По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621.31+004.023

Оптимизация распределения источников реактивной мощности в системах электроснабжения с помощью алгоритмов роевого интеллекта

Матренин П.В. аспирант, Новосибирский государственный технический университет, г. Новосибирск
Манусов В.З. д-р техн. наук, профессор, Новосибирский государственный технический университет, г. Новосибирск
Третьякова Е.С. аспирант, Новосибирский государственный технический университет, г. Новосибирск

В системах электроснабжения предприятий возникает задача снижения потерь электроэнергии путем компенсации реактивной мощности. При выполнении глубокой компенсация реактивной мощности необходимо подбирать мощности компенсирующих установок и места их расположения так, чтобы сократить потери активной мощности при минимальных затратах на компенсирующие установки. Таким образом, возникает многофакторная многокритериальная задача непрерывно-дискретной оптимизации, которая может быть решена стохастическими популяционными алгоритмами. Была разработана математическая модель одной секции системы электроснабжения промышленного предприятия г. Ангарска и составлена формализованная постановка многокритериальной оптимизационной задачи. Решение оптимизационной задачи было выполнено с помощью адаптивных алгоритмов роя пчел и роя частиц. Адаптация проводилась с помощью генетического алгоритма. Проведены вычислительные эксперименты, позволившие оптимизировать рассматриваемую систему электроснабжения, получены варианты квазиоптимальных распределений источников реактивной мощности. Выполнен сравнительный анализ эффективности различных алгоритмов оптимизации. Результаты исследований могут быть применены при проектировании систем электроснабжения предприятий и при оптимизации уже существующих систем для снижения потерь активной мощности при минимальных затратах на компенсирующие установки.

Литература:

1. Rao R.S., Ravindra K., Satish K., Narasimham S.V.L. Power loss minimization in distribution system using network reconfiguration in the presence of distributed generation // IEEE Transactions on Power Systems. – 2013. – № 28. – P. 317–325.

2. Da Silva E.L., Gil H.A., Areiza J.M. Transmission Network Expansion Planning Under an Improved Genetic Algorithm // IEEE Transactions on Power Systems. – 2000. – V. 15. – № 3. – P. 1168–1174.

3. Paterni P., Vitet S., Bena M., Yokoyama A. Optimal location of phase shifters in the french network by Genetic Algorithm // IEEE Transactions on Power Systems. – 1999. – V. 14. – № 1. – P. 37–42.

4. Manusov V.Z., Tretyakova E.S. The calculation of the optimal placement of reactive power sources in industrial enterprises with the use of genetic algorithms // In Proceedings of Young Scientist USA. Applied Science. – 2014. – P. 79–82.

5. Mantawy A.H., Abdel-Magid Y.L., Selim S.Z. Integrating Genetic Algorithms, Tabu Search, and Simulated Annealing for the Unit Commitment Problem // IEEE Transactions on Power Systems. – 1999. – V. 14. – № 3. – P. 829–836.

6. Матренин П.В., Секаев В.Г. Системное описание алгоритмов роевого интеллекта // Программная инженерия. – 2013. – № 12. – С. 39–45.

7. Kennedy J., Eberhart R.C. Particle swarm optimization // Proc. of IEEE International Conference on Neural Network. – Piscataway, NJ, 1995. – P. 1942–1948.

8. Pham D.T., Ghanbarzadeh A., Koc E., Otri S., Rahim S., Zaidi M. The bees algorithm – a novel tool for complex optimisation problems. Technical Note // Manufacturing Engineering Centre. – Cardiff University (UK), 2005. – P. 1–6.

9. Матренин П.В. Описание и реализация алгоритмов роевого интеллекта с использованием системного подхода // Программная инженерия. – 2015. – № 3. – С. 27–34. 10.Карпенко А.П. Популяционные алгоритмы глобальной оптимизации. Обзор новых и малоизвестных алгоритмов // Приложение к журналу «Информационные технологии». – 2012. – № 7. – С. 1–32.

11. Pedersen M., Chippereld A. Simplifying particle swarm optimization // Applied Soft Computing. – 2010. – № 10. – P. 618–628. 12.Matrenin P.V., Sekaev V.G. Particle Swarm optimization with velocity restriction and evolutionary parameters selection for scheduling problem // In Proceedings of Control and Communications (SIBCON, 2015). – International Siberian Conference, 2015. – P. 1–5. 13.Матренин П.В., Секаев В.Г. Адаптивный алгоритм муравьиной колонии при построении и оптимизации расписаний // В мире научных открытий. – Красноярск: Научно-инновационный центр. – 2012. – № 8. – С. 108–126.

Данная работа посвящена задаче уменьшения потерь энергии в системах электроснабжения до 10 кВ с помощью использования компенсирующих установок (КУ) для глубокой компенсации реактивной мощности. На сегодняшний день не существует универсального метода, позволяющего определить наилучший вариант размещения КУ в узлах электрических сетей. Для решения этой задачи необходимо использовать методы, эффективные для многофакторных недифференцируемых задач большой размерности со сложной топологией пространства поиска решений. Как показывает практика, наиболее эффективными в решении таких задачи являются эвристические модели и методы, такие как искусственные нейронные сети (Artificial Neural Network) [1], генетический алгоритм (Genetic Algorithm) [2, 3, 4], алгоритмы имитации отжига (Simulated Annealing) и поиска с запретами (Tabu Search) [5]. В данном же исследовании были применены методы роевого интеллекта, такие как алгоритм роя части (Particle Swarm Optimization – PSO) и алгоритм роя пчел (Artificial Bees Colony Optimization – ABCO).

Рассматриваемая в данной работе система электроснабжения представляет собой подстанцию из двух секций. Для распределения электроэнергии по потребителям применены силовые распределительные пункты, которые запитаны от сборных шин секции подстанции по радиальной схеме. Значительная часть силовых распределительных пунктов географически расположена максимально близко к потребителю, но в значительном отдалении от шин секции подстанции.

В расчетной схеме одной секции подстанции находится 10 силовых распределительных пунктов, два насоса с электродвигателями мощностью 132 кВт, две магистрали питания подкачивающих компрессоров. Электродвигатели насосов и магистрали питания компрессоров запитаны непосредственно со сборных шин секции подстанции.

Для снижения потерь активной мощности можно либо установить необходимое количество КУ на сборных шинах подстанции собственного расхода, либо оптимизировать размещение КУ вблизи потребителей, т. е. выполнить глубокую компенсацию реактивной мощности. Именно последний вариант рассматривается в работе.

Для Цитирования:
Матренин П.В., Манусов В.З., Третьякова Е.С., Оптимизация распределения источников реактивной мощности в системах электроснабжения с помощью алгоритмов роевого интеллекта. Оперативное управление в электроэнергетике: подготовка персонала и поддержание его квалификации. 2016;2.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: