Аннотация
Стратегия развития электроэнергетики в Российской Федерации до 2030 г. создает условия для введения в эксплуатацию большого числа источников малой генерации, включая возобновляемые. Такая тенденция обеспечит потребителей сравнительно недорогой и чистой энергией. Однако в РФ внедрение источников малой генерации и ВИЭ только набирает темпы. Увеличение числа и мощности таких источников приведет к их объединению в локальные системы. Таким образом, чтобы повысить надежность и экономичность систем электроснабжения с источниками распределенной генерации целесообразно на этапе проектирования решить несколько задач, таких как определение оптимальной точки подключения к внешней системе и определение наилучшей конфигурации сети. При разработке алгоритма определения экономически целесообразного подключения к внешней сети обязательно необходимо учитывать ограничения по пропускной способности элементов и балансовые ограничения. Кроме того, выбор оптимальной точки подключения должен обеспечивать надежное и экономичное электроснабжение. В данной работе предлагается подход, позволяющий оценивать надежность распределительных устройств главных понизительных подстанций, которые для систем электроснабжения 6-10 кВ являются точками подключения к внешней системе. Основной задачей разработанного алгоритма является определение экономического ущерба от перерыва электроснабжения. При расчете величины ущерба учитываются не только вероятные характеристики, основанные на расчете показателей надежности схемы распределительного устройства (время восстановления и параметр потока отказов), но и разница в тарифах на электроэнергию при переключении потребителей на резервный внешний источник, а также изменение величины потерь в системе электроснабжения. В статье на примере схемы с двумя рабочими системами шин приводится пример расчета показателей надежности для типового оборудования распределительных устройств 110 и 220 кВ.
Ключевые слова
Распределенная генерация, оптимальный режим, модель, распределительное устройство, ущерб от перерыва электроснабжения, система электроснабжения, источники малой генерации.
1. Официальный сайт «А-Платформа – Российская программная платформа управления распределённой энергетикой». URL: https://a-platform.ru/ (дата обращения 28.06.2021)
2. Кулаков А.А., Чертова Т.В., Медведев А.В. К методике определения точки потока раздела в замкнутой электрической сети // Идеи молодых ученых – агропромышленному комплексу: агроинженерные и сельскохозяйственные науки: материалы студенческой научной конференции Института агроинженерии, Института агроэкологии. Челябинск: ЮУрГАУ, 2020. С. 226–235.
3. Петрова Д.Г. Методика определения точки экономического разрыва в сложнозамкнутых сетях 10 кВ // Интеллектуальная собственность и современные техника и технологии для развития экономики: материалы VI Республиканской молодежной научно-практической конференции в рамках Всероссийского студенческого форума «Инженерные кадры – будущее инновационной экономики России». Йошкар-Ола: ПГТУ, 2018. С. 80–83.
4. Сидорова В.Т., Карчин В.В. Усовершенствование методики определения точки размыкания в сложнозамкнутых воздушных сетях 110 кВ // Электроэнергетика глазами молодежи: материалы VIII Международной научно-технической конференции. Самара: СамГТУ, 2017. С. 104–107.
5. Сидорова В.Т., Карчин В.В. Методика определения точки размыкания в сложнозамкнутых воздушных распределительных сетях напряжением 35 кВ // Пром-Инжиниринг: труды III Международной научно-технической конференции. Челябинск: ЮУрГУ, 2017. С. 255–258.
6. Толстогузов А.А., Полянин С.В. Методика определения точек размыкания для сети 10 кВ // Молодой исследователь: от идеи к проекту: материалы I студенческой научно-практической конференции. Йошкар-Ола: МарГУ, 2017. С. 80–83.
7. Сидорова В.Т., Карчин В.В. Перераспределение потоков мощностей в сложнозамкнутых воздушных сетях 10 кВ для уменьшения потерь и улучшения качества электроэнергии // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2016. № 11-12. С. 51–55.
8. Гребенюк Г.Г., Крыгин А.А., Никишов С.М. Подход к алгоритмизации выбора точки технологического присоединения к электрическим сетям // Проблемы управления. 2013. № 3. С. 60–70.
9. Фурсанов М.И., Золотой А.А. О выборе оптимальных точек размыкания в городских электрических сетях в условиях SMART GRID // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2018. Т. 61. № 3. С. 207–219. doi: 10.21122/1029-7448-2018-61-3-207-219
10. Свидетельство о гос. регистрации прогр. для ЭВМ № 2015616877. Определение оптимальной точки размыкания сети / Мусаев Т.А.; заявитель Мусаев Т.А.; заявл. 27.04.2015, опубл. 25.06.2015.
