Математическая модель и метод автоматизированного размещения опор в среде САПР воздушных линий електропередач

В статті представлено математичні моделі автоматизованого розташування опор вздовж траси повітряної лінії електропередач. Розглянуто метод визначення місця встановлення опори, який базується на ітераційній корекції координати місця встановлення опори на поздовжньому профілі траси. Запропонований метод реалізовано у вигляді програмного модуля у середовищі САПР повітряної лінії.The article presents the mathematical model of the automated supports placement along the highway overhead power line. It provides a method of determining the position of support, which based on the iterative coordinates correction of the installation on the longitudinal profile. The proposed method is implemented in a software module in the CAD environment overhead line.В статье представлены математические модели автоматизированной расстановки опор вдоль трассы воздушной линии электропередач. Рассмотрен метод определения места установки опоры, основанный на итерационной коррекции координаты места установки на продольном профиле трассы. Предложенный метод реализован в виде программного модуля в среде САПР воздушной линии

Модели и методы оптимизации развития основных сетей энергосистем в условиях рыночных отношений

У статті проведено аналіз чинної методики оптимізації розвитку та техніко-економічного обґрунтування проектних рішень з перспективного розвитку сучасних електроенергетичних систем. Представлена методика визначення оптимальної конфігурації основної мережі електроенергетичної системи, яка базується на методі виключення гілок. Показані потенційні загрози, спрямовані на зниження якості прийнятих проектних рішень, серед яких – недостатня об'єктивність економічних критеріїв ефективності технічних рішень, штучне обмеження простору пошуку на попередньому етапі відбору можливих рішень. Для розв’язання оптимізаційних задач з перспективного розвитку електроенергетичних систем запропоновано використовувати математичний апарат генетичних алгоритмів. Показано, що пропонований підхід забезпечує стійку збіжність процесу пошуку за прийнятну кількість кроків без штучного обмеження простору пошуку і використання додаткової експертної інформації щодо доцільності можливих проектних рішень.The paper analyzes existing technique feasibility of design decisions on long-term development of electric power systems. Showing the potential threats to reduce the quality of the design decisions, among them – the lack of objective economic criteria of efficiency of technical solutions, the artificial restriction of the search space at the preliminary stage of the selection of possible solutions. To solve the problem of formation and selection of the optimal project plan of development of power system is proposed to use the mathematical apparatus of genetic algorithms. The main idea is to encode information about characteristics of possible design solutions in the form of binary vector – genome. Next, the application of genetic operations leads to the generation of new design solutions, the quality of which is estimated by target function. The objective function is designed to assess the quality of design solutions, such as by means of economic efficiency criteria. The basic genetic operations - crossover is performed with genotypes of parental pairs of the current set of design decisions. Priority in the formation of parental pairs are design solutions that are characterized by the highest quality assessments. To provide reliable variety of design decisions carried in the evolution of additional genetic operations – mutation and inversion. Performing these operations provide a way out of local optima, which may fall evoltsionny algorithm. The paper presents the mathematical model and method of formation and feasibility making design decisions concerning future development of electric power systems based on mathematical apparatus of genetic algorithms. The functioning of the developed mathematical tools demonstrated for solving the transportation problem nutrition consumers from nodal power plant. It is shown that the proposed approach provides a stable convergence of the search process in a reasonable amount of steps without artificial restrictions of the search space and without use of additional expert information on the feasibility of possible design solutions. The problem of setting a genetic algorithm, that is the choice of the initial population, life expectancy of possible solutions, the probability characteristics of the genetic operations, etc. is considered. To set up a genetic algorithm is proposed to use the mathematical apparatus of fuzzy logic, which provides a definition of the parameters of the algorithm on the basis of verbal estimates.В статье проведен анализ действующей методики оптимизации развития и технико-экономического обоснования проектных решений по перспективному развитию современных электроэнергетических систем. Представлена методика определения оптимальной конфигурации основной сети электроэнергетической системы, базирующаяся на методе исключения ветвей. Показаны потенциальные угрозы, направленные на снижение качества принятых проектных решений, среди которых – недостаточная объективность экономических критериев эффективности технических решений, искусственное ограничение пространства поиска на предыдущем этапе отбора возможных решений. Для решения оптимизационных задач по перспективному развитию электроэнергетических систем предложено использовать математический аппарат генетических алгоритмов. Показано, что предлагаемый подход обеспечивает устойчивую сходимость процесса поиска за приемлемое количество шагов без искусственного ограничения пространства поиска и использования дополнительной экспертной информации о целесообразности возможных проектных решений

