Управление распределительными сетями с использованием потоковой модели установившегося режима тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.02, кандидат наук Мухлынин, Никита Дмитриевич

• Мухлынин, Никита Дмитриевич
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Мухлынин, Никита Дмитриевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ТЕКУЩЕГО СОСТОЯНИЯ И ПЕРСПЕКТИВ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО, ИНФОРМАЦИОННОГО И ДИСПЕТЧЕРСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ

1.1 Реализация элементов концепций Smart Grid и Smart Metering

1.2 Обзор электрических схем распределительных сетей

1.2.1 Существующие схемы распределительных сетей

1.2.2 Перспективные схемы распределительных сетей

1.3 Особенности работы сетей в замкнутых кольцевых схемах

1.3.1 Факторы, ограничивающие использование кольцевых схем

1.3.2 Способы организации кольцевых структур в существующих схемах

1.4 Схема функционирования диспетчерско-технологического контроля

1.5 Перспективы использования измерений и устройств управления

1.5.1 Особенности использования счетчиков и систем на их основе

1.5.2 Управление активными элементами распределительной сети

1.6 Выводы по главе 1

ГЛАВА 2. ПОТОКОВАЯ МОДЕЛЬ УСТАНОВИВШЕГОСЯ РЕЖИМА РАБОТЫ СЕТИ. ЗАДАЧА ОЦЕНИВАНИЯ СОСТОЯНИЯ РЕЖИМА СЕТИ

2.1 Модели для расчета установившихся режимов электрических сетей

2.1.1 Существующие модели режима работы сети

2.1.2 Потоковая режимная модель

2.1.3 Сравнение потоковой и классической режимных моделей

2.2 Расчет режима работы сети на основе задачи оценивания состояния

2.2.1 Известные подходы к решению задачи оценивания состояния

2.2.2 Необходимость использования задачи оценивания состояния

2.3 Оценка режимных параметров в распределительных сетях

2.3.1 Особенности работы сетей 6-35 кВ и проблемы их учета

2.3.2 Проблемы использования классической режимной модели

2.4 Задача оценивания состояния с использованием потоковой модели

2.4.1 Постановка задачи оценивания состояния

2.4.2 Наблюдаемость в потоковой модели оценивания состояния

2.5 Достоинства потоковой модели в задаче оценивания состояния

2.5.1 Расчетные примеры, демонстрирующие возможности модели

2.5.2 Оценка режима работы сети при частичном отсутствии измерений

2.6 Перспективы создания системы SCADA для станций и подстанций

2.7 Выводы по главе 2

ГЛАВА 3. МОДЕЛЬ ОПТИМИЗАЦИИ РЕЖИМА РАБОТЫ РАЗЛИЧНЫХ УЧАСТНИКОВ ЭНЕРГООБМЕНА В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ

3.1 Характеристика собственников сетей, их взаимодействие и оборудование

3.1.1 Финансовая модель взаимодействия участников энергообмена

3.1.2 Характеристики устройств управления собственников сети

3.2 Оптимизации режима работы участников энергообмена в потоковой модели

3.2.1 Постановка задачи оптимизации

3.2.2 Описание затратных составляющих

3.2.3 Компоновка целевой функции в суточном разрезе времени

3.2.4 Учет ограничений в потоковой модели оптимизации

3.3 Особенности перехода от задачи оценивания состояния к задаче оптимизации на основе единого расчетного алгоритма потоковой модели

3.4 Контроль параметров сети при решении оптимизационной задачи

3.5 Выводы по главе 3

ГЛАВА 4. ПРИНЦИПЫ И ЭТАПЫ РАЗДЕЛЬНОГО ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ РАЗЛИЧНЫХ СОБСТВЕННИКОВ СЕТИ

4.1 Информационная среда устройства управления распределительной сетью

4.2 Описание модели сети расчетного примера

4.3 Влияние ценовых сигналов на работу потребительской генерации

4.3.1 Суточный прогнозный интервал

4.3.2 Часовой коммерческий интервал

4.4 Повышение эффективности работы сетевых компаний

4.5 Снижение затрат на энергообеспечение крупных потребителей

4.6 Выводы по главе 4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. АКТ О ВНЕДРЕНИИ В УЧЕБНЫЙ ПРОЦЕСС

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. АКТ О ВНЕДРЕНИИ В ПТК ARIS-SCADA

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Управление распределительными сетями с использованием потоковой модели установившегося режима»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Снижение затрат на процессы выработки и передачи электроэнергии (ЭЭ), ее хранение и потребление является одной из главных задач повышения эффективности функционирования современного электросетевого распределительного комплекса. Известными в настоящее время ключевыми направлениями, связанными с решением этой задачи, являются концепции: «интеллектуальной» активно-адаптивной сети (Smart Grid) [1], «интеллектуальных» измерений (Smart Metering) [2], Интернета вещей (Internet of Things) [3]. Их элементы получают свое развитие в силовом оборудовании, терминалах релейных защит и автоматики, устройствах связи и коммуникации от различных российских и мировых производителей, таких как: ООО «Прософт-Системы», ABB, Schneider Electric, General Electric, Cisco и др. Вместе с тем решению поставленной задачи посвящены меры по техническому и информационному перевооружению сетей напряжением 6 кВ, 10 кВ, 20 кВ и 35 кВ, именуемых далее как распределительные сети (РС). В них начинают применяться современная коммутационная аппаратура и автоматизированные реклоузеры, микропроцессорные устройства релейной защиты и автоматики с дискретными сигналами, установки распределенной генерации (РГ) и накопители ЭЭ, а также широко развиваются «интеллектуальные» автоматизированные информационно-измерительные системы (АИИС) с двухсторонними каналами связи [4-12].

Появление нового, ранее не свойственного для РС оборудования, в том числе и работающих параллельно с сетью генерирующих установок, связано с личной заинтересованностью участников энергообмена в повышении надежности электроснабжения, снижении своих затрат на энергообеспечение, а также в максимизации прибыли при реализации своих возможностей как генерирующего участника. Это стало возможным благодаря появлению доступных технических средств выработки и хранения ЭЭ, в том числе и возобновляемой энергетики [13]. Также росту числа установок РГ в сетях способствует утверждение более гибких правовых механизмов, связанных с введением в первой половине 2012 года новых правил функционирования розничных рынков электроэнергии [14]. Появление

установок РГ в сетях 6-35 кВ технологически приводит к изменению ранее устоявшихся принципов функционирования всех процессов электроснабжения потребителей и, в большей степени, к изменению взаимодействия различных участников энергообмена (крупных и малых потребителей, сетевых, генерирующих и сбытовых компаний) между собой. Рост числа установок распределенной генерации в РС постепенно ведет к увеличению многообразия в их электрических схемах, в том числе и к появлению участков сетей с двухсторонним питанием и замкнутых кольцевых архитектур. Возможности использования современной коммутационной аппаратуры для изменения электрической схемы новых участков сетей уже сегодня позволяют оперативно решать проблемы перекомпоновки схем РС в условиях перераспределения потоков из-за работы установок РГ [15]. При этом становится возможным сочетание комбинаций традиционных разомкнутых и новых замкнутых кольцевых электрических схем. Все эти изменения, происходящие в составе информационного и технического оборудования, предоставляют новые возможности по управлению РС, постепенно приближают их к сетям более высоких классов напряжения и, как следствие, приводят к повышению требований к их информационному обеспечению, надежности функционирования и режимной управляемости.

Сегодня техническое и информационное перевооружение сетей 6-35 кВ направлено главным образом на усиление и увеличение надежности ее отдельных компонентов. В решаемых на текущий момент оптимизационных задачах новое оборудование участвует косвенно, и весь потенциал по управлению им до сих пор не задействован. Комплексная реализация управляющих возможностей такого оборудования позволит еще больше повысить эффект от его использования как для отдельных потребителей, так и для всей электрической сети в целом. Причиной ограниченного использования средств управления является отсутствие адекватной математической модели режима работы распределительной сети, без которой комплексная оптимизация участков энергообмена в ней невозможна. Поэтому одной из актуальных подзадач развития распределительных сетей является создание системы управления, которая бы учитывала специфику

функционирования РС вместе с основными тенденциями в их развитии и потребности всех участников энергообмена. С другой стороны, идеология простоты организации всей системы транспорта и распределения ЭЭ, изначально заложенная в основу при проектировании распределительных сетей, при разработке системы управления для РС должна быть принята во внимание.

