Фактор времени в стратегии усовершенствования электрических сетей

В статье рассмотрены вопросы оптимизации параметрического ряда сечений проводов, как основы унификации воздушных линий в стратегии усовершенствования электрических сетей, что позволяет при проектировании учитывать изменение нагрузок и прогнозировать экономически целесообразные параметры через опреде...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2014
1. Verfasser:	Черкашина, В.В.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут технічних проблем магнетизму НАН України 2014
Schriftenreihe:	Електротехніка і електромеханіка
Schlagworte:	Електричні станції, мережі і системи
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/148714
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Фактор времени в стратегии усовершенствования электрических сетей / В.В. Черкашина // Електротехніка і електромеханіка. — 2014. — № 3. — С. 69–72. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-148714
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1487142025-02-09T09:43:12Z Фактор времени в стратегии усовершенствования электрических сетей The time element in the strategy of electric grids improvement Черкашина, В.В. Електричні станції, мережі і системи В статье рассмотрены вопросы оптимизации параметрического ряда сечений проводов, как основы унификации воздушных линий в стратегии усовершенствования электрических сетей, что позволяет при проектировании учитывать изменение нагрузок и прогнозировать экономически целесообразные параметры через определенное количество лет, и, соответственно, корректирует фактор времени в регламенте реконструкций. У статті розглянуті питання оптимізації параметричного ряду перерізів дротів, як основи уніфікації повітряних ліній в стратегії удосконалення електричних мереж, що дозволяє при проектуванні враховувати зміну навантажень і прогнозувати економічно доцільні параметри через певну кількість років, і, відповідно, коригує чинник часу в регламенті реконструкцій. The article considers optimization questions for parameter series of wire cross-sections as basis of overhead line unification in the strategy of electric grid improvement to allow taking into account design load variation and predicting economic parameters throughout a definite number of years and, consequently, to correct the time element in the reconstruction regulation. 2014 Article Фактор времени в стратегии усовершенствования электрических сетей / В.В. Черкашина // Електротехніка і електромеханіка. — 2014. — № 3. — С. 69–72. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 2074-272X DOI: https://doi.org/10.20998/2074-272X.2014.3.13 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/148714 621.315 ru Електротехніка і електромеханіка application/pdf Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Електричні станції, мережі і системи Електричні станції, мережі і системи
spellingShingle	Електричні станції, мережі і системи Електричні станції, мережі і системи Черкашина, В.В. Фактор времени в стратегии усовершенствования электрических сетей Електротехніка і електромеханіка
description	В статье рассмотрены вопросы оптимизации параметрического ряда сечений проводов, как основы унификации воздушных линий в стратегии усовершенствования электрических сетей, что позволяет при проектировании учитывать изменение нагрузок и прогнозировать экономически целесообразные параметры через определенное количество лет, и, соответственно, корректирует фактор времени в регламенте реконструкций.
format	Article
author	Черкашина, В.В.
author_facet	Черкашина, В.В.
author_sort	Черкашина, В.В.
title	Фактор времени в стратегии усовершенствования электрических сетей
title_short	Фактор времени в стратегии усовершенствования электрических сетей
title_full	Фактор времени в стратегии усовершенствования электрических сетей
title_fullStr	Фактор времени в стратегии усовершенствования электрических сетей
title_full_unstemmed	Фактор времени в стратегии усовершенствования электрических сетей
title_sort	фактор времени в стратегии усовершенствования электрических сетей
publisher	Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
publishDate	2014
topic_facet	Електричні станції, мережі і системи
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/148714
citation_txt	Фактор времени в стратегии усовершенствования электрических сетей / В.В. Черкашина // Електротехніка і електромеханіка. — 2014. — № 3. — С. 69–72. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.
