СИСТЕМА ОПТИМАЛЬНОГО РАСПРЕДЕЛЁННОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
SYSTEM FOR OPTIMAL DISTRIBUTED ELECTRICITY SUPPLY

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для создания автоматизированных систем оперативно-диспетчерского управления распределенными системами электроснабжения (РСЭС).
Известны устройства и способы оперативно-диспетчерского управления (ОДУ) РСЭС [1. RU2684482 от 09.04.2019; 2. RU2338310 от 03.08.2007; 3.RU 2665700 от 13.08.2014; 4. RU 2726735 от 15.07.2020; 5. RU 2719456 от 18.07.2019; 6. RU 2710048 от 18.07.2019; 7. RU 2698864 от 16.04.2019 8. RU 2697510 от 10.04.2018; 9. RU 2518178 от 11.02.2009]. Недостатками известных аналогов являются: отсутствие приоритета использования источников электроэнергии, учитывающих их эксплуатационные издержки техническое состояние и уровень износа; отсутствие оптимизации режима работы РСЭС или невозможность нахождения абсолютного оптимума режима работы РСЭС.
Наиболее близкими к заявляемому изобретению являются способ и устройство для обеспечения баланса потребления электроэнергии [RU 2666751 от 22.07.2014]. Устройство состоит из комплекса технических средств (КТС) мониторинга эксплуатационного состояния и режима работы приемников электроэнергии (ПЭ) и КТС оперативно-диспетчерского управления (ОДУ). При этом, КТС мониторинга эксплуатационного состояния и режима работы ПЭ содержит: средство оценки потребляемой электроэнергии в течение заданного интервала времени; средство сравнения потребленной электроэнергии ПЭ с ее минимальным и максимальным пороговыми значениями. При этом, КТС ОДУ содержит: средство вычисления количества энергии, подлежащей изменению в соответствии с разницей между оцененным и ожидаемым значениями потребляемой электроэнергии; средство определения стратегии изменения количества электроэнергии, поставляемой на отдельные ПЭ, с целью сокращения разницы между текущим значением потребляемой электроэнергии и ее ожидаемым значением; средство активации оперативного управления потреблением электроэнергии в соответствии с выбранной стратегией; средство проверки результатов оперативного управления потреблением электроэнергии; средство определения новой стратегии изменения электроэнергии, если проверка дает отрицательный результат.
Недостатком прототипа является то, что баланс мощности обеспечивается только минимизацией количества отключаемых ПЭ, что не позволяет оптимизировать режим работы РСЭС в соответствии с критерием минимизации эксплуатационных издержек источников электроэнергии (ИЭ) для заданного интервала времени.
Задача изобретения - обеспечение оптимального режима работы распределенной системы электроснабжения в соответствии с критериями минимизации отключаемых потребителей и эксплуатационных издержек источников электроэнергии для заданного интервала времени.
Технический результат достигается за счет того, что в систему оптимального распределенного электроснабжения, содержащую функционально связанные КТС мониторинга эксплуатационного состояния и режима работы ПЭ, КТС ОДУ, введены КТС мониторинга эксплуатационного состояния и режима работы ИЭ, в виде электростанций и аккумуляторных батарей, КТС мониторинга эксплуатационного состояния и режима работы электрической сети (ЭС), включающего в себя подстанции и линии электропередачи. При этом КТС ОДУ функционально и информационно взаимосвязан с КТС мониторинга эксплуатационного состояния и режима работы ПЭ, ИЭ и ЭС. КТС мониторинга эксплуатационного состояния и режима работы ИЭ осуществляет прогноз работоспособности и расчет коэффициента приоритета использования ИЭ для заданного интервала времени. КТС мониторинга эксплуатационного состояния и режима работы ЭС осуществляет прогноз работоспособности, пропускной способности и топологии электрической сети РСЭС для заданного интервала времени. КТС ОДУ обеспечивает определение изолированных сегментов РСЭС, не имеющих друг с другом электрических связей для заданного интервала времени, определение оптимального режима работы (ОРР) ИЭ каждого изолированного сегмента РСЭС для заданного интервала времени и проверку достаточности пропускной способности контролируемых сечений ЭС в рассчитанном ОРР каждого изолированного сегмента РСЭС для заданного интервала времени.
Изобретение иллюстрируется чертежом, представленным на фигуре:
- фигура - структурная схема системы оптимального распределенного электроснабжения.