На текущий момент, существует ряд опытно-производственных полигонов, построенных и поддерживаемых крупными зарубежными электротехническими компаниями в рамках внедрения стандарта Facility Smart Grid Information Model в распределительные сети [16]. Среди них можно выделить: Energy Smart Miami, American Electric Power, Pacific Gas and Electric. В основу системы управления этими полигонами положены математические алгоритмы, заимствованные из аналогичных систем для сетей более высоких классов напряжения. В связи с этим перечисленные зарубежные системы управления унаследовали ряд недостатков, ограничивающих применимость классической модели для математического описания режима работы сети в сетях 6-35 кВ [17], [18]. Из-за недостаточной алгоритмической проработанности данных систем управления их широкое внедрение в потребительские сети и сети общего пользования пока ограничено. Поэтому создание математического аппарата для распределительных сетей, лишенного данных недостатков, остается актуальной и перспективной задачей.

Современный подход к созданию системы управления должен основываться на возможности получения информации об актуальной схеме сети, знании текущих режимных параметров для выдачи управляющих воздействий (УВ) на устройства управления. Сегодня среди основных устройств управления в РС можно выделить современную коммутационную аппаратуру, в том числе и автоматизированные реклоузеры, устройства регулирования напряжения под нагрузкой (РПН) силовых трансформаторов, устройства компенсации реактивной мощности, накопители ЭЭ, источники генерации. Использование возможностей регулирования величины и скорости выдачи активной и реактивной мощности установок РГ также дает новые перспективы по управлению потоками в сетях, где они установлены [19]. Таким образом, вследствие технического развития РС возникает необходимость

расширения круга задач по обеспечению их надежной и эффективной работы. Решение этих задач невозможно без математической модели текущего режима работы сети, а также развития информационно-измерительного комплекса.

Ключевым направлением в развитии информационно-измерительных систем РС становится интеграция всех измерений с системами оперативно-технологического управления. Доступные измерения режимных параметров сети от интеллектуальных счетчиков ЭЭ, работающих в составе АИИС коммерческого (КУЭ) и технического (ТУЭ) учета ЭЭ и, вместе с тем, дискретные сигналы о состоянии контактов коммутационной аппаратуры от цифровых устройств релейной защиты и автоматики образуют информационную основу сетей 6-35 кВ. К тому же в качестве отчетных финансовых параметров между участниками энергообмена, определенных механизмами розничного рынка, выступают мощность и энергия. Ввиду такой технической и экономической специфики функционирования РС для управления установившимися и квазиустановившимися режимами работы не требуется сбор и обработка информации в режиме реального времени. Система информационной поддержки должна основываться на интегральных характеристиках (измерениях электроэнергии) узлов нагрузок и генерации и давать оценку режимным параметрам не мгновенно, а на определенных, заранее сконфигурированных для РС, интервалах времени. Перспективной особенностью использования измерительной информации об ЭЭ, полученной от современных систем АИИС (КУЭ, -ТУЭ), является возможность получения оценок параметров режима работы РС на интервале опроса измерительных систем при схемных и режимных изменениях в сети [20].

В работе взаимосвязь перечисленных тенденций в развитии РС реализована в единой потоковой модели (ПМ) режима работы сети, основу которой составляет задача энергораспределения [21], опирающаяся на балансовые уравнения в ветвях и узлах схемы сети. Потоковая модель позволяет проводить оценку состояния (ОС) режима работы сети при отсутствии базисного узла, в условиях схемно-режимных изменений и наличии ненаблюдаемых участков в сети, которые часто имеют место в РС. Еще одним преимуществом ПМ в задаче ОС является возможность учитывать короткие по длине ветви в схеме сети, сопротивление которых стремится к нулю.

Через балансовые уравнения ПМ становится возможным формирование многофункциональной модели оптимизации режимов работы различных участников энергообмена, учитывающей их интересы и доступные в их распоряжении устройства управления. В рамках задачи оптимизации ПМ позволяет связать технические и финансовые параметры, определяющие стоимость покупки и выработки ЭЭ. Это становится важным при наличии доступной информации о прогнозном изменении цен на ЭЭ (веб-сайт АО «АТС»1) и топливо (например, вебсайт компании ПАО «Лукойл»2). Поэтому управление оборудованием должно осуществляться автоматизировано с возможностью ручного ввода графиков нагрузок и генерации в узлах сети, а также выбора условий покупки ЭЭ и коррекции параметров схемы сети и состава включенного оборудования.

Создание автоматизированного устройства управления участками РС и микроэнергосистем напряжением от 6 кВ до 35 кВ с заложенной в нем потоковой режимной моделью позволит более полно реализовывать возможности установленных в сети современных устройств управления и систем сбора и передачи измерительной информации для повышения эффективности работы участников энергообмена РС.

Степень научной разработанности темы исследования. Математическим моделям оценивания состояния и оптимизации режимов работы сетей посвящены работы Д.А. Арзамазцева, П.И. Бартоломея, В.А. Веникова, А.З. Гамма, Ю.Г. Кононова и других авторов. Также стоит отметить труды зарубежных (испанских) ученых Ali Abur и Antonio Gomez Exposito, которые в своей книге «Power System State Estimation: Theory and implementation» отразили полный спектр возможных постановок данной задачи и предложили свои оригинальные пути их решения.

На кафедре «Автоматизированные электрические системы» УрФУ разработан математический аппарат - «энергораспределение», для расчета потерь и распределения ЭЭ в электрических сетях, который основан на методических основах теории ОС и предназначенный для решения полного комплекса задач, связных с электрическими измерениями и распределением энергии в схеме сети.

1 Сайт АО «Администратор торговой системы оптового рынка Электроэнергии». [URL]: https://www.atsenergo.ru/

2 Официальный сайт нефтяной компании ПАО «Лукойл». [URL]: http://www.lukoil.ru/

Целью работы является использование новой - потоковой модели установившегося режима работы сетей 6-35 кВ, адекватной их технологическому и информационному развитию для последующего решения на ее основе задач оценивания состояния и оптимизации с целью снижения затрат на энергообеспечение различных участников и организаторов энергообмена при наличии в их распоряжении устройств управления режимом работы сети. Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:

• анализ современных тенденций в технологическом и информационном развитии распределительных сетей напряжением от 6 до 35 кВ;

• обзор существующих и выявление перспективных электрических схем распределительных сетей в условиях повышения требований к их надежности и управляемости вследствие появления в них генерирующих установок и других устройств управления режимом их работы;

• адаптация потоковой модели установившегося режима работы к распределительным сетям, учитывающая специфику их работы и развития;

• постановка и решение задачи оценивания состояния режима работы распределительных сетей на основе потоковой модели с учетом ее ориентации на системы учета электрической энергии, измерения токов и напряжений;

• постановка и определение способов решения задачи оптимизации режима работы для различных участников энергообмена распределительных сетей в потоковой модели установившегося режима, принимая во внимание механизмы формирования стоимости электрической энергии в сети общего пользования, а также технологические возможности устройств управления и систем сбора и передачи измерительной информации;

• разработка информационной среды и алгоритмической модели для создания автоматизированного устройства управления распределительной сетью.

Объектами исследования являются распределительные сети и системы внешнего электроснабжения вместе с установленными в них устройствами выработки, передачи, распределения и потребления электрической энергии, с информационно-измерительной инфраструктурой, работающие на классах напряжения 6 кВ, 10 кВ, 20 кВ и 35 кВ.

Научная новизна

• Показана необходимость разработки новой модели установившегося режима работы распределительных сетей напряжением 6-35 кВ, адекватной их схемно-режимному и информационному развитию для последующего ее использования в системах мониторинга и управления участками сетей.

