Оптимальное секционирование воздушных распределительных сетей 6…10 кВ в условиях нормирования показателей надежности (стр. 8 )

2. Уточняется множество переменных, по которым возможна оптимизация на t-м шаге:

. (2.36)

3. Проводится проверка непустоты . Если , то переход к пункту 4, иначе – к пункту 12.

4. Вычисляются компоненты вектора приращений ЦФ согласно формуле (2.24).

5. Вычисляются компоненты вектора согласно формуле (2.28).

6. Определяется номер наращиваемой переменной согласно условию

. (2.37)

7. Пересчитываются текущие значения величин в соответствии с соотношениями (2.30), а также

. (2.38)

8. Уточняется множество

. (2.39)

9. Проводится проверка непустоты . Если , то переход к пункту 10, иначе – к пункту 13.

10. Уточняется множество согласно условию (2.32).

11. Проводится проверка непустоты . Если , то переходим к пункту 1, приняв ; иначе – к пункту 12.

12. Вычисления прекращаются, поскольку задача решений не имеет.

13. Вычисления прекращаются, поскольку решение получено.

Выводы к главе 2

1. Вопросам повышения надежности электроснабжения потребителей, за счет оптимального секционирования РС, во всем мире уделяется большое внимание. Вместе с тем, отсутствует единообразие в постановке и решении данных задач. Это связано в первую очередь с различием в формализации требований к надежности электроснабжения, предъявляемых к энергоснабжающим компаниям со стороны регулирующих органов отдельных стран.

2. Формируемые модели оптимизации надежности электроснабжения потребителей должны учитывать современные тенденции построения, технического оснащения и функционирования распределительных электрических сетей среднего напряжения:

- использование полного спектра современных коммутационных и защитных аппаратов;

- учет координации и селективности работы защитных аппаратов разных видов (например, пары «реклоузер – секционалайзер», пары «реклоузер – предохранитель» по схеме «спасения» предохранителя и без нее);

- учет не только длительных (вызванных устойчивыми отказами оборудования РС) перерывов в электроснабжении потребителей, но и кратковременных (вызванных неустойчивыми отказами);

- возможность появления в рассматриваемой сети источников распределенной генерации.

3. Предложенный для решения задачи оптимального секционирования ВРС 6...10 кВ обобщенный критерий оптимальности позволяет учесть весь спектр нормируемых показателей надежности и основан на соотношении «Затраты/Выгода». Указанный критерий может быть использован для решения данной задачи в различных постановках.

4. Задачам оптимального секционирования ВРС 6...10 кВ характерны проблемы дискретности, нелинейности и многомерности. С целью преодоления указанных проблем вычислительного характера, автором предложены модифицированные алгоритмы метода нормированных функций, позволяющие также учесть важную специфику решаемой задачи – тесную взаимосвязь между эффектами устанавливаемых в линии отдельных СУ.

ГЛАВА 3

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ И ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ВОЗДУШНЫХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ 6...10 кВ

3.1 Структуризация воздушных распределительных электрических сетей для целей анализа надежности

Для вычисления показателей надежности электроснабжения потребителей в [136] был предложен метод, базирующийся на использовании так называемой структурно-логической матрицы. Этот метод фактически представляет собой модель процесса восстановления электроснабжения отдельных участков и узлов линии в зависимости от вида и мест установки в ней коммутационных и защитных аппаратов. Несмотря на логичность и простоту данного подхода, очень сложно формализовать процедуру формирования структурно-логической матрицы для современных ВЛ большой размерности, разветвленных, насыщенных большим числом разнообразных коммутационных и защитных аппаратов, имеющих несколько альтернативных вариантов подачи резервного питания. В связи с этим в данной работе предлагается альтернативный подход для моделирования процесса восстановления электроснабжения потребителей и оценки показателей надежности. Предварительно дадим следующие комментарии.

Как указывалось, предложенная в данной работе методология моделирования и оценки надежности распределительных сетей, предполагает необходимость предварительного вычисления базовых показателей надежности, что, в свою очередь, требует выделения, так называемых, активных зон каждого из установленных в сети защитного и коммутационного аппаратов. Для лучшего понимания специфики данной процедуры и удобства формализации решаемой задачи на ЭВМ введем ряд определений, которые будут использованы в дальнейшем.

Узел линии – элемент линии, являющийся:

- точкой присоединения непосредственно нагрузки (потребителя) или распределительного трансформатора (узлом нагрузки (УН));

- точкой присоединения источника распределенной генерации электроэнергии (узлом генерации (УГ));

- точкой разветвления линии;

- точкой сопряжения участков линии, выполненных проводниками различного вида (неизолированным проводом, кабелем, изолированным проводом).

Узел линии i (с точки зрения анализа надежности) характеризуется:

- величиной средней нагрузки Pi [кВт];

- количеством точек продажи электроэнергии NPi.

Участок линии – часть линии между соседними узлами. Участок линии i (с точки зрения анализа надежности) характеризуется:

- длиной Li [км];

- удельным параметром потока (устойчивых и неустойчивых) отказов [откл./кмгод].

Точка подключения резервного питания (ТПРП) – узел линии, через который она может получать питание от соседней линии.

Магистраль (с точки зрения анализа надежности) – последовательность участков линии:

- от шин центра питания (ЦП – понизительная подстанция, питающая линию) до точек подключения резервного питания;

- выполненных проводом большего сечения, по сравнению с другими участками, в случае отсутствия в линии ТПРП (назначаемая пользователем).

В данной работе понятие «магистраль» аналогично понятию «главный (основной) фидер», используемому в [29].

Ответвление – последовательность участков линии от узла на магистрали до конечных (тупиковых) узлов линии.

