Курсовая работа (т): Комплексная оптимизация режима и оценивание состояния ЭЭС

Комплексная оптимизация режима и оценивание состояния ЭЭС

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГАОУ ВПО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н.Ельцина»

Уральский энергетический институт

Кафедра «Автоматизированные электрические системы»

Курсовой проект

по дисциплине: Специальные вопросы ЭЭС

тема: Комплексная оптимизация режима и оценивание состояния ЭЭС

Екатеринбург, 2013

Часть I. Прогнозирование электропотребления

1. На основании максимального электропотребления  построить статистический ряд из восьми недельных электропотреблений, предшествующих неделе, на которую приходится прогнозируемая дата.

.   Выполнить прогноз недельного электропотребления методом наименьших квадратов на основе моделей:

а)     линейной: ;

б)      синусоидальной: .

Обосновать достоверность моделей и выбрать лучшую из них. По выбранной модели определить прогнозное значение . Обе модели отобразить графически.

3. Зная день недели и час суток, определить прогнозное значение суммарной мощности нагрузки ЭЭС:

.

Здесь  определяется из суточного графика (см. п. III исходных данных).

4. Принимая потери в сети равными 5 % от , рассчитать среднюю суммарную генерируемую мощность на планируемый час .

Часть II. Оптимизация режима

1. Распределить активную нагрузку  между станциями (, , ) без коррекции потерь мощности по равенству относительных приростов расхода топлива:

а)      графическим методом;

б)      то же аналитически.

2. Построить суточные графики  и определить суточную потребность станций в топливе (уголь, зольность 30 %). Принять для всех интервалов времени допущение: . Балансирующая станция выполняет функцию частотнорегулирующей.

3.      Принимая , распределить реактивную мощность  между источниками, т.е. найти , , , определить долю потерь мощности в процентах .

.        Рассчитать электрический режим по коэффициентам токораспределения.

.        Решить «задачу Q»: найти оптимальные значения , ,  из условия минимума потерь активной мощности (используя , , ), определить значение .

.        Решить «задачу P» для заданного интервала времени с уточнённым значением потерь мощности:

а)      графическим методом с учётом поправки на потери ();

б)      то же аналитически;

в)      то же графически с учётом ограничений на располагаемую генерируемую мощность: , .

Построить суточные графики , используя данные пункта 2.

7. Результаты оптимизации по активной мощности всеми рассмотренными способами (пункты 1а, 1б, 6а, 6б, 6в) свести в таблицу вида:

Часть III. Комплексная оптимизация режима ЭЭС с учетом технологических ограничений методами нелинейного программирования

. Решить «задачу P» для заданного интервала времени без ограничений:

а) Градиентным методом с оптимальным шагом (2 итерации).

б) Покоординатным методом (2 итерационных цикла).

в) Обобщенным методом Ньютона, используя производные  и , найденные в части II. Отобразить графически получающееся потокораспределение.

2. Рассчитать оптимальный режим (задача Р) с учетом ограничения по перетоку в контролируемой линии. В качестве контролируемой линии принять наиболее загруженную линию в кольцевой части сети, считая, что полученный ранее переток превышает допустимый предел на 15%. Определить предельный переток мощности. Оптимизацию выполнить:

а) Заменой переменных.

б) Методом Лагранжа.

Результаты оптимизации по активной мощности всеми рассмотренными методами (пункты 1, 5а, 5б, 5в из части II, 1а, 1б, 1в, 2а, 2б из части III) свести в таблицу:

Часть IV. Оценивание состояния ЭЭС

В качестве исходных данных используются мощности станций и нагрузок из пункта 1в части III (обобщенный метод Ньютона).

Генерируемая мощность рассматривается как телеизмерение (ТИ), нагрузки узлов - как псевдоизмерения (ПИ). Для определения дополнительных (избыточных) телеизмерений найти наиболее загруженную электропередачу и поток в ней обозначить как Р_x. Место телеизмерения  показано на рисунке, отображающем конфигурацию сети (п. IV исходных данных) знаком V.Далее принять в качестве ТИ: ,

Выполнить оценивание состояния ЭЭС по упрощенным (раздельным) моделям для активной и реактивной мощности из условия, что доверие к ТИ вдвое выше, чем доверие к ПИ. Отобразить графически результаты ОС.

