Расчет и проектирование оптимальных режимов энергосистем

 

 

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ КОНФИГУРАЦИИ  СЕТИ

Под оптимальной конфигурацией сети подразумевается минимальные затраты на передачу электроэнергии. С учетом прямопропорциональности затрат на передачу энергии длине ЛЭП, это означает, что оптимальная сеть должна иметь минимальную длину. В данном случае, согласно заданию, условия надежности электроснабжения и стоимости строительства линии во внимание не принимаются.

Конфигурацию сети определяем с помощью функции minimize.

Целевая функция выглядит как

,

где Li - длина соответствующего участка;

Pi – мощность, протекающая по нему.

– поправочный коэффициент.

Функция состоит из трех составляющих, представляющих собой баланс активных мощностей для каждой из трех электростанций:

Таблица 5 –Мощности участков

	Н1	Н2	Н3	Н4	H5
ГЭС	Р1	Р2	Р3	Р4	P5
ТЭС1	Р6	Р7	Р8	Р9	Р10
ТЭС2	Р11	Р12	Р13	Р14	Р15

Начальные приближения

Ограничения

 

 

Таблица 6 –Оптимальная схема сети

	Н1	Н2	Н3	Н4	Н5	Σ Г
ГЭС	36	0	42	42	32	132
ТЭС1	0	0	0	18	0	18
ТЭС2	0	26	0	0	0	26
Σ Н	36	26	42	60	32

 

Оптимальная схема сети представлена в приложении.

В связи с тем, что потребитель 1 и 5 находятся практически на одной линии и питаются от электростанций (ТЭС2 и ГЭС), поэтому экономически выгодно заменить индивидуальные линии электропередач одной магистральной ЛЭП.

4 потребитель будет присоединяться путем захода линии (проходная подстанция).

Исправленная оптимальная схема сети представлена в приложении.

Далее выбираем напряжение и сечение провода, учитывая сделанные исправления.

 

 

 

5 ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ СЕТИ

Выбор напряжения сети осуществляется по формуле Стилла, исходя из максимальной мощности, протекающей по участку сети и длины линии. Для каждого потребителя напряжение рассчитывается индивидуально, после чего выбирается оптимальное напряжение для всей радиально-магистральной сети.

Результаты для каждого участка представлены в таблице 7.

Таблица 7 – Параметры участков сети

Участок	Мощность, МВт	Длина, км	Напряжение, кВ
L.T1_Н4	18	10	74,9
L.Т2_Н2	26	51	93,8
L.Г_Н1	36	28,3	106,7
L.Н2_Н5	40	72,1	115,8
L.Г_Н3	42	197	127,9
L.Г_Н4	42	89,5	119,8
L.Г_Н5	32	63,3	104,1

 

Оптимальное напряжение .

Сечения проводов выбираем по экономической плотности тока (для АС неизолированных проводов j=1,1 А/мм2) и максимальному длительному току в случае аварии. Все линии делаем двухцепными. Токи участков с учетом cos(Δφ)=0,85 вычисляем по формуле:

Результаты для каждого участка представлены в таблице 8.

Таблица 8 – Токи участков

Участок	Ток, А
L.T1_Н4	111,2
L.Т2_Н2	160,6
L.Г_Н1	222,3
L.Н2_Н5	247
L.Г_Н3	259,4
L.Г_Н4	259,4
L.Г_Н5	197,6

 

Сечения проводов определяются по формуле:

Результаты расчета оптимального напряжений и сечений проводов участков сети сведены в таблицу 9:

 

Таблица 9 – Сведенные данные расчета

Участок	Длина, км	Мощность, МВт	Напряжение, кВ	Сечение, мм2	Провод
L.T1_Н4	10	18	110	101	2АС-185/24
L.Т2_Н2	51	26	110	146	2АС-120/19
L.Г_Н1	28,3	36	110	202	2АС-120/19
L.Н2_Н5	72,1	40	110	225	2АС-120/19
L.Г_Н3	197	42	110	236	2АС-185/24
L.Г_Н4	89,5	42	110	236	2АС-150/19
L.Г_Н5	63,3	32	110	180	2АС-150/19

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

 В ходе  разработки курсового проекта  были оптимизированы режимы энергосистемы, состоящей из трех источников мощности (ГЭС, TЭС1 и TЭС2) и пяти потребителей мощности. Была поставлена задача, найти такие сочетания мощностей источников с учетом ограничений, чтобы минимизировать расход топлива на электростанциях. При выполнении этой задачи была выявлена следующая закономерность: суммарный расход топлива в энергосистеме минимален, если полностью загружена электростанция, вырабатывающая самую дешевую энергию. В нашем случае - это гидроэлектростанция. ТЭС же сжигают дорогостоящее топливо, поэтому они должны быть загружены по минимуму.

При определении оптимальной конфигурации сети мы пользовались допущением, что стоимость передачи электроэнергии прямопропорциональна длине ЛЭП (длина линии влияет на количество опор и протяженность проводов, площадь земли, отодимую под строительство ЛЭП и экологическую обстановку. Соответственно наиболее оптимальной получилась радиальная схема с минимальной длиной ЛЭП.

Графики суточной нагрузки электростанций, а так же суммарный график мощности потребителей представлены в приложении.

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

1. Веников В.А., Журавлев В.Г., Филипова Т.А. Оптимизация режимов электростанций и энергосистем. Учебник для вузов. - М.: «Энергоатомиздат», 1990 г. – 352 с.
2. Энергетические системы. Электрические расчеты, программиравание и оптимизация режимов: Учебник для энергетических специальностей вузов. / Под ред. В. А. Веникова., В. А. Строева. – М.: «Высшая школа», 1973 г. – 320 с.
3. Идельчик В.И. Электрические системы и сети. Учебник для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1989 г. – 592 с.

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ

 

ЧИСЛЕННОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАСХОДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

 

Для гидроэлектростанции ГЭС:

 

 

Для тепловой электростанции ТЭС1:

 

 

Для тепловой электростанции ТЭС2:

 

 

ГРАФИКИ СУТОЧНОЙ НАГРУЗКИ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

 

График ТЭС1

График ТЭС2

 

График ГЭС

 

СУММАРНЫЙ ГРАФИК НАГРУЗКИ

 

ОПТИМАЛЬНАЯ СХЕМА СЕТИ

 

 

 

 

ИСПРАВЛЕННАЯ ОПТИМАЛЬНАЯ СХЕМА СЕТИ