Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Разработка методов оценки надежности распределительной электрической сети и выбора мероприятий по её повышению

Диссертация: Разработка методов оценки надежности распределительной электрической сети и выбора мероприятий по её повышению
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Основные положения диссертации и отдельные ее части докладывались и обсуждались на Всероссийской научно-технической конференции «Повышение эффективности производства и использование энергии в условиях Сибири», Иркутск, 2008, 2009, 2010, 2011, 2012 гг.- научно-практической конференции «Технико-экономические проблемы развития регионов», Иркутск, 2009, 2010, 2011, 2012 гг.- Международном научном… Читать ещё >

Разработка методов оценки надежности распределительной электрической сети и выбора мероприятий по её повышению (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • Глава 1. ПРОБЛЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ НАДЕЖНОСТИ И ЕЁ 9 ОБЕСПЕЧЕНИЯ В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ
    • 1. 1. Распределительные электрические сети и проблемы их надеж- 9 ности
      • 1. 1. 1. Проблемы распределительного комплекса
      • 1. 1. 2. Проблемы развития и функционирования распределительных 11 сетей ^ Обоснование необходимости разработки новых методов расче- * ^ та надежности при формировании интеллектуальных сетей
    • 1. 2. Модели и методы оценки надежности распределительных 19 электрических сетей
    • 1. 3. Математические модели и методы для анализа режимов систем 24 электроснабжения
    • 1. 4. Методы обоснования решений по повышению надежности 31 распределительных электрических сетей
    • 1. 5. Мероприятия по повышению надежности распределительных 36 электрических сетей
      • 1. 5. 1. Общие положения
      • 1. 5. 2. Распределенная генерация
    • 1. 6. Модели и ПВК для исследования надежности распределитель- 40 ных электрических сетей
    • 1. 7. Задачи диссертации
    • 1. 8. Выводы по главе
  • Глава 2. МОДЕЛИ И МЕТОДЫ ОЦЕНКИ И ОБЕСПЕЧЕНИЯ НА
  • ДЕЖНОСТИ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ
    • 2. 1. Методический подход к исследованию и обеспечению надеж- 48 ности распределительных электрических сетей
    • 2. 2. Модель надежности распределительной электрической сети
    • 2. 3. Топологический метод расчета показателей надежности рас- 58 пределительной электрической сети
    • 2. 4. Мероприятия по повышению надежности распределительной 67 электрической сети
    • 2. 5. Технико-экономическое сопастовление вариантов распредели- 69 тельных электрических сетей с учетом надежности
    • 2. 6. Выводы по главе
  • Глава 3. РЕАЛИЗАЦИЯ И ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ И METO
  • ДОВ ОЦЕНКИ И ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ РАСПРЕ ДЕЛИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ
    • 3. 1. Реализация алгоритмов
    • 3. 2. Характеристика расчетной схемы и вариантов расчета
    • 3. 3. Анализ результатов исследований надежности
    • 3. 4. Исследование мероприятий по повышению надежности
    • 3. 5. Расчет недоотпуска электроэнергии
    • 3. 6. Технико-экономический анализ вариантов распределительной 113 электрической сети
    • 3. 7. Выводы по главе 3
  • ЗАКЛЮЧЕНИЕ
  • СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
  • Приложение

Актуальность проблемы. Жизнеобеспечение современного общества, его развитие, эффективное функционирование общественного производства, экономики напрямую зависят от надежного электроснабжения. Перебои в электроснабжении наносят существенный ущерб, как отдельным потребителям, так и экономике страны в целом. Обеспечение надежности электроснабжения потребителей на любом иерархическом уровне инфраструктуры электроэнергетики при любой форме экономических отношений в обществе было и остается важной задачей. Важность решения задачи повышения надежности систем электроснабжения возрастет в связи с усложнением структуры сетей, появлением в них новых элементов (распределенная генерация, использование НВЭ, ФЭП, накопителей энергии) и средств контроля и передачи информации.

Это вызывает необходимость разработки новых технических решений при строительстве, реконструкции и эксплуатации распределительных электрических сетей.

Надежность распределительных электричесюгх сетей имеет важное значение, поскольку от их функционирования в существенной мере зависит бесперебойность электроснабжения потребителей. В настоящее время имеются и используются различные методы оценки надежности радиальных электрических сетей, в большей или меньшей мере эффективные при решении задач в разных постановках. В настоящее время в распределительные электрические сети включаются активные элементы, вводятся установки распределенной генерации, организуются активно-адаптивные сети. Существующие методики не позволяют корректно оценивать надежность таких сетей, поэтому задача разработки новых методов оценки надежности распределительных сетей является актуальной.