• В качестве режимной модели обосновано использование потоковой модели установившегося режима работы электрической сети, вектор состояния которой содержит потоки мощности или энергии в ветвях схемы сети и не включает фазы (углы) напряжений. Эта модель обладает слабой чувствительностью к неоднородности параметров схемы замещения сети, а эквивалентирование расчетной модели осуществляется без появления новых фиктивных связей.

• Потоковая режимная модель адаптирована под распределительные сети для решения задачи оценивания состояния режима работы сети с использованием измерений электроэнергии, полученных от счетчиков, а также измерений от датчиков тока и напряжения. В задаче оценивания состояния потоковая модель позволяет производить оценку режима работы сети на разных интервалах времени и использовать данные от измерительных комплексов, установленных в ветвях с нулевым сопротивлением (например, содержащих силовые выключатели).

• Предложен новый подход к снижению затрат на энергообеспечение различных собственников распределительных сетей и устройств управления, основанный на решении задачи оптимизации согласно набору затратных составляющих (функций), выраженных в рамках расчетного вектора потоковой модели.

• Предложено раздельное управление активными устройствами с дискретным и непрерывным характером управления режимом работы распределительных сетей. Расчет управляющих воздействий на эти устройства осуществляется согласованно по их типам на различных интервалах времени с использованием математического алгоритма потоковой модели.

• Описаны информационная среда и алгоритмическая модель устройства управления процессом электроснабжения (АУУПЭ) микросети, использующего потоковую модель и предназначенного для установки на территории различных участников энергообмена, имеющих в распоряжении устройства управления.

Теоретическая и практическая значимость работы заключается в снижении суммарных затрат на энергообеспечение различных участников энергообмена распределительных сетей за счет уменьшения потерь в их сетях, выбора оптимальной стратегии работы генерирующих установок, условий покупки и продажи ЭЭ, принимая во внимание изменение цен на электроэнергию в сети общего пользования и топливо. Предлагаемая в работе новая потоковая модель режима работы сети имеет хорошие предпосылки для ее использования в системах мониторинга режимов работы сетей напряжением 6-35 кВ и отдельных энергообъектов, а также для реализации на ее основе функций оценивания состояния и оптимизации в программных комплексах и микропроцессорных системах управления.

Предмет исследования - раздельное повышение эффективности работы различных участников энергообмена, имеющих в своем распоряжении участки распределительных сетей и устройства управления, дающие возможность корректировать режим работы сети локально в соответствии интересами ее собственника и находящимися у него в распоряжении устройствами управления.

Методология и методы исследования. Поставленные задачи решались c использованием методов комбинаторного анализа, теоретических основ электротехники, применялись методы нелинейного программирования. Вычислительные эксперименты в работе выполнялись с помощью следующего программного обеспечения: MathCAD 15, Balance 4, RastrWin 3. Применялся программно-технический комплекс (ПТК) ARIS-SCADA инженерной компании ООО «Прософт-Системы» с модулем расчета режимных параметров энергообъектов собственной разработки, написанным на языке программирования Lua (the programming language).

Основные положения диссертации, выносимые на защиту: 1. Потоковая модель оценивания состояния и оптимизации режима работы сети, основанная на методике энергораспределения и позволяющая использовать

для описания технических процессов и экономических критериев единый расчетный вектор, включающий потоки электроэнергии или мощности.

2. Стратегии компоновки целевой функции задачи оптимизации и управления устройствами коррекции режима работы с целью раздельного повышения эффективности системы электроснабжения для потребителей с собственной генерацией, сетевых компаний, крупных предприятий и монопотребителей с генерирующими установками и участками сетей.

3. Принципы управления различными устройствами коррекции режима работы собственников сети на разных интервалах времени с использованием измерительной информации и прогнозов графиков нагрузок узлов сети.

4. Информационная среда и алгоритмическая модель для автоматизированного устройства управления локальными участками распределительных сетей.

Личный вклад автора заключается в адаптации потоковой модели для РС и постановке на ее основе задач ОС и оптимизации их режимов работы. Предложено решение этих задач в рамках единого расчетного алгоритма потоковой режимной модели. Подготовлены примеры, доказывающие практическую применимость новой потоковой режимной модели и подчеркивающие ее основные достоинства. Произведено внедрение разработанного алгоритма ОС на основе потоковой модели установившегося режима в ПТК ARIS-SCADA промышленного назначения инженерной компании ООО «Прософт-Системы».

Достоверность научных результатов. Предлагаемая в работе потоковая модель оценивания состояния и оптимизации режима работы распределительной сети была использована для повышения эффективности работы тестового участка распределительной сети на суточном интервале времени. С учетом полученных знаний о режимах работы генерирующих установок в рамках выполнения НИР «Разработка мер повышения энергоэффективности системы электроснабжения АО «Аметистовое» (договор на НИР №2-АЭС-2 от 31.05.2016 г.) было достигнуто существенное снижение затрат на энергообеспечение рассматриваемого участка

сети по отношению ко всем участникам энергообмена. Эффект от применения стратегий управления устройствами изменения режима работы участников энергообмена в сети имел как прямой, так и косвенный положительный характер.

Демонстрация возможностей работы потоковой модели режима работы сети в ПТК ARIS-SCADA на международной энергетической выставке «Электрические сети России-2015» и его дальнейшее программное совершенствование позволяют говорить о верном выборе направления в развитии SCADA систем диспетчерского управления и сбора данных.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных научных семинарах кафедры «Автоматизированные электрические системы» УралЭНИН УрФУ, Екатеринбург, в период с 2013 года по 2018 год, а также на 11 конференциях, в том числе:

1. Международная научно-техническая конференция «Электроэнергетика глазами молодежи» - Екатеринбург-2012, Томск-2014, Иваново-2015, Казань-2016, Самара-2017;

2. Всероссийская студенческая научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием «Энерго- и ресурсосбережение. Энергообеспечение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии», Екатеринбург, 17-20 декабря 2013 г.;

3. Международная научно-практическая конференция «Материаловедение. Машиностроение. Энергетика», Екатеринбург, 8-11 июля 2015 г.;

4. International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM), Челябинск, 2016 г.;

5. XI International Symposium on Industrial Electronics (INDEL), Banja Luka, Bosnia and Herzegovina, 2016 г.;

6. The 26th IEEE International Symposium on Industrial Electronics (ISIE), Edinburgh International Conference Centre (EICC), Edinburgh, United Kingdom, 2017;

7. The 58th International Scientific Conference of Riga Technical University on Power and Electrical Engineering (RTUCON) October 12-13, 2017, Riga, Latvia.

Публикации

По результатам исследований всего опубликована 21 работа, из них по теме диссертации - 15 работ, в том числе в двух русскоязычных изданиях, из перечня Высшей аттестационной комиссии («Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики»; «Новое в российской электроэнергетике» - электронное издательство); в пяти изданиях, индексируемых в международных реферативных базах цитирования Scopus и Web of Science; и в двух источниках eLIBRARY (РИНЦ).

Внедрение результатов работы

Получен Акт о внедрении алгоритма расчета режимных параметров для объектов электроэнергетики в ПТК ARIS-SCADA компании ООО «Прософт-Системы» (договор на НИР №15-29396 от 20 июля 2015 г.). Выполнена работа по оценке потерь электроэнергии в изолированной сети электроснабжения АО «Аметистовое» - Этап 2. (договор на НИР №2-АЭС-2 от 31 мая 2016 г.). Результаты работы используются в дисциплине «Информационные технологии управления режимами электроэнергетических систем» магистратуры кафедры «Автоматизированные электрические системы», УралЭНИН УрФУ по направлению 13.04.02 «Электроэнергетика и электротехника».

Структура работы

Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 146 наименований и 2 приложений. Содержит 218 страниц, 55 рисунков и 21 таблицу.

Во введении представлена краткая аннотация работы, изложена ее актуальность, определены цели и задачи, освещена степень разработанности проблемы, новые идеи и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе дана оценка текущему техническому и информационному состоянию сетей напряжением от 6 кВ до 35 кВ. Выявлены основные тенденции их развития в электрических схемах сети и информационном обеспечении, а также проанализирована динамика роста устройств управления режимом работы сети. С учетом специфики функционирования таких сетей предложено использование

микропроцессорных систем для управления локальными участками распределительных сетей, работающих в разомкнутых и замкнутых режимах.

