Введение
Глава 1. Сложные системы в контексте энергетики 16
1.1. Процесс эволюции современных электрических комплексов 16
1.2. Представление о сложных системах и их взаимодействии 22
1.3. Свойства и особенности сложных систем 24
1.3.1. Возникновение и развитие сложных систем 24
1.3.2. Метрики сложных сетей 26
1.3.3. Типы сложных сетей 29
1.3.4. Комплексная теория сложных сетей 34
1.3.5. Управляемость сложных систем 36
1.4. Электрические или энергетические системы и комплексы 37
1.5. Производство электроэнергии 39
1.6. Стандартный профиль нагрузки 43
1.6.1. Потребление электроэнергии 43
1.6.2. Прогнозирование потребления электроэнергии 44
1.6.3. Метрики для кривых нагрузки 46
1.6.4. Регулирование спроса (DSM) 48
1.7. Современные энергетические системы Smart Grids (Умные сети) 49
1.7.1. Интеллектуальная сеть 49
1.7.2. Двухуровневая модель 52
Глава 2. Информационные модели электротехнических комплексов и процессы управления режимами их работы 54
2.1. Главные методы исследования взаимодействия элементов в системах управления 54
2.2. Теория подобия 56
2.3. Оптимизация методов управления в условиях неопределенности 64
2.3.1. Искусственные нейронные сети 64
2.3.2. Генетические алгоритмы 73
2.3.3. Применение математического аппарата теории нечетких множеств 76
2.3.4. Метод многокритериального регрессионного анализа 79
2.4. Теория графов 81
2.4.1. Кратчайшие пути и контуры графа 81
2.4.2. Решение задач неопределенности при управлении системами 83
2.5. Мультиагентные системы в энергетике 86
2.6. Понятие системы управления как объекта исследования 95
Глава 3. Разработка принципов графоаналитического моделирования электротехнических комплексов 99
3.1. Использование табличного представления топологических структур СЭЭС для графоаналитического моделирования схем 99
3.2. Классификация набора моделей для решения задач, связанных с тренажерной подготовкой персонала 100
3.3. Разработка табличных методов заменяющих действия с матрицами для решения уравнений установившихся режимов СЭЭС 103
3.4. Графоаналитическое табличное моделирование квазистационарных режимов 106
3.4.1. Табличный способ описания схемы электрической сети 106
Глава 4. Разработка методических основ анализа моделей электротехнических комплексов как объекта управления 114
4.1. Классификация средств математического обеспечения и модели структурных элементов 114
4.2. Обобщенные модели структурных элементов 117
4.3. Построение единого информационно-топологического пространства 120
4.4. Имитационное моделирование СЭЭС на основе теоретико-множественного подхода 122
4.5. Формирование виртуальных имитационных моделей 127
4.6. Метод условных потенциалов 128
4.7. Табличное моделирование как основа для модификации методов анализа режимов СЭЭС 1 4.7.1. Метод Гаусса-Зейделя 131
4.7.2. Формализованная запись узловых уравнений для узлов с заданным балансом реактивной мощности 133
4.7.3. Ускорение сходимости метода Гаусса-Зейделя 134
4.7.4. Метод Ньютона-Рафсона 135
4.7.5. Градиентный метод 139
4.8. Алгоритмы расчета режимов СЭЭС с применением табличных структур 145
4.8.1. Табличная модификация метода Гаусса-Зейделя с использованием списочных структур 145
4.8.2. Табличная модификация метода Ньютона-Рафсона с использованием списочных структур 146
4.8.3. Табличная модификация градиентного метода с использованием списочных структур 147
4.8.4. Программная реализация рассмотренных методов 147
4.9. Практическое исследование реализованных расчетных методов 148
4.9.1. Использование улучшенного метода Гаусса-Зейделя с табличными структурами 148
4.9.2. Практические соображения применения метода Ньютона-Рафсона. 152
Глава 5. Современные средства имитационного моделирования для управления режимами работы электротехнических комплексов 153
