Пошук оптимальної схеми розміщення секціонуючих апаратів в мережі 10кВ

Сиротенко М. О., Тимчук С. О.

В розподільних електричних мережах сільських регіонів найбільша кількість аварійних відключень відбувається в мережах напругою 10кВ. Одним з актуальних способів підвищення ефективності функціонування електричних розподільних мереж є оптимізація розміщення засобів підвищення надійності.

На сучасному етапі розвитку автоматизації з метою підвищення структурної надійності електропостачання існує ряд підходів до розміщення комутаційних секціонуючих апаратів в розподільчих мережах сільських регіонів.

Наприклад: згідно методиці [1], вибір кількості та місць установки автоматичних комутаційних апаратів (КА) здійснюються в залежності від схеми підстанції 35-110/10 кВ, сумарної довжини та розрахункового навантаження лінії 10кВ, присутності на лінії 10 кВ споживачів першої категорії; відповідно до методики [3], навантаження в лінії вважається рівномірно розподіленим вздовж магістралі і пошкодження лінії у будь-якій точці рівноймовірні; методика [4] заснована на пошуку рішення задачі розстановки секціонуючих пристроїв з урахуванням зосередження навантаження в окремих місцях, при умові зростання навантаження і розвитку самої мережі.

Але всі ці методики мають ряд недоліків: в методиці [1] – це відсутність обгрунтування місця та схеми розміщення КА, відсутність рекомендацій з використання методики при недетермінованому типі вихідних даних; в методиці [3] – це використання розрахункової моделі лінії з рівномірно розподіленим навантаженням, відсутність економічного обгрунтування місця та схеми розміщення КА, використання лише детермінованого типу вихідних даних; в [4] – відсутність врахування присутності додаткових засобів підвищення надійності, неможливість використання даної методики для схем розподільчої мережі з АВР.

У зв’язку з цим, метою даної роботи є розробка передумов підвищення надійності електропостачання споживачів в сільських регіонах з використанням оптимізації кількості та місць розміщення секціонуючих пристроїв в розподільній мережі, враховуючи недоліки всіх попередніх методик.

Математична модель  розміщення секціонуючих КА та модель затрат на їх установку та обслуговування в умовах невизначенності початкової інформації розроблено з використанням теорії нечітких множин, в ній, на відміну від існуючих моделей, чітко обгрунтовані місце та схема розміщення КА. Також в результаті попередніх досліджень визначено оптимальне місце для розміщення КА. Таким виявилось місце праворуч в безпосередній близькості від відгалуження, за умови що мережа заживлена зліва. Кожна одноланцюгова електрична мережа 10кВ розглядалась як мережа з кількістю N відгалужень на кожне з яких припадає по два потенційних місця для установки КА (за паралельною та послідовною схемами).

Математична модель за допомогою якої можливо швидко прорахувати недовідпуск електроенергії для кожного з варіантів розташування КА в мережі представлена у матричній формі:

- t - середня тривалість ремонту одного пошкодження, год;

- t _ср - час спрацьовування КА, год;

- w - параметр потоку відмов, 1/ріккм;

A, B, C, D, E, F, G – матриці, які складаються із, записаних у запропонованій програмою послідовності, вихідних даних.

Приведені витрати на секціонування (характеризує економічність)[2]:

де ns - число підсистем; p_н- норма амортизаційних відрахувань;

К_i, I_i - капітальні вкладення і експлуатаційні витрати в i-й підсистемі, євро.

На основі методики [2], розроблена розрахункова програма пошуку оптимального рішення багатокритеріальної задачі секціонування розгалуженої розподільної мережі.

Для апробації даної методики розглядалися три варіанти комутуючих апаратів: автоматичне введення резерву (АВР), реклоузери та звичайні лінійні роз`єднувачі. Аналіз результатів математичного моделювання засвідчив, що множина Парето, оптимальне рішення по пріоритетним для ОПР критеріям та єдині рішення відповідають альтернативам, в яких в якості секціонуючих  апаратів використовується АВР.

Таким чином, запропонована оптимізаційна математична модель дозволяє в умовах невизначеності вихідноі інформації швидко прорахувати недовідпуск та економічні показники для кожного з можливих варіантів розташування КА у будь-якій одноланцюговій розподільній електричній мережі. А також, за допомогою методики [2], дозволяє визначити множину Парето та єдині рішення з різним ступенем пріоритету по критеріям, що розширює можливості особи що приймає рішення по обгрунтуванню проектних рішень.

Список использованной литературы

1. Будзко И. А. Электроснабжение сельского хозяйства / И. А. Будзко, Н. М. Зуль - М.: Агропромиздат, 1990. - 496 с. – Библиогр.: с. 489. – 23000 экз. – ISBN 5-10-000756-7.

2. Тимчук С. А. Модели и методы поиска оптимальной структуры сети электроснабжения при нечетко заданных целях / С. А. Тимчук. – Харьков: «Факт», 2010. – 219 с. . – Бібліогр.: с. 191-196. – 500 экз. – ISBN 798-966-637-688-9.

3. Будзко И. А. Электроснабжение сельскохозяйственных предприятий и населенных пунктов / И. А. Будзко, М. С. Левин.- М: Агропромиздат, 1985. - 320с. – Бібліогр.: с. 313-314. – 18000 экз.

4. Керного В. В. Автоматизация некоторых расчетов электрических сетей / В. В. Керного. – Минск: «Наука и техника», 1968. - 140 с. – Бібліогр.: с. 133-136. – 2100 экз.