series	Електротехніка і електромеханіка
work_keys_str_mv	AT čerkašinavv faktorvremenivstrategiiusoveršenstvovaniâélektričeskihsetej AT čerkašinavv thetimeelementinthestrategyofelectricgridsimprovement
first_indexed	2025-11-25T10:20:10Z
last_indexed	2025-11-25T10:20:10Z
_version_	1849757282728935424
fulltext	Електричні станції, мережі і системи ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2014. №3 69 © В.В. Черкашина УДК 621.315 В.В. Черкашина ФАКТОР ВРЕМЕНИ В СТРАТЕГИИ УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ У статті розглянуті питання оптимізації параметричного ряду перерізів дротів, як основи уніфікації повітряних ліній в стратегії удосконалення електричних мереж, що дозволяє при проектуванні враховувати зміну навантажень і прогнозувати економічно доцільні параметри через певну кількість років, і, відповідно, коригує чинник часу в регламе- нті реконструкцій. В статье рассмотрены вопросы оптимизации параметрического ряда сечений проводов, как основы унификации воз- душных линий в стратегии усовершенствования электрических сетей, что позволяет при проектировании учиты- вать изменение нагрузок и прогнозировать экономически целесообразные параметры через определенное количество лет, и, соответственно, корректирует фактор времени в регламенте реконструкций. ВВЕДЕНИЕ Функционирование электроэнергетической отрас- ли в условиях рынка двухсторонних договоров и балан- сирующего рынка электроэнергии (РДДБ) [1] требует новых научных подходов в развитии электрических се- тей (ЭС) и прогнозировании электрических нагрузок. ЭС представляют сложную динамическую сис- тему, на режимы функционирования которой влияет научно-технического прогресс и экономическая поли- тика в стране. Одним из взаимосвязывающих факто- ров является фактор времени. Этот фактор определяет как техническую, так и экономическую целесообраз- ность реконструкции и ремонта объектов ЭС. Поэтому, при рассмотрении вопросов стратегии усовершенствования ЭС в условиях РДДБ еще на ста- дии проектирования, в определенной степени, должен решаться вопрос прогнозирования сроков и перио- дичности реконструкции её объектов. При решении подобного рода вопросов целесооб- разно руководствоваться системой иерархически по- строенных и взаимосвязанных технико-экономических моделей разных функциональных уровней, но стратегия поиска осложняется неопределенностью информации. Одним из ответственных элементов ЭС, которые функционирует в условиях неопределенности инфор- мации, являются воздушные линии (ВЛ). Таким обра- зом, вопрос прогнозирования сроков и периодичности их реконструкции, под которым понимают время за- мены проводов одного сечения другим с целью по- вышения эффективности функционирования ЭС и улучшения качества электрической энергии является актуальным в условиях РДДБ. Реализация этих проблем связана с задачами, ко- торые должны не только определять экономически целесообразные параметры и режимы работы как ВЛ, так и ЭС в целом на сегодняшний день, но также и учитывать перспективы их развития, которые харак- теризуются изменением электрических нагрузок. АНАЛИЗ ПОСЛЕДНИХ ПУБЛИКАЦИЙ Как показал анализ научных информационных источников, одним из путей усовершенствования ЭС является унификация [2]. Чтобы построить общую методику унификации в целом, необходимо выявить целесообразное сокращение типоразмеров конструк- тивных элементов ЭС с учетом фактора времени. Выбор направления зависит от вида подкласса к которому относится функция цели. Обычно технико- экономические задачи в электроэнергетической от- расли описываются с помощью полиноминальных уравнений нескольких переменных с учетом техниче- ских требований к этим переменным. В каждом конкретном случае выделение "глав- ного критерия" и построение системы ограничений связано с условиями задачи, с тактикой и методикой ее реализации [2]. Для реализации вопросов, связанных с усовер- шенствованием ЭС, в состав которых входят и ВЛ, используются следующие методы [3-5]:  прямой счет (нормативные методы);  методы выравнивания динамических рядов (ме- тоды формальной экстраполяции);  корреляционные методы;  компаративные методы (методы сравнения, ана- логий);  методы экспертной оценки. Выбор того или иного метода решения зависит в первую очередь от класса функционала и ограничений, которые присутствуют в конкретной задаче. В связи с этим существующие задачи в зависимости от вида функции цели и ограничений делят на пять основных типов [5-7]:  задачи линейного программирования;  задачи нелинейного программирования;  задачи дискретного программирования,  задачи динамического программирования;  задачи стохастического программирования. На сегодняшний день наиболее разработанными являются алгоритмы линейного программирования, реализующие линейные программы с линейными ограничениями [6, 7]. Основным достоинством данного метода является то, что он достаточно эффективен для реализации задач с большим числом переменных. Применимость того или иного метода, как уже отмечалось, зависит от того класса задач, реализация которых наиболее эффективна в данном случае. Все перечисленные методы обладает существен- ным недостатком. Они не особенно эффективны, ис- ключая линейное программирование, для реализации задач большой размерности и при неопределенной информации. 70 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2014. №3 Если речь идет о краткосрочном прогнозирова- нии, когда имеется достаточно полная информация, могут использоваться нормальные и корреляционные методы, а так же методы экстраполяции для прогно- зирования на средний и длительный периоды [3-5]. С течением времени, когда достоверность ин- формации уменьшается, что приводит к неопределен- ности информации, применяются укрупненные пока- затели и число используемых методов сокращается. Из практики известно, что темпы нагрузок не ос- таются неизменными во времени. Следовательно, темп изменения экспоненциальной функции при изменении фактора времени t не остается постоянным, а это зна- чит, что он может, как нарастать, так и уменьшаться. Поэтому выбор методов прогнозирования на различ- ные периоды зависит от наличия и достоверности ис- ходной информации, а так же от влияющих факторов. Одним из факторов, который оказывает влияние на изменения в ЭС и приводит к неопределенности ин- формации, является так же фактор времени. В условиях неопределенности информации при анализе объектов ЭС необходимо использовать обоб- щающие методы, базирующиеся на основе теории подобия, математического программирования и моде- лирования [4-7]. К одному из таких направлений относится кри- териальный метод, разработанные алгоритмы которо- го позволяют количественно описать оптимальные технико-экономические связи объекта и провести их комплексное исследование, как при известной, так и неопределенной информации [5-7]. Достоинством критериального метода является:  определение оптимальных значений функции цели;  параметров оптимизации;  оценка устойчивости функции к изменению па- раметров в диапазоне точки минимума;  исследование чувствительности решения задачи при изменении исходной информации [6,7]. Цель статьи – рассмотреть вопросы оптимизации параметрического ряда сечений проводов, как основы унификации воздушных линий в стратегии усовершен- ствования электрических сетей, что позволит при про- ектировании учитывать изменение нагрузок, прогнози- ровать экономически целесообразные параметры через определенное количество лет и, соответственно, скор- ректирует фактор времени в регламенте реконструкций. ОСНОВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В последнее время наблюдается тенденция к расширению использования унифицированных (стан- дартизованных) элементов ВЛ в вопросах проектиро- вания и эксплуатации ЭС. Эффективность унифика- ции в наибольшей степени проявляется в условиях системного подхода к организации функционирова- ния ВЛ. Очевидно, что такой подход обеспечивает:  сокращение сроков