Диссертация (1025823)
Текст из файла
Московский государственный технический университет им. Н. Э. БауманаНа правах рукописиКузьмина Инна АнатольевнаРАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ,ЧИСЛЕННЫХ МЕТОДОВ И АЛГОРИТМОВСТРУКТУРНО-ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО СИНТЕЗАЭЛЕКТРОСЕТИ МЕГАПОЛИСА С УЧЕТОМЕГО ПЕРСПЕКТИВНОГО РАЗВИТИЯСпециальность 05.13.18 – Математическое моделирование, численные методы икомплексы программДиссертационная работа на соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководитель –д.ф-м.н, профессор Карпенко А.
П.Москва – 20172ОглавлениеСтр.Принятые определения и сокращения ...................................................................... 5Список условных обозначений .................................................................................. 6ВВЕДЕНИЕ ............................................................................................................... 12ГЛАВА 1. Задача перспективного развития электросети (ПРЭ) мегаполиса .....
201.1. Основные особенности электросети мегаполиса .................................... 201.2. Развитие электросети мегаполиса ............................................................. 291.3. Опыт проектирования электросетей в России и за рубежом .................
351.4. Выводы по главе 1 ...................................................................................... 41ГЛАВА 2. Формализация и постановка задачи ПРЭ............................................. 422.1. Модель электросети ................................................................................... 422.2.
Постановка задачи ПРЭ как задачи структурно-параметрическогосинтеза ......................................................................................................... 492.3. Сведение многокритериальной задачи ПРЭ к однокритериальнойзадаче ........................................................................................................... 522.4. Выводы по главе 2 ...................................................................................... 55ГЛАВА 3.
Разработка методов решения задачи ПРЭ ........................................... 563.1. Метод, основанный на редукции задачи ПРЭ к совокупности вложенныхзадач глобальной минимизации (метод редукции) ................................. 583.2. Метод,основанныйнадекомпозициизадачиПРЭ(методдекомпозиции) ............................................................................................ 613.3. Подходы к решению подзадач 1-3, выделенных методами редукции идекомпозиции .............................................................................................. 693.4. Выводы по главе 3 ...................................................................................... 72ГЛАВА 4.
Разработка и исследование эффективности алгоритмов решениязадачи ПРЭ .................................................................................................... 734.1. Подзадача 1. Определение числа и мест строительства новыхРП и ТП ...................................................................................................... 744.1.1. Алгоритмы кластеризации .................................................................
753Стр.4.1.2.Эвристическийалгоритмвыделениямаксимальныхподмножеств ....................................................................................... 844.1.3. Сравнительный анализ эффективности алгоритмов ....................... 864.2. Подзадача 2. Определение варианта подключения новых потребителей кэлектросети .................................................................................................. 924.2.1. Эвристический алгоритм ограниченного перебора ........................
934.2.2. Генетический алгоритм ...................................................................... 944.2.3. Алгоритм, основанный на построении диаграмм Вороного .......... 974.2.4. Сравнительный анализ эффективности алгоритмов ....................... 994.3. Подзадача3.Определениеитоговойструктурыэлектросети.Генетический алгоритм ............................................................................ 1044.4. Алгоритмы решения задачи координации ............................................. 1064.5. Выводы по главе 4 .................................................................................... 109ГЛАВА 5.
Интерактивный программный комплекс ELNET .............................. 1105.1. Функциональность ИПК ELNET ............................................................ 1105.2. Архитектура ИПК ELNET ....................................................................... 1145.3. Типовые сценарии работы в ИПК ELNET ............................................. 1165.4.
Роль ЛПР при работе в ИПК ELNET ...................................................... 1225.5. Выводы по главе 5 .................................................................................... 123ГЛАВА 6. Расчет перспективного развития электросети района мегаполиса . 1246.1. Постановка задачи .................................................................................... 1246.1.1. Исходные данные .............................................................................
