Электроэнергетические системы и сети 3
Работа добавлена на сайт samzan.net:
PAGE 8
1. Ярош В.А.
2. дисциплина «Электроэнергетические системы и сети»
3. группа ЭБ-101 занятия по четвергам 1 неделя 6 пара всего 24 часа
ЭС-101 занятия по четвергам 1 и 2 неделя 7 пара всего 33 часа
4. Список основной литературы по дисциплине.
1) Передача и распределение электрической энергии: учеб. пособие / А.А. Герасименко, В.Т. Федин. − Изд. 2-е. − Ростов н/Д : Феникс, 2008. − 715 с.
(можно использовать Изд. 1-е 2006. − 808 с.)
2) Электрические системы и сети : учебник для вузов / В. И. Идельчик. − Изд. 2-е. М.: ООО «Издательский дом Альянс», 2009. − 592с.
(можно использовать Изд. 1-е М.: Энергоатомиздат, 1989. − 592 с.)
3) Электрические системы и сети : учеб. пособие для вузов / А. В. Лыкин. − М. : Логос, 2007. − 253 с.
4) Справочник по проектированию электрических сетей / [И. Г. Карапетян и др.]; под ред. Д.Л. Файбисовича. − Изд. 3-е, перераб. и доп. − М.: ЭНАС, 2009. − 392 с.
Дополнительная литература.
1) Электрические системы : учеб. пособие. / под ред. В. А. Веникова. − 344 с.
2) Электрические системы. Электрические сети : учебник для вузов / [В.А. Веников, А.А. Глазунов, Л.А. Жуков и др.] ; под ред. В. А. Веникова, В. А. Строева. − 2-е изд., перераб. и доп. − М. : Высшая школа, 1998. - 511 с.
3) Электрические системы и сети в примерах и иллюстрациях : учеб. пособие для вузов / [В. В. Ежков, Г. К. Зарудский, Э. Н. Зуев и др.] ; под ред. В. А. Строева. − М. : Высшая школа, 1999. - 350 с.
4) Справочник по проектированию электроэнергетических систем / [В. В. Ершевич, А. Н. Зейлигер, Г. А. Илларионов и др.] ; под ред. С. С. Рокотяна и И. М. Шапиро. − 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Энергоатомидат, 1985. − 352 с.
5) Электротехнический справочник : в 4 т. / под ред. А. И. Герасимова, А. Ф. Дьякова, Н. Ф. Ильинского и др., Т. 3, Производство, передача и распространение электрической энергии. − 8-е изд., испр. и доп. - М. : МЭИ, 2002. - 964с.
6) Электрические системы и сети. Проектирование : учеб. пособие для вузов / Г. Е. Поспелов, В. Т. Федин. - 2-е изд., испр. и доп. - Мн. : Вышэйшая школа, 1988. - 308 с.
Тема 1
Общие сведения о проектировании электрических сетей.
Состав задач проектирования и элементы САПР электрических систем и сетей. Учет многокритериальности при проектировании электрических систем, основные критерии.
Общая задача, возникающая при проектировании электрических сетей, заключается в выборе самых рациональных решений и в выборе наилучших параметров этих решений.
Т.е Задача проектирования электрических сетей состоит в разработке и технико-экономическом обосновании решений, определяющих развитие электрической сети, обеспечивающих при наименьших затратах снабжение потребителей электрической энергией при выполнении технических ограничений по надежности электроснабжения и качеству электроэнергии. [ВИИ]
Все проектные работы делятся на две части:
1) Проектирование энергосистем и электрических сетей начинается с выполнения комплекса так называемых внестадийных проектных работ. В результате выполнения этих работ разрабатываются обосновывающие материалы для определения экономической эффективности и целесообразности проектирования, строительства или реконструкции и расширения электросетевых объектов.
2) После утверждения обосновывающих материалов начинается стадийное проектирование электросетевых объектов.