Во второй главе рассматриваются модели для расчета режимных параметров. Предложена и описана потоковая модель, на основе которой дана постановка задачи оценивания состояния. Показаны достоинства использования потоковой модели для сетей 6-35 кВ с опорой на их специфику работы и развитие.

Третья глава посвящена математической постановке и определению способов решения задачи оптимизации, направленной на раздельное повышение эффективности работы различных участников энергообмена в соответствии с их интересами и доступными в их распоряжении устройствами управления.

В четвертой главе выполнен расчет примера оптимизации участка сети 10 кВ, обладающей «умными» признаками. Описаны алгоритмическая модель и информационная среда автоматизированного устройства управления микросетью, опирающегося на техническую информацию о режиме работы сети и ценовые показатели, определяющие эффективность работы участников энергообмена в сети.

В заключении приведены выводы и обобщены основные результаты, полученные в ходе выполнения диссертационной работы.

Приложения диссертационной работы содержат скан-копии актов, подтверждающих внедрение результатов диссертационной работы в учебный процесс и в программно-технический комплекс промышленного назначения.

Диссертация выполнена на кафедре «Автоматизированные электрические системы» Уральского Энергетического Института «Уральского федерального университета имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», г. Екатеринбург в рамках работ по Федеральной целевой программе «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы», номер соглашения 14.578.21.0226 (уникальный идентификатор проекта: RFMEFI57817X0226) на тему «Разработка масштабируемого программно-технического комплекса для управления электрическими подстанциями на базе протокола МЭК 61850».

ГЛАВА 1. ОБЗОР ТЕКУЩЕГО СОСТОЯНИЯ И ПЕРСПЕКТИВ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО, ИНФОРМАЦИОННОГО И ДИСПЕТЧЕРСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ

Глава посвящена описанию текущего технического состояния и информационного оснащения распределительных сетей напряжением 6 кВ, 10 кВ, 20 кВ и 35 кВ, а также современных тенденций их развития в рамках реализации в них концепций «Активно-адаптивной сети» (Smart Grid) и «Интеллектуальные измерения» (Smart Metering). Уделяется внимание изменению традиционных разомкнутых схем распределительных сетей и их переходу на перспективные замкнутые кольцевые архитектуры. Описываются связанные с этим особенности и проблемы в части расчета режима работы сетей 6-35 кВ при наличии замкнутых кольцевых участков. Приводятся требования к системам сбора и передачи измерительной информации о режиме работы распределительных сетей. Сформулирована концепция управления режимами работы участков таких сетей и микроэнергосистем, эффективная реализация которой невозможна без создания адекватной их функционированию и развитию математической режимной модели.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Мухлынин, Никита Дмитриевич, 2018 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кобец, Б.Б., Волкова И. О. Инновационное развитие электроэнергетики на базе концепции Smart Grid / Б.Б. Кобец, И.О Волкова. - М.: ИАЦ Энергия, 2010. - 208 с.

2. Нестеров, И.М. Smart Metering в концепции Smart Grid [Электронный ресурс] / И.М. Нестеров // Фонд ЦСР «Северо-Запад»: [сайт]. URL: http://www.csr-nw.ru/files/csr/file content 1316.pdf (дата обращения: 12.05.2014).

3. Пинчук, А., Концепция «Интернет вещей»: две актуальные задачи реализации / А. Пинчук, С. Мальцев, Н. Соколов, В. Фрейнкман // Первая миля. - 2016. - №8. - С. 56-65.

4. Воропай, Н.И. Энергетическая стратегия России: изменяющийся взгляд на развитие электроэнергетики / Н.И. Воропай, В.А. Стенников // Энергетическая политика. - 2013. - вып. 2. - С. 66-70.

5. Бушуев, В.В. Электроэнергетика в энергетической стратегии России / В.В. Бушуев // Электричество. - 2014. - №8. - С. 4-8.

6. Концепция развития релейной защиты и автоматики электросетевого комплекса. Приложение №1 к протоколу Правления ПАО «Россети» от 22.06.2015 № 356 пр. // Релейщик. - 2015. - №3 (23). - С. 28-43.

7. Онисова, О.А. Направления развития релейной защиты электроэнергетических систем с малыми распределёнными электростанциями / О.А. Онисова // Релейщик. - 2014. - №4. - С. 20-25.

8. Концепция интеллектуальной электроэнергетической системы России с активно-адаптивной сетью: [одобрено правлением ОАО «Федеральная Сетевая Компания Единой Энергетической Системы» 28.04.2012]. - М.: ОАО «ФСК ЕЭС», 2012.

9. Белкин, Г.С. Перспективы развития коммутационной аппаратура высокого напряжения / Г.С. Белкин // Электричество. - 2006. - №9. - С. 15-21.

10. Мокеев, А.В. Современные решения по учету электроэнергии и измерениям параметров режима для распределительных сетей и цифровых подстанций [Электронный ресурс] / А.В. Мокеев // Инженерный центр «Энергосервис»: [сайт]. URL: http://enip2.ru/Publication/ES_Kazan_ESM.pdf (дата обращения: 23.08.2017).

11. J. Müller, C. Gitte, M. Winter and J. van der Geest, "Advanced configuration system for cost-effective integration of distributed energy systems," 2016 IEEE Innovative Smart Grid Technologies - Asia (ISGT-Asia), Melbourne, VIC, 2016, pp. 395-400.

12. A. Bahmanyar et al., "Emerging smart meters in electrical distribution systems: Opportunities and challenges," 2016 24th Iranian Conference on Electrical Engineering (ICEE), Shiraz, 2016, pp. 1082-1087.

13. M. Braun, T. Stetz, R. Brundlinger, C. Mayr, K. Ogimoto, H. Hatta, " H. Kobayashi, B. Kroposki, B. Mather, M. Coddington et al., "Is the distribution grid ready to accept large-scale photovoltaic deployment? state of the art, progress, and future prospects," Progress in photovoltaics: Research and applications, vol. 20, no. 6, pp. 681-697, 2012.

14. Основные положения и правила функционирования розничных рынков электрической энергии утверждены постановлением Правительства Российской Федерации от 4 мая 2012 г. № 442 «О функционировании розничных рынков электрической энергии, полном и (или) частичном ограничении режима потребления электрической энергии».

15. N. I. Voropai and B. Bat-Undraal Multicriteria Reconfiguration of Distribution Network with Distributed Generation. Journal of Electrical and Computer Engineering, Volume 2012, 8 pages.

16. Steven T. Bushby, Information Model Standard for Integrating Facilities with Smart Grid BACnet ® Today & the Smart Grid | A Supplement to ASHRAE Journal November 2011, pp. 18-22.

17. M.V. Likith Kumar, H.A Maruthi Prasanna, T. Ananthapadmanabha, A Literature Review on Distribution System State Estimation, In Procedia Technology, Volume 21, 2015, pp. 423-429.

18. A. Primadianto and C. N. Lu, "A Review on Distribution System State Estimation," in IEEE Transactions on Power Systems, vol. 32, no. 5, pp. 38753883, Sept. 2017.

19. Догадкин, Д. Построение системы управления объектами распределённой генерации электрических сетей ОАО «МОЭСК» для обеспечения разгрузки питающих центров / Д. Догадкин, А. Смирнов, Д. Скупов // Электроэнергия. Передача и распределение. - 2015. - №2 (29). - С. 44-46.

20. Бартоломей, П.И. Решение комплексной задачи распределения электроэнергии в энергосистеме / П.И. Бартоломей, А.О. Егоров, Е.В. Машалов, А.В. Паздерин // Электричество. - 2007. - № 2. - С. 8-13.

21. Паздерин, А.В. Решение задачи энергораспределения в электрической сети на основе методов оценивания состояния / А.В. Паздерин // Электричество. - 2004. - № 12. - С. 2-7.

