Диссертация (Новые подходы и оптимизации режимов работы трехфазных сетей)

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования«Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»На правах рукописиВу Куанг ШиНОВЫЕ ПОДХОДЫ И ОПТИМИЗАЦИИ РЕЖИМОВ РАБОТЫТРЕХФАЗНЫХ СЕТЕЙСпециальность 05.09.05 – Теоретическая электротехникаДИССЕРТАЦИЯна соискание учёной степеникандидата технических наукНаучный руководитель:доктор технических наук,профессор Н. В. КоровкинСанкт Петербург  2018ОГЛАВЛЕНИЕОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ .........................................................................

4Введение.................................................................................................................. 5Актуальность работы ......................................................................................... 5Цель и задачи работы ......................................................................................... 8Объект исследования.......................................................................................... 8Метод исследования ........................................................................................... 8Научная новизна работы ....................................................................................

9Практическая ценность работы ......................................................................... 9На защиту выносятся следующие положения: ................................................ 9Структура работы .............................................................................................

101ОБЗОР ОСНОВНЫХ МЕТОДОВ СИММЕТРИЗАЦИИРЕЖИМОВ РАБОТЫ ТРЕХФАЗНЫХ СИСТЕМ ....................................... 111.1 Устройства симметризации режимов работы трехфазныхсистем................................................................................................................. 111.2 Анализ существующих методов симметризации режимовработы трехфазных систем ..............................................................................

141.3 Обзор основных теоретических положений режимов работынесимметрических трехфазных систем .......................................................... 201.3.1 Симметричные последовательности .............................................. 201.3.2 Переменная составляющая мгновенной мощности,неуравновешенные режимы работы трехфазных систем .........................

221.4 Выводы ..................................................................................................... 232МЕТОДБЫСТРОГООЦЕНИВАНИЯЦЕЛЕВЫХФУНКЦИЙ, ЕГО ИССЛЕДОВАНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯОПТИМИЗАЦИИРЕЖИМОВРАБОТЫТРЕХФАЗНОЙСИСТЕМЫ .......................................................................................................... 252.1 Вывод уравнений метода оценивания целевых функций ................... 252.1.1 Исследование свойств метода оценивания целевыхфункций на тестовой задаче ........................................................................

282.1.2 Исследование точности метода оценивания целевыхфункций ......................................................................................................... 312.2 Выводы ..................................................................................................... 353ИСПОЛЬЗОВАНИЕДЛЯРЕШЕНИЯГЕНЕТИЧЕСКОГОЗАДАЧПОИСКААЛГОРИТМАОПТИМАЛЬНЫХРЕЖИМОВ РАБОТЫ ТРЕХФАЗНЫХ СИСТЕМ .......................................

373.1Особенности использования генетического алгоритма дляоптимизации режимов трехфазных систем .................................................... 373.2 Особенности использования генетического алгоритма дляоптимизации режимов трехфазных систем при несколькихцелевых функциях ............................................................................................

413.3 Решение задачи оптимального управления нагрузкойавтономной системы с накопителем энергии на основегенетического алгоритма и методов многоцелевой оптимизации ............... 453.44Выводы ..................................................................................................... 55СИММЕТРИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ТРЕХФАЗНЫХСИСТЕМ СТЕКОЛЬНОГО ЗАВОДА ............................................................ 574.1 Описание трехфазной системы стекольного завода иосновные допущения, принятые при оптимизации режимов в этойсхеме ..................................................................................................................

574.2 Применение метода быстрого оценивания целевых функцийк оптимизации режимов работы трехфазной системы стекольногозавода ................................................................................................................. 604.2.1 Оптимизация режима работы трехфазной системы сиспользованием переменной составляющей мгновенноймощности на основе генетического алгоритма.......................................... 614.2.2 Оптимизация режима работы трехфазной системы сиспользованием симметричных последовательностей на основеметода многоцелевой минимизации NSGA-II ........................................... 714.3 Концепция автоматической балансировки несимметричныхрежимов работы, основанная на предложенном методе...............................

794.4Выводы ..................................................................................................... 82ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ ..................................................................................... 84ЗАКЛЮЧЕНИЕ .................................................................................................. 87ПРИЛОЖЕНИЯ ..................................................................................................

90СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ............................................................................... 1294ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯp (t ) – мгновенная мощностьpconst (t ) – постоянная составляющая мгновенная мощностьpv (t ) – переменная составляющая мгновенная мощностьE1 , E 2 , E 0 –прямая, обратная, нулевая последовательность ЭДСU1 , U 2 , U 0 –прямая, обратная, нулевая последовательность напряженияI , I , I –прямая, обратная, нулевая последовательность тока120Z – матрица сопротивленияE – вектор ЭДСJ – вектор источника токаГА – генетический алгоритмЭЭ – ЭлектроэнергияNSGA – nondominated sorting algorithm5ВведениеАктуальность работыТрехфазная система распределения электроэнергии является одной изсамых популярных в мире [1], она позволяет осуществлять передачу энергииот производства до потребления значительно более эффективно в сравнении соднофазными системами передачи энергии.

Одной из проблем трехфазных систем является то, что потребляемая мощность не равномерно распределяетсямежду фазами в результате чего система становится несбалансированной, вызывая увеличение потерь энергии, снижение эффективности работы и повреждение электрооборудования.Вопросы устранения дисбаланса в трехфазной системе является однимииз наиболее вопросов для трехфазной системы, они широко изучались в течение многих последних лет, и в их решении получены определенные достижения.

В настоящее время, благодаря компьютеризации появилась возможностьприменять весьма совершенные и автоматизированные методы [2], [3]по улучшению качества систем трехфазного питания.В теорию трехфазных систем большой вклад внесли советские и российские учёные: М.О. Доливо-Добровольский, В.С. Проскуряков, С.В. Соболев,Н.В. Хрулькова, К.С. Демирчян, В.В. Леонтьев, Т. А.

Кузнецова, Е. А. Кулютникова, И. Б. Кухарчук, Л. А. Бессонов, А.С.Касаткин, М.В. Немцов, М. Герке,С. Бёель, и иностранные учёные: Н. Тесла, Г. Феррарис, Й.А. Ангстрем, Д.Хопкинсон.Неоспоримые преимущества трехфазной системы привели к прорывы втеории преобразования, распределения и передачи электроэнергии. Развитиемнауки ы данном направлении занимались такие ученые, как А.А. Герасименко,В.Т.

Федин, В.И. Идельчик, Л.Д. Рожкова, В.С. Козулин, В.С. Азаров, В.А. Веников, …, а также методы повышения качества трехфазных систем, внесеныучеными: Н.В Коровкин, Дж. Аррилага, И.В. Жежеленко, Ю.С. Железко, С.Дмитриев, и многие другие ученые.6В настоящее время, благодаря компьютеризации и значительному падению стоимости высокопроизводительных микропроцессоров и средств их сопряжения с измерительными системами [4], [5], [6] появилась возможностьприменять весьма совершенные и автоматизированные методы по улучшениюкачества систем трехфазного питания.Несбалансированные токи генерируют компоненты несимметричныхпоследовательностей [7], [8], [9], [10]. Обратная последовательность создаетвращающееся в обратном направлении магнитное поле в воздушном зазоремежду статором и ротором машин. По отношению к поверхности ротора этообратное вращающееся магнитное поле индуцируют токи двойной частоты вжелезе ротора в случае неявнополюсных вращающихся машин (генераторы,приводимые в действие паровыми турбинами и двигателями) и токи в полюсахв случае явнополюсных машин (например, генераторы, приводимые в действие гидротурбинами).