Оптимизация режимов энергосистем

Оптимизация режимов энергосистем
Учебная программа
дисциплины для специальности 1-43 01 02 “Электроэнергетические системы и сети”
специализации 1-43 01 02 01 “Проектирование и эксплуатация электроэнергетических
систем”
1. Цель дисциплины
Приобретение знаний в области оптимизации режимов электроэнергетических
систем и основных электрических сетей на основе специальных математических методов
и вычислительных средств.
К
основным
задачам
дисциплины
относится
обучение
принципам
наивыгоднейшего распределения мощностей между генерирующими источниками,
определения суммарных потерь и относительных приростов потерь через узловые
мощности, оптимизации режимов сложно-замкнутых неоднородных сетей.
В результате изучения дисциплины студент должен
знать:
- общие сведения об электроэнергетических системах и их режимах, рациональном
управлении энергосистемой;
- критерии и методы оптимального распределения мощностей в
электроэнергетической системе;
- методы оптимизации режимов сложно-замкнутых неоднородных электрических
сетей.
уметь:
- определить оптимальное распределение активных мощностей по методу
относительных приростов;
- определять потери и относительные приросты потерь в сетях;
- выполнять распределение мощностей в энергосистеме на основе аналитических
методов оптимизации;
- выполнять расчет экономического распределения мощностей в замкнутой сети;
- выбирать инновационные способы оптимизации режимов работы электрических
сетей.
2. Виды занятий и формы контроля
Виды занятий и формы контроля
Курс
Семестр
Лекции, час
Лабораторные занятия, час
Контрольная работа (семестр)
Экзамен (семестр)
Самостоятельная работа, час
Аудиторных часов
Всего часов изучения дисциплины
Дневное
отделение
4
8
28
14
8
56
42
98
Заочное
отделение
6
11
8
10
11
11
80
18
98
3 Содержание учебной дисциплины
3.1. Темы и их содержание
Тема 1. Общие сведения об электроэнергетических системах и их режимах
Цели и задачи курса, литература, методика проведения лекционных, лабораторных и
самостоятельных занятий. Общая постановка задачи об оптимизации. Основные понятия и
определения. Графики нагрузки. Балансы мощности и энергии. Резервы мощности.
Тема 2. Наивыгоднейшее распределение нагрузки энергосистемы
О рациональном управлении энергосистемой. Постановка задачи оптимизации
режима энергосистемы и основные этапы ее решения. Упрощенный алгоритм
комплексной оптимизации режима энергосистемы.
Тема 3. Критерии и методы оптимального распределения мощностей в
электроэнергетической системе
Математическая формулировка задачи оптимизации. Прямой метод оптимизации.
Метод неопределенных множителей Лагранжа. Учет потерь в сетях при распределении
активных мощностей. Достаточные условия существования уелевой функции
(приведенных затрат).
Тема 4. Практические способы распределения активной нагрузки по
расходным характеристикам
Оптимальное распределение активных мощностей методом относительных
приростов. Табличный способ распределения нагрузки. Экономичное распределение
активной нагрузки между станциями с учетом потерь мощности (графоаналитическое
решение).
Тема 5. Потери в сетях
Определение суммарных потерь активной мощности через узловые мощности.
Собственные и взаимные сопротивления узлов и их определение. Относительные
приросты потерь в сетях.
Тема 6. Аналитические методы распределения активных мощностей в
энергосистеме
Метод основанный на аппроксимации расходных характеристик полиномами
второй степени. Метод последовательных приближений. Метод динамического
программирования. Градиентный метод оптимизации. Учет ограничений в виде
неравенств. Метод штрафных функций.
Тема 7. Оптимальные условия работы энергосистем
Оптимальное распределение реактивных мощностей. Взаимосвязь оптимального
распределения активной и реактивной мощности. Охрана окружающей среды и
оптимальные режимы нагрузки. Оптимизация уровня надежности работы энергосистемы.
Резерв мощности в энергосистеме. Оптимизация качественных показателей
электроэнергии. Оптимальные значения частоты и напряжений.
Тема 8. Оптимизация режимов работы основных электрических сетей
энергосистем
Понятие об экономическом, естественном и принудительном распределении
мощностей. Распределение мощностей в замкнутой сети, обеспечивающее минимальные
потери мощности. Оптимизация режимов замкнутых электрических сетей при помощи
вольтодобавочных трансформаторов. Обобщенный метод контурных уравнений.
Оптимизация режимов работы замкнутых сетей с помощью установок и продольной
компенсации. Оптимизация оперативного управления режимами сложно-замкнутых
неоднородных сетей. Экономические режимы работы подстанций. Оптимизация режимов
работы электрических сетей на основе инновационных способов уменьшения потерь
мощности и энергии. Оптимизация основных сетей энергосистем по напряжению и
реактивной мощности.