22. Lecture 8: Smart Grid, Dr. Gleb V. Tcheslavski. Lamar University 2013.

23. Мухлынин, Н.Д. Создание интерактивной карты системы электроснабжения ОАО «ЕЭСК» в рамках концепции SmartCity и SmartMetering / Н.Д. Мухлынин, А.О. Егоров, А.В. Овчинников // Сборник материалов всероссийской студенческой научно-практической конференции и выставки работ студентов, аспирантов и молодых учёных «Энерго- и ресурсосбережение. Энергообеспечение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии.» г. Екатеринбург, 17-20 декабря 2013 г. - С. 59-60.

24. Постановление Правительства РФ от 23 января 2015 г. № 47 "О внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федерации по вопросам стимулирования использования возобновляемых источников энергии на розничных рынках электрической энергии".

25. Годовой отчет ОАО «Межрегиональная распределительная сетевая компания Урала» за 2014 г., 2015 г., 2016 г.

26. Годовой отчет АО «Екатеринбургская электросетевая компания» по результатам работы за 2012 г., 2013 г., 2014 г.

27. Техническая политика ОАО «МРСК Урала» [Электронный ресурс]. МРСК Урала - ОАО «МРСК Урала»: [сайт]. URL: https://www.mrsk-ural.ru/content/files/tehpolitika/TechPolicy.pdf (дата обращения: 09.10.2017).

28. Илюшин, П.В. Проблемные технические вопросы работы объектов распределенной генерации в составе энергосистемы и подходы к их решению / П.В. Илюшин // Энергоэксперт. - 2015. - №1. - С. 58-62.

29. Самойленко, В.О. Силовые полупроводниковые системы для нужд малой генерации / В.О. Самойленко, А.В. Паздерин // Промышленная энергетика. - 2014. - №11. - С. 31-35.

30. Chakraborty S., Simoes M.G., Kramer W.E. Power Electronics for Renewable and Distributed Energy Systems. - Green Energy and Technology, SpringerVerlag, London, 2013.

31. Батов, М.Н. Проблемы и их решения при строительстве и эксплуатации систем АИИС КУЭ / М.Н. Батов, И.В. Климантов // Материалы докладов третьей международной научно-технической конференции «Электроэнергетика глазами молодёжи». Екатеринбург: Изд-во УрФУ. -2012. - Т.1. - C. 429-432.

32. Булычев, А.В., Релейная защита в распределительных электрических сетях: Пособие для практических расчетов / А.В. Булычев, А.А. Наволочный - М.: ЭНАС, 2011. - 208 с.

33. Ополева, Г.Н. Схемы и подстанции электроснабжения. Справочник. Учебное пособие. / Г.Н. Ополева - Москва: Форум - Инфра-М, 2006. - 480 с.

34. РД 34.20.185-94 Инструкция по проектированию городских электрических сетей (с изм., внесенными Нормативами, утв. Приказом Минтопэнерго РФ от 29.06.1999 №213).

35. Миловидов, С.С. Выбор рациональных решений построения схем городских кабельных сетей среднего напряжения / С.С. Миловидов, Д.Е. Павликов // Четвёртая Российская научно-практическая конференция с международным участием, Новосибирск. - 2010. - С. 290-293.

36. Лоскутов, А.Б. Интеллектуальные распределительные сети 10-20 кВ с гексагональной конфигурацией / А.Б. Лоскутов, Е.Н. Соснина, А.А. Лоскутов, Д.В. Зырин // Промышленная энергетика. - 2013. - №12. - С. 3-7.

37. Ершов, А.М. Системы электроснабжения. Часть 5: Электроснабжение городов: курс лекций / А.М. Ершов. - Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2017. - 181 с.

38. Козлов, В. А. Электроснабжение городов / В.А. Козлов. - 3-е изд., перераб. и доп. - Л.: Энергоатомиздат, 1988. - 264 с.

39. Edward Jeroen Coster. Distribution Grid Operation Including Distributed Generation. Printed by Ipskamp drukkers: Enschede, 2010. pp. 205.

40. Nikander, Ari & Repo, Sami & Jarventausta, Pertti. Utilizing the ring operation mode of medium voltage distribution feeders. 17th International Conference on Electricity Distribution. Barcelona, 12-15 May 2003, pp. 1-6.

41. J. L. Morillo, J. F. Pérez, N. Quijano and Á. Cadena, "Planning open and closed-loop feeders with efficiency analysis," 2015 IEEE Eindhoven PowerTech, Eindhoven, 2015, pp. 1-6.

42. Лоскутов, А.Б. Городские распределительные сети 10-20 кВ с гексагональной конфигурацией / А.Б. Лоскутов, Е.Н. Соснина, А.А. Лоскутов, Д.В. Зырин // Электротехника и электроэнергетика. - 2013. - №12. - С. 309-315.

43. Мартынюк, М.В. Оценка токов короткого замыкания равномерно распределенной гексагональной сети / М.В. Мартынюк, А.Б. Лоскутов, А.А. Лоскутов, Д.В. Зырин // Научно-технический вестник Поволжья. -2013. - №6. - С. 359-363.

44. Идельчик, В.И. Электрические системы и сети / В.И. Идельчик. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 592 с.

45. Инструкция по переключениям в электроустановках. (Утв. приказом Минэнерго РФ от 30.06.03г. № 266).

46. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей (Утв. приказом Минэнерго РФ от 13.01.2003 г. №6).

47. Перечень утвержденных заключений аттестационных комиссий по оборудованию информационно-технологических систем и систем связи на 01.07.2010 г. [Электронный ресурс]. ПАО «ФСК ЕЭС»: [сайт]. URL: http://www.fsk-ees.ru/media/File/attestation/Oborudovanie_2_01-07-10.pdf (дата обращения: 03.06.2015).

48. Обоскалов, В.П. Оценка эффективности применения устройств распределенной генерации с учетом динамики цен на энергоносители / В.П. Обоскалов, Д.И. Померанец // Промышленная энергетика. - 2013. - №9. - С. 2-7.

49. Разработка мер повышения энергоэффективности системы электроснабжения АО «Аметистовое»: итоговый отчет о НИР по договору №2-АЭС-2 от 31.05.2016 г. / А.В. Паздерин, П.В. Чусовитин, Н.Д. Мухлынин, Г.С. Шабалин. - Екатеринбург: ФГАОУ ВО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», 2016. - 191 с.

50. Солонина, Н.Н. Новые технологии компенсации реактивной мощности / Н.Н. Солонина, К.В. Суслов, З.В. Солонина // Вестник ИрГТУ. - 2016. -№5 (112). - С. 35-143.

51. Козирський, В.В. Управление потоками реактивной мощности в сетях с распределенной генерацией / В.В. Козирський, А.В. Гай, Е.Ю. Мовенко // Науковий вюник НУБгП Украши. Серiя: Техшка та енергетика АПК. -2012. - №174-2. - С. 40-46.

52. Типовые решения для каналов GPRS-связи в системах АИИС КУЭ розничного рынка электроэнергии ООО «Аналитик-ТС», г. Москва [Электронный ресурс]. Отраслевой научно-технический журнал «ИСУП»: [сайт]. URL: http://isup.ru/articles/18/575/ (дата обращения: 09.11.2015).

53. Ананичева, С.С. Методы анализа и расчёта замкнутых электрических сетей: учебное пособие / С.С. Ананичева, А.Л. Мызин. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2010. - 94 с.

54. Тарасенко, В.В Алгоритмы интеллектуального управления режимом распределительной сети // Б.Г. Булатов, В.В. Тарасенко // Вестник ЮУрГУ. Серия: Энергетика. - 2012. - №37 (296). - С. 18-22.

55. Коркина, Е.С. Развитие методов ОС ЭЭС на основе интеграции данных SCADA и PMU: автореф. дис. канд. тех. наук: 05.14.02 / Коркина Елена Сергеевна. - Иркутск, 2009. - 26 с.

56. D. A. Haughton and G. T. Heydt, "A Linear State Estimation Formulation for Smart Distribution Systems," in IEEE Transactions on Power Systems, vol. 28, no. 2, pp. 1187-1195, May 2013.

57. Пальцев, А.С. Использование данных PMU при решении задачи оценивания состояния ЭЭС на основе мультиагентных технологий /

A.С. Пальцев // Вестник СПбГПУ. - 2008. - №1. - С. 64-68.