1246.1.2. Ограничения...................................................................................... 1266.1.3. Критерии оптимальности ................................................................ 1286.2. Дополнительная информация .................................................................. 1356.3. Вычислительный эксперимент ................................................................
1376.4. Результат решения задачи........................................................................ 1424Стр.6.5. Выводы по главе 6 .................................................................................... 143ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................ 144Список используемой литературы ........................................................................ 147ПРИЛОЖЕНИЕ ....................................................................................................... 1585Принятые определения и сокращенияГА– генетический алгоритм;ИПК – интерактивный программный комплекс;КЛ– кабельная линия;ЛПР– лицо принимающее решение;ПК– программный комплекс;ПРЭ– перспективное развитие электросети;ПУЭ – правила устройства электроустановок;РП– распределительная подстанция;ТП– трансформаторная подстанция;ЭВМ – электронно-вычислительная машина.Электросеть – городская распределительная сеть электроснабжения.6Список условных обозначений[1...
А]– все целые числа в интервале от 1 до А;[1 : А]– любые вещественные значения в интервале от 1 до А;( А1 , А2 , ... )– вектор параметров;{Аi }– совокупность объектов Аi ;А, В, ...( xi ; yi )– совокупность множеств А, В и т.д.;– географические координаты i-ого объекта в формате(xx.xxxxxx°; yy.yyyyyy°);А– число элементов множества А ;α–коэффициент,зависящийотпринятыхпривычислениях единиц измерения величин;λi– i-й коэффициент свертки;а , шт.– число токопроводящих жил КЛ;b– коэффициент, зависящий от материала КЛ;cos ϕ– коэффициент мощности (косинус угла между фазойнапряжения и фазой тока);С– тип объекта «Потребитель»;C– множествовсехподключаемыхкэлектросетипотребителей;CH– множество потребителей, подключаемых к РПэлектросети(кобъектамтипаR)науровненапряжения 10 кВ;CL– множество потребителей, подключаемых к ТПэлектросети(кобъектамтипаT)науровненапряжения 0,4 кВ;Сi– i-й подключаемый потребитель;D– область допустимых значений вектора варьируемыхпараметров Х;7– подобласть области допустимых значений вектораD X1 ,( )D X1, X2()варьируемых параметров D при фиксированныхзначениях вектораX1 и векторов X1 и X 2соответственно;DS– область допустимых значений вектора варьируемыхпараметров, заданная параметрами стимулирующейкоординации;D X , DU , D Z– область допустимых значений вектора варьируемыхпараметров, заданная базовыми, пользовательскимиили критериальными ограничениями соответственно;D1Х , D2Х– область допустимых значений вектора варьируемыхпараметров X1 и X 2 соответственно;d R , тыс.руб– затраты на возведение строительной части РП;diT , тыс.руб– стоимость строительства ТП Ti ;diTR , тыс.руб– стоимость установки i-ого трансформатора;d iL, j ,тыс.руб/км– стоимость строительства 1 км КЛ L ;i, jG исх , G итог– граф,описывающийисходнуюиитоговуютопологию электросети соответственно;Н– множество уникальных номеров РП и ТП;Н iL, j– наименование КЛ L , соединяющей i и j узлыi, jэлектросети;hi , шт.– число потребителей, подключение которых возможнопроизвести к РП (число свободных ячеек на РП Ri );hmax , шт.