Резервирование в электрической сети

При проектировании электрических сетей или отдельных линий электропередачи возникает задача о нахождении оптимальной надежности электроснабжения. Увеличение надежности электроснабжения приводит к уменьшению математического ожидания ущерба, обусловленного отключениями ЛЭП. Но это требует дополнительных затрат на резервирование, повышение пропускной способности и т.д.

При увеличении резервных элементов (например, строительстве дополнительных параллельных линий) приращение вероятности безотказной работы идет неравномерно. Это приводит к неравномерному снижению ущерба. Вначале снижение ущерба велико, затем постепенно уменьшается. Капиталовложения в резервные элементы растут равномерно (рис. 19).

Рис. 19. Изменение затрат при резервировании

Надежность электроснабжения будет оптимальной (оптимальное число резервных элементов) в том случае, когда сумма затрат.3 с учетом ущерба У будет минимальна. Величина затрат определяется в соответствии с "Методическими рекомендациями по проектированию развития энергосистем, 2003 г».

Для выбора оптимального по надежности варианта электрической сети необходимо составить несколько вариантов схем сети. Повышение надежности достигается путем увеличения числа линий, трансформаторов, подстанций, использованием местных резервов (дизельные электростанции).

Для каждого варианта определяют показатели надежности одним из методов, рассмотренных ранее, а затем затраты по формуле

где - капиталовложения в году ;

- сумма эксплуатационных издержек и ущерба;

Т₀ - год, к которому приводятся разновременные затраты; рекомендуется приведение к году выхода на постоянную эксплуатацию;

Е - ставка дисконтирования затрат, принимаемая равной стоимости капитала на финансовом фондовом рынке и утверждаемая органами государственного регулирования.

Задача оптимального проектирования электрической сети состоит в следующем: Определить минимум целевой функции . Условиями и ограничениями в этой задаче являются балансы мощности, ограничения на пропускную способность ЛЭП и трансформаторов, уровни напряжения и т.п.

В тех случаях, когда нельзя определить величину ущерба или отсутствуют показатели удельного ущерба, оптимальный вариант электрической сети можно определить, вводя норму надежности (например, ). Оптимальным будет тот вариант, для которого затраты будут минимальны.

Ограничениями являются все условия данной задачи, перечисленные выше, и дополнительное условие:

,

где - расчетное значение показателя надежности.

В разомкнутой распределительной сети, граф которой представляет собой дерево, расчеты надежности электроснабжения упрощаются. Схема для расчета надежности любого потребителя представляет последовательное соединение элементов, заключенных между источником питания и потребителем. Вероятность нарушения электроснабжения определим по формуле:

где - вероятность аварийного простоя -го элемента;

- число резервных элементов -го типа;

- число последовательно соединенных элементов.

Отсюда следует, что ущерб у потребителей можно представить в виде суммы ущербов от ненадежности каждого элемента в отдельности.