Оптимальное размещение средств компенсации реактивной мощности с помощью метода дифференциальной эволюции

Оптимальное размещение средств компенсации реактивной мощности с помощью метода дифференциальной эволюции

Автор: Губин Павел Юрьевич, Малахов Антон Александрович, Рындина Ксения Владимировна

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power

Рубрика: Электроэнергетика

Статья в выпуске: 2 т.21, 2021 года.

Бесплатный доступ

Компенсация реактивной мощности в сетях высокого напряжения применяется и должна применяться в качестве инструмента повышения надежности и энергоэффективности электроснабжения, которые подразумевают обеспечение целого ряда показателей работы сетей: от поддержания требуемых уровней напряжения и допустимых токовых загрузок элементов до обеспечения нормируемого значения коэффициента мощности и снижения потерь электроэнергии. Из-за необходимости учета инвестиционной привлекательности проекта проблема выбора оптимальных мощностей и мест установки средств компенсации становится многофакторной задачей, требующей комплексного моделирования сетей электроснабжения в комбинации с применением специальных математических методов поиска оптимальных решений. В данной работе представлена методика оптимального размещения компенсирующих устройств по критерию максимума чистого дисконтированного дохода с учетом потерь электроэнергии за расчетный период и требований к уровням напряжения на шинах подстанций сети на основе метаэвристического метода дифференциальной эволюции. При этом в качестве базы для моделирования и выполнения расчетов используется программный комплекс DIgSILENT PowerFactory 2020. Предлагаемый подход позволяет осуществить выбор наилучших мест установки устройств компенсации реактивной мощности и их параметров из предопределенного расчетчиком модельного ряда и одновременно принять во внимание сетевые ограничения и приведенные затраты для произвольного периода планирования, что продемонстрировано на примере 14-узловой модели IEEE.

Еще

Электрическая сеть, средство компенсации реактивной мощности, метод дифференциальной эволюции, чистый дисконтированный доход, потери электрической энергии, DIgSILENT PowerFactory

Короткий адрес: https://sciup.org/147234103

IDR: 147234103   |   DOI: 10.14529/power210207

Список литературы Оптимальное размещение средств компенсации реактивной мощности с помощью метода дифференциальной эволюции