В России потребители, согласно нормативным документам, делятся по надежности на 3 категории (плюс особая группа). К каждой категории предъявляются свои требования, по зачастую трудно определить, к какой группе потребления относится тот или иной электроприемник. Четкого определения деления потребителей по категориям нет, есть лишь предписания к определению категории. Методы анализа и оценки надежности, которые существуют сейчас, направлены только на определение надежности строго по категории потребителей. Но в реальных сетях приемники перемешаны и к одному распределительному узлу могут быть подключены потребители различных категорий по надежности. В этом случае схему электроснабжения данного узла строят по максимальной категории потребителя. Более сложная схема электроснабжения требует больших затрат, которые иногда не оправдываются. Наличие эффективного метода оценки надёжности, который опирался бы не только на категорию потребителя, но и учитывал бы такие показатели надёжности, как вероятность и частоту отказа элементов, время нахождения элементов в отказе, включая при этом капитальные затраты, позволило бы избежать излишних затрат.

Целыо работы является: разработка математических моделей и методов оценки надежности распределительной электрической сети и выбора мероприятий по ее повышению.

В соответствии с целью были поставлены и решены следующие задачи:

1) развитие математической модели надежности распределительной электрической сети (РЭС) с учетом новых факторов и средств (реконфигурация, режимы, учет работы защит и др.);

2) формализация и разработка метода оценки надежности РЭС;

3) интеграция стандартных и разработанных автором компьютерных программ при реализации математической модели и метода оценки надежности РЭС, а так же выбора мероприятий по её повышению;

4) разработка метода выбора мероприятий по повышению надежности РЭС;

5) исследование особенностей использования многокритериальных методов выбора мероприятий по развитию РЭС с учетом надежности и неопределенности информации;

6) обоснование рекомендаций по выбору рационального варианта развития.

РЭС.

Для решения поставленных в диссертации задач используются методы:

• системного анализа;

• принятия решений;

• расчета и оптимизации режимов радиальных систем электроснабжения;

• модели и методы теории надежности;

• интервальный метод сопоставления вариантов;

• метод многоцелевого выбора.

В исследовании отражены следующие научные результаты:

— разработан методический подход для оценки надежности распределительной электрической сети (РЭС) с учетом новых факторов, условий и выбора мероприятий по её повышению;

— получила развитие разработанная математическая модель оценки надежности РЭС с учетом требований к режимам ее работы, учета действия релейной защиты, целесообразности реконфигурации РЭС в послеаварийиых состояниях;

— разработан матрично-топологический метод расчета показателей надежности РЭС, удобный для компьютерной реализации;

— разработан подход к обоснованию мероприятий по повышению надежности РЭС на основе выбора мест размещения и величины мощности источников генерации;

— исследованы методы многокритериального выбора решений по повышению надежности и обоснования развития РЭС с учетом неопределенности ущербов потребителей от недостаточной надежности их электроснабжения;

— выполнены исследования по обоснованию рационального варианта развития РЭС и сформулированы соответствующие рекомендации.

Использование полученных в работе результатов обеспечит повышение эффективности работы распределительных электрических сетей, даст возможность комплексно управлять режимами распределительной сети, а главное — на этапе проектирования будет возможно определить наиболее эффективную схему электроснабжения, а на этапе эксплуатации определить, насколько надежны данные схемы, и дать рекомендации по повышению надежности, если схемы несовершенны.

Основные положения диссертации и отдельные ее части докладывались и обсуждались на Всероссийской научно-технической конференции «Повышение эффективности производства и использование энергии в условиях Сибири», Иркутск, 2008, 2009, 2010, 2011, 2012 гг.- научно-практической конференции «Технико-экономические проблемы развития регионов», Иркутск, 2009, 2010, 2011, 2012 гг.- Международном научном семинаре им. Ю. Н. Руденко «Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики», Санкт-Петербург, 2009 г.

По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ, в том числе одна работа в реферируемом издании из списка ВАК РФ.

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложения.

3.7. Выводы по главе 3.

1. Описан алгоритм программы для расчета показателей надежности распределительной электрической сети: продолжительность отказа системы, частота отказа системы и коэффициент готовности системы, предложенный автором.

2. Проведено сравнение схем распределительных электрический сетей, имеющих общее основание — 14 пунктов отбора мощности и различную топологию сети и выбор вариантов для дальнейшего исследования.

3. Проведен расчет показателей надежности по предложенному автором алгоритму.

4. Проведен расчет системных показателей для каждого варианта схемы.

5. Определена методика повышения надежности распределительной сети путем ввода в электрическую распределительную сеть новых генераторов и проведены расчеты определения их мощности, а также места их установки.

