Расчет конфигурации системы
Исходными данными для курсового проекта являются расстояния от пяти потребителей до трех понизительных подстанций П1 - 35/10 кВ, П2 - 110/35/10 кВ, ПЗ - 110 кВ. Длины линий приведены в табл. 1. Так же даны значения стоимости передачи электрической энергии по ЛЭП от П1, П2 и ПЗ -соответственно cl, с2 и сЗ. Значения удельной стоимости передачи приведены в таблице 2. Активная мощность каждого из потребителей дана в таблице 3. Максимальная мощность, которая может быть отпущена с шин каждой из подстанций соответственно равна: Р1макс, Р2макс и РЗмакс, эти значения приведены в табл. 4.
Таблица. 1
Расстояния от потребителей до понизительных подстанций
Линия |
Л1П1 |
Л1П2 |
Л1ПЗ |
Л2П1 |
ЛЗП1 |
Л4П1 |
Л5П1 |
Длина, км |
34 |
44 |
36 |
37 |
42 |
41 |
39 |
Таблица. 2
Максимальная активная мощность понизительных подстанций
Р1 |
Р2 |
РЗ |
59 МВт |
57 МВт |
64 МВт |
Таблица 3
-Удельная стоимость передачи электроэнергии.
С1 |
С2 |
СЗ |
0,017 руб/км |
0,106 руб/км |
0,012 руб/км |
Таблица 4
Мощности нагрузок
Р1 |
Р2 |
РЗ |
Р4 |
Р5 |
23 МВт |
25 МВт |
24 МВт |
23 МВт |
23 МВт |
Сначала графическим методом определим недостающие расстояния со второго по пятого потребителя до питающих подстанций П2 и ПЗ. Конфигурации системы электроснабжения представлена на рис. 1
Рис. 1. Полный граф сетей системы электроснабжения
После получения недостающих расстояний от подстанций до потребителей, можно посчитать значения затрат в системе электроснабжения. Полученные значения представлены в табл. 5.
Таблица 5
Расстояния от потребителей до понизительных подстанций в км
|
H1 |
H2 |
H3 |
H4 |
H5 |
П1 |
34 |
37 |
42 |
41 |
39 |
П2 |
44 |
15 |
57 |
46 |
14 |
П3 |
23 |
42 |
36 |
20 |
24 |
Конфигурация системы электроснабжения должна отвечать минимуму стоимости передачи мощности всем потребителям. В курсовой работе необходимо найти оптимальные значения недостающих длин от подстанций до потребителей. Следовательно, необходимо выбрать такой вариант, значение целевой функции у которого будет меньшим по сравнению с другими разработанными вариантами.
При выборе конфигурации электрической сети необходимо использовать программу Microsoft Excel и ее надстройку «Поиск решения».
Для нахождения наиболее оптимального варианта необходимо составить целевую функцию и задать ограничения и граничные условия. Целевая функция:
Запишем линейную целевую функцию транспортной задачи:
(1.1)
где: мощность передаваемая от подстанции кi-му потребителю (МВт).
длина ВЛ от подстанции до потребителя в километрах (табл. 1).
стоимость передачи электрической энергии по соответствующей ЛЭП (табл. 2).
В каждом узле электроэнергетической сети должен выполняться баланс мощности, только при этом условии в сети наступает установившийся режим, запишем ограничения для каждого источника и потребителя электроэнергии:
Для потребителей электроэнергии:
МВт
МВт
МВт (1.2)
23 МВт
МВт
Для источников питания:
МВт
МВт (1.3)
МВт
Так же необходимо оговорить что мощности, подаваемые подстанций к приёмникам не должна быть отрицательными т.к. в противном случае будут наблюдаться перетоки мощности обратно от приёмников к источникам.
Граничные условия:
0, 0,0,
0, 0,0,
0, 0,0, (1.4)
0, 0,0,
0, 0,0,
Используя средства MS Office записываем исходную задачу (1.1) – (1,4) для линейной целевой функции:
Так же проведём оптимизационный расчёт конфигурации электрической сети с нелинейной целевой функцией, отражающей потери активной мощности в ЛЭП:
(1.5)
Ограничения при этом останутся такими же, что и в предыдущей задаче:
Линии электропередачи по которым потоки мощности не превышают 1 МВт использовать не целесообразно, вводим дополнительные ограничения:
Реактивные мощности находим по формуле:
Qiнj= Piнj∙ (1.6),
где =0,75.
Получаем следующие значения активных мощностей в ЛЭП:
Табл.6 – Мощности, передаваемые от подстанций к потребителям
МВт |
8,05 |
МВАр |
6,04 |
МВт |
9,85 |
МВАр |
7,39 |
МВт |
9,1 |
МВАр |
6,82 |
МВт |
6,45 |
МВАр |
4,84 |
МВт |
6,62 |
МВАр |
4,97 |
МВт |
3,9 |
МВАр |
2,92 |
МВт |
1,06 |
МВАр |
0,81 |
МВт |
2,95 |
МВАр |
2,22 |
МВт |
14,95 |
МВАр |
11,21 |
МВт |
11,25 |
МВАр |
8,44 |
МВт |
13,83 |
МВАр |
10,37 |
МВт |
16,55 |
МВАр |
12,41 |
МВт |
13,42 |
МВАр |
10,07 |
Оптимальная схема электроснабжения представлена на рисунке 2.
Рис. 2 – Оптимальная схема электроснабжения.