58. Аюев, Б.И. Вычислительные модели потокораспределения в электрических системах / Б.И. Аюев, В.В. Давыдов, П.М. Ерохин, В.Г. Неуймин. - М.: Флинта: Наука, 2008. - 256 с.

59. Тарасов, В.И. Методы минимизации ньютоновского типа для расчета установившихся режимов электроэнергетических систем / В.И. Тарасов. -Изд-во: Наука. Сибирское отделение. - 168 с.

60. Тарасов, В.И. Вопросы сходимости решения уравнений установившихся режимов электроэнергетических систем протяженной и неоднородной структуры / В.И. Тарасов, Онормаа Цэвэгжав, Н.С. Темникова //Материалы Всероссийской научно-технической конференции «Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири». - Иркутск. - 2005. - С. 403-414.

61. Паздерин, А.А. Математическая модель для расчета и анализа установившихся режимов электрических систем в пространстве перетоков мощности / А.А. Паздерин, Е.А. Плесняев // Научные труды III международной научно-технической конференции «Электроэнергетика глазами молодежи»: сборник статей. В 2 т. Екатеринбург: УрФУ, 2012. - Т. 1. - С. 324-328.

62. Лещинская, Т.Б. Многокритериальная оценка технико-экономического состояния распределительных электрических сетей / Т.Б. Лещинская,

B.В. Князев // Вестник ФГОУ ВО МГАУ. - 2010. - №2. - С.14-19.

63. IEC 61850-9-2 Sampled values over ISO/IEC 8802-3. Geneva, Switzerland: IEC Central Office, 2004. 34 p.

64. Дымшаков, А. В. Опыт разработки устройства учета и контроля качества электроэнергии на базе стандарта IEC 61850-9-2LE. ООО «Прософт-Системы» [Электронный ресурс] / А.В. Дымшаков // Международная конференция и выставка «Релейная защита и автоматика»: [сайт]. URL: http://www.rza-expo.ru/images/2017/history/2013/day3/sect1/C.3.2-7.pdf (дата обращения: 17.02.2014).

65. Жуков, В.К. Теория погрешностей технических измерений: учебное пособие / В.К. Жуков // Томский политехнический университет. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. - 180 с.

66. Гамм, А.З. Оценивание состояния в электроэнергетике / А.З. Гамм, Л.Н Герасимов, И.И. Голуб, Ю.А. Гришин, И.Н. Колосок. - М: Наука, 1983. - 302 с.

67. Гамм, А.З. Статистические методы оценивания состояния электроэнергетических систем / А.З. Гамм. - Издательство, Наука, 1976. - 220 с.

68. Радченко, С.Г. Устойчивые методы оценивания статистических моделей: Монография / С.Г. Радченко. - К.: ПП «Санспарель», 2005. - 504 с.

69. Андреев, В.Б. Численные методы: Учебное пособие / В.Б. Андреев. - М.: Издевательский отдел факультета ВМиК МГУ имени М.В, Ломоносова, МАКС Пресс, 2013. - 336 с.

70. J. W. Gu, K. A. Clements, G. R. Krumpholz and P. W. Davis, "The Solution of Ill-Conditioned Power System State Estimation Problems Via the Method of Peters and Wilkinson," in IEEE Power Engineering Review, vol. PER-3, no. 10, pp. 43-44, Oct. 1983.

71. Семушкин, И.В. Вычислительные методы алгебры и оценивания: учебное пособие / И.В. Семушкин. - Ульяновск: УлГТУ, 2011. - 366 с.

72. Хохлов, М.В. Робастное оценивание состояния электроэнергетических систем на основе неквадратичных критериев: диссертация канд. техн. наук: 05.14.02 Хохлов Михаил Викторович. - Сыктывкар, 2010. - 220 с.

73. Кочнева, Е.С. Использование метода контрольных уравнений для анализа достоверности и наблюдаемости измерений электроэнергии / А.О. Егоров, Е.С. Кочнева, А.В. Паздерин, П.Г. Скворцов // Электрические станции. -2011. - №11. - С. 42-46.

74. Гришин, Ю.А. Программно-вычислительный комплекс «Оценка» оценивания состояния ЭЭС в реальном времени / Ю.А. Гришин, И.Н. Колосок, Е.С. Коркина, Л.В. Эм, В.Г. Орнов, Н.Н. Шелухин // Электричество. - 1999. - № 2. - С. 8-16.

75. Максименко, Д.М. Оценивание состояния на базе оптимизационного алгоритма в ПК RastrWin3 / Д.М. Максименко, Е.В. Машалов, В.Г. Неуймин // Известия НТЦ Единой энергетической системы. - 2013. - №2 (69). - C. 36-44.

76. Y. Chen, S. Jin, M. Rice and Z. Huang, "Parallel state estimation assessment with practical data," 2013 IEEE Power & Energy Society General Meeting, Vancouver, BC, 2013, pp. 1-5.

77. Y. Chen, M. Rice and Z. Huang, "SCADA-rate parallel state estimation assessed with utility data," 2014 IEEE PES General Meeting | Conference & Exposition, National Harbor, MD, 2014, pp. 1-5.

78. Массель, Л.В. Разработка многоагентных систем распределенного решения энергетических задач с использованием агентных сценариев / Л.В. Массель, В.И. Гальперов // Известия ТПУ. - 2015. - №5. - С.45-53.

79. Брошюра СК-11 [Электронный ресурс]. Монитор Электрик Информационные системы реального времени для центров управления: [сайт]. URL: http://www.monitel.ru/files/downloads/products/Broshyura%20-%20CK-11.pdf?201711 (дата обращения: 26.01.2018).

80. Мухлынин, Н.Д. Перспективные топологии и информационное обеспечение в распределительных сетях / Н.Д. Мухлынин, А.В. Паздерин // Вестник науки Сибири Изд-во Томский политехнический университет. -2015. - № 15. - С. 72-76.

81. Хохлов, М.В. Развитие алгоритмов оценивания состояния ЭЭС по неквадратичным критериям / М.В. Хохлов // Управление электроэнергетическими системами - новые технологии и рынок. -Сыктывкар, 2004. - С. 39-48.

82. Гамм, А.З. Алгоритмы декомпозиции для решения проблемы оценивания состояния ЭЭС / А.З. Гамм // Электронное моделирование. - 1983. - №3. -C. 63-68.

83. Глазунова, А.М. Методика задания псевдоизмерений для обеспечения наблюдаемости схемы при оценивании состояния ЭЭС / А.М. Глазунова, И.Н. Колосок // Современные программные средства для расчёта и оценивания состояния режимов электроэнергетических систем. Материалы научно-практического семинара. - Иркутск: ИДУЭС. - 2004 г.

84. I. Dzafic, D. Ablakovic and S. Henselmeyer, "Real-time three-phase state estimation for radial distribution networks," 2012 IEEE Power and Energy Society General Meeting, San Diego, CA, 2012, pp. 1-6.

85. A.Abur and A. Gomez-Exposito, "Power System State Estimation: Theory and Implementation," New-York: Marcel Dekker, 2004.

86. BARAN, M.E., and KELLEY, A.W.: 'A branch-current-based state estimation for distribution systems', IEEE Truns. Poiver Qsr.. 1995, 10, (I), pp. 483-491.

87. J. H. Teng, "Using voltage measurements to improve the results of branch-current-based state estimators for distribution systems," Gen., Tran. & Dist., IEE Proc., vol. 149, no. 6, pp. 667-672, Nov 2002.

88. Гришин, А.А. Исследование эффективности метода пчелиного роя в задаче глобальной оптимизации [Электронный ресурс] / А.А. Гришин, А.П. Карпенко // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. - 2010. - №8. URL: http://technomag.bmstu.ru/doc/154050.html (дата обращения 02.02.2015).

89. Карпенко, А.П. Эффективность оптимизации методом непрерывно взаимодействующей колонии муравьев (CIAC) / А.П. Карпенко, К.А Чернобривченко // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. - 2011. - №2. - С. 3.

90. Dowsland, K.A.; Some experiments with simulated annealing techniques for packing problems, European Journal of Operational Research, 68, 19, pp. 389-399.