Проект развития электрических сетей может выполняться в качестве самостоятельной работы или как составная часть схемы развития энергосистемы. При проектировании электрических сетей увязываются решения по развитию сетей различных назначений и напряжений. На различных этапах проектирования электрических сетей решаются разные по составу и объему задачи, которые имеют следующее примерное содержание:
1) анализ схемы и режимов существующей сети;
2) расчет электрических нагрузок, составление баланса активных мощностей и обоснование строительства новых подстанций;
3) электрические расчеты нормальных и послеаварийных режимов и обоснование схемы сети;
4) составление баланса реактивной мощности, выбор средств регулирования напряжения, обоснование мощности, мест размещения и типов компенсирующих устройств;
5) расчеты токов короткого замыкания, формулировка требований к коммутационным аппаратам и разработка мероприятий по ограничению токов короткого замыкания;
6) выбор мощности и мест размещения средств компенсации емкостных токов в сетях с изолированной нейтралью;
7) расчет технико-экономических показателей.
С точки зрения системного подхода следует вести проектирование для всей сети электроэнергетической системы, начиная от шин электростанций и включая всех потребителей.
Такая задача чрезмерно громоздка, практически ее можно решать только по частям – проектировать отдельно сети различных назначений, электростанции и подстанции, защиту от перенапряжений, релейную защиту, устройства автоматики и т.д. При проектировании каждой из этих частей отдельные части представляются приближенно, в них учитываются лишь влияющие на данную часть элементы, для которых предполагаются типовые решения. В дальнейшем эти полученные при проектировании решения уточняются и согласовываются.
Проектирование, сооружение объектов и эксплуатация электроэнергетических систем связаны с большими материальными затратами. Поэтому важно, чтобы эти затраты были использованы с наибольшей эффективностью и обеспечивали необходимую надежность электроснабжения потребителей.
Обычно в качестве показателя эффективности решений выступает не один, а несколько критериев, то есть приходится решать многокритериальную (многоцелевую) задачу.
В этом задачу проектирования электрических сетей следует рассматривать как оптимизационную задачу.
Допустим, требуется принять какое-то решение по проектирования сети, его эффективность характеризуется некоторым критерием оптимальности F, который обычно задается в виде функции.
Критерий оптимальности в общем виде можно записать так:
(1.1)
где − контролируемые факторы (искомые параметры объекта), выбор которых находится в распоряжении лица, принимающего решение;
− неконтролируемые факторы (параметры объекта, представляющие собой исходные данные в задаче оптимизации), на которые лицо, принимающее решение, влиять не может.
На решение задач накладываются ограничения, связанные с естественными причинами, например, техническими характеристиками проектируемого объекта, ограниченностью ресурсов, и т.п. Математически эти ограничения записываются в следующем виде:
(1.2)
Кроме того, каждый контролируемый фактор (искомый параметр ) также может выбираться лишь из области его допустимых значений, характеризующих, например, предельную допустимую мощность электростанции, максимальное допустимое напряжение электропередачи и т.п. :
(1.3)
Выражения (1.1)-(1.3) представляют экономико-математическую модель задачи.
Цель заключается в том, чтобы найти оптимальные значения контролируемых факторов из областей их допустимых значений, которые по возможности обращали бы критерий оптимальности в максимум (или минимум):
. (1.4)
Задачи принятия решений разделяют на однокритериальные и многокритериальные.
Основными критериями для правильного решения которой являются:
1− обеспечение потребителей качественной электроэнергией,
2− надежность электроснабжения потребителей,
3− бесперебойность питания,
4− экономическая целесообразность сети,
5− а также перспективность дальнейшего использования и развития.
1. Под качеством электроэнергии понимают необходимый уровень напряжения у потребителей и частоты в системе, а также определенные требования в отношении симметрии и синусоидальности напряжения.
2. Надежность электроснабжения достигается прежде всего резервированием питания, т.е. увеличением капитальных затрат, что экономически не всегда может быть оправдано. Поэтому всех потребителей электроэнергии делят на три категории, обеспечивая для них неодинаковое резервирование питания и неодинаковую надежность.