Повышение энергоэфективности распределительных сетей с использованием Smart-технологий

Розглянуто стан та особливості функціонування розподільних мереж 0,4…35 кВ. Розроблено моделі та методи реконфігурації схеми розподільної мережі 20 кВ в нормальних та післяаварійних режимах з використанням математичних апаратів генетичних алгоритмів та нечіткої логіки. Досліджено процедуру генетичного алгоритму для формування конфігурації схеми мережі з резервними перемичками в робочому режимі та синтезовано нечіткий логічний контролер для знаходження конфігурації схеми розподільної мережі в післяаварійному режимі з мінімальними втратами електроенергії при відповідних обмеженнях по падінню напруги на кінцевій ділянці, значенню струму та коефіцієнта потужності на головній ділянці. Розроблені методи використано для прийняття рішення щодо реконфігурації розподільної електричної мережі СО «Тиврівські ЕМ» ПАТ «Вінницяобленерго» в проектній схемі переведення існуючої мережі 6 кВ на клас напруги 20 кВ.Conditions and features of 0,4 ... 35 kV distribution networks functioning were considered. Models and methods for reconfiguration of the 20 kV distribution network in normal and postaccident modes using mathematical apparatus of genetic algorithms and fuzzy logic were developed. A procedure of genetic algorithm for formation of a network scheme configuration with backup jumpers in the operating mode were studied and fuzzy logic controller to find a configuration of network scheme configuration in postaccident mode with minimal loss of electricity at appropriate restrictions on voltage drop in final section, current value and power factor at main section were synthesized. Developed methods were used for decision making regarding reconfiguration of electricity distribution network of SD Tyvrivskie PS of Vinnitsaoblenergo PJSC in the designing scheme of transferring existing 6 kV networks to 20 kV voltage class.Рассмотрено состояние и особенности функционирования распределительных сетей 0,4…35 кВ. Разработаны модели и методы реконфигурации схемы распределительной сети 20 кВ в нормальных и послеаварийных режимах с использованием математических аппаратов генетических алгоритмов и нечеткой логики. Исследована процедура генетического алгоритма для формирования конфигурации схемы сети с резервными перемычками в рабочем режиме и синтезировано нечеткий логический контроллер для нахождения конфигурации схемы распределительной сети в послеаварийном режиме с минимальными потерями электроэнергии при соответствующих ограничениях по падению напряжения на конечном участке, значению тока и коэффициента мощности на главном участке. Разработанные методы использованы для принятия решения относительно реконфигурации распределительной электрической сети СО «Тывривские ЕС» ПАТ «Винницаоблэнерго» в проектной схеме перевода существующей сети 6 кВ на класс напряжения 20 кВ

Передача електроенергії та навколишнє середовище: вплив вітрового навантаження на ефективність блискавкозахисту повітряних ліній електропередачі