Все участки линии делятся на магистральные (УчМ) и ответвительные (УчО) (т. к. в зависимости от вида участка определяются потенциальные места установки и конкретные виды СУ, см. ниже) согласно следующим правилам:

- в случае отсутствия в линии ТПРП:

а) участки линии, являющиеся УчМ, назначаются ЛПР;

б) участки линии, не отмеченные как УчМ, считаются УчО;

- в случае наличия в линии ТПРП:

а) все узлы, находящиеся непосредственно на линии от шин центра питания (узел с номером 0) до всех ТПРП включительно (узлы с номерами 8 и 12 на рис. 1) считаются узлами магистральными (на рис. 3.1, узлы с номерами 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 11, 12 являются магистральными, далее УзМ);

б) все узлы, не являющиеся магистральными, считаются узлами ответвлений (узлы с номерами 9, 13, 14, 15, 16, 17, 18 на рис. 3.1 являются узлами ответвлений, далее УзО);

в) участки линии, соединяющие два УзМ, считаются УчМ (участки 0–1, 1–2, 2–3, 3–4, 4–5, 5–6, 6–7, 7–8, 5–10, 10–11, 11–12 на рис. 3.1);

г) участки линии, соединяющие УзМ и УзО или два УзО, считаются УчО (участки 3–9, 7–13, 13–14, 13–15, 8–16, 10–17, 17–18 на рис. 3.1).

Рисунок 3.1 – Линия с размещенными в ней СУ

Секция линии (СЛ) – часть линии, ограниченная:

- аппаратом защиты на шинах ЦП (выключатель мощности в начале линии);

- секционирующими устройствами (включая СУ в ТПРП);

- тупиковыми узлами линии.

Секции линии делятся на секции магистрали (СМ) и секции ответвлений (СО) согласно следующим правилам:

- СЛ является СМ, если хотя бы один из ее узлов является УзМ;

- если не один из узлов СЛ не является УзМ, то СЛ является СО.

Для линии (рис. 3.1) деление на секции представлено в таблице 3.1:

Таблица 3.1 – Деление линии на секции магистрали и ответвлений

Секционирующее устройство	Вид секции	Участки линии	Узлы линии
ВАПВ	магистрали	0–1, 1–2, 2–3	1, 2
Рек 1	магистрали	3–9	3, 9
Рек 2	магистрали	3–4, 4–5, 5–6	4, 5, 6
Рек 3	магистрали	6–7, 7–8, 8–16	7, 8, 16
Сек 1	магистрали	5–10	10
П-Р 1	ответвления	7–13, 13–14, 13–15	13, 14, 15
РРУ 1	ответвления	10–17, 17–18	17, 18
РРУ 2	магистрали	10–11, 11–12	11, 12

Длина СЛ – сумма длин участков линии, относящихся к СЛ.

Нагрузка СЛ – сумма нагрузок узлов линии, относящихся (питающихся от) к СЛ. Нагрузка СЛ может быть равна 0. Все узлы нагрузки, относящиеся к одной СЛ, имеют одинаковые интегральные показатели надежности, поскольку эти показатели вычисляются относительно конкретной СЛ.

Отключение – обесточивание линии или ее части по причине аварийной ситуации или повреждения.

Как указывалось выше, задача выбора (определения вида, объема и мест установки) коммутационных и защитных аппаратов в распределительных электрических сетях (РС) среднего напряжения носит название – оптимальное секционирование РС [46], а применяемое при этом оборудование – секционирующие устройства (СУ).

Ниже используются следующие обозначения СУ:

- ВАПВ – выключатель мощности с АПВ;

- РРУ – разъединитель ручного управления;

- ВН-Р – выключатель нагрузки – разъединитель;

- П-Р – предохранитель-разъединитель;

- Сек – секционалайзер;

- Рек – реклоузер.

Все СУ делятся на две группы:

- автоматические – создающие разрыв в линии при возникновении повреждения без вмешательства человека (ВАПВ, Рек, Сек, П-Р);

- неавтоматические – выполняющие любые коммутации в сети только при помощи вмешательства (ручного или средствами телемеханики) человека (РРУ, ВН-Р).

Автоматические СУ, в свою очередь, также можно разделить на две подгруппы в зависимости от их оснащения средствами релейной защиты и автоматики (РЗиА): оснащенные (ВАПВ, Рек); неоснащенные (Сек, П-Р).

Все автоматические СУ имеют зону защиты – часть линии, при возникновении повреждения в которой, СУ должно автоматически сработать (перейти в отключенное состояние).

Для линии (рис. 3.1) деление на зоны защиты представлено в таблице 3.2.

Каждое автоматическое СУ, оснащенное РЗиА, имеет также зону действия – часть линии, в общем случае, содержащая зоны защиты данного СУ и автоматических СУ, неоснащенных РЗиА. Если в линии нет установленных реклоузеров, то зона действия выключателя в ЦП – вся линия. В противном случае, зона действия автоматического СУ распространяется по ходу питания:

- от выключателя в начале линии или реклоузера до следующего реклоузера (реклоузеров);

- от реклоузера до конечных (тупиковых) узлов линии и ТПРП.

Таблица 3.2 – Деление линии на зоны защиты

Автоматическое СУ	Зона защиты
Участки линии	Узлы линии
ВАПВ	0–1, 1–2, 2–3	1, 2
Рек 1	3–9	3, 9
Рек 2	3–4, 4–5, 5–6	4, 5, 6
Рек 3	6–7, 7–8, 8–16	7, 8, 16
Сек 1	5–10, 10–17, 17–18, 10–11, 11–12	10, 11, 12, 17, 18
П-Р 1	7–13, 13–14, 13–15	13, 14, 15

На рис. 3.1 автоматические СУ, оснащенные РЗиА, имеют зоны действия, представленные в таблице 3.3.