Оптимізація розміщення джерел реактивної потужності в електричній мережі на основі моделювання її ідеальних режимів

Анотація

Роботу присвячено розв’язанню задачі оптимізації перетікань реактивної енергії у електричних мережах (ЕМ) енергопостачальних компаній (ЕК). Об'єктом дослідження є процес транспортування та розподілу електроенергії електричними мережами ЕК. Предмет дослідження – методи та засоби оптимізації перетікань реактивної енергії у таких мережах. Одним з найбільш проблемних місць експлуатації ЕМ є забезпечення їх енергоефективності в умовах постійної зміни споживання та генерування електроенергії. Відомо, що найбільш дієвим заходом для зменшення втрат електроенергії в ЕМ є запровадження заходів з оптимізації перетікань реактивної енергії. Однак для оптимізації розміщення додаткових джерел реактивної потужності (ДРП) необхідно розв’язувати задачі нелінійної багатофакторної оптимізації, що пов’язано з низкою проблем.

На підставі досліджень показано, що для оптимізації розміщення ДРП доцільно використовувати результати моделювання «ідеальних» режимів ЕМ за реактивною потужністю на підставі заступних схем з активними опорами. Економічні витрати, пов’язані з встановленням та експлуатацією ДРП, запропоновано перераховувати у відповідні економічні опори заступної схеми ЕМ. Розроблено математичні співвідношення для економічних опорів встановлених ДРП, а також таких, що підлягають встановленню за результатами розв’язання оптимізаційної задачі.

Застосування такого підходу, на відміну від класичних методів, істотно скорочує тривалість розрахунків та дозволяє отримати розв’язок, наближений до глобального мінімуму виробничих витрат. Обчислювальна ефективність та надійність підходу забезпечується зведенням задачі багатофакторної оптимізації перетікань реактивної енергії у проектній постановці до ітеративного розрахунку «ідеального» режиму ЕМ за відповідними заступними схемами та навантаженнями.

Програмна реалізація дозволила підтвердити ефективність запропонованого підходу для низки практичних задач. Показано, що отримані рішення з оптимізації розміщення ДРП у розподільних мережах наближають рентабельність капіталовкладень до глобального максимуму незалежно від розмірності задачі та переліку обмежень на параметри.