шага в % по U по Кт по Q
6-35 2.0-4.0 2.0-4.0 20-30
110-330 1.5-2.5 2.0-4.0 15-25
500-1150 0.5-1.5 1.0-3.0 10-20


Pages:   || 2 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.