3.2. Примерный перечень лабораторных занятий
1. Оптимальное распределение активных мощностей между агрегатами
электростанций методом относительных приростов
2. Оптимальное распределение активных мощностей между агрегатами
электростанций методом динамического программирования
3. Оптимальное распределение активных мощностей градиентным методом
4. Определение относительных приростов потерь мощности в электрической сети
5. Оптимизация режимов основных сетей энергосистем по напряжению и
реактивной
мощности
за
счет
изменения
коэффициентов
трансформации
трансформаторов и автотрансформаторов связи
6. Оптимизация режимов основных сетей энергосистем по напряжению и
реактивной мощности за счет изменения генерирующих мощностей источников
реактивной мощности
7. Оптимизация режимов работы замкнутых электрических сетей с помощью
вольтодобавочных трансформаторов
Резервные занятия
8. Оптимизация режимов работы замкнутых электрических сетей с помощью
установок продольной компенсации
9. Исследование целесообразности регулирования напряжения в сетях
сверхвысокого напряжения с учетом потерь на корону
10. Изучение экономических режимов работы подстанций
11. Определение оптимальных мест размыкания распределительных электрических
сетей 35 – 110 кВ
4. Информационно-методическое обеспечение
4.1. Основная литература
1. Веников В.А. и др. Оптимизация режимов электростанций и энергосистем:
Учебник для вузов/ В.А.Веников, В.Г.Журавлев, Т.А. Филлипова - М.: Энергоатомиздат,
1990 - 352 с., илл.
4.2. Дополнительная литература
2. Арзамасцев Д.А. и др. АСУ и оптимизация режимов энергосистем. Учебн. пособ.
для студентов вузов./ Арзамасцев Д.А., Бартоломей П.И., Холян А.М. Под ред.
Арзамасцева Д.А. - М.: Высш.шк.,1983 – 208 с., илл.
3. Электрические системы. Электрические расчеты, программирование и
оптимизация режимов. Под ред. В.А.Веникова. Учебное пособие для электроэнерг. вузов.
- М.: Высшая школа, 1973 - 320 с. илл.
4. Электрические системы. Кибернетика электрических систем. Под ред.
В.А.Веникова. Учебн. пособие для электроэнергетических вузов. - М.: Высшая школа,
1974 - 328с. илл.
5. С.К. Гурский, Г.Е. Поспелов, В.Т. Федин Оптимизация режимов энергосистем.
Учебное пособие по разделу курса "АСУ и оптимизация режимов энергосистем" для
студентов дневного, вечернего и заочного отделения специальности "Электрические
системы" (0302). Минск: БГПА, 1977 - 139 с.
6. Оптимизация режимов энергетических систем / Синьков В.М., Богословский
А.В., Григоренко В.Г., Калиновский Л.А., Огородников А.А., Мозговая Э.А. Издательское
объединение "Вища школа". - 1976, 308 с.
7. Прокопенко В.Г., Фурсанов М.И. Лабораторный практикум по дисциплинам
“Оптимизация режимов энергосистем и сетей” и “Оптимизация электроэнергетических
систем”. – Минск: БНТУ, 70 с
8. Маркович И.М. Режимы энергетических систем. - М.: Энергия, - 1969, - 352 с.
9. Методы оптимизации режимов энергосистем / В.М. Горнштейн, Б.П.
Мирошниченко, А.В. Пономарев и др. Под ред. В.М. Горнштейна. - М.: Энергия, - 1981, 336 с., илл.
10. С.К. Гурский, С.В. Домников, О.И. Александров. Лабораторный практикум по
курсу
"АСУ и оптимизация режимов энергосистемы" для студентов
электроэнергетических специальностей. Часть 2. Оптимальное распределение нагрузок в
энергосистеме. Минск: БПИ, 1984,-56 с.
11. Электроэнергетические системы в примерах и иллюстрациях. Учебное пособие
для вузов. Ю.Н. Астахов, В.В. Ежков и др. Под ред. В.А. Веникова - М.: Энергоатомиздат,
1982 - 504 с., илл.
12. Совалов С.А. Режимы единой энергосистемы. - М.: Энергоатомиздат, 1983, 384 с., илл.
13. Кузнецов А.В., Холод Н.И., Костевич Л.С. Руководство к решению задач по
математическому программированию. – Мн.: Вышэйшая школа, 1978. – 256 с.
4.3. Компьютерные программы и другие научно-методические материалы
1. Программа RASTR расчета и анализа режимов сложнозамкнутых электрических
сетей.
2. Программы по распределению активных мощностей в энергосистеме –
разработки кафедры “Электрические системы” БНТУ.
3. Программы по оптимизации режимов электрических сетей энергосистем разработки кафедры “Электрические системы” БНТУ.