Введение к работе
Актуальность темы. Актуальность исследований определяется низким уровнем надежности электроснабжения сельскохозяйственных потребителей, необходимостью обеспечить требуемый уровень надежности для них и оптимальный выбор набора средств и мероприятий, повышающих надежность электроснабжения.
Распределительные сети 0,38-110 кВ сельских районов имеют протяженность 2,3 млн км, в том числе 290 тыс. км. напряжением 35-110 кВ, 1184 тыс. км. линий напряжением 10(6) кВ, 826 тыс. км линий напряжением 0,38 кВ и около 500 тыс. трансформаторных пунктов 35-6/0,4 кВ. Для сравнения, протяженность ВЛ 220-750 кВ составляет около 300 тыс. км.
Около 75% районных электрических сетей в России отработали свой ресурс. Дальнейшая эксплуатация более 650 тыс. км. воздушных линий и 150 тыс. трансформаторных подстанций небезопасна.
В 90-ые годы прошлого столетия из-за недостаточного финансирования сократились темпы реконструкции, восстановления, технического перевооружения и нового строительства питающих и распределительных линий. Сегодня процесс старения оборудования продолжается. В результате фактическое время перерывов в электроснабжении потребителей составляет 70-140 ч/год, в то время как в аналогичных сетях в Европе это время составляет 7-10 ч/год.
В распределительных сетях практически не применяются средства (СПН) и мероприятия повышающие надежность электроснабжения, которые могли бы не только обеспечивать требуемый уровень надежности, но и снизить затраты на возмещение ущерба от недоотпуска электроэнергии.
Естественно внедрение и эксплуатация СПН требует больших капиталовложений однако решать задачу оптимального выбора оснащения сети СПН только по принципу минимальных дисконтированных затрат неправильно, т.к. помимо экономических критериев при выборе лучшего варианта должны рассматриваться и технические критерии, то есть задача из однокритериальной становится многокритериальной.
Начиная с 80 годов постепенно осуществляется многокритериальный подход к решению оптимизационных задач. Такой подход обусловлен наличием ПЭВМ и возможностью создания программного обеспечения для решения сложных технических задач и проведения имитационного моделирования, а также появлением теории принятия решений и новой методики оценки технико-экономической эффективности, в которой решение выбирается не по единственному критерию дисконтированных затрат, а по нескольким, причем в условиях неопределенности исходной информации.
Указанные соображения определяют актуальность разработки методики выбора оптимального варианта повышения надежности сельскохозяйственных потребителей по многокритериальной модели с учетом неопределенности исходной информации и создание на ее основе экспертной системы.
Объектом исследования является система электроснабжения сельскохозяйственных потребителей 0,38-110 кВ.
Предмет исследования. Методика выбора оптимального варианта при выборе средств надежности.
С учетом вышеизложенного, целью диссертационной работы является разработка методики выбора оптимального варианта повышения надежности электроснабжения сельскохозяйственных потребителей.
Для достижения цели исследований в работе решены следующие задачи:
проведены анализ и оценка существующего состояния параметров распределительных сетей 0,38-ПО кВ;
оценены современные средства и мероприятия повышения надежности электроснабжения сельскохозяйственных потребителей;
Для расчета эффекта от внедрения средств и мероприятий повышения надежности электроснабжения собраны и обработаны статистические данные об аварийных отказах элементов электрических сетей за 2007 год и причины отказов;
разработана методика выбора оптимального и экономически обоснованного варианта оснащения СЭС средствами повышения надежности по многокритериальной модели в условиях неопределенности исходной информации;
проведено имитационное моделирования СЭС 0,38-110 кВ с помощью разработанной в диссертации экспертной системы оценки надежности (ЭСОН), осуществляющей выбор оптимальной схемы электроснабжения и набора средств повышения надежности электроснабжения сельскохозяйственных потребителей, по многокритериальной модели с учетом неопределенности.
Методы исследования. Исследования диссертации и разработка методики выбора оптимального варианта повышения надежности электроснабжения базируются на теории электроснабжения, системных исследований в энергетике, теории надежности, математической статистики, методов математического моделирования, теории вероятности, теории решений и исследований операций. Численные результаты получены с использованием разработанной экспертной системы определения надежности.
Научная новизна состоит в разработанной методике выбора мероприятий и средств повышения надежности электроснабжения сельскохозяйственных потребителей с учетом неопределенности исходной информации, реализованной в экспертной системе.
Методика включает:
выбор частных критериев;
анализ исходной информации;
методы обработки и учета дополнительной информации об отказах элементов схемы;
экспертную систему оценки надежности, реализующую разработанную методику многокритериального выбора мероприятий и средств, повышающих надежность электроснабжения сельскохозяйственных потребителей.
Достоверность разработанных научных положений, методик, сделанных выводов и рекомендаций обеспечивается корректным применением современных методов исследования; использованием методов математической статисти-
ки, представительным объемом статистического материала; совпадением результатов, полученных для моделей и реальных сетей ФСК ЕЭС.
Праістическую значимость представляют методика многокритериального выбора мероприятий и средств повышения надежности, реализованная в экспертной системе ЭСОН, позволяющая предприятиям электрических сетей (ПЭС) и районным электрическим сетям (РЭС) обеспечивать нормируемый уровень надежности электроснабжения у потребителей за счет многокритериальной модели выбора и учета фактической частоты отказов элементов схемы.
Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы приняты к реализации:
на ПС «Михайловская» Приокского ПМЭС МЭС Центра при реконструкции ОРУ 110 кВ и выборе набора средств повышения надежности, на основе методики многокритериальной оптимизации с учетом неопределенности электрической нагрузки, что подтверждается актом внедрения от 07.11.2007;
на ПС «Ногинская» Московского ПМЭС МЭС Центра при модернизации ОРУ 110 кВ, что подтверждается актом внедрения 03.05.2008.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных конференциях ФГОУ ВПО МГАУ им. В.П. Горячкина (2008 г.), на семинарах по повышению квалификации и обучению оперативного персонала подстанций и электрических сетей в ОАО «ФСК ЕЭС» (2005,2006, 2007 гг.).
Публикации. Научные положения, полученные автором, опубликованы в монографии и 4 статьях, из них 3 в изданиях по перечню ВАК.
Структура диссертации и ее объем. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения. Общий объем работы 151 страницы. Основная часть 140 страниц, 63 таблицы, 6 рисунков. Библиография включает 89 наименований. Приложение содержит 2 страницы.