91. Суслов, В.И. Эконометрия / В.И. Суслов, Н.М. Ибрагимов и др. -Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2005. - 744 с.

92 Гамм, А.З. Наблюдаемость электроэнергетических систем /А.З. Гамм, И.И. Голуб. - М: Наука, 1990. - 200 с.

93. Паздерин, А.В. Решение комплексной задачи распределения электроэнергии в энергосистеме / П.И. Бартоломей, А.О. Егоров, Е.В. Машалов, А.В. Паздерин // Электричество. - 2007. - №2. - С. 8-13.

94. РД 34.11.325-90 Методические указания по определению погрешности измерения активной электроэнергии при ее производстве и распределении.

95. Мухлынин, Н.Д. Решение задачи оценивания состояния режима работы распределительной сети / Н.Д. Мухлынин, А.В. Паздерин // Новое в российской электроэнергетике - электронный журнал. - 2017. - №6. - С. 55-65.

96. Бартоломей, П.И. Оптимизация режимов энергосистем: учебное пособие / П.И. Бартоломей, Т.Ю. Паниковская. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2008. - 164 с.

97. Бахвалов, Н.С. Численные методы - 6-е изд. / Н.С. Бахвалов, Н.П. Жидков, Г.М. Кобельков. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. - 636 с.

98. Паздерин, А.В. Наблюдаемость распределения потоков электрической энергии в сетях / П.И. Бартоломей, А.В. Паздерин // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. - 2004. - № 9-10. - С. 24-33.

99. Гамм, А.З. Наблюдаемость электроэнергетических систем / А.З. Гамм, И.И. Голуб. - М.: Наука, 1990. - 200 с.

100. Samoylenko V.O. The Method of Checking Equations for Energy Resources Flows Data Validating / V.O. Samoylenko, A.V. Pazderin // Renewable Energy & Power Quality Journal. 2013. №11. pp. 501-504.

101. Бартоломей, П. И. Информационное обеспечение задач электроэнергетики: учебное пособие / П. И. Бартоломей, В. А. Тащилин. - Екатеринбург: Изд-во Уральского университета, 2015. - 108 с.

102. Суворов, А.А. Методы определения параметров схем замещения для задач управления электрическими режимами / А.С. Бердин, П.А. Крючков, А.А. Суворов, С.Н. Шелюг // Сборник трудов кафедры «Автоматизированные электрические системы» - Екатеринбург: Изд.УГТУ-УПИ. - 2000.

103. A. V. Pazderin, S. E. Kokin, A. O. Egorov and E. S. Kochneva, "Solution of energy flow problem using state estimation technique," Industrial Electronics, 2009. IECON '09. 35th Annual Conference of IEEE, Porto, 2009, pp. 1736-1741.

104. Железко, Ю.С. Потери электроэнергии в оборудовании сетей и подстанций / Железко Ю.С. // Электрические станции. - 2005. - №7. - С. 40-49;

105. Паздерин, А.В. Расчёт технических потерь электроэнергии на основе решения задачи энергораспределения / А.В. Паздерин // Электрические станции. - 2004. - №12. - С. 44-49.

106. Воротницкий, В.Э. Потери электроэнергии в электрических сетях энергосистем / В.Э. Воротницкий, Ю.С. Железко, В.Н. Казанцев и др. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 368 с.

107. Скороходова, И.Г. Согласование интересов участников рынка электроэнергии и мощности / И.Г. Скороходова, А.А. Гринь, А.А. Бухалина // Kant. - 2012. - №1 (4). - С. 45-48.

108. Постановление Правительства Российской Федерации от 7 марта 2014 г. № 179 «О внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федерации по вопросам электроэнергетики».

109. Ерошенко, С.А. Научные проблемы распределенной генерации / С.А. Ерошенко, А.А. Карпенко, С.Е. Кокин, А.В. Паздерин // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. - 2010. - №11-12. - С. 126-133.

110. Q.D. La, Y.W.E. Chan and B.H. Soong, "Dynamic market for distributed energy resources in the Smart Grid," 2014 IEEE 11th Consumer Communications and Networking Conference (CCNC), Las Vegas, NV, 2014, pp. 38-43.

111. Market-Oriented Grid and Utility Computing, Rajkumar Buyya, Kris Bubendorfer, 643 pages November 2009.

112. A. Kiani and A. Annaswamy, "Wholesale energy market in a smart grid: Dynamic modeling and stability," 2011 50th IEEE Conference on Decision and Control and European Control Conference, Orlando, FL, 2011, pp. 2202-2207.

113. A. Kumar and W. Gao, "Optimal distributed generation location using mixed integer non-linear programming in hybrid electricity markets," in IET Generation, Transmission & Distribution, vol. 4, no. 2, pp. 281-298, February 2010.

114. Постановления Правительства Российской Федерации от 29 декабря 2011 г. № 1178 «О ценообразовании в области регулируемых цен (тарифов) в электроэнергетике».

115. Ошурков, М.Г. Выбор ценовой категории потребителем при заключении договора энергоснабжения / М.Г. Ошурков, А.С. // Известия ТулГУ. Технические науки. - 2014. - №8. - С. 50-58.

116. Буров, В.Д. Возможности и преимущества газопоршневых установок в когенерационных автономных электростанциях [Электронный ресурс] / В.Д. Буров, А.А. Дудолин, В.В. Макаревич, Е.В. Макаревич // Московский энергетический институт (Технический университет). Новая генерация: [сайт]. URL: http://www.manbw.ru/analitycs/gazoporshnevye-installations-cogeneration-autonomus-power-stations.html (дата обращения 13.08.2016).

117. Руководство по эксплуатации вакуумных выключателей BB/TEL - 6 (10) кВ [Электронный ресурс] / Российская группа компаний «Таврида Электрик»: [сайт]. URL: https://www.tavrida.com/upload/iblock/409/ter_ vcb15 ld1 2 -shell2 ft2 user manual.pdf (дата обращения 07.05.2017).

118. Руководство по эксплуатации выключателя вакуумного ВВ-AST-^ 201000-УХЛ2 [Электронный ресурс] / ТЭЛПРО-Урал: [сайт]. URL: http://telpro-ural.ru/files/re_vv_ast.pdf (дата обращения 07.05.2017).

119. ГОСТ 24126-80 (СТ СЭВ 634-88) Устройства регулирования напряжения силовых трансформаторов под нагрузкой. Общие технические условия (с Изменениями № 1, 2).

120 Стенников, В.А. Централизованная и распределенная генерация - не альтернатива, а интеграция [Электронный ресурс] / В.А. Стенников, Н.И. Воропай // ИСЭМ СО РАН. Институт энергетической стратегии: [сайт]. URL: http://energystrategy.ru/projects/Energy_21/4-2.pdf (дата обращения 28.04.2016).

121. Радин, Ю.А. Повышение маневренности паротурбинных энергоблоков / Ю.А. Радин, А.Л. Шварц, В.И. Гомболевский, А.В. Колбасников // Теплоэнергетика. - 2001. - № 6. - С. 21-26.

122. Мухлынин, Н.Д. Потоковая модель оценивания состояния и оптимизации режимов работы распределительных сетей / Н.Д. Мухлынин, А.В. Паздерин // Известия вузов. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. - 2016. - № 9-10. - C. 3-15.

123. Зорин, В.В. Оптимизация параметров и режимов распределительных электрических сетей / В.В. Зорин, В.В. Тисленко. - Киев: Знание, 1984. - 14 с.

124. Мухлынин, Н.Д. Решение задачи управления распределительными сетями для оптимизации режимов их работы / Н.Д. Мухлынин, А.В. Паздерин // Труды VI международной научно-технической конференции Электроэнергетика глазами молодежи. - Иваново, 2015, - Т1. - С. 332-337.

125. Nikita D. Mukhlynin, Andrey V. Pazderin, "The Model of Distribution Grids State Estimation and Optimization based on the Energy Balances Equations," 2016 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEM), Chelyabinsk, 2016, pp 1-4.