  • Method for rating power cables buried in surface troughs / P.L. Lewin, J.E. Themed, A.E. Davies, S.T. Larsen // IEE Proceedings: Generation, Transmission and Distribution. – 1999. – Vol. 146, no. 4. – P. 341–359.
  • Непомнящий, В.А. Экономические потери от нарушений электроснабжения потребителей / В.А. Непомнящий. – М.: МЭИ, 2010. – 188 с.
  • Гуревич, Ю.Е. Применение математических моделей электрической нагрузки в расчетах устойчивости энергосистем и надежности электроснабжения промышленных потребителей / Ю.Е. Гуревич, Л.Е. Либова. – М: ЭЛЕКС-КМ, 2008. – 248 с.
  • Беляевский, Р.В. Формирование целевой функции и системы ограничений при оптимизации размещения компенсирующих устройств в электрических сетях территориальных сетевых организаций / Р.В. Беляевский // Вестник Кузбасского государственного университета. – 2017. – Т. 5. – С. 150–155. DOI: 10.26730/1999-4125-2017-5-150-155
  • Etemadi, A.H. Distribution system reliability enhancement using optimal capacitor placement / A.H. Etemadi, M. Fotuhi-Firuzabad // IET Generation, Transmission and Distribution. – 2008. – Vol. 2, no. 5. – P. 621–631. DOI: 10.1049/iet-gtd:20070515
  • Третьяков, Е.А. Оптимизация структуры компенсирующих устройств / Е.А. Третьяков, Н.Н. Малышева, А.В. Краузе // Известия Транссиба. – 1999. – Т. 4. – С. 85–94.
  • Ефременко, В.М. Расчет оптимального размещения компенсирующих устройств методом множителей Лагранжа / В.М. Ефременко, Р.В. Беляевский // Вестник Кузбасского государственного технического университета. – 2012. – Т. 6. – С. 138–141.
  • Саенко, Ю.Л. Применение нейронных сетей при оптимизации режима реактивной мощности в разветвлённых электрических сетях / Ю.Л. Саенко, В.В. Любарцев // Электрификация транспорта. – 2016. – Т. 12. – С. 53–58.
  • Влацкая, Л.А. Применение генетических алгоритмов в задачах оптимизации размещения компенсирующих устройств / Л.А. Влацкая, Н.Г. Семенова // Электротехнические системы и комплексы. – 2019. – Т. 4. – С. 21–28.
  • Swarnkar, A. Optimal placement of fixed and switched shunt capacitors for large-scale distribution systems using genetic algorithms / A. Swarnkar, N. Gupta, K.R. Niazi // IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Conference Europe. – 2010. – P. 621–631. DOI: 10.1109/isgteurope.2010.5638938
  • Dutta, S. Optimal location of STATCOM using chemical reaction optimization for reactive power dispatch problem / S. Dutta, P.K. Roy, D. Nandi // Ain Shams Engineering Journal. – 2016. – Vol. 7, no. 1. – P. 233–247. DOI: 10.1016/j.asej.2015.04.013
  • Optimal capacitor placement in distribution systems for power loss reduction and voltage profile improvement / A.A. Abou El-Ela, R.A. El-Sehiemy, A.-M. Kinawy, M.T. Mouwafi // IET Generation, Transmission and Distribution. – 2016. – Vol. 10, no. 5. – P. 1209–1221. DOI: 10.1049/iet-gtd.2015.0799
  • Fard, A.K. Optimal stochastic capacitor placement problem from the reliability and cost views using firefly algorithm / A.K. Fard, T. Niknam // IET Science, Measurement and Technology. – 2014. – Vol. 8, no. 5. – P. 260–269. DOI: 10.1049/iet-smt.2013.0231
  • Singh, S.P. Optimal allocation of capacitors in distribution systems using particle swarm optimization / S.P. Singh, A.R. Rao // International Journal of Electrical Power and Energy Systems. – 2012. – Vol. 43, no. 1. – P. 1267–1275. DOI: 10.1016/j.ijepes.2012.06.059
  • POWERFACTORY APPLICATIONS // DIgSILENT | POWER SYSTEM SOLUTIONS. – https://www.digsilent.de/en/powerfactory.html (дата обращения: 30.03.2021).
  • Metropolis, N. Equation of State Calculations by Fast Computer Machines / N. Metropolis, A.W. Rosenbluth // Chemical Physics. – 1953. – P. 1087–1092.
  • Storn, R. Differential Evolution – A Simple and Efficient Adaptive Scheme for Global Optimization over Continuous Spaces / R. Storn, K. Price // Journal of Global Optimization. – 1997. – Vol. 11. – P. 341–359. DOI: 10.1023/a:1008202821328
  • Монахов, О.Г. Алгоритм дифференциальной эволюции в задачах оптимизации маршрутов прокладки инженерных сетей / О.Г. Монахов, Э.А. Монахова, Г.Ы. Токтошов // Машиностроение и компьютерные технологии. – 2015. – Т. 9. – C. 135–144.
  • Ещин, Е.К. Дифференциальная эволюция в управлении состоянием асинхронных электродвигателей / Е.К. Ещин // Вестник Кузбасского государственного технического университета. – 2013. – Т. 3. – С. 98–101.
  • Губин, П.Ю. Применение метода дифференциальной эволюции в задаче планирования ремонтов генерирующего оборудования / П.Ю. Губин, В.П. Обоскалов // РАН. Энергетика. – 2021. – Т. 2. – С. 1–14.
  • Файбисович, Д.Л. Справочник по проектированию электрический сетей / Д.Л. Файбисович, И.Г. Карапетян, И.М. Шапиро. – 4-е изд., перераб., и доп. – М.: ЭНАС, 2012. – 376 с.
  • Dickert, J. Energy loss estimation in distribution networks for planning purposes / J. Dickert, M. Hable,
  • P. Schegner // 2009 IEEE Bucharest PowerTech. – 2009. – P. 1–6. DOI: 10.1109/ptc.2009.5281997
  • Ананичева, С.С. Схемы замещения и установившиеся режимы электрический сетей / С.С. Ананичева, А.Л. Мызин. – 6-е изд., испр. – Екатеринбург: УрФУ, 2012. – 80 с.
  • Тестовые схемы / Отдел энергетики Института социально-экономических и энергетических проблем Севера Коми научного центра УрО РАН. – http://energy.komisc.ru/dev/test_cases (дата обращения: 13.04.2021).
  • Батареи статических конденсаторов (БСК) 6–220 кВ // СлавЭнерго. Электротехнический завод. – http://slavenergo.ru/batarei_bsk (дата обращения: 14.04.2021).
  • Конденсаторные установки // Энергозапад. Производственно-торговое электротехническое предприятие. – http://energozapad.ru/ukrl56 (дата обращения: 14.04.2021).
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp