Диссертация (Новые подходы и оптимизации режимов работы трехфазных сетей), страница 10

Так как трансформатор Т0 достаточно мощный (80МВА), то взаимное61влияние между трансформаторами Тk достаточно слабое и, как показали расчеты, им можно пренебречь. Поэтому получение выражений для токов инапряжений в функции от параметров компенсирующих устройств не представляет сложности в данной задаче.Для большей эффективности применения подхода предварительно былинайдены места наилучшего расположения компенсирующих устройств, тоесть решена задача их размещения.4.2.1 Оптимизация режима работы трехфазной системы с использованием переменной составляющей мгновенной мощности на основе генетического алгоритмаВ этом разделе мы предлагаем способ оптимизации трехфазной системыза счет минимизации переменной составляющей мгновенной мощности. Какбыло описано в разделе 1.3.2 мгновенная мощность в трехфазной сети состоитиз двух составляющих постоянной и переменной.

Частота последней вдвоепревышает частоту напряжения. В [20], авторы показали, что момент на валутрехфазного генератора при несимметричной нагрузке пульсирует с частотой2. Постановка задачи оптимизации имеетf  pv ( x1 , x2 )  min .x1 , x2(4.1)Для решения был использован генетический алгоритм. Кроме того, до решения этой задачи была рассмотрена задача определения места, в которых следует устанавливать устройства с управляемым реактансом. Задача поисканаилучшего положения устройств с управляемым реактансом названа нами,как «Задача размещения».«Задача размещения»Задач размещения может быть решена только на некоторой математической модели трехфазной системы, которая должна включать в себя набор типичных для нее несимметричных нагрузок (режимов).

Далее для всего этогонабора несимметричных нагрузок (режимов) определяется F ( p, q ) - среднее62по всему набору значение минимума Pv ( x1 , x2 )x1  x1( p ) ; x2  x2( q )определенное прирасположении устройств с переменным импедансом в ветвях p и q. Во введенных обозначениях математическая формулировка задачи размещения имеетвид.F ( p, q) minp ,qТаким образом, для решения задачи размещения многократно используется решение задачи (4.1) для разных местоположений устройств компенсацииреактивной мощности.

Длительность решения задачиF ( p, q) minp ,qздесь не имеет существенного значения, так как ее решение выполняется однократно при разработке проекта симметрирующей системы. Для достаточнобольшой системы с десятью трехфазными нагрузками (N0=10) при десяти характерных несимметриях каждой из них (полагается, что все несимметрии различны) необходимое число решений задач синтеза составит ~105, а оценка времени решения даст 103 сек.Задача наилучшего размещения решалась для схемы, представленной нарисунке 1.

При этом в качестве ветвей p и q рассматривались только ветвинагрузок. Результаты решения сведены в Таблицу 4.1.Таблица 4.1 Наилучшее расположение компенсирующих устройствоx1x2Нагр1Фаза BФаза CНагр2Фаза BФаза CНа шинахНагр3Фаза AФаза CНагр4Фаза AФаза BНагр5Фаза AФаза BТаким образом, наилучшие места для размещения компенсирующихустройств определены. Вернемся снова к решению задачи 4.1. Токи и суммыпеременных мощностей до компенсации представлены на рис. 4.7 – 4.11. Какмы можем видеть, почасовые токи всех шин перед компенсацией сильно отличаются из-за несбалансированной нагрузки в каждой фазе. И, таким образом,полные мощности фаз также различаются.63Рис. 4.7 Токи и сумма модулей переменных мощностей на шиненагрузки Нагр1 до компенсации.Рис. 4.8 Токи и сумма модулей переменных мощностей на шиненагрузки Нагр2 до компенсации.64Рис.

4.9 Токи и сумма модулей переменных мощностей на шиненагрузки Нагр3 до компенсации.Рис. 4.10 Токи и сумма модулей переменных мощностей на шиненагрузки Нагр4 до компенсации.65Рис. 4.11 Токи и сумма модулей переменных мощностей на шиненагрузки Нагр5 до компенсации.На рисунках 4.12-4.16 показаны те же, что и на рисунках 4.7-4.11 величины, но после компенсации. Значения реактивности показаны на рисунках4.17-4.21. Можно видеть, что переменные мощности после компенсации значительно снижается, а степень симметричности повышается.

Эффективностьпредложенного метода зависит от степени асимметрии системы (более высокая асимметрия, более высокая эффективность).Как можно видеть, токи в фазах нагрузок после компенсации близки ксимметричным. Об этом говорит не только очевидное из графиков совпадениеих амплитуд, но и малое значение суммы модулей переменных составляющеймощностей мгновенной мощности.