In this paper the estimation of wind load effect on the lightning shielding performance of overhead power lines was performed. According to electro-geometrical model any phase conductor has horizontal exposure width where this conductor is not protected against lightning by the overhead ground wire. A typical double circuit 220 kV lattice power transmission line tower was considered. Obtained results demonstrate that in the presence of thundercloud in windy conditions unprotected distance of phase conductor may increase due to deflections of phase conductors. Geometric locations of the conductor attachment points on the suspension insulator string and the lower point of the conductor sagging were calculated in the range of wind pressure from 0 to 800 Pa. This allowed to determine the exposure width values of a 220 kV overhead power line upper phase conductor in the same range of wind pressure values. The results show that for a minimum lightning current of 3 kA, the unprotected distance increases by 4.323 times from 4.167 m to 18.013 m when the wind pressure increases from 0 to 800 Pa (from 0 to 36.140 m/s). For a minimum lightning current of 5 kA, the unprotected distance increases by 7.735 times from 2.825 m to 21.851 m when wind pressure and wind speed vary in the same range. Although the transmission line is reliably protected against lightning strikes with currents greater than 16 kA at wind pressure of up to 200 Pa (18.070 m/s), when the wind pressure increases from 300 Pa to 800 Pa (from 22.131 m/s to 36.140 m/s), the unprotected area increases from 4.752 m to 26.204 m. In Summary, the results show that the influence of wind load must be taken into account in the tasks of calculating lightning protection of overhead power lines. Further efforts should be focused on studying the lightning shielding performance of overhead power lines of higher voltage classes.У цій роботі проведено оцінку впливу вітрового навантаження на характеристики блискавкозахисту повітряних ліній електропередачі. Відповідно до електрогеометричної моделі будь який фазний провідник має горизонтальну ділянку, де цей провідник не захищений від удару блискавки грозозахисним тросом. Розглянуто типову дволанцюгову гратчасту опору лінію електропередачі 220 кВ. Отримані результати показують, що за наявності грозової хмари у вітряних умовах ця незахищена ділянка фазного провідника може збільшуватися внаслідок відхилення фазних провідників. Геометричні положення точок кріплення провідників на підвісній гірлянді ізоляторів та нижню точку провисання провідника було розраховано в діапазоні тиску вітру від 0 до 800 Па. Це дозволило визначити значення ширини незахищеної ділянки верхньої фази лінії електропередачі 220 кВ у тому ж діапазоні значень тиску вітру. Результати показують, що для мінімального струму блискавки 3 кА незахищена відстань збільшується в 4,323 рази від 4,167 м до 18,013 м, коли тиск вітру зростає від 0 до 800 Па (від 0 до 36,140 м/с). Для мінімального струму блискавки 5 кА незахищена відстань збільшується в 7,735 разів з 2,825 м до 21,851 м, коли тиск і швидкість вітру змінюються в тому ж діапазоні. Хоча лінія електропередачі надійно захищена від ударів блискавки із струмами понад 16 кА при тиску вітру до 200 Па (18,070 м/с), при збільшенні тиску вітру від 300 Па до 800 Па (з 22,131 м/с до 36,140) м/с), незахищена відстань збільшується з 4,752 м до 26,204 м. Загалом, отримані результати показують, що вплив вітрового навантаження необхідно враховувати в задачах розрахунку блискавкозахисту повітряних ліній електропередачі. Подальші зусилля слід зосередити на вивченні характеристик блискавкозахисту повітряних ліній електропередачі вищих класів напруги

Підвищення енергоефективності розподільних мереж з використанням SMART-технологій

Conditions and features of 0.4 ... 35 kV distribution networks functioning were considered. Models and methods for reconfiguration of the 20 kV distribution network in normal and postaccident modes using mathematical apparatus of genetic algorithms and fuzzy logic were developed. A procedure of genetic algorithm for formation of a network scheme configuration with backup jumpers in the operating mode were studied and fuzzy logic controller to find a configuration of network scheme configuration in postaccident mode with minimal loss of electricity at appropriate restrictions on voltage drop in final section, current value and power factor at main section were synthesized. Developed methods were used for decision making regarding reconfiguration of electricity distribution network of SD Tyvrivskie PS of Vinnitsaoblenergo PJSC in the designing scheme of transferring existing 6 kV networks to 20 kV voltage class.Рассмотрено состояние и особенности функционирования распределительных сетей 0,4…35 кВ. Разработаны модели и методы реконфигурации схемы распределительной сети 20 кВ  в нормальных и послеаварийных режимах с использованием математических аппаратов генетических алгоритмов и нечеткой логики. Исследована процедура генетического алгоритма для формирования конфигурации схемы сети с резервными перемычками в рабочем режиме и синтезировано нечеткий логический контроллер для нахождения конфигурации схемы  распределительной сети в послеаварийном режиме с минимальными потерями электроэнергии при соответствующих ограничениях по падению напряжения на конечном участке, значению тока и коэффициента мощности на главном участке. Разработанные методы использованы для принятия решения относительно  реконфигурации распределительной электрической сети СО «Тывривские ЕС» ПАТ «Винницаоблэнерго» в проектной схеме перевода существующей сети 6 кВ на класс напряжения 20 кВ. Розглянуто стан та особливості функціонування розподільних мереж 0,4…35 кВ. Розроблено моделі та методи реконфігурації схеми розподільної мережі 20 кВ  в нормальних та післяаварійних режимах з використанням математичних апаратів генетичних алгоритмів та нечіткої логіки. Досліджено процедуру генетичного алгоритму для формування конфігурації схеми мережі з резервними перемичками в робочому режимі та синтезовано нечіткий логічний контролер для знаходження конфігурації схеми розподільної мережі в післяаварійному режимі з мінімальними втратами електроенергії при відповідних обмеженнях по падінню напруги на кінцевій ділянці, значенню струму та коефіцієнта потужності на головній ділянці. Розроблені методи використано для прийняття рішення щодо  реконфігурації розподільної електричної мережі СО «Тиврівські ЕМ» ПАТ «Вінницяобленерго» в проектній схемі переведення існуючої мережі 6 кВ на клас напруги 20 кВ