разработки и сооружения ВЛ за счет использования ограниченного числа опор, фундаментов, марок проводов, изоляции и арматуры;  проведение качественного контроля надежности при их изготовлении;  уменьшение ошибок персонала при строительст- ве и эксплуатации ВЛ;  сокращение эксплуатационного запаса отдель- ных элементов ВЛ;  снижение стоимости сооружения ВЛ, за счет конкуренции между отдельными изготовителями эле- ментов ВЛ [2]. В качестве основы для унификации ВЛ целесо- образно использование унифицированной шкалы се- чений проводов. Полученные характеристики унификации шкалы сечений проводов ВЛ [2] научно обосновывают осно- ву методики унификации. При этом из нескольких вариантов ВЛ необходимо выбрать такой, который удовлетворит условие экономической целесообразно- сти выбираемого объекта с учетом фактора времени. Задача упрощается, если анализ всевозможных вариантов производить целенаправленно. Для этого необходимо выбрать базис. Формирования базиса уни- фикации сводится к исследованиям сечений проводов ВЛ в зависимости от климатических и нагрузочных характеристик с учетом фактора времени. Например, в качестве базисной можно использовать ВЛ с сечением из унифицированной шкалы, которое наиболее часто встречается в ВЛ того или иного класса напряжения. Научные исследования с целью получения отно- сительных темпов изменения нагрузок ВЛ на основа- нии статистической обработки позволили получить результаты, которые показали, что наиболее приемле- мый коэффициент нарастания шкалы сечений прово- дов близкий к 2. Приняв данную информацию за осно- ву, было получено значение сечений проводов для раз- ных классов напряжения, что позволяет решить одну из задач унификации ВЛ, как составной части страте- гии усовершенствования ЭС в условиях РДДБ [2]. Задачи унификации ВЛ относятся к технико- экономическим задачам в электроэнергетической от- расли. При решении подобного рода задач в электро- энергетической отрасли критериальным методом [6,7] определяются экономически целесообразные значе- ния параметров оптимизации ),(0 iaj ARxx  , (1) ),(0 iaj ARey  , (2) где Аі – обобщенные константы, несущие определен- ную исходную информацию; Ra – критерии подобия, зависящие от исходной информации. Интерес представляет рассмотрение динамиче- ского процесса в ЭС, связанного с изменением опти- мальных параметров в течение времени (с учетом фактора времени). Исходная информация, участвующая в (1) и (2) в виде обобщенных констант Аі, изменяется во времени. Если представить исходную информацию с уче- том фактора времени, то выражения (1) и (2) будут иметь вид        ij n i aiij RtAtx 1 10 )(/)()( (3)        i n i aii RtAtxy 1 1,0 )(/)()( (4) ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2014. №3 71 Выделение обобщенных констант, зависящих в свою очередь от фактора времени t, не предполагает введение нового параметра оптимизации и исходной функции цели, поскольку ставится задача определе- ния чувствительности параметров оптимизации с уче- том фактора времени. Это позволит учитывать темпы изменения нагрузок при проектировании ЭС, то есть прогнозировать, какими должны быть экономически целесообразные параметры ЭС через определенное количество лет. Для анализа чувствительности значение пара- метров оптимизации функции х к изменению данных Аі с учетом фактора времени допустимо выразить от- носительные их значения через относительные значе- ния коэффициентов Аі             ij n i aii RtAtx j 1 1 * )(/)()( 0 , (5)             i n i aii RtAtxy 1 1 * 0 * )(/)(),( , (6) где )( )( )( * tA tA tA i i i   ; )(/)()( * aiaiai RRR  . Полученные выражения позволяют проследить изменение целесообразных значений параметров с учетом фактора времени. Обоснование решения подобного рода зависит от применяемого метода, математического аппарата, а также от характера и точности описания объекта [5-7]. В качестве инструмента исследований был при- менён критериальный метод, позволяющий в опреде- лённой мере обосновать и