Диссертация (1144079), страница 12

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 12)

В предложенном методе устройства компенсации могут располагатьсяв одной или нескольких фазах в различных частях трехфазной системы, чтопозволяет уменьшить их число. Метод основан на выражениях, связывающихнапряжения и токи трехфазной системы с величиной реактивного сопротивления (проводимости) компенсаторов реактивной мощности и ориентирован натрехфазные системы средней и малой мощности, когда компенсирующаянесимметрия не слишком велика. Он направлен на использование статическихустройств компенсации (TCR, TSR, TSC, и т.д.) управляемых автоматизированными системами.Для поиска оптимального управления компенсаторами используется генетический алгоритм, для решения задач многокритериальной оптимизациииспользуется генетический алгоритм с недоминирующей сортировкой.Исследован метод оценивания значений токов и напряжений в произвольной линейной цепи и показана его высокая точность и быстродействие.Наибольшая относительная погрешность при решении модельных задач непревышала 3%.

Метод позволяет при выполнении предварительной работывычислять напряжения и токи (а по ним и мощности) без записи и решенияуравнений Кирхгофа, что делает эффективным его применение для решениязадач управления режимами цепей (в том числе задач симметризации трёхфазных цепей).Рассмотрены особенности применения генетического алгоритма и методамногоцелевой оптимизации для решения электротехнических задач.

На содержательном примере задачи оптимального управления нагрузкой автономнойсистемы с накопителем энергии показана высокая эффективность этих методов.Для задачи оптимального управления нагрузкой автономной системы с85накопителем энергии показано, что даже при достаточно свободных допущениях, использование накопителя снижает стоимость потребленной ЭЭ не более чем на 5-25%.

При этом капитальные затраты на дополнительное оборудование (накопитель и связывающий его с сетью преобразователь) оцениваютсякак значительные. Существенный (10 и более процентов) выигрыш в затратахна электроэнергию получается при мощности преобразователя в 10 и болеепроцентов от мощности сети.Показан существенный положительный эффект от накопителя, связанныйсо стабилизацией уровня потребления энергии из сети. Даже незначительныйпо мощности (в сравнении с мощностью сети) накопитель позволяет практически полностью уничтожить неравномерность потребления мощностинагрузкой.

Это, с нашей точки зрения автора, наиболее значимый эффект отиспользования накопителя.Эффективность решенной в работе двухкритериальной задачи оптимизации характеризуется снижением затрат на электроэнергию в автономной энергосистеме на 7,5 % и снижением неравномерности потребления на 73 % в сравнении с неоптимальным решением.Эффективность предложенных в диссертационной работе подходов посимметризации подтверждена следующими результатами:- при применении управления, основанного на минимизация переменноймощности (однокритериальная оптимизация) для трехфазной системы стекольного завода, максимальное за сутки значение переменной мощности дляснижается с 35 кВт до 2кВт, то есть более, чем в 17 раз;- при применении управления, основанного на максимизации токов прямой последовательности и минимизации токов обратной и нулевой последовательностей отношения (I0/I1) амплитуд токов нулевой и прямой последовательности снизилось в 4,4 раза (при оптимальном размещении компенсаторов).Показано, что предложенный метод обладает рядом существенных преимуществ в сравнении с аналогами:86низкая себестоимость по сравнению с балансно-дисбаланснымтрансформатором;низкие эксплуатационные расходы;возможность продолжить подачу электроэнергии потребителям,когда установка не работает для ремонта / технического обслуживания.Предлагаемый метод может быть применен для решения других задач, втом числе: балансирования наиболее чувствительных к качеству электроэнергии частям энергосистем, минимизации потерь активной мощности, стабилизации трехфазных напряжений, повышения асинхронной стабильности работы электрических машин и уменьшению ошибок, возникающих в цепях измерения потребляемой мощности.87ЗАКЛЮЧЕНИЕВ рамках рассматриваемой диссертационной работы были рассмотреныаналитические и численные подходы, а также программные средства, их реализующие, предназначенные для решения задачи симметризации режимов работы трехфазных систем электроснабжения промышленных и гражданскихобъектов с применениями недоминируемая сортировка генетического алгоритма и генетический алгоритм.