На фигуре использованы следующие обозначения: 1 - система оптимального распределенного электроснабжения; 2 - КТС ОДУ; 3 - КТС мониторинга эксплуатационного состояния и режима работы ПЭ; 4 - КТС мониторинга эксплуатационного состояния и режима работы ЭС; 5 - КТС мониторинга эксплуатационного состояния и режима работы ИЭ; 6 - РСЭС; 7 - ПЭ; 8 - ЭС; 9 - ИЭ, при этом информационные связи и их направления обозначены пунктирными стрелками, а электроэнергетические связи и их направления - непрерывными стрелками.
Заявляемое устройство 1 работает следующим образом. КТС мониторинга эксплуатационного состояния и режима работы ПЭ 3, получая информацию от ПЭ 7, формирует ретроспективные данные и осуществляет прогноз потребления электроэнергии для заданного интервала времени. КТС мониторинга эксплуатационного состояния и режима работы ИЭ 5, получая информацию от ИЭ 9, формирует ретроспективные данные и осуществляет прогноз работоспособности и расчет приоритета использования ИЭ 9 для заданного интервала времени, учитывая эксплуатационные издержки ИЭ 9 и их техническое состояние. КТС мониторинга эксплуатационного состояния и режима работы ЭС 4, получая информацию от элементов ЭС 8, формирует ретроспективные данные и осуществляет прогноз работоспособности элементов ЭС 8 для заданного интервала времени. КТС ОДУ 2, на основе информации от КТС мониторинга эксплуатационного состояния и режима работы ЭС 8, определяет изолированные сегменты РСЭС 6, не имеющие друг с другом электрической связи для заданного интервала времени.
Для каждого изолированного сегмента РСЭС 6, КТС ОДУ 2 определяет количество ИЭ 9, достаточное для обеспечения планового баланса мощности с резервом для расчетного небаланса мощности для заданного интервала времени. При этом при обнаружении дефицита электроэнергии в каком-либо из изолированных сегментов РСЭС 6, КТС ОДУ 2 осуществляет расчет необходимого минимального количества отключаемых ПЭ 7, где, в первую очередь, исключаются из расчета планового баланса мощности наименее мощные ПЭ 7 в наименее приоритетной группе в соответствии с целевой функцией (1):
иэ макс i
уст
пэ вкл j
пэ откл k
пэ пр k
где Р - максимальная мощность i-го источника электроэнергии; К - коэффициент устойчивости (резерв для расчетного небаланса мощности); Р - мощность j-го ПЭ включенного в расчет планового баланса; Р - мощность k-го ПЭ исключенного из расчета планового баланса; K - коэффициент приоритета электроснабжения k-го ПЭ, при этом у ПЭ с более высоким приоритетом значение этого коэффициента меньше.
Далее КТС ОДУ 2 определяет ОРР ИЭ 9, минимизируя сумму удельного вклада каждого ИЭ 9 для обеспечения планового баланса мощности, умноженную на коэффициент приоритета использования ИЭ 9 в соответствии с целевой функцией (2) при плановом балансе мощности:
иэ пр i
иэ пр i факт
где K - коэффициент приоритета i-го источника электроэнергии, при этом у более приоритетного источника электроэнергии значение этого коэффициента меньше; Р - рассчитанная мощность i-го источника электроэнергии необходимая для обеспечения планового баланса.
Для проверки достаточности пропускной способности ЭС 8 в рассчитанном ОРР каждого изолированного сегмента РСЭС 6, КТС ОДУ 2 выполняет моделирование установившегося режима, при этом при выявлении перегрузки в каком-либо изолированном сегменте РСЭС 6 хотя бы одного элемента ЭС 8 перегруженные элементы ЭС 8 удаляются из расчета для данного интервала времени, а для оставшихся ИЭ 9, ПЭ 7 и элементов ЭС 8, входящих в данный изолированный сегмент РСЭС 6, операции определения наличия электрических связей, определения ОРР и моделирования установившегося режима повторяют.
После определения ОРР для каждого изолированного сегмента РСЭС 6 КТС ОДУ 2 передает диспетчерские команды КТС мониторинга эксплуатационного состояния и режима работы ПЭ 3, ЭС 4, ИЭ 5, которые, в свою очередь, передают всем ПЭ 7, ИЭ 9 и элементам ЭС 8 команды для поддержания рассчитанных ОРР каждого изолированного сегмента РСЭС 6 до окончания заданного интервала времени или до обнаружения превышения над расчетным значением небаланса мощности. Любое из вышеприведенных событий инициирует процедуру пересчета ОРР РСЭС 6 КТС ОДУ 2.
Технический результат заключается в определении и поддержании оптимального режима работы распределенной системы электроснабжения.