– максимально возможное число мест присоединения вРП;I i, j , А– ток в Li, j КЛ;k max– коэффициент несовпадения максимумов нагрузки;8kiКЗ– коэффициент нагрузочных потерь трансформатора;L– тип объекта «Кабельная линия» (КЛ);Lисх , Lитог– множество всех КЛ исходной и итоговой электросетисоответственно;Li , j– КЛ, соединяющая i-й и j-й узлы электросети;LHllim, llim , км– максимально допустимая длина КЛ напряжением 10и 0,4 кВ соответственно;li, j , км– длина КЛ L ;i, jM i , час– годовое число часов использования потребителем Сiмаксимума электрической нагрузки;N кластер– минимальноечислокластеров,накотороенеобходимо разделить элементы множества;N max– максимальный размер кластера;N P , шт.– число хромосом начальной популяции;ni , шт.– число свободных мест присоединения на сборнойшине 0,4 кВ в Ti ТП;О– множество областей – возможных мест строительствановых РП/ТП;Oi– i-ое место возможного строительства новой РП/ТП,представленное географическими координатами вформате (xx.xxxxxx°; yy.yyyyyy°);Δ PiT , кВт– потери мощности в i-ом трансформаторе;Pi∑ , кВт– исходнаясуммарнаямощностьпотребителей,подключенных к Ti ТП;PiС , кВт– Заявленный/рассчитанныйобъеммощности,требуемый потребителю Сi ;PiТ , кВА– мощность трансформатора, установленного на Т i ТП;9PiTR , кВА– мощность i-ого трансформатора;Pi ,Lj , кВт– мощность, передаваемая по КЛ L от узла i к узлу j;i, jPilim, j , кВт– пропускная способность КЛLi , j (максимальнаямощность, которая может быть передана по КЛ Li , j ,от узла i к узлу j электросети);qi , j– состояние, в котором КЛ L находится в нормальномi, jрежимеэлектроснабжения:дляqi , j = 1функционирующей КЛ; qi, j = 0 для КЛ, находящихсяв отключенном состоянии;R– тип объекта «Распределительная подстанция» (РП);R исх , R итог– исходное и итоговое множество узлов электросетитипа R соответственно;R нов– множество РП, строительство которых необходимопроизвестидляподключениявсехновыхпотребителей множества СН исх и ТП множестваTнов ;Ri– i-ая РП, Ri ∈ R ;rij , м– расстояние между i-м и j-м объектами;S– вектор координирующих параметров;S lim , S st– подвекторыпараметровлимитирующейистимулирующей координации соответственно;si , j , мм²– сечение КЛ L ;i, jT– тип объекта «Трансформаторная подстанция» (ТП);Tисх , T итог– Исходное и итоговое множество узлов электросетитипа T соответственно;10Tнов– множество ТП, строительство которых необходимопроизвести для подключения всех потребителеймножества СLисх к электросети;Ti– i-ая ТП, Тi ∈Т ;Ti , j , час– время максимальных потерь в Li, j КЛ;ΔU i, j , %– допустимое падение напряжения в L КЛ;i, jU i , кВ– заявленный потребителем Сi (или рассчитанный)уровень напряжения;U i , j , кВ– уровень напряжения Li, j КЛ;ViC , Vi R , ViT ,– вектор параметров Сi потребителя, Ri РП, Ti ТП, Li , jКЛ соответственно;Vi ,LjX– вектор варьируемых параметров;X1, X 2 , X3– вектор варьируемых параметров подзадач 1, 2, 3соответственно;Xi– неизвестныйномерТП/РП,ккоторойбудетпроизведено подключение потребителя Сi ;X1i , X 2i– номера РП/ТП, к которым произведено подключениеTi ТП;RT, X новX нов– число новых РП и ТП соответственно, строительствокоторых необходимо произвести для подключениявсех потребителей множества C к электросети;W(X)– вектор-функция ограничений;WХ (X) , WU (X) – вектор базовых и пользовательских ограниченийсоответственно;Wi ( X ) ≥ 0,W j (X) = 0–i-я и j-я функции ограничений вида неравенства иZ(Х)– вектор критериев оптимальности;равенства, наложенные на элементы типов T, R, L;11Z (X)– итоговый скалярный критерий оптимальности;Z 1, Z 2– скалярный критерий оптимальности подзадачи 1 и 2соответственно;– скалярный критерий оптимальности подзадачи 2;Z i− , Z i+– минимальноеимаксимальноезначениякритерия оптимальности соответственно.i-ого12ВВЕДЕНИЕАктуальность работыЭра электрификации в России началась еще в 1879 году в Петербурге, когдабыл освещен электрическим светом Литейный мост [38].
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