В работе предлагается и исследуется новыйметод подавления некомпенсированной мощности в трёхфазных системах иметод подавления напряжений и токов обратной последовательности. Аналитические методы являются основным принципом позволяют найти дробно-полиномиальные представления зависимости регулируемых величин от параметров регулирования и численные методы в общем случае позволяют рассчитывать электрические параметры компенсационного систем, а также оптимизационные режим. Результаты в современных методах и также в предлагаемомметоде диссертации в общем случае не может делать полностью симметризации при системах работают в несимметричных режимах, что, только благодаря к реактивным компенсационным устройствам.

Потому что, при активномсопротивлении нагрузки слишком различные между фазами то компенсацияреактивных компенсационных мощностей не может компенсировать разницу.По применения этого метода к симметризации несимметричных режимов позволили получить новые решения по подавлению некомпенсированной мощности сложных трёхфазных системах. При этом, новые решения отличаются всравнении с традиционными меньшей (не менее, чем на 30%) стоимостью.Особенность выполнения расчетов оптимизации системы с последовательными компонентами является то, что она позволяет выбирать, какие компоненты имеют приоритет, давая нам весовые коэффициенты.

В то время, оптимизация с переменной мощностью не позволяет. Однако оптимизация на основе переменной мощности дает более простые вычисления. Из-за в общемслучае не может делать полностью симметризации при системах работают в88несимметричных режимах, что, только благодаря к реактивным компенсационным устройствам, так в пределах допустимого качества электрических систем возможность выбора оптимального компонента имеет огромное значение.Теоретический анализ тщательно определения электрических величинсистемы на основе теории основной электротехники как законы 1 и 2Кирхгофа, матрица контуров, матрица узлови т.д.

доказывает, что всесложные схемы могут быть преобразованы в простейшей форме в точкахопроса. Этот вывод также согласуется с теорией эквивалентного преобразования электрической цепи (как в теореме Нортона и Тевенина). Результаты теоретического анализа принесли дробно-полиномиальные представления зависимости электрических величин от регулированных параметров компенсирующих устройств.

Влияние постоянных изменений нагрузки или погрешностьизмерений электрических величин, чтобы повлиять на точность метода былиоценены тщательно в теоретическом анализе в конкретной задаче.Научная новизна диссертационной работы заключается в использованиикомпенсационного оборудования на двухфазной в каждом узле и, кажется, оптимизации расположения компенсационного оборудования задачу, котораябыла решена в численной решении задачи.Одним из важных практических результатов работы будет создание методологии проектирования на основе разработанных в работе идей эффективных и низкозатратных систем повышения качества электроэнергии для электроснабжения промышленных и гражданских объектов.В системах с существенным взаимным влиянием нагрузок и относительно слабой несимметрией использование данного подхода позволяет существенно уменьшить переменную составляющую мгновенной мощности вовсей системе используя всего 2-4 компенсатора.

При слабом взаимном влиянии режимов работы нагрузок друг на друга и существенной несимметриинагрузок, предлагаемый подход позволяет как минимум на треть сократитьустановленную мощность симметризующих устройств. При этом устройство89используемых компенсаторов может быть достаточно простым, так как основная нагрузка по компенсации несимметрии приходится на алгоритм управления.90ПРИЛОЖЕНИЯПрил.

1: Определение искомых соотношений U nk ( x1 , x2 ) и Ink ( x1 , x2 ) с помощью символического метода919293Прил. 2: Моделирование токов и напряжений в цепи соответствует конкретных значениями (x, y)clear; clc;format long e;A = [-1 0 0 1 0 0 0 1 0 -1;0 -1 0 0 1 0 0 -1 1 0;0 0 -1 0 0 1 0 0 -1 1; 0 0 0 -1 1 -1 1 0 0 0];E = zeros(10,1);E(1,1) = 1;E(2,1) = 1*exp(-1j*2*pi/3);E(3,1) = 1*exp(1j*2*pi/3);Z(1:3,1) = 0.01;Z(4,1) = 1-1j;Z(5,1) = 1+2j;Z(6,1) = 1+1j;Z(7,1) = 0.01j;Z(8,1) = 2+3j;94Z(9,1) = 2+3j;Z(10,1) = 2+2j;x1 = [0:0.1:10];x2 = [0:0.1:10];for n=1:length(x1)Ztemp1 = Z;Ztemp1(4,1) = Ztemp1(4,1)+1j*x1(n);for m = 1:length(x2)Ztemp2 = Ztemp1;Ztemp2(10,1) = Ztemp2(10,1)+1j*x2(m);Y = diag(1./Ztemp2);U0 = -(A*Y*A')\(A*Y*E);Us = A'*U0;U = Us+E;I = Y*U;Vol1(n,m) = U0(1);Vol2(n,m) = U0(2);Vol3(n,m) = U0(3);Vol4(n,m) = U0(4);Curr1(n,m) = I(1);Curr2(n,m) = I(2);Curr3(n,m) = I(3);Curr4(n,m) = I(4);Curr5(n,m) = I(5);Curr6(n,m) = I(6);Curr7(n,m) = I(7);Curr8(n,m) = I(8);Curr9(n,m) = I(9);Curr10(n,m) = I(10);clear Ztemp2;endclear Ztemp1;endПрил.