Среди мер, увеличивающих надежность питания потребителей, кроме резервирования питания (прокладка второй цепи линии, установка нескольких трансформаторов, резерв генераторной мощности, создание замкнутой сети с несколькими независимыми источниками питания и т.д.), можно также назвать использование автоматики: АВР, АРЧ, АПВ, ОАПВ, самозапуск асинхронных двигателей.
3 Бесперебойное питание потребителей достается при питании от двух различных станций или подстанций, а также от двух различных секций шин станции или подстанции.
4. Сеть должна проектироваться таким образом, чтобы для ее осуществления потребовались наименьшие капиталовложения, а эксплуатация сети должна давать минимум годовых расходов, что является показателем экономической целесообразности сети. Проект должен содержать определение себестоимости передачи электроэнергии.
5. Дальнейшее использования и развития сети достигается например установкой трансформаторов с большей номинальной мощностью для возможности подключения новых потребителей.
Почти во всех случаях решения задач проектирования приходится иметь дело с дискретно изменяющимися величинами: напряжением сети, числом линий и схемой их соединения, сечением проводов и т.п. Приходится сравнивать несколько технически приемлемых вариантов. Количество возможных решений при этом получается хотя и конечным, но большим. Из составленных вариантов на основе предварительной оценки отбирают лучшие, являющиеся конкурентоспособными, и производят их сравнение.
Решающими при сравнении вариантов являются технико-экономические показатели, которые выясняются при технико-экономических расчетах.
К основным экономическим показателям систем передачи и распределения электроэнергии отнесем:
− капитальные затраты (вложения),
−ежегодные издержки (годовые эксплуатационные расходы),
−чистый дисконтированный доход
− срок окупаемости сооружаемого объекта.
[ВИИ]
В простейшем случае, как в курсовом проекте, предварительный выбор вариантов электрической сети проводится по приведенным затратам. И это является однокритериальной задачей оптимизации проектирования электрической сети.
Сравнивать по приведенным затратам можно только такие варианты сети, питающей потребителей I категории.
Для потребителей II категории перерыв в электроснабжении приводит к ущербу от нарушения электроснабжения У, руб/год.
В этом случае мы получаем оптимизационную задачу с двумя критериями.
Т.к. Ущерб из-за недоотпуска и приведенных затрат имеют одну размерность (рубли), то обобщенный показателя эффективности выбора схемы сети можно представить в виде алгебраической суммы частных критериев.
.
Мы рассмотрели случай, когда критерии имеют одну размерность (рубли). А если в качестве дополнительного критерия нужно использовать, например, потери электроэнергии. Как быть в этом случае?
Кроме того не каждый критерий оптимизации оказывает равнозначное влияние при выборе варианта проектируемой сети. Если мы хотим учесть, например, землетрясения в Индонезии то мы понимаем что его влияние на нашу электрическую сеть очень сильно стремиться к нулю.
Поэтому одним из наиболее эффективных методов решения многокритериальных задач является создание обобщенного показателя в виде алгебраической суммы частных критериев с весовыми коэффициентами.
,
где − весовые коэффициенты, − значение частного критерия, n − количество критериев.
Весовые коэффициенты определяются методом экспертных оценок и характеризуют степень важности каждого критерия в сравнении с другими.
В основе методов определения весовых коэффициентов применяемых на практике лежит опрос экспертов с последующей математической обработкой их суждений. Рассмотрим наиболее известные из них.
Методы определения весовых коэффициентов:
1. Прямая расстановка. Экспертам предлагается расставить коэффициенты при соответствующих критериях исходя из условия, что (или 100%).
После проведения опроса экспертов нужно математически обработать их суждения. Например, по Методу среднего значения.
После получения от экспертов оценок критериев их усредняются.
Т.е − средняя оценка i критерия определяется по формуле:
,
где − экспертная оценка i-го критерия j-м экспертом, m – количество экспертов.
Используя полученные средние значения, определяем средневзвешенное значение весовых коэффициентов каждого из значений. Т.е приводятся к долям от единицы путем деления соответствующей средней оценки i-го критерия на сумму средних оценок по всем критериям (n − количество критериев).