параметрический ряд сече- ний проводов, который влияет как на технические, так и экономические показатели [6, 7]. В отличие от других методов, критериальный метод представляет собой целый комплекс исследо- ваний, основными пунктами которого являются:  поиск экономически целесообразных значений параметров оптимизации, соответствующих наи- меньшему значению функции цели как с технически- ми ограничениями, так и без них;  выявление экономической соразмерности иссле- дуемого объекта, предполагающее определение долей участия каждой составляющей целевой функции в оптимальном варианте;  исследование устойчивости целевой функции к изменению параметров оптимизации;  анализ чувствительности функции к изменению исходной информации [6, 7]. Так как исходная информация об исследуемом объекте используется с определенной погрешностью, то при анализе объекта желательно знать, как влияет на функцию цели отклонение параметров оптимиза- ции от своих экономически целесообразных значений. Считают модель устойчивой, если малые отклонения её параметров ведут к незначительным отклонениям функции цели. При решении технико-экономических задач электроэнергетической отрасли важно знать влияние отклонения информации на экономический вариант. Задача формулируется достаточно корректно с сохранением физической сущности объекта. Для исследования чувствительности параметров к изменению информации с учетом фактора времени целевая функция дисконтных затрат имеет вид .....24 2 13 2 2 2 12 1 211 хАхАххАххАЗ   (7) Коэффициенты А1, А2 зависят от фактора време- ни следующим образом P A А P A А ' 2 2 ' 1 1 ,  , (8) где Р – функция изменения плотности нагрузки. Р изменяется по закону tqPP )1(0  , (9) где q – изменение электрической нагрузки; Р0 – на- чальная плотность нагрузки. При решении технико-экономических задач кри- териальным методом большое значение имеет вели- чина отклонения дисконтных затрат от точки услов- ного минимума, определяющая область допустимых изменений оптимизируемых параметров, в пределах которого варианты исследуемого объекта будут эко- номически однозначны, а исследуемый объект эконо- мически устойчив к изменению этих параметров. Критериальный метод анализа показал, что в точке минимума (7) будет 21 2 2 1 1 0                AA З , (8) где π1 и π2 – критерий подобия, которые получены из систематических процедур критериального метода – π1=4/5, π2=1/5. Учитывая, что сечение провода (F), является од- ним из основным элементом ВЛ и оптимизация его актуальна, поскольку ЭС будет слабонеоднородной, что улучшает эффективность её функционирования в целом, то значение экономически целесообразных параметров оптимизации функции (8) имеет вид 8,0 12 21 0          A A F . (9) Если ввести в относительной форме обобщенную постоянную А'2=А2/Р 2 в (9) при условии, что базисное значение обобщенных констант совпадает с действи- тельным значением этих констант Аi, т.е. А1 = А'2 = 1, тогда 8,0 1 2 2                A PA F , (10) или   625,0)1( FqР t . (11) Полученные выражения показывают, как быстро при заданном характере нагрузки происходит измене- ние относительного значения F. При этом, если в качестве базисного сечения Fб принять значение сечения, приходящееся на год строительства и ввода в эксплуатацию ВЛ, а в качест- ве последующего сечения взять сечение на период реконструкции ВЛ, то отношение 72 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2014. №3   F F F б 2 (12) представляет собой не что иное как коэффициент на- растания шкалы сечений проводов. Пусть имеется две разные шкалы сечений, харак- теризующиеся коэффициентами  1F и  2F . Как в пер- вом, так и во втором случае темпы изменения нагру- зок будут одинаковыми. Тогда согласно (12)   625,01)1( FqР t (13) и   625,02)1( FqР t . (14) Отношения (13) и (14) можно записать в виде idem ln 1 2 1 2    Fn F t t . (15) В данном выражении фактор времени t опреде- ляет интервал от начала эксплуатации до первой ре- конструкции. Из (13) и (14) следует, что