Оптимизация схемы сети завода. Математические модели и алгоритмы построения рациональной схемы сети 6-20 кВ. Модуль ос сапр

Предназначен для нахождения наиболее экономичного варианта схемы и конфигурации электрической сети 6-20кВ предприятия.

Этот модуль выдает на своем выходе те же результаты, что и модуль СХ, поэтому при работе с системой достаточно выполнить один из них.

Исходные данные:

KN – количество узлов сети 6-20 кВ, должно удовлетворять условию KN ≥ KS;

I – номер узла;

R(I) – активное сопротивление сосредоточенного элемента (например, трансформатора), включенного в узел, Ом;

PA(I), QA(I) –расчетные мощности асинхронной нагрузки 6-20 кВ в узле, кВт, квар;

PH(I) – активная номинальная мощность одного синхронного двигателя 6-20 кВ (СД), кВт;

D1(I),D2(I) –номинальные потери активной мощности на выработку реактивной в СД, кВт;

N(I) –количество однотипных СД в узле;

ХС(I), YC(I) –координаты узла в натуральных метрах относительно осей, принятых в модуле ОТ. Если этот модуль не выполнялся, оси координат назначаются здесь (в ОС) произвольно, но соблюдая два условия:

-все координаты XC, YC должны быть положительными ;

-никакой узел не должен иметь координаты XC=0, YC=0.

Если модуль ОТ выполнялся, то координаты KS первых узлов передаются в модуль ОС из ОТ.

Для исправления допущенной в строке ошибки следует еще раз ввести строку с тем же номером I, для выхода ввести I=0.

Задача поиска оптимальной конфигурации сети формулируется следующим образом: на местности имеется

некоторое множество узлов-потребителей (в программе –до 40) с известными потребляемыми мощностями и один узел-источник (корневой узел) с неограниченной мощностью. Требуется соединить корневой узел с узлами–потребителями сетью древовидной структуры, имеющий минимальные приведенные затраты.

Для решения поставленной задачи имеется выбор среди трех алгоритмов и варианта пользователя, предлагаемых с помощью малого меню на экране:

М – сеть минимальной длины;

З – алгоритм зон;

Д – динамического программирования;

В – вариант пользователя.

Критерии оптимизации, используемые в различных алгоритмах, неодинаковы. Для построения сети минимальной длины использован так называемый алгоритм Крускаля, формирующий сеть, в которой сумма длин всех линий минимальна:

, где

Li - длина линии, питающей узел i;

KN - количество узлов.

Алгоритм М может построить сеть, имеющую возвраты потоков мощности, приводящие к возрастанию затрат ЗA.

Алгоритм З формирует также сеть минимальной длины, но с учетом запрета на возврат потоков мощности.

Алгоритм Д, построенный на принципе динамического программирования, формирует сеть с минимальными приведенными затратами:

,где

С,D- коэффициенты линейной математической модели затрат на ЛЭП;

Si - мощность, передаваемая по линии i.

Все алгоритмы М, З, Д при поиске минимума не учитывают затрат на распределительные пункты 6-20 кВ, устанавливаемые в узлах, имеющих больше одной отходящей линии.

Четвертый метод - формирование сети самим пользователем - позволяет оценить затраты на сеть и сравнить различные ее варианты, полученные в режиме графического диалога. Схема сети задается и вводится ее графом (см. модуль СХ). Затем на экране изображается план сети и пользователю предлагается внести в него изменения. Для этого:

- выбирается узел, который необходимо переключить к другому источнику, помещая в него курсор и нажимая затем ВВОД;

- выбирается и фиксируется таким же образом узел-новый источник.

Для выхода нужно нажать ВВОД, поместив курсор вне узлов.

Результатами расчетов, которые выводятся на экран, являются:

- название текущего алгоритма;

- номера узлов, где имеются РУ 6-20 кВ;

- сводная таблица параметров электрической сети, полученных с помощью различных алгоритмов, имеющая следующие колонки:

АЛГ - название алгоритма;

NK - номер корневого узла;

LL - суммарная длина всех линий;

ЗЛН - приведенные затраты на линии 6-20 кВ, руб./год;

ЗРП - приведенные затраты на ячейки РУ 6-20 кВ, руб./год;

ЗА - суммарные затраты, руб./год.

Распределительные пункты устанавливаются автоматически в узлах, имеющих электродвигатели 6-10 кВ или более одной отходящей линии. Количество ячеек в РП равно количеству отходящих линий плюс одна (вводная).

Приведенные затраты на ячейки определяются по формуле:

ЗРП=еКячn, где

е - суммарный коэффициент отчислений от капиталовложений, 1/год;

Кяч - стоимость ячейки, руб.

n - количество ячеек в сети.

Заканчивая работу с модулем ОС, пользователь должен ввести длину линии, питающей корневой узел. При этом в головной модуль передается последний вариант сети, полученный в ОС.