The genetic algorithms application for decision making project of electric power systems development

У статті проведено аналіз чинної методики техніко-економічного обґрунтування проектних рішень з перспективного розвитку електроенергетичних систем. Показані потенційні загрози, спрямовані на зниження якості прийнятих проектних рішень, серед яких – недостатня об'єктивність економічних критеріїв ефективності технічних рішень, штучне обмеження простору пошуку на попередньому етапі відбору можливих рішень. У статті представлені математичні моделі та метод формування та техніко-економічного обґрунтування проектних рішень з перспективного розвитку електроенергетичних систем на основі математичного апарату генетичних алгоритмів. Показано, що пропонований підхід забезпечує стійку збіжність процесу пошуку за прийнятну кількість кроків без штучного обмеження простору пошуку і використання додаткової експертної інформації щодо доцільності можливих проектних рішень.The paper analyzes existing technique feasibility of design decisions on long-term development of electric power systems. Showing the potential threats to reduce the quality of the design decisions, among them – the lack of objective economic criteria of efficiency of technical solutions, the artificial restriction of the search space at the preliminary stage of the selection of possible solutions. To solve the problem of formation and selection of the optimal project plan of development of power system is proposed to use the mathematical apparatus of genetic algorithms. The main idea is to encode information about characteristics of possible design solutions in the form of binary vector - genome. Next, the application of genetic operations leads to the generation of new design solutions, the quality of which is estimated by target function. The objective function is designed to assess the quality of design solutions, such as by means of economic efficiency criteria. The basic genetic operations – crossover is performed with genotypes of parental pairs of the current set of design decisions. Priority in the formation of parental pairs are design solutions that are characterized by the highest quality assessments. To provide reliable variety of design decisions carried in the evolution of additional genetic operations – mutation and inversion. Performing these operations provide a way out of local optima, which may fall evolutionary algorithm. The paper presents the mathematical model and method of formation and feasibility making design decisions concerning future development of electric power systems based on mathematical apparatus of genetic algorithms. The functioning of the developed mathematical tools demonstrated for solving the transportation problem nutrition consumers from nodal power plant. It is shown that the proposed approach provides a stable convergence of the search process in a reasonable amount of steps without artificial restrictions of the search space and without use of additional expert information on the feasibility of possible design solutions. The problem of setting a genetic algorithm, that is the choice of the initial population, life expectancy of possible solutions, the probability characteristics of the genetic operations, etc. is considered. To set up a genetic algorithm is proposed to use the mathematical apparatus of fuzzy logic, which provides a definition of the parameters of the algorithm on the basis of verbal estimates.В статье проведен анализ действующей методики технико-экономического обоснования проектных решений по перспективному развитию электроэнергетических систем. Показаны потенциальные угрозы, направленные на снижение качества принимаемых проектных решений, среди которых – недостаточная объективность экономических критериев эффективности технических решений, искусственное ограничение пространства поиска на предварительном этапе отбора возможных решений. В статье представлены математические модели и метод формирования и технико-экономического обоснования принятия проектных решений по перспективному развитию электроэнергетических систем на основе математического аппарата генетических алгоритмов. Показано, что предлагаемый подход обеспечивает устойчивую сходимость процесса поиска за приемлемое количество шагов без искусственного ограничения пространства поиска и использования дополнительной экспертной информации о целесообразности возможных проектных решений