время реконструкции, которое обусловлено пропускной способностью ВЛ и изменением нагрузки q при 1 * 0 P , так как относится к началу эксплуатации ВЛ, будет )1ln( ln 625,00 q F t    . (16) Аналогичное получено соотношение 2 4,1ln 2ln 1 2  t t . (17) Результаты расчета показали, что срок до необ- ходимой реконструкции увеличивается в 2 раза, если использовать унифицированную шкалу сечений про- водов с коэффициентом * 2F =2, что, соответственно, уменьшает периодичность реконструкций ВЛ. Таким образом, оптимизация параметрического ряда сечений проводов, являющаяся основой унифи- кации ВЛ, позволяет при проектировании объекта скорректировать фактор времени в регламенте рекон- струкции. ВЫВОДЫ Исследования, представленные в статье, показа- ли, что оптимизация параметрического ряда сечений проводов:  является основой унификации воздушных линий в стратегии усовершенствования электрических сетей;  позволяет при проектировании учитывать изме- нение нагрузок и прогнозировать экономически целе- сообразные параметры через определенное количест- во лет, что, соответственно, корректирует фактор времени в регламенте реконструкций. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Кириленко О.В., Блінов І.В., Парус Є.В. Балансуючий ринок електроенергії і його математична модель // Технічна електродинаміка. – 2011. – №2. – С. 36-43. 2. Будзко И.А., Астахов Ю.Н., Черемисин Н.М. Унифика- ция воздушных линий электропередачи // Электричество. – 1982. – №2. – С. 1-8. 3. Беляев И.П. Основы теории принятия решений. – М.: МГСУ, 2005. – 375 с. 4. Ларичев О.И. Теории и методы принятия решений. – М.: Логос, 2002. – 392 с. 5. Химельбау Д. Нелинейное программирование. – М: Мир, 2007. – 267 с. 6. Астахов Ю.Н., Черемисин Н.М., Ильченко Б.М. Крите- риальный метод и его применение для анализа систем элек- троснабжения. Учебное пособие. – Харьков: ХИМЭСХ, 1986. – 45 с. 7. Лежнюк П.Д. Аналіз чутливості оптимальних рішень в складних системах критеріальним методом. Монографія. – Вінниця: Універсум-Вінниця, 2003. – 131 с. REFERENCES: 1. Kyrylenko O.V., Blinov I.V., Parus Ye.V. Balan- suiuchyi rynok elektroenerhii i yoho matematychna model. Technical electrodynamics, 2011, no.2, pp. 36-43. 2. Budzko I.A., Astahov Ju.N., Cheremisin N.M. Unifikacija vozdushnyh linij elektroperedachi. Elek- trichestvo, 1982, no.2, pp. 1-8. 3. Beljaev I.P. Osnovy teorii prinjatija reshenij. Moscow, MGSU Publ., 2005. 375 p. 4. Larichev O.I. Teorii i metody prinjatija reshenij. Moscow, Logos Publ., 2002. 392 p. 5. Himel'bau D. Nelinejnoe programmirovanie. Moscow, Mir Publ., 2007. 267 p. 6. Astahov Ju.N., Cheremisin N.M., Il'chenko B.M. Kriterial'nyj metod i ego primenenie dlja analiza sistem elektrosnabzhenija. Ucheb- noe posobie. Kharkov: HIMESH Publ., 1986. 45 p. 7. Lezhniuk P.D. Analiz chutlyvosti optymalnykh rishen v skladnykh systemakh kryterial- nym metodom. Monohrafiia. Vinnytsia, Universum-Vinnytsia Publ., 2003. 131 p. Поступила (received) 10.03.2014 Черкашина Вероника Викторовна, к.т.н., доц., Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", 61002, Харьков, ул. Фрунзе, 21, тел/phone +38 057 7076246, e-mail: cherk34@rambler.ru V.V. Cherkashyna National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" 21, Frunze Str., Kharkiv, 61002, Ukraine The time element in the strategy of electric grids improvement. The article considers optimization questions for parameter series of wire cross-sections as basis of overhead line unification in the strategy of electric grid improvement to allow taking into account design load variation and predicting economic parame- ters throughout a definite number of years and, consequently, to correct the time element in the reconstruction regulation. Key words – electric grid, overhead lines, parameters series of wire cross-sections, unification, optimization, time element, reconstruction.

Фактор времени в стратегии усовершенствования электрических сетей

Institution

Ähnliche Einträge