Диссертация (Разработка математической модели, численных методов и алгоритмов для структурно-параметрического синтеза электросети мегаполиса с учетом его перспективного развития), страница 3

В диссертации получены следующие новые научныерезультаты, выносимые на защиту:1)Разработкаматематическоймоделиэлектросетиособенностями которой является учет перспектив развития города.мегаполиса,182)Разработка новых методов решения задачи перспективного развитияэлектросетимегаполиса,основанныхнадекомпозициииредукции,особенностями которых являются схема разбиения задачи на три подзадачи, атакже способы координации этих подзадач.3)Разработка, реализация и исследование эффективности численныхметодов и алгоритмов решения задачи перспективного развития электросетимегаполисаврамкахоригинальногопроблемно-ориентированногопрограммного комплекса ELNET.Объектом исследования являются электросети мегаполисов.Предметом исследования являются модели, методы и алгоритмыструктурно-параметрического синтеза, необходимые для автоматизированногопроектирования электросети мегаполиса.Методымметодовиисследования.алгоритмовПриразработкеиспользовалисьматематическихметодысистемногомоделей,анализа,многокритериальной оптимизации, комбинаторного анализа, дискретногопрограммирования, генетического поиска и вычислительной геометрии.Теоретическаяипрактическаязначимостьрезультатовработызаключается в следующем.1)Разработанное на основе предложенных моделей, методов иалгоритмов программное обеспечение позволяет:• снизитьзатратынастроительствоиэксплуатациюэлектросетимегаполиса за счет оптимизации ее топологии;• повысить надежность функционирования электросети мегаполиса;• сократитьтрудозатратыисрокипроектированияэлектросетеймегаполисов.2)Результаты работы использованы в Московских кабельных сетях –филиале ОАО «Московская объединенная электросетевая компания».Личный вклад автора.

Все исследования, результаты которых изложены вдиссертационной работе, проведены лично соискателем в процессе научнойдеятельности. Из совместных публикаций в диссертацию включен лишь тот19материал, который непосредственно принадлежит соискателю; заимствованныйматериал обозначен в работе ссылками.Достоверность и обоснованность полученных в диссертации научныхрезультатовобеспечиваетсястрогостьюиспользуемогоматематическогоаппарата и подтверждены проведенными вычислительными экспериментами.Апробация работы.

Основные результаты и положения диссертационнойработы были представлены и получили одобрение на семи научно-техническихконференциях.1)Молодежные международные научно-технические конференций«Наукоемкие технологии и интеллектуальные системы», г. Москва, 2009, 2010,2011 и 2014 года.2)XVВсероссийскаяконференциямолодыхученыхпоматематическому моделированию и информационным технологиям, г.

Тюмень,2014 год.3)IWMMA’15 4th International Workshop on Mathematical Models andtheir Applications, Красноярск, 2015 год.4)Международная научно-практическая конференция Инфорино-2016,НИУ МЭИ, Москва, 2016 год.Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 научных работ, из них8 статей в журналах, входящих в состав Перечня российских рецензируемыхнаучных журналов, в которых должны быть опубликованы основные научныерезультаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидатанаук.Структура и объем диссертации. Диссертации состоит из введения, шестиглав, заключения, списка используемой литературы и одного приложения.Общий объем диссертации составляет 211 страниц машинописного текста, в томчисле 157 страниц основного текста, 54 страниц приложений.

Диссертациисодержит 49 рисунков, 23 таблицы. Список используемой литературы состоит из109 источников. В состав диссертации включен Акт о внедрении результатовдиссертационной работы.20ГЛАВА 1. Задача перспективного развития электросети(ПРЭ)мегаполисаГлава содержит общие сведения о рассматриваемой в работе задаче.Приведены основные сведения об электросети мегаполиса и сформулированасодержательная постановка задачи ПРЭ.