, где
При этом сумма всех весовых коэффициентов равна 1, т.е. .
2. Ранжирование критериев. Ранжирование позволяет упорядочить критерии по степени возрастания или убывания их влияния на интересующий исследователя процесс. Результаты ранжирования n критериев m экспертов можно представить в виде матрицы
(1)
Сводные оценки весовых коэффициентов можно получить в результате усреднения частных рангов.
Математическая обработка по формуле Фишберна.
Каждому критерию при проектировании электрических систем и сетей ставится в соответствие оценка его значимости. Затем строится система весов. После того как расположили все критерии по порядку убывания значимости (или возрастанию) таким образом, чтобы выполнялось правило
Определяем веса критериев с помощью формулы Фишберна:
,
где – это вес i -го критерия по мнению j-го эксперта; i – номер текущего критерия; n – количество критериев.
Итоговый весовой коэффициент рассчитывается как среднее арифметическое весов, определенных экспертами.
,
где – это итоговый весовой коэффициент i -го критерия; j – номер эксперта; m – количество экспертов.
3. Парное сравнение. В этом методе экспертам предлагается последовательно сравнить критерии попарно. Информация от каждого эксперта поступает в форме булевой матрицы парных сравнений
,
где ; ; − результат парного сравнения j-м экспертом критерия и может выражаться либо единицей, либо нулем по одному из следующих правил. Если эксперт сравнивает факторы между собой, то
Результаты парных сравнений представляются в виде булевых матриц и обрабатываются соответствующими методами, рассмотрение которых не входит в рамки изучаемого Вами курса. С ними можно ознакомиться в специальной литературе.
4. Метод анализа иерархий. Суть этого подхода заключается в попарном сопоставлении критерии, влияющих на процесс, но по специальной шкале. Результаты парного сравнения представляются в виде матрицы . Здесь означает отношение весов соответствующих критериев. Поэтому должно выполняться условие «антисимитричности»: .
Автор метода Т.Саати обосновал возможность представления суждения экспертов следующим образом.
Суждению эксперта приписывается код (трактуемый как число) – один из 17 возможных – от 1 до 9 или от 1/2 до 1/9. Например, существенно превосходит критерий , то в матрице парных сравнений записывают ,
Кроме того существуют еще методики определения весовых коэффициентов: по методу наименьших квадратов, по методу нечеткого большинства и так далее.
Весовые коэффициенты, рассчитанные по всем этим методикам, имеют некоторые допущения и недостатки.
Реализация многокритериального подхода при проектировании довольно трудна. Т.к. многим из известных факторов трудно дать количественную оценку.
Поэтому на практике и в курсовом проекте по сетям используют однокритериальный способ сопоставления вариантов.
При этом часть существенных факторов, которые не включены в основной критерий, вносятся в ограничения. В ограничения вносятся надежность электроснабжения и качество напряжения.
Для учета факторов надежности ставится условие, чтобы потребители первой и второй категорий получали электроэнергию от двух независимых источников.
Качество напряжения учтено в ограничениях по уровням напряжения на шинах низшего напряжения трансформаторов.
В режиме наибольших нагрузок это напряжение должно быть обеспечено на уровне (1,05...1,1)·, в режиме наименьших нагрузок − в послеаварийном режиме − (1,0... 1,1)·.
В послеаварийных режимах потоки мощности по линиям и обмоткам трансформаторов не превышают предельно допустимые потоки по условиям нагрева, что также является одним из элементов учета фактора надежности
С учетом условий по ограничивающим факторам (критериям) варианты по этим факторам не будут иметь существенных различий. Благодаря этому в практике проектирования стало допустимым сопоставлять варианты по одному целевому критерию − приведенным затратам.
Предпочтение отдастся тому из вариантов, приведенные затраты у которого наименьшие.
