Планирование размещения и мощности линий электропередачи и трансформаторов для низковольтных и средневольтных распределительных сетей
Распределение и выбор размеров распределительных трансформаторов и линий питания
Планирование распределительной сети в значительной степени характеризуется распределением и выбором размеров распределительных трансформаторов. Местоположение этих трансформаторов напрямую определяет длину и маршрут средневольтных (СВ) и низковольтных (НВ) линий питания. Следовательно, местоположение и мощность трансформаторов, а также длина и размер СВ и НВ линий питания должны быть определены в координированном порядке.
Для достижения этой цели необходим процесс оптимизации. Он направлен не только на сокращение инвестиционных затрат на трансформаторы и линии питания, но и на минимизацию потерь и максимизацию надежности системы. Ограничения, такие как падение напряжения и ток линии, должны находиться в пределах стандартных диапазонов.
При планировании низковольтной (НВ) сети ключевые задачи заключаются в определении размещения и мощности распределительных трансформаторов и НВ линий питания. Это делается для снижения как инвестиций в эти компоненты, так и потерь на линиях.
Что касается планирования средневольтной (СВ) сети, оно сосредоточено на определении местоположения и размеров распределительных подстанций и СВ линий питания. Цель здесь - минимизировать инвестиционные затраты, а также потери на линиях и показатели надежности, такие как SAIDI (Индекс средней продолжительности перерывов в энергоснабжении) и SAIFI (Индекс средней частоты перерывов в энергоснабжении).
В ходе процесса планирования необходимо соблюдать несколько ограничений.
Напряжение на шинах, как ключевое ограничение, должно находиться в пределах стандартного диапазона. Фактический ток линии должен быть ниже номинального тока линии. Улучшение профиля напряжения, уменьшение потерь на линиях и повышение надежности системы являются основными заботами при планировании распределительной сети, особенно в полугородских и сельских районах.
Установка конденсаторов является еще одним способом, который значительно увеличивает уровень напряжения и уменьшает потери на линиях. Регуляторы напряжения (РН) также являются распространенными элементами для решения этих проблем.
Надежность является ключевым вопросом при планировании распределительной сети. Длинные распределительные линии увеличивают вероятность отказов линий, что снижает надежность системы. Установка перекрестных соединений (ПС) является эффективной мерой для устранения этой проблемы.
Распределенные генераторы (РГ) могут вводить активную и реактивную мощность, что помогает снизить показатели надежности и улучшить профиль напряжения. Однако их высокие инвестиционные затраты препятствуют широкому внедрению инженерами-энергетиками.
Учитывая дискретный и нелинейный характер проблемы распределения и выбора размеров, целевая функция имеет множество локальных минимумов. Это подчеркивает важность выбора подходящего метода оптимизации.
Методы оптимизации в основном классифицируются на две группы:
Аналитические методы вычислительно эффективны, но испытывают трудности с обработкой локальных минимумов. Для решения проблемы локальных минимумов в литературе широко используются эвристические методы.
В данном исследовании будут реализованы как аналитические, так и эвристические методы в Matlab. В качестве аналитического подхода будет использоваться дискретное нелинейное программирование (ДНЛП), а в качестве эвристического подхода - дискретная оптимизация роя частиц (ДОРЧ).
Учет роста нагрузки и уровней пиковой нагрузки является еще одним важным фактором, который необходимо учитывать в процессе планирования.