3: Моделирование токов и напряжений в цепи соответствует конкретных значениями (x, y)clear; clc;format long e;load('StuErr1.mat');k1 = [ 1 10 30 50 70];k2 = [ 1 20 40 80 100];X1 = x1(k1);X2 = x2(k2);EPS = [0 0.005 0.01 0.025];for ie = 1:length(EPS)eps = EPS(ie);95Iex = (1+2*eps*(rand-0.5))*diag(Curr4(k1,k2));for nf = 1:length(X1)Vx(nf,:) = [1 X2(nf) -Iex(nf)*X1(nf) -Iex(nf)*X2(nf) Iex(nf)*X1(nf)*X2(nf)];Tx(nf,1) = [Iex(nf)];end;Ki(:,4) = (Vx.'*Vx)\(Vx.'*Tx);clear Vx Tx nf;for nf = 1:3Vy(nf,:) = [1 X1(nf)];Ty(nf,1)=[(1+Ki(3,4)*X1(nf)+Ki(4,4)*X2(nf)+Ki(5,4)*X1(nf)*X2(nf))*Curr10(k1(nf),k2(nf))*(1+2*eps*(rand-0.5))];end;Ki(1:2,10) = (Vy.'*Vy)\(Vy.'*Ty);clear Vy Ty nf;% find coefficients of the first branch’s current (ni =1)ni =1;for nf = 1:length(X1);V(nf,:) = [1 X1(nf) X2(nf) X1(nf)*X2(nf)];T(nf,1)=[(1+Ki(3,4)*X1(nf)+Ki(4,4)*X2(nf)+Ki(5,4)*X1(nf)*X2(nf))*Curr1(k1(nf),k2(nf))*(1+2*eps*(rand-0.5))];endKi(1:4,ni) = (V.'*V)\(V.'*T);clear nf V T;for n = 1:length(x1)for m = 1:length(x2)I1(n,m)=(Ki(1,ni)+Ki(2,ni)*x1(n)+Ki(3,ni)*x2(m)+Ki(4,ni)*x1(n)*x2(m))/(1+Ki(3,4)*x1(n)+Ki(4,4)*x2(m)+Ki(5,4)*x1(n)*x2(m));endend% find coefficients of the first branch’s voltage (nu =1)nu =1;for nf = 1:length(X1);V(nf,:) = [1 X1(nf) X2(nf) X1(nf)*X2(nf)];T(nf,1)=[(1+Ki(3,4)*X1(nf)+Ki(4,4)*X2(nf)+Ki(5,4)*X1(nf)*X2(nf))*Vol1(k1(nf),k2(nf))*(1+2*eps*(rand-0.5))];endKu(1:4,nu) = (V.'*V)\(V.'*T);clear nf V T;96for n = 1:length(x1)for m = 1:length(x2)U1(n,m)=(Ku(1,nu)+Ku(2,nu)*x1(n)+Ku(3,nu)*x2(m)+Ku(4,nu)*x1(n)*x2(m))/(1+Ki(3,4)*x1(n)+Ki(4,4)*x2(m)+Ki(5,4)*x1(n)*x2(m));endendEpsilon_I = 100*abs(abs(I1)-abs(Curr1))./abs(Curr1);Epsilon_I_ever = sqrt(sum(sum(Epsilon_I.^2))/(size(x1,2)*size(x2,2)));Epsilon_U = 100*abs(abs(U1)-abs(Vol1))./abs(Vol1);Epsilon_U_ever = sqrt(sum(sum(Epsilon_U.^2))/(size(x1,2)*size(x2,2)));fname = sprintf('Err_One%d.mat', 1000*eps);save(fname);clear fname;endПрил.