Реферат

Данная курсовая работа состоит из четырех частей: прогнозирования, оптимизации, комплексной оптимизации режима ЭЭС с учетом технологических ограничений методами нелинейного программирования и оценивания состояния.

В первой части были решены следующие вопросы:

Строится статистический ряд предшествующих недельных электропотреблений. На основании построенного ряда прогнозируется недельное электропотребление методом наименьших квадратов, на основании линейной и синусоидальной модели. Обосновывается достоверность одной из моделей по критерию минимума среднеквадратичного отклонения.

Для заданного дня недели и часа определяется прогнозное значение генерируемой мощности ЭЭС. С учетом потерь рассчитывается суммарная нагрузка потребителей.

Во второй части производится распределение прогнозной нагрузки между станциями.

Были решены следующие задачи:

Задача Р решается аналитическим и графическим методами с без учета поправки на потери и с учетом ограничения;

Задача Q решается из условия минимальных потерь активной мощности;

Задача Р решается аналитическим и графическим методами с учетом поправки на потери и ограничения;

Расчет электрического режима на базе полученного распределения мощности по станциям.

В третьей части производится распределение прогнозной нагрузки между станциями методами нелинейного программирования.

Были решены следующие задачи:

Задача Р решается несколькими методами, без ограничений:

графическим методом;

градиентным методом с оптимальным шагом;

покоординатным методом;

обобщенным методом Ньютона;

Приняв переток мощности в контролируемой линии на 15% выше допустимого, находится оптимальный режим следующими методами:

заменой переменных;

методом Лагранжа.

В четвертой части в качестве исходных данных используется электрический режим (потоки мощности, напряжения) и распределение нагрузки и генерируемой мощности из третей части (обобщенного метода Ньютона).

Генерируемая мощность рассматривается как телеизмерение (ТИ), нагрузки узлов, генерация линий и потери как псевдоизмерения (ПИ).

Введение

Данный курсовой проект формирует представление о принципах решения важнейших задач автоматизированных систем управления (далее АСДУ) энергосистем, таких как: планирование, оптимизация режима ЭЭС и оценивание состояния.

Известно, что для поддержания частоты 50 Гц в любой момент времени необходимо соблюдать баланс между генерируемой и потребляемой мощностью. В связи с этим одной из первых задач АСДУ энергосистемами является прогнозирование суточных графиков нагрузки по активной и реактивной мощности с тем, чтобы на основании этого прогноза выполнялось условие баланса.

Задача планирования оптимальной нагрузки станции заключается в распределении для каждого момента времени суммарной нагрузки системы между электростанциями. В основу выбора оптимального распределения нагрузки между электростанциями в монопольной системе управления положен критерий минимума издержек (затрат) на производство электроэнергии. Если не учитывать разную цену на топлива на электростанциях, то минимум издержек на производство электроэнергии сводится к минимизации суммарного расхода топлива на всех электростанциях с учетом различных ограничений на параметры режима.

Без информации о состоянии объекта управления невозможно ни автоматическое, ни автоматизированное управление. Сбор информации в ЭЭС организован через систему телеметрии. Система сбора и передачи телеизмерений дает информацию с некоторой погрешностью, из-за чего трудно получить достоверное представление о режиме ЭЭС. Отличие расчетных и фактических параметров электрического режима может быть столь существенным, что оно не вызывает доверия. В связи с этим в АСДУ предусматривается система достоверизации информации, основанная, главным образом, на методах оценивания состояния.

В курсовом проекте рассмотрены все эти задачи АСДУ: прогнозирование, оптимизация и оценивание состояния режима ЭЭС.

Исходные данные

В таблицы 1 - 6 занесены исходные данные для проведения расчетов.

Таблица 1 - Исходные данные

30.04.2013 - вторник. =0,156

.04.2013 - 18-я неделя года.

Таблица 2 - Суммарный суточный график электропотребления в %

На рисунке 1 изображена заданная схема сети.

Рисунок 1 - Заданная схема сети

Таблица 3 - Параметры заданной схемы

Для всех линий сети приняты следующие параметры:

Удельные сопротивления

Зарядная мощность

.

Таблица 4 - Характеристики блоков