5.1. Основные принципы применения имитационного моделирования для управления режимами работы электротехнических комплексов 153
5.2. Моделирования электрических сетей с использованием ГИС-технологий 159
5.3. Тенденции развития моделей данных в ГИС 160
5.4. Постановка и решение задач моделирования электротехнических комплексов с применением ГИС-технологий 161
5.5. Задачи использования ГИС-технологий в электрических сетях 162
5.6. Применение ГИС-технологий для информационных и управленческих задач 164
5.7. Информационно-аналитическая система для управления электротехническими комплексами и системами электроснабжения 165
5.7.1. Основные характеристики системы 166
5.7.2. Корпоративная система по оборудованию и режимам электрических сетей 169
5.7.3. Основные задачи, решаемые на базе информационно-аналитической системы 170
5.7.4. Вопросы использования информационно-аналитических комплексов для задач интеллектуализации управления режимами ЭЭС 172
Глава 6. Организация взаимодействия графоаналитической системы с моделью СЭЭС, имеющей топологические связи 178
6.1. Реализация взаимодействия коммутационной модели с подсистемой расчета режима 178
6.2. Управляемая модель электрической сети 179
6.3. Система Управления Передачей Электроэнергии 183
6.4. Полная Система Энергетических Приложений ПАС «Пегас» 187
6.5. Назначение разработанной системы для решения технологических задач. 194
Глава 7. Разработка новых и совершенствование существующих методов управления и принятия решения при расчете режимов работы электротехнических комплексов 196
7.1. Создание единой корпоративной информационно-справочной и расчетно-аналитической системы 196
7.2. Практическая реализация проекта системы 200
7.3.Технология решения задачи ТУ с помощью ПО «Модус-Пегас» 204
7.4. Технология решения задач расчета нормальных и аварийных режимов СЭЭС с помощью ПО «Модус-Пегас» 209
7.4.1. Расчет потерь мощности и энергии в сети электроснабжения 209
7.4.2. Алгоритм расчета потерь мощности и энергии 211
7.5. Расчет токов короткого замыкания в системе электроснабжения 213
7.6. Анализ электроснабжения, электропотребления, расчет потерь энергии и баланс по производствам нефтеперабатывающего комплекса 219
7.6.1. Анализ графиков нагрузки источников питания НПЗ 219
7.6.2. Составление электробаланса технологических установок 222
7.7. Определение точек с низким уровнем коэффициента мощности и анализ режима реактивной мощности 234
7.7.1. Режим реактивной мощности в системе электроснабжения НПЗ 234
7.7.2. Анализ возможности оптимизации реактивной мощности 236
7.7.3. Оценка показателей качества электроэнергии 236
7.8. Анализ отказов и неполадок 241
7.9. Анализ значений коэффициента мощности по фидерам ГПП завода 243
7.10. Расчет самозапуска электродвигателей 248
7.10.1.Общие сведения 248
7.10.2. Последовательность выполнения работы 249
7.10.3. Пояснения к выполнению расчетов 250
7.10.4. Определение возможности самозапуска 254
7.11. Оценка технической возможности применения БАВР в сетях электроснабжения НПЗ 256
Заключение 261
Библиографический список 263
Приложение 1. Подготовка и оформление схем электрических сетей 220-6(10) 0,4 кВ систем электроснабжения предприятия 277
I. Введение 277
2. Требования к электрическим схемам 279
2.1 Общие требования к электрическим схемам 279
2.2. Главная схема ПЭС 284
2.3. Электрические схемы подстанций 286
2.4. Электрические схемы фидеров 6-10 кВ 288
2.5. Электрические схемы фидеров 0,4 кВ 289
З. Информационное наполнение схемы 290
Приложение 2. Описание структуры базы данных используемой в ИАС «Пегас» 291
Общая структура построения БД 292
Приложение 3. Схемы и расчеты контрольных примеров 295
Контрольный пример 1. Нормальная схема Фидер № 1 ПС Алексеевка 295
Контрольный пример 2. Нормальная схема Фидер Неприк-0,4 ПС Неприк.297
Контрольный пример 3. Схема электроснабжения предприятия 300