4: Определение соотношений из значений тока и напряжения (отмоделирования – прил.3) и исследование точности метода оценивания целевых функцийclear; clc;format long e;load('StuErr1.mat');k1 = [ 1 10 30 50 70];k2 = [ 1 20 40 80 100];X1 = x1(k1);X2 = x2(k2);EPS = [0 0.005 0.01 0.025];for ie = 1:length(EPS)eps = EPS(ie);Iex = (1+2*eps*(rand-0.5))*diag(Curr4(k1,k2));% find coefficients of the branch’s current which contain X1% branch No 4for ne = 1:1000for nf = 1:length(X1)Vx(nf,:) = [1 X2(nf) -Iex(nf)*X1(nf) -Iex(nf)*X2(nf) Iex(nf)*X1(nf)*X2(nf)];Tx(nf,1) = [Iex(nf)];end;Ki(:,4) = (Vx.'*Vx)\(Vx.'*Tx);clear Vx Tx nf;% find coefficients of the branch’s current which contain X2 (branch No10)for nf = 1:3Vy(nf,:) = [1 X1(nf)];97Ty(nf,1)=[(1+Ki(3,4)*X1(nf)+Ki(4,4)*X2(nf)+Ki(5,4)*X1(nf)*X2(nf))*Curr10(k1(nf),k2(nf))*(1+2*eps*(rand-0.5))];end;Ki(1:2,10) = (Vy.'*Vy)\(Vy.'*Ty);clear Vy Ty nf;ni =1;for nf = 1:length(X1);V(nf,:) = [1 X1(nf) X2(nf) X1(nf)*X2(nf)];T(nf,1)=[(1+Ki(3,4)*X1(nf)+Ki(4,4)*X2(nf)+Ki(5,4)*X1(nf)*X2(nf))*Curr1(k1(nf),k2(nf))*(1+2*eps*(rand-0.5))];endKi(1:4,ni) = (V.'*V)\(V.'*T);clear nf V T;for n = 1:length(x1)for m = 1:length(x2)I1(n,m,ne)=(Ki(1,ni)+Ki(2,ni)*x1(n)+Ki(3,ni)*x2(m)+Ki(4,ni)*x1(n)*x2(m))/(1+Ki(3,4)*x1(n)+Ki(4,4)*x2(m)+Ki(5,4)*x1(n)*x2(m));endend% coefficients voltage of the first branch (nu =1)nu =1;for nf = 1:length(X1);V(nf,:) = [1 X1(nf) X2(nf) X1(nf)*X2(nf)];T(nf,1)=[(1+Ki(3,4)*X1(nf)+Ki(4,4)*X2(nf)+Ki(5,4)*X1(nf)*X2(nf))*Vol1(k1(nf),k2(nf))*(1+2*eps*(rand-0.5))];endKu(1:4,nu) = (V.'*V)\(V.'*T);clear nf V T;for n = 1:length(x1)for m = 1:length(x2)U1(n,m,ne)=(Ku(1,nu)+Ku(2,nu)*x1(n)+Ku(3,nu)*x2(m)+Ku(4,nu)*x1(n)*x2(m))/(1+Ki(3,4)*x1(n)+Ki(4,4)*x2(m)+Ki(5,4)*x1(n)*x2(m));endendend98for n = 1:length(x1)for m = 1:length(x2)I1ever(n,m) = mean(abs(I1(n,m,:)));U1ever(n,m) = mean(abs(U1(n,m,:)));endendfor l =1:1000erI1(:,:,l) = 100*abs(abs(I1(:,:,l))-abs(Curr1))./abs(Curr1);erU1(:,:,l) = 100*abs(abs(U1(:,:,l))-abs(Vol1))./abs(Vol1);endfor n = 1:length(x1)for m = 1:length(x2)erI1ever(n,m) = mean(erI1(n,m,:));erU1ever(n,m) = mean(erU1(n,m,:));endendEpsilon_I = erI1ever;Epsilon_I_ever = sqrt(sum(sum(Epsilon_I.^2))/(size(x1,2)*size(x2,2)));Epsilon_U = erU1ever;Epsilon_U_ever = sqrt(sum(sum(Epsilon_U.^2))/(size(x1,2)*size(x2,2)));fname = sprintf('Aver_Err_Mul%d.mat', 1000*eps);save(fname)clear fname;endПрил.

Характеристики

Список файлов диссертации