11. Кокин С.Е. Определение оптимальных точек размыкания в сложнозамкнутых электрических сетях с помощью генетического алгоритма // Промышленная энергетика. 2012. № 2. С. 28–31.
12. Тарнавский Я.В. Основные принципы определения оптимальных мест размыкания распределительных электрических сетей // Li international correspondence scientific and practical conference "International scientific review of the problems and prospects of modern science and education". Boston: Problems of Science, 2018. С. 43–44.
13. Савина Н.В., Сцепуро К.И. Реконфигурация схемы электрических сетей как средство снижения потерь электроэнергии // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2019. Т. 11. № 2(42). С. 91–102.
14. Валеев И.М., Камалиев Р.Н., Мусаев Т.А. Оценка возможности применения метода размыкания сетей с двусторонним питанием в условиях действующей системы электроснабжения городского района напряжением 6(10) кВ // Диспетчеризация и управление в электроэнергетике: материалы докладов XII Всероссийской открытой молодежной научно-практической конференции. Казань: КГЭУ, 2017. С. 44–49.
15. Валеев И.М., Нгуен Х.Д. Разработка методики расчета потерь мощности и уровня напряжения в сложных распределительных сетях // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2017. Т. 19. № 1-2. С. 75–85.
16. Методические принципы определения оптимальных мест размыкания распределительных электрических сетей с учетом питающей сети 110 кВ и выше / М.И. Фурсанов, А.А. Золотой, В.В. Макаревич, А.Н. Муха // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2008. № 6. С. 23–32.
17. Определение мест размыкания распределительных электрических сетей в задаче повышения надежности электроснабжения потребителей / В.Ю. Вуколов, Д.В. Зырин, И.А. Трапезников, А.А. Лоскутов // Пром-Инжиниринг: труды II Международной научно-технической конференции. Челябинск: ЮУрГУ, 2016. С. 316–321.
18. Щекочихин А.В. Минимизация потерь активной мощности в городских распределительных электрических сетях за счет выбора оптимальной конфигурации // Омский научный вестник. 1998. № 5. С. 87–91.
19. Уменьшение технологических потерь электроэнергии в городских распределительных сетях напряжением 10 (6) кВ путем оптимизации мест размыкания контуров / А.Н. Бесараб, В.Н. Невольниченко, М.Ю. Шабовта, Я.А. Соколов, И.И. Тищенко // Электротехнические и компьютерные системы. 2016. № 21(97). С. 70–75.
20. Способы оптимизации режимов работы электрических сетей по потерям мощности / В.Н. Алябьев, А.С. Чернышев, И.В. Ворначева, М.С. Кимлик // Молодежь и XXI век – 2020: материалы Х Международной молодежной научной конференции. Курск: ЮЗГУ, 2020. С. 268–271.
21. Sidorova V.T., Karchin V.V. Method for identification of break points in 35 kV complex overhead distribution networks // International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing. IEEE, 2017. Pp. 1–4. doi: 10.1109/ICIEAM.2017.8076261
22. Method for minimax optimization of power system operation / M. Valdm, M. Keel, O. Liik, H. Tammoja // IEEE Bologna Power Tech Conference Proceedings. 2003. Vol. 2. Pp. 1–6. doi: 10.1109/PTC.2003.1304670
23. Shu J., Quan S. S., Zhang L. Z. Optimal operation of distribution power system including distributed generator // International Conference on Power System Technology. Zhejiang: IEEE, 2010. Pp. 1–6. doi: 10.1109/POWERCON.2010.5666432
24. Технико-экономическое обоснование места установки источников распределенной генерации / Варганова А.В., Байрамгулова Ю.М., Гончарова И.Н., Кроткова О.А. // Электротехнические системы и комплексы. 2019. № 3(44). С. 68–72. doi: 10.18503/2311-8318-2019-3(44)-68-72
25. Momoh J. A. Optimal Methods for Power System Operation and Management // PES Power Systems Conference and Exposition. Atlanta: IEEE, 2006. Pp. 179–187. doi: 10.1109/PSCE.2006.296294
26. Разработка базы данных электрооборудования 35-220 кВ для САПР «ОРУ CAD» / А.В. Варганова, Е.А. Панова, Т.В. Хатюшина, В.С. Кононенко, Х.М. Багаева // Электротехнические системы и комплексы. 2018. №2(39). С. 28–33. doi: 10.18503/2311-8318-2018-2(39)-28-33