6. Исследованы особенности интервального метода сопостовления вариантов с точки зрения выбора решения.

7. Проведен выбор решения на основе многокритериального анализа с использованием совокупности методов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Работа посвящена решению задач выбора наилучшего варианта схемы распределительных электрических сетей, с учетом их надежности, затрат и развитие сети, разработке методов расчета и моделей для достижения и реализации решения соответствующих задач. Достижение главной цели потребовало комплексного решения ряда вопросов.

В диссертационной работе получены следующие основные результаты:

1. Создана математическая модель надежности распределительной электрической сети с учетом возможности реконфигурации сети с учетом режимных факторов и работы защит.

2. Разработан метод определения показателей надежности распределительных электрических сетей с использованием алгоритма расчета надежности, который позволяет оценить их.

3. Проведены исследования различных схем электроснабжения, имеющие общее основание — фиксированные пункты отбора мощности и различную топологию, выявлена наилучшая схема с точки зрения надежности.

4. Разработана методика выбора наиболее эффективной по затратам распределительной сети с учетом надежности.

5. Предложены мероприятия по повышению режимной надежности распределительных сетей, выбор объема и очередности применения средств повышения надежности по мере снижения их эффективности.

6. Методика, разработанная в данной работе, позволяет выбрать технические средства, обеспечивающие максимальный уровень надежности, при ограниченных капиталовложениях, а также обеспечить нормативный уровень надежности при минимуме дополнительных затрат.