Обратим внимание на то, что масштабыдля сумм модулей переменных составляющей мощностей мгновенной мощности на рисунках 4.7-4.11 и на рисунках 4.12-4.16 то же самые.66Рис. 4.12 Токи и сумма модулей переменных мощностей на шиненагрузки Нагр1 после компенсации.Рис. 4.13 Токи и сумма модулей переменных мощностей на шиненагрузки Нагр2 после компенсации.67Рис. 4.14 Ток и сумма модулей переменных мощностей на шиненагрузки Нагр3 после компенсации.Рис.

4.15 Токи и сумма модулей переменных мощностей на шиненагрузки Нагр4 после компенсации.68Рис. 4.16 Токи и сумма модулей переменных мощностей на шиненагрузки Нагр5 после компенсации.Интерес представляет также вопрос о том, какие величины x1 и x2 необходимы были для достижения показанного уровня компенсации и как эти величины изменялись во времени.

Ответ на эти вопросы дают графики, представленные на рисунках 4.17-4.21, которые показывают изменение реактивностей x1 и x2 . Как можно видеть, максимальное значение не превышает 9 Ом.Рис. 4.17 Значения реактивностей на шине нагрузки Нагр1.69Рис. 4.18 Значения реактивностей на шине нагрузки Нагр2.Рис. 4.19 Значения реактивностей на шине нагрузки Нагр3.70Рис. 4.20 Значения реактивностей на шине нагрузки Нагр4.Рис.

4.21 Значения реактивностей на шине нагрузки Нагр5.Предложенный подход позволяет существенно снизить установленнуюмощность устройств симметризации. В общем случае, наш подход при коррекции несимметрии учитывает не только несимметрию конкретной нагрузки, нои несимметрию всех остальных нагрузок трёхфазной системы. Это его свойство важно при существенном взаимном влиянии нагрузок. Поэтому его применение позволяет улучшать ситуацию с симметризацией «в целом», решаязадачу «системно».

По нашему мнению, это свойство предложенного методасимметризации является уникальным.Алгоритм метода достаточно сложен в реализации. Его применение71предполагает использование мощного микропроцессора и цифровой измерительной системы. С учетом того, что стоимость оборудования такого типанеуклонно падает (относительно бурно растущих его производительности ифункциональности), а стоимость силового оборудования растет, этот недостаток предложенного подхода не представляется нам решающим и снижающимего перспективность.Программы для численного решения задачи 4.1. на основе генетическогоалгоритма:-MainPara.m (прил. 11)-SymPari.m (прил. 12)-BeforeForPv.m (прил. 13)-PrintResultForPvar.m (прил. 14)4.2.2 Оптимизация режима работы трехфазной системы с использо-ванием симметричных последовательностей на основе метода многоцелевой минимизации NSGA-IIВ этом разделе оптимизация также выполняется в два этапа. На первомопределяется наилучшие места для установки однофазных компенсаторов(устройств с переменным реактансом).

На втором, предлагается алгоритмуправления этими устройствами, обеспечивающий наилучший с точки зрениявыбранных критериев режим.Благодаря (2.3) - (2.6), мы получили возможность решать задачу (3.5) вреальном масштабе времени. Осталась, однако, не рассмотренной задача определения наилучших мест размещения однофазных устройств компенсации. Решение этой задачи не предполагается выполнять в реальном масштабе времени. Пусть компенсирующие устройства находятся в ветвях p и q. По типичному графику (набору типичных графиков) суточной загрузки трехфазной системы для каждого момента времени, имеющегося в графике нагрузки, решается задача (3.5).

Далее полученные минимальные значения критериев f1, f2 иf0, усредняются по времени и складываются. Таким образом, получаем72f1,ave ( p, q ) , f 2,ave ( p, q ), f 0,ave ( p, q ) . Далее p и q определяются из решения задачи: f1,ave  min,p ,qmin, f 2,ave  p ,qmin, f 0,ave  p ,q(3.6)выполняемого также с помощью NGSA [63] [64].

Задача (3.6) характеризуетсязначительно большей трудоемкостью в сравнении с (3.6), что, однако, как ужеотмечалось, не имеет принципиального значения.Величины до компенсации, как представлено на рис. 4.2-4.6. Как мы можем видеть, почасовые напряжения всех шин перед компенсацией равны амплитудным значениям, но фазные токи сильно отличаются из-за несбалансированной нагрузки в каждой фазе. И, таким образом, полные мощности фазтакже различаются.