Краткая характеристика других задач оптимизации

Рассмотренные выше задачи оптимизации распределения активных мощностей между электростанциями и оптимизации режима сети по напряжению, реактивной мощности и коэффициентам трансформации в действительности являются частями более общей задачи комплексной оптимизации режима электроэнергетической системы. В этой задаче целевой функцией является расход или стоимость условного топлива, а оптимизируемыми переменными – активные мощности электростанций, напряжения генераторов, реактивные мощности всех ее источников, а также коэффициенты трансформации. В качестве ограничений-равенств обычно используются уравнения узловых напряжений. Также задаются все необходимые ограничения-неравенства.

Комплексная оптимизация дает более обоснованный результат, чем частные задачи, рассмотренные в пп. 3.3 и 3.4. Тем не менее, в связи со сложностью комплексной оптимизации, на практике более распространено раздельное решение частных задач.

Оптимизация режима электрической сети по напряжению, реактивной мощности и коэффициентам трансформации во многих случаях разделяется на еще более частные задачи. К ним относится оптимизация потокораспределения в замкнутых сетях, а также оптимизация режима только по реактивной мощности.

Оптимизация потокораспределения в замкнутых сетях состоит в приведении естественного потокораспределения к экономическому, которому соответствует минимум потерь активной мощности. Оптимизируемыми переменными при этом являются напряжения источников питания и коэффициенты трансформации. Изменение этих параметров приводит к изменению уравнительных мощностей, обусловленных разностями напряжений узлов в замкнутых контурах. Тем самым осуществляется воздействие на потокораспределение. Можно показать, что экономическое потокораспределение соответствует потокораспределению, которое наблюдалось бы в однородной сети при отсутствии уравнительных мощностей (однородной называется сеть, на всех участках которой отношения индуктивного сопротивления к активному одинаковы).

Оптимизация режима только по реактивной мощности обычно осуществляется в разомкнутых сетях. В этих сетях влияние напряжений на потери активной мощности выражено значительно слабее, чем в замкнутых. Кроме того, часто оно оказывается недостаточно изученным, если неизвестны статические характеристики нагрузок по напряжению.

Для решения данной задачи широко применяется метод динамического программирования, который позволяет легко учесть дискретность реактивных мощностей источников.

Во всех рассмотренных выше задачах конфигурация сети предполагается неизменной. Вместе с тем изменение конфигурации может быть эффективным средством снижения потерь мощности и энергии. Наиболее распространенной задачей такого типа является оптимизация точек размыкания распределительных сетей. Это возможно в так называемых петлевых сетях, которые сконструированы как замкнутые, но работают в разомкнутом режиме. Каждый контур сети может размыкаться в различных точках. Рассматриваемая задача состоит в поиске таких точек размыкания, при которых потери активной мощности или энергии минимальны.

4. ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМАМИ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Электроэнергетические системы относятся к управляемым системам, причем управление является необходимым условием их нормального функционирования. Оно включает следующие задачи:

– управление активной мощностью электростанций;

– регулирование напряжения и реактивной мощности в электрических
сетях;

– управление с помощью противоаварийной автоматики;

– некоторые другие задачи, например, изменение конфигурации сети, регулирование режима управляемых линий электропередачи, управление режимом сети постоянного тока с помощью преобразовательных подстанций.

Управление активной мощностью электростанций имеет две цели:

1) поддержание частоты;

2) минимизация расхода или стоимости энергоносителей.

Поддержание частоты является самой важной частью всей системы управления.

Регулирование напряжения и реактивной мощности направлено на поддержание напряжений в узлах сети в допустимых пределах (при выполнении других технических ограничений), а также на минимизацию потерь активной мощности и энергии (оптимизация режима). При этом в ряде случаев преследуется только первая цель, а оптимизация не осуществляется. Этот упрощенный подход используется в следующих ситуациях: а) если отсутствуют регулируемые источники реактивной мощности, а влияние напряжения на потери энергии слабо выражено или плохо изучено; б) в послеаварийных режимах, продолжительность которых мала, и поэтому потери энергии можно не учитывать.

В целом система управления включает в себя как автоматическую часть, так и часть, в которой решения принимает человек. В простейшем случае автоматика настраивается на срабатывание при изменении какого-либо параметра режима. В более сложных задачах управляющие воздействия рассчитываются на основе математических моделей. Поэтому система управления всегда включает в себя ЭВМ. В настоящее время активно идет процесс синтеза ЭВМ и системной автоматики.