Показать весь текст

Список литературы

  1. ГОСТ 19 431–84 «Энергетика и электрификация. Термины и определения».
  2. ОАО ФСК ЕЭС. Положение о технической политике в распределительном электросетевом комплексе. М.: 2006, 71 с.
  3. Н.И. «Надежность систем энергетики» (Сборник рекомендуемых терминов). -М: ИАЦ «Энергия», 2007.
  4. Управление качеством электроэнергии / И. И. Карташев, В. Н. Тульский, Р. Г. Шамонов и др. Под ред. Ю. В. Шарова. — М.: Издательский дом МЭИ, 2006. 320 с.
  5. Концепция обеспечения надежности в электроэнергетике. М.: РАО «ЕЭС России», 2004.
  6. Положение о единой технической политике ОАО «ФСК» в распределительном сетевом комплексе. Решение совета директоров ОАО «ФСК» Протокол № 64 от «07» октября 2011 г. — М.: 2011.
  7. Suslov K.V. A microgrid concept for isolated territories of Russia // 3rd IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Europe (ISGT Europe), Berlin 14−17 October 2012.
  8. E. А. Разработка принципов построения систем гарантированного электроснабжения промышленных предприятий. Диссертация кандидата технических наук. 05.09.03. Москва, 2005.
  9. Ц. Ц. Методологические и практические основы энергосбережения в энергетических системах и комплексах для устойчивого развития Байкальского региона : Дис.. д-ра техн. наук: Улан-Удэ, 2002. 431 с.
  10. Dickert J., Schegner P. Residential load models for network planning purposes. Dresden: Institute of Electrical Power Systems and High Voltage Engineering. Technische Universitat Dresden. Germany 2010.
  11. Т.Д. Анализ функционирования электрических систем на основе структурной связности. Диссертация кандидата технических наук. Киев, 2003.
  12. Н.И. Надежность систем электроснабжения. Конспект лекций. -Новосибирск: Наука, 2006.
  13. О. Ф. Интеллектуализация систем диспетчерского управления территориально-распределенными электроэнергетическими объектами. Диссертация кандидата технических наук. 05.14.02. Киев, 2001.
  14. Westermann D., Kratz М., Ifland М., Schlegel S., Integrated Modules for optimized operation of distribution grids. Poland. 2010.
  15. Billinton R., Allan N.- Reliability Evaluation of Engineering Systems: Concepts and Techniques. New York: Plenum Publishing Corporation, 1992.
  16. П. Г. Расчет, прогнозирование и обеспечение оптимального уровня надежности электроснабжения потребителей электроэнергетических систем. Диссертация кандидата технических наук. Москва, 1994.
  17. Е. П. Повышение надежности распределительных сетей от 6 до 10 кВ на основе моделирования и усиления их грозоупорности. Диссертация кандидата технических наук. Новосибирск, 2006.
  18. А. С. Исследование и разработка мероприятий по повышению надежности электростанций и сетей Республики Йемен. Диссертация кандидата технических наук. 05.14.02. Иваново, 2005.
  19. А. В. Повышение надежности и экономичности электроснабжения горных предприятий с территориально рассредоточенными потребителями электроэнергии. Диссертация кандидата технических наук. 05.09.03. Санкт-Петербург, 2004.
  20. Заддэ В. В, ВИЭ, мини-ТЭЦ и будущее энергетики России // Энергия: Экономика, техника, экология, 2005, № 9.
  21. Н.И. Предпосылки и перспективы развития распределенной генерации в электроэнергетических системах // Энергетика: управление, качество и эффективность использования энергоресурсов. Сб. докл. Всерос. н.-т. конф. Благовещенск, октябрь 5−7, 2005.
  22. Я.М. Распределенная генерация // Новости теплоснабжения-2004, № з.
  23. Zeljkovic C.V., Rajakovic N. Lj., Zubic S.J. Customer-Perspective Approach to Reliability Evaluation of Distributed Generation. IEEE Power Tech. Norway June 19−23,2011.
  24. Celli G., Ghiani E., Soma G.G., Pilo F. Active Distribution Network Reliability Assessment with a Pseudo Sequential Monte Carlo Method. IEEE Power Tech. Norway June 19−23, 2011.
  25. Doquet M., Fourment C., Roudergues J. Generation and Transmission Adequacy of Large Interconnected Power Systems: A contribution to the renewal of Monte-Carlo approaches. IEEE Power Tech. Norway June 19−23, 2011.
  26. Carmen L., Borges Т., Cantarino E. Microgrids Reliability Evaluation with Renewable Distributed Generation and Storage Systems. Preprints of the 18th IFAC World Congress Milano (Italy) August 28 September 2, 2011.
  27. Rodriges-Calvo A., Frias P., Reneses J., Carlos M. Optimal Degree of Smart Transformer Substations in Distribution Networks for Reliability Improvement // 3rd IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Europe (ISGT Europe), Berlin 14−17 October 2012.
  28. Muller U., Strunz K. Inegreited Reliability Modeling for Data Center Infra-struktures: A Case Study // 3rd IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Europe (ISGT Europe), Berlin 14−17 October 2012.
  29. Tavares H., Leite H., Pinto A., Vidal P., Santos J. Applying Reliability Centered Maintenance to a Digital Protective Relay // 3rd IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Europe (ISGT Europe), Berlin 14−17 October 2012.
  30. Alvehag K., Soder L. The impact risk modeling accuracy on cost-benefit analysis of distribution system realibility. 17th Power Systems Computation Conference Stockholm Sweden -August 22−26, 2011.
  31. Нормы технологического проектирования подстанций переменного тока с высшим напряжением 35−750 кВ, ОАО «ФСК ЕЭС», 2006.
  32. В.В., Макаров A.A. Активно-адаптивная сеть — новое качество ЕЭС России // Энергоэксперт, 2009, № 4(15).
  33. И. Л. Математическое программирование в примерах и задачах: Учеб. пособие для студентов эконом, спец. вузов. -М.: Высш. шк., 1986.