Представлен обзор отечественной изарубежной литературы по тематике работы, рассмотрен опыт проектированияэлектросетей в России и за рубежом, а также проведен обзор ПК, применяемыхв настоящее время при проектировании электросетей.1.1.Основные особенности электросети мегаполисаОбщие сведенияЭлектроэнергетика, являясь инфраструктурной отраслью, направлена наобслуживаниеиразвитиепромышленногоисельскохозяйственногопроизводств, жизнедеятельности общества. Спрос на электроэнергию напрямуюзависит от развития экономики и численности населения страны. Рольэнергетики огромна и оказывает влияние на успешное развитие всех отраслейнародного хозяйства и бытового сектора. В общем случае в электроэнергетикевыделяюттриосновныхгруппыпроцессов(Рис.1.1):производствоэлектроэнергии; передача и распределение электроэнергии; потреблениеэлектроэнергии [26].За передачу электрической энергии на расстояния, преобразование еепараметров (напряжения, тока) и распределение по некоторой территориивплотьдонепосредственныхпотребителейотвечаетэлектроэнергетической системы, называемая электрическая сеть.часть21Рис.

1.1. Общая схема системы электроснабженияЭлектрические сети характеризуются многоступенчатостью (большимчислом трансформаций электроэнергии на пути от источника электроэнергии кее потребителям), сложностью конфигурации, многорежимностью (работа примногочисленных режимах электропотребления) [104].В общем случае различают системообразующие и распределительные сети.Системообразующие сети напряжением 330-750 кВ обеспечивают питаниемсистемные подстанции, а также служат для объединения между собой сетейболее низкого уровня напряжения.

Распределительные сети представляют собойсети напряжением от 0,4 до 220 кВ. В зависимости от номинального напряженияраспределительные сети разделяют на сети низкого напряжения (менее 1 кВ),среднего напряжения (от 3 до 35 кВ) и высокого напряжения (от 110 до 220 кВ).По характеру подключенных к сетям потребителей распределительные сетипринято разделять на городские, промышленные и сельскохозяйственные [26].Процесспередачираспределительныхисетяхраспределенияэлектроэнергииэлектроснабженияреализуетвгородскихгородскаяраспределительная электросетевая компания.«Сверху» электросети ограничены шинами питающих центров 35 кВ, а«снизу» вводно-распределительными устройствами потребителей напряжением0,4 кВ.22Мощность и структура электросети зависит от размера города, мощности ичислагородскихпотребителей(коммунально-бытовых,промышленных,транспортных и т. д.), их расположения на плане города.

Электросетьподверженапостояннымизменениям–строятсяновыеузлысети,ликвидируются старые, подключаются новые потребители и изменяютсянагрузки подключенных ранее потребителей, устаревшее электротехническоеоборудование заменяется на новое и т. д. Таким образом, развитие электросети,преимущественно, связано с развитием города и внедрением новых технологий.Общие требования к структуре электросети определены в нормативныхдокументах [53, 77, 101].Элементы электросетиВ общем случае электросеть представляет собой связанные между собой КЛэлементы трех типов: ТП, РП , потребители.

Выделяем в структуре электросетидва уровня (Рис. 1.2).Уровень1ТПРПКЛ10кВ...КЛ10кВКЛ10кВ...Уровень2КЛ0.4кВКЛ10кВПотребители...Рис. 1.2. Схема уровней электросети23Уровень 1. Распределительные сети напряжением 10 кВ, которые включаютв себя РП и ТП, в также КЛ напряжением 10 кВ, связывающие подстанции в сеть.Уровень 2. Потребители электроэнергии, а также КЛ напряжением 0,4 и 10кВ, связывающие потребителей с РП и ТП.Каждый из объектов, включенных в электросеть, характеризуется наборомследующих параметров.1) Распределительная подстанция (РП):• число ячеек (определяет число трансформаторов, которые могут бытьустановлены на ней, и число отходящих от РП кабелей);2) Трансформаторная подстанция (ТП):• тип исполнения (открытая или закрытая);• число установленных трансформаторов;• номинальная мощность трансформаторов, кВА;• число ячеек сборки высокого напряжения (число мест дляподключения КЛ 10 кВ);• число ячеек сборки низкого напряжения (число мест для подключенияКЛ 10 кВ);• категория электронадежности (соответствует наименьшей категориинадежности потребителей, которые могут быть подключены к даннойТП).Дляэлектросетеймегаполисовхарактернаустановказакрытыхдвухтрансформаторных подстанций с числом ячеек низкого напряжения,равным десяти, и высокого напряжения, равным четырем.