126. Постановление (электроэнергетика) Региональной энергетической комиссии Свердловской области от 23.12.2016 № 228-ПК Об установлении единых (котловых) тарифов на услуги по передаче электрической энергии по сетям Свердловской области.

127. Постановление Правительства РФ «О мерах по стимулированию сокращения загрязнения атмосферного воздуха продуктами сжигания попутного нефтяного газа на факельных установках» от 1 января 2012 г.

128. Мухлынин, Н.Д. Ценовая модель распределения электроэнергии в сетях 35, 6-10 кВ / Н.Д. Мухлынин, А.В. Паздерин // Труды VII международной научно-технической конференции Электроэнергетика глазами молодежи. -Казань, 2016, - Т3. - С. 265-268.

129. Манусов, В.З. Нейросетевые модели для анализа и прогнозирования нагрузки энергосистемы / В.З. Манусов, С.В. Хохлова // Электрика. - 2004. - № 6. - С. 28-30.

130. Шумилова, Г. П. Краткосрочное прогнозирование электрических нагрузок с использованием искусственных нейронных сетей / Г. П. Шумилова, Н Э. Готман, Т. Б Старцева // Электричество. - 1999. - №10. - С. 6-12.

131. Кирпичникова, И.М. Прогнозирование объемов потребления электроэнергии / И.М. Кирпичникова, К.Л. Соломахо // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». - 2014. - Том 14. - № 2. - С. 16-22.

132. Надтока, И.И. Анализ взаимосвязей между электропотреблением, температурой воздуха и освещенностью с использованием вейвлет-разложения временных рядов / И.И. Надтока, В.А. Бугаец // Известия вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 2014. - №5. - С. 48-50.

133. Кокин, С.Е. Определение оптимальных точек размыкания в сложнозамкнутых электрических сетях с помощью генетического алгоритма / С.Е. Кокин // Промышленная Энергетика. - 2012. - №2. - С. 28-31.

134. Арзамасцев, Д.А. Модели оптимизации развития энергосистем: учебник для вузов / Д.А. Арзамасцев, А.В. Липес, А.Л. Мызин. - М.: Высш. шк., 1987. - 272 с.

135. Исмоилов, С.Т. Моделирование и анализ эффективности регулирования напряжения в электрической сети с распределенной генерацией / С.Т. Исмоилов, А.Г. Фишов // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. - 2014. - №1-2. - С. 302-305.

136. Nikita D. Mukhlynin, Yuriy M. Komlev, "Method of Direct Coordinatewise Discrete Optimization in Choosing the Optimal Normal Open Points in Distribution Grids," 2016 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEM), Chelyabinsk, 2016, pp 1-5.

137. Колосок, И.Н. Обнаружение грубых ошибок телеизмерений в электроэнергетических системах / А.З. Гамм, И.Н. Колосок. -Новосибирск: Наука, 2000. - 152 с.

138. Дубайлова, В.В. Оценка влияния режима работы распределенной генерации на график нагрузки питающей подстанции / В.В. Дубайлова, Н.Д. Мухлынин // Материалы VIII Международной молодежной научно-технической конференции Электроэнергетика глазами молодежи - 2017, г. Самара, 02-06 октября, Т 3. - Самара: Самар. гос. техн. ун-т. - С. 13-16.

139. Гуминский, А.Н. «Малая генерация» на предприятии - особенности реализации / А.Н. Гуминский // Вестник ГГТУ им. П.О. Сухого. - 2012. -№2 (49). - С. 61-65.

140. Завалишин, В.В. Экономия топлива при генерации электроэнергии дизель-генераторной установкой с переменной частотой вращения дизеля / В.В. Завалишин // Вестник СГТУ. - 2010. - №1. С. 128-136.

141. Бюллетень КАММИНЗ № 150909-01 [Электронный ресурс] / FDK Cummins, Perkins, Doosan Generators Specialist: [сайт]. URL: http://www.fdkenergY.com/wp-content/uploads/2015/08/CG1760-H1-Cummins-QSK60-G4.pdf (дата обращения 28.01.2018).

documenti/proekti/Tipovie обращения 07.02.2018).

dogovorov_energosnabzhenija.doc (дата

ПРИЛОЖЕНИЕ А. АКТ О ВНЕДРЕНИИ В УЧЕБНЫЙ ПРОЦЕСС

(обязательное)

Уральский

федеральный

университет

имени первого Президента России Б.Н,Ельцина

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования «уральский федеральный

университет имени первого президента России Б.н. Ельцина» (УрФУ)

УРАЛЬСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ [УралЭНИН)

ул. С.Ковалевской, 5, Екатеринбург, 620002

тел./факс.: [phone]

е-глаШ еШпфцг^.ги

Уральский

энергетический

институт

УТВЕРЖДАЮ Директор Уральского энергетического института

ФГАОУ ВО «Уральский федеральный

университет имени Б.Н_Ельцина»

_С.Ф. Сарапулов

АКТ

о внедрении в учебный процесс результатов диссертационной работы Мухлынина Никиты Дмитриевича «Управление распределительными сетями с использованием потоковой модели установившегося режима»

Настоящим актом подтверждается, что положения и результаты диссертационного исследования Мухлынина Н.Д. внедрены в дисциплину «Информационные технологии управления режимами электроэнергетических систем» образовательной программы магистратуры кафедры «Автоматизированные электрические системы» Уральского энергетического института УрФУ по направлению 13.04.02 «Электроэнергетика и электротехника». В рамках дисциплины проводятся лекционные занятия по демонстрации возможностей использования современных информационно-измерительных систем учета электрической энергии для ведения диспетчере ко-технологического контроля за процессами ее выработки, передачи и распределения на объектах электроэнергетики в программно-техническом комплексе АК1$-8САОА. Комплекс оснащен модулем расширения расчета режимных параметров для различных объектов электроэнергетики, созданным в результате выполнения научно-исследовательской работы совместно с компанией ООО «Прософт-Системы».

Апробация результатов диссертационного исследования осуществлялась в форме выступления на И российских и зарубежных конференциях и публикаций 15 научных статей.

Руководитель образовательной программы доктор технических наук, профессор

Руководитель учебного модуля доктор технических наук, профессор

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. АКТ О ВНЕДРЕНИИ В ПТК ARIS-SCADA

(обязательное)

PROSOFf

systems

ООО «ПРОСОФТ-СИСТЕМЫ»

ООО «Прософт-Системы»

620102, г. Екатеринбург, ул. Волгоградская, 194а

Тел.: [phone] факс: [phone]

E-mail: ¡[e-mail]

www.prosoftsystems.ru

р/с 40702810300080010546 к/с 30101810865770000416 в ЕФ №2 ПАО «БИНБАНК» БИК 046577416 ИНН/КПП 6660149600 / 665801001 ОКВЭД 27.12; 62.01; 46.69.5; 33.13 ОКПО 55181848

УТВЕРЖДАЮ

Генеральный директор

1ро со фт-С^истемы»

АК

.С. Распутин

д? *

,.„> ---л//

ГШ а а<шУ

о внедрении результатов работ по договору №15-29396 от 20 июля 2015 г. с ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет имени Б.Н. Ельцина»

на тему «Создание алгоритма расчета режимных параметров энергообъекта в

ПТК «ARIS-SCADA» компании ООО «Прософт-Системы».

Краткое описание выполненной работы

С 20 июля 2015 г. по 20 августа 2015 г. были проведены подготовительные

работы:

• подготовлена тестовая модель подстанции с расчетом основных параметров схем замещения оборудования;

• в ПК RastrWin 3 создан макрос дорасчета неизмеренных режимных параметров для тестовой модели подстанции;

• разработана методика представления структурных элементов графа расчетной модели тестовой подстанции.

С 21 августа 2015 г. по 23 декабря 2015 г. выполнены основные работы:

• разработан и написан программный код расчетного ядра на языке программирования Lúa;

• подготовлен проверочный файл MathCAD с алгоритмом расчета режимных параметров;

• сформирована пояснительная записка с математическим описанием расчетного ядра, в которой перечисляются его достоинства и возможности.

Полученные результаты

Создано расчетное ядро алгоритма, а также программный модуль к

программно-техническому комплексу (ПТК) ARIS-SCADA для расширения