  34. Ю.Н., Ушаков И. А. Надёжность систем энергетики. -М.: Наука, 1986.
  35. Дж. Моделирование при расчётах в электроэнергетических системах: Пер. с англ. / Под ред. Ю. Н. Руденко. М.: Энергоатомиздат, 1983, -336 с.
  36. Н. D. «Zuverlassigkeit elektrotechnischer Anlagen», Springer-Verlag Berlin 1984.
  37. Heyde C.O., Styczynski Z. A.- Calculation of Network Security Management (NSM) Intensity in the Distribution System, 19. International Conference on Electricity Distribution, CIRED, May 21−24, Vienna, 2007.
  38. Billinton R., Allan N.- Reliability Evaluation of Power Systems, New York, Plenum Publishing Corporation, 1996.
  39. H.C., Жидков Н. П., Кобельков Г. Г. Численные методы. 8-е изд. — М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2000.
  40. П., Феррари Р. Метод конечных элементов для радиоинженеров и инженеров электриков Пер. с англ. М.: Мир, 1986.
  41. Баасан Бат-Ундрал. Методы комплексного исследования нормальных и послеаварийных режимов систем электроснабжения с распределенной генерацией. Диссертация кандидата технических наук. Иркутск, 2009.
  42. Мао Y., Karen N. Miu, Switch placement to improve system reliability for radial distribution systems with distributed generation // IEEE, vol. l8, № 4 2003.
  43. Д. Численные методы и программирование на ФОРТРАНе. — М.: Мир, 1977.
  44. Lerch, Е.- Kulicke, В.- Ruhle, О.- Winter, W. NETOMAC Calculating, Analyzing and Optimizing the Dynamics of Electrical Systems in Time and Frequency. Domain 3rd IPST *99 Budapest, Ungarn, 20−24.06.1999.
  45. H. И. Теория систем для электроэнергетиков. — Новосибирск: «Наука», 2000.
  46. Ф. И., Тарасенко Ф. П., Введение в системный анализ: Учебное пособие для вузов. -М.: Высш.шк., 1989. 367 с.
  47. В.В., Ногин В. Д. Парето-оптимальные решения многокритериальных задач. -М.: Наука, 1982.
  48. В.В., Тисленко В. В. Системы электроснабжения общего назначения. Чернигов: Чернигов, гос. технол. ун-т, 205. — 341 с.
  49. О. Малая энергетика // Газета UA, февраль 15, 2006.
  50. В.В. В поисках новых энергий // Washington ProFile, февраль 11,2004.
  51. М., Нетрадиционная энергетика // Передовой зарубежный опыт, 2004, № 1.
  52. Программно-вычислительный комплекс Корнет. ИСЭиЭПС г. Сыктывкар 2012 г.
  53. Voropai N. I., Ivanova Е. Yu., Multi criteria decision analysis techiniques in electric power system expansion planning // Electrical Power and Energy System, November 2000.
  54. Orths A. Multikrielle, optimale Planung von Verteilungsnetzen im liberali-sierten Energiemarkt unter Verwendung von spieltheoretischen Verfahren. Magdeburg 2003.
  55. Правила устройства электроустановок, Издание седьмое.
  56. Указание Банка России от 13.09.2012 № 2873-У «О размере ставки рефинансирования Банка России».
  57. Д.Л. и др. Справочник по проектированию электрических сетей. НЦ ЭНАС, 3-е издание, 2009 г., 392 стр.
  58. Aggeier D., Canales F., Zelaya H. De La Parra, Coccia A., Butcher N., and Apeldoorn О. Ultra-Fast DC-Charge Infrastructures for EV-Mobility and Future Smart Grids. Poland. 2010.
  59. The DOE Smart Grid Research & Development 2010−2014 Multi-Year Program Plan. USA 2009.
  60. Д. Перспективы развития технологий Smart Grid в России. Портал Кландекс, май 2010.
  61. ОАО «ФСК». Инвестиционная магистраль российской электроэнергетики. Москва. 2009.
  62. И.С., Скорняков А. Ю., Анализ послеаварийных режимов и управление ими в распределительных электрических сетях // Электричество, № 1,2006.
  63. Schwan М., Slupinski, A.- .ZUBER Programm zur Berechnung der Versorgungszuverlassigkeit in Netzen der Elektrischen Energieversorgung, Handbuch, FGH e.V., 2004.
  64. .Н., Крючков И. П. Электрическая часть станций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учебн. пособ. для вузов. -М.: Энергоатомиздат, 1989.
  65. , М.А., Старжинский A.JT. К обоснованию целесообразности установки собственных генерирующих источников на промышленном предприятии // Энергетика (Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СИГ), 2006, № 1, с. 15−20.
  66. , М.А. Эксплуатация электрических сетей. Минск: Вышэй-шая школа, 2005, 364 с.
  67. , A.JT. Оценка удельного расхода топлива для производства электроэнергии на электростанциях промышленных предприятий // Вестник ГГТУ, 2006, № 2, с. 82−87.
  68. JI.C., Большаков И. Э. Необходимость возобновления государственного регулирования в электроэнергетике России // Энергетик, 2011, № 7.
  69. В.И., Фраер И. В. Экономические нормативно-правовые механизмы обеспечения надёжности реформирования электроэнергетики // «Энергорынок». 2011. № 3.
  70. Федеральный закон № 35-Ф3 «Об электроэнергетике».
  71. В.Г. Проблема надежности электроснабжения: анализ причин и подход к решению // «ЭнергоРьтнок», № 9, 2005 г.
  72. В.А., Руденко Ю. Н., Совалов С. А. Задача исследования надежности электроэнергетических систем. Известия АН СССР. Энергетика и транспорт. — 1973. -№ 5.
  73. Lombardi P., Multi criteria optimiyation of an autonomous virtual power plant. -Magdeburg, 2011.
  74. H. И., Гладышев Г. П., Дзюбина Т. В., Ковалев Г. Ф., и др. Надежность систем энергетики и их оборудования. Справочник. — М.: Энерго-аотмиздат, 2000.81 .Методические указания по проектированию развития энергосистем. 1. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003.
  75. Справочник по проектированию электроэнергетических систем / Под ред. С. С. Рокотяна и И. М. Шапиро. -М.: Энергоатомиздат, 1985. 352 с.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!