Аннотация
В статье рассмотрена задача повышения эффективности функционирования разомкнутых распределительных сетей посредством оптимального распределения между узлами сети реактивной мощности, подлежащей компенсации. Проведен сравнительный анализ методов оптимизации, на основании которого и в соответствии с целью исследования выбран генетический алгоритм. Адаптированы основные понятия и теоретические положения генетического алгоритма к решению оптимизационной задачи размещения компенсирующих устройств в узлах распределительной сети. В соответствии с предложенной математической моделью оптимизации размещения компенсирующих устройств разработана блок-схема генетического алгоритма, программно реализованная в Mathcad для различных схем электроснабжения. Отличительными особенностями разработанного модифицированного генетического алгоритма являются: процедура кодирования, обеспечивающая решение оптимизационной задачи в неотрицательных дискретных переменных; процедура проверки ограничения по значению избыточной реактивной мощности. Результаты сравнительного анализа программ, реализованных посредством генетического алгоритма и метода полного перебора, а также апробация программы для разомкнутой распределительной сети предприятия показали целесообразность применения генетического алгоритма в решении оптимизационных задач выбора мощности и размещения компенсирующих устройств.
Ключевые слова
Компенсирующие устройства, реактивная мощность, распределительная сеть, генетический алгоритм, реализация в Mathcad.
1. Схема и программа перспективного развития электроэнергетики Оренбургской области на период 2019–2023 гг. Оренбург, 2018. 207 с.
2. Беляевский Р.В., Ефременко В.М. Расчет оптимального размещения компенсирующих устройств методом множителей Лагранжа // Вестник КузГТУ. 2012. №6. С. 138–141.
3. Энергосбережение в системах промышленного электроснабжения: Справочно-методическое издание / под ред. Э.А. Киреевой. М.: Интехэнерго-Издат: Теплоэнергетика, 2014. 304 с.
4. О порядке расчета значений соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств (групп энергопринимающих устройств) потребителей электрической энергии : Приказ Минэнерго России от 23.06.2015 № 380.
5. Железко Ю.С. Потери электроэнергии. Реактивная мощность. Качество электроэнергии : Руководство для практических расчетов. М. : ЭНАС, 2009. 456 с.
6. Principles for Efficient and Reliable Reactive Power Supply and Consumption : Staf f Report of Federal Energy Regulatory Commission. Washington, D. C., USA, 2005. 177 p.
7. Нелюбов В.М., Пилипенко О.И. Электрические сети и системы: учеб. пособие. / Оренбургский гос. ун-т. Оренбург: ОГУ, 2018. 188 с.
8. Кабышев А.В. Компенсация реактивной мощности в электроустановках промышленных предприятий: учеб. пособие / Томский политехнический университет. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2012. 234 с.
9. Baran B., Vallejos J., Ramos R., Fernandez U. Reactive Power Compensation using a Multi -objective Evolutionary Algorithm. IEEE Porto Power Tech Conference, 2001, Sept.
10. Ефременко В.М., Беляевский Р.В., Пономарев Н.В. Выбор оптимальных способов компенсации реактивной мощности в электрических сетях промышленных предприятий // Вестник Кузбасского технического университета. Энергетика. 2011. №5. С. 81-84.
11. Маркман Г.З. Энергоэффективность преобразования и транспортировки электрической энергии. Томск : Изд-во Томского политехнического университета, 2008. 184 с.
12. Лоскутов А.Б., Еремин О.И. Многоцелевая оптимизация компенсации реактивной мощности в электрических сетях // Промышленная энергетика. 2006. №6. С. 39-41.
13. Power Factor Correction. Power Quality Solutions. Published by Epcos AG. Edition 04/2006. Ordering No. EPC: 26017-7600. Printed in Germany. 79 р.
14. Hofmann W., Schlabbach J., Just W. Reactive Power Compensation: A Practical Guide. 2 edition. New York: Wiley, 2012, April, 304 p.
15. Principles for Efficient and Reliable Reactive Power Supply and Consumption: Tech. rep. Washington: Federal Energy Regulatory Commission, 2005. February. 275 p.
16. Bohême P.A. Simulation of Power System Response To Reactive Power Compensation. – Master's thesis, The University of Tennessee, 2006. November. 263 p.
17. Костин В.Н. Оптимизационные задачи в электроэнергетике : учеб. пособие. СПб. : СЗТУ, 2003. 120 с.
18. Карагодин В.В., Рыбаков Д.В. Оптимизация размещения устройств компенсации реактивной мощности в распределительных электрических сетях специальных объектов // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2015. №10. С. 823-828.
19. Рейзлин В.И. Численные методы оптимизации : учеб. пособие. Томск : Изд-во Томского политехнического университета, 2011. 105 с.
20. Кычкин А.В., Чудинов А.В. Применение генетического алгоритма для оптимизации размещения альтернативных источников энергии в локальном сегменте активно-адаптивной сети // Системы. Методы. Технологии . 2016. №1(29). С. 76-82.
21. Семенова Л.А., Инжеватова А.О., Салимов Р.М. Анализ методов оптимизации в решении задач выбора мест установки и мощности компенсирующих устройств [Электронный ресурс] // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры: материалы Всероссийской научно-методической конференции; Оренбург. гос. ун-т. Оренбург: ОГУ, 2017. С. 513-516.
22. Delfanti M., Granelli G., Marannino P., Montagna M. Optimal Capacitor. Placement Using Deterministic and Genetic Algorithms // IEEE Trans. Power Systems. 2000, Aug., vol. 15, no 3.
23. Кремер О.Б., Подвальный С.Л. Программная реализация решения оптимизационных задач методом генетического алгоритма // Вестник ВГТУ. 2017. С. 23-24.
24. Семенова Л.А., Инжеватова А.О. Оптимизация размещения компенсирующих устройств в узлах электрической сети с применением генетического алгоритма // Достижения вузовской науки: от теории к практике : сборник материалов Всероссийской конференции с международным участием, посвященной 15-летию Кумертауского филиала ОГУ. Оренбург: Издательско-полиграфический комплекс ОГУ, 2018. С. 141-145.
25. СеменоваЛ.А., Инжеватова А.О., Салимов Р.М. К вопросу выбора оптимальной мощности и мест размещения устройств компенсации реактивной мощности // Энергетика: состояние, проблемы перспективы : труды VIII Всероссийской научно-технической конференции. Оренбург: ООО Агентство «Пресса», 2016. С. 15-19.
26. Свидетельство о регистрации прикладной программы «Генетический алгоритм с фиксированным шагом поиска мощности компенсирующих устройств» / Влацкая Л.А.; УФЭР. №1998; опубл. 25.10.19.
27. Влацкая Л.А., Семенова Н.Г. Разработка алгоритма оптимального размещения компенсирующих устройств в узлах электрической сети с применением генетического алгоритма // Материалы Международной (ХХ Всероссийской) научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития электро- и теплотехнологии» (Бенардосовские чтения). Иваново: ИГЭУ, 2019. Т. 1. С. 303-307.
28. Коновалов И.С., Остапенко С.С., Кобак В.Г. Сравнение эффективности работы точных и приближенных алгоритмов для решения задачи о покрытии множества // Вестник Донского государственного технического университета. 2017. № 3(90) Т. 17. С.137-144.