Применение систем автоматизации проектирования энергосистем (САПР) имеет важное значение при проектировании энергосистем и электрических сетей. Основные искомые параметры при проектировании электрической сети − номинальное напряжение, сечение проводов линий, количество линий, пропускная способность их, количество и мощности трансформаторов — изменяются дискретно. Количество искомых величин оказывается весьма большим, и формулировка задачи проектирования в виде математической задачи очень сложна. Решение задачи проектирования электрической сети (и тем более проектирования энергосистемы) без участия проектировщика невозможно. Система автоматизации проектирования ЭС выполняет функции советчика проектировщика и не предназначена для его полной замены, т. е. для полного выполнения проекта. С помощью САПР ЭС можно получить решение некоторых частных задач, а также автоматизировать этапы многих задач, решаемых при проектировании энергосистем и электрических сетей. [ВИИ]
При выполнении курсового проект «Проектирование сети 35-220 кВ» и дипломной работы Вы будете проектировать либо вновь сооружаемую либо расширение существующей сети. При этом
Проектирование проводится в следующей последовательности.
1. Составить баланс активной и реактивной мощностей в проектируемой сети, установить возможные направления передачи энергии, величину и место расположения резерва. Произвести выбор компенсирующих устройств.
2. Выбираются номинальные напряжения проектируемой сети.
3. Производят выбор трансформаторов.
4. Намечаются возможные варианты схемы сети (9 шт. кольцевые, радиальные, смешанные). И рассчитываются их показатели (длины линий, трас, количество выключателей). На основании их предварительного сравнения выбирают 3 схемы.
5. Для выбранных вариантов устанавливается тип сети (воздушная или кабельная). Определяется сечение и марка проводов и кабелей по участкам сети, потери напряжения в нормальном и послеаварийном режиме.
7. Проводятся технико-экономические расчет, т.е рассчитываются приведенные затраты с использованием укрупненных показателей стоимости для каждого из вариантов сети и на основании сравнения приведенных затрат выбирается выгодный вариант сети.
8. Производится расчет основных режимов работы электрической сети (определяются потери энергии и др.).
9. Решение вопросов, связанных с регулированием напряжения.
10. Рассчитываются основные технико-экономические показатели спроектированной сети.
2. Реферат- Міжнародне становище країн Азії та Африки в повоєнні роки
3. на тему- ОУНУПА в боротьбі за Українську Самостійну Соборну Державу Викона
4. тематика Специальность 240 01 01 Программное обеспечение информационных технологий Группа Препод
5. . ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ ПОНЯТИЕ ПРОИСХОЖДЕНИЕ ВИДЫ
6. Тема- ТО и ТР системы питания карбюраторных двигателей
7. Чему равна потенциальная энергия взаимодействия электрона с ядром в атоме водорода Ue2-4r0 е ~ заряд элек
8. Опыт показывающий эквивалентность количества тепла образующегося в теплоизолированной камере с животным
9. ОКраснова Земельное право ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ КУРС Второе издание переработанное и дополненное ЮРИСТ
10. Загоскин М.Н
11. СВІТОВА ЕКОНОМІКА Для студентів з напрямів підготовки 6
12. Источники создания расширенного уровня сервиса
13. Так же в нашем магазине вы можете приобрести тертые какао бобы для приготовления настоящего домашнего шок
14. Тема 5 вопросы 56 СУРСы В научной литературе в практической деятельности государственных органов к соци
15. ВНЕДРЕНИЕ НОВЫХ ЯВЛЕНИЙ В ОБЩЕСТВЕННО-ПОЛИТИЧЕСКУЮ МЫСЛЬ РОССИИ В 50-60- Е ГГ.XVIII ВЕКА- «БОРЬБА С МОНАРХОМ»
16. Тематика научноисследовательских работ должна соответствовать направлениям секций научных отделений МАН У
17. Постановка проблемы и ее актуальность
18. Понятие информационных систем 5 2
19. ВЕЛИЧАЙШАЯ ВОЗМОЖНОСТЬ В ИСТОРИИ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА
20. Экология 2Экология и инженерная охрана природы 3