ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭНЕРГОСИСТЕМ

ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭНЕРГОСИСТЕМ
Учебная программа дисциплины
для специальности 1 43 01 02 «Электроэнергетические системы и сети»
специализации 1 43 01 02 01 «Проектирование и эксплуатация электрических систем»
1. Цель дисциплины
Цель дисциплины – подготовка студентов к самостоятельной работе по решению
основных задач проектирования энергосистем.
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать обобщенные взгляды на электроэнергетическую систему как на большую
систему кибернетического типа с ее особыми свойствами и вытекающими из этого
последствиями, основные принципы системного подхода к постановке задач оптимизации
развития
электроэнергетических
систем,
математические
методы
решения
оптимизационных системных задач;
уметь использовать полученные знания для проектирования развития
электроэнергетических систем, решения задач оптимизации электроэнергетических
систем и сетей на основе математических методов решения оптимизационных системных
задач.
2. Виды занятий и формы контроля
Виды занятий и формы контроля
Курс
Семестр
Лекции, час
Лабораторные занятия, час
Практические занятия, час
Курсовая работа (семестр)
Экзамен (семестр)
Самостоятельная работа, час
Аудиторных часов
Всего часов изучения дисциплины
Дневное
отделение
5
9
48
16
32
9
9
94
96
190
Заочное
отделение
6
11
8
6
11
11
176
14
190
3 Содержание учебной дисциплины
3.1 Темы и их содержание
Тема 1. Организация проектирования энергосистем и их элементов. Организация и
технология проектирования энергосистем. Содержание проектов развития энергосистем и
их элементов.
Тема 2. Системный подход при оптимизации развития энергосистем. Основные
принципы системного подхода. Классификация задач принятия решений. Одноцелевые
статические задачи в условиях определенности. Одноцелевые статические задачи в
условиях риска. Одноцелевые статические задачи в условиях неопределенности.
Многоцелевые задачи принятия решений. Критерии оптимизации развития энергосистем.
Понятие и определения потерь электрической энергии в сетях энергосистем.
Методические принципы расчёта нагрузочных потерь электроэнергии и области их
применения. Экономически обоснованный уровень технологического расхода
электроэнергии в электрических сетях энергосистем как локальный критерий
оптимизации. Использование потерь мощности и электроэнергии в качестве
критериальных режимных параметров электрических сетей. Определение экономически
обоснованных уровней потерь электроэнергии в режиме наибольших нагрузок.
Критериальные параметры электрических сетей в режиме средних нагрузок.
Подтверждение аналитических соотношений по расчёту экономически обоснованных
уровней электроэнергии в сетях энергосистем. Оптимальная загрузка линий и
трансформаторов электрических сетей. Оптимальная загрузка электрических сетей в
условиях эксплуатации. Определение резервов по снижению технических потерь
электроэнергии в электрических сетях энергосистем.
Тема 3. Потребление электроэнергии и электрические нагрузки. Предварительные
соображения. Методы расчета электропотребления. Потребление электроэнергии в
различных секторах экономики. Методы расчета режимов электропотребления.
Наибольшие электрические нагрузки групп потребителей.
Тема 4. Модели оптимизации развития энергосистем. Принципы формирования
электроэнергетических систем. Резервы мощности и энергии. Принципы покрытия
суточных графиков нагрузки. Требования к пропускной способности системообразующих
электрических сетей. Модели оптимизации генерирующих мощностей. Принятие решений
по реконструкции электрических станций. Общий подход к компенсации реактивной
мощности. Компенсация реактивных нагрузок в распределительных электрических сетях.
Компенсация реактивных нагрузок в системообразующих и питающих электрических
сетях. Принципы оценки эффективности объединения энергосистем. Обоснование
целесообразности сооружения накопителей энергии в энергосистеме
Тема 5. Модели оптимизации развития электрических сетей. Системы номинальных
напряжений. Принципы построения схем системообразующих и распределительных
электрических сетей. Схемы присоединения к сети электростанций и понижающих
подстанций. Оптимизация развития электрических сетей методом динамического
программирования. Поиск оптимальной трассы воздушной линии электропередачи
методом динамического программирования. Основные пути увеличения пропускной
способности линий электропередачи и электрических сетей. Подход к выбору устройств
для управления потоками мощности в неоднородных электрических сетях. Принципы
размещения секционирующих устройств в распределительных электрических сетях.
Многокритериальная оценка экологических характеристик воздушных линий
электропередачи. Многокритериальный подход к выбору типа и конструктивного
исполнения воздушных линий электропередачи. Понятие о технико-экономическом
анализе электрических сетей на основе теории подобия
Тема 6. Принятие решений по модернизации и реконструкции электрических сетей.
Предварительные
соображения.
Основные
направления
по
модернизации
электротехнического оборудования. Определение оптимального состояния электрических
сетей с использованием локальных критериев оптимизации. Определение приоритетных
мероприятий по оптимизации электрических сетей на основе теории чувствительности.
Методика отыскания оптимального состояния электрических сетей в статической
постановке. Методика оптимизации замены трансформаторов на однотрансформаторных
подстанциях 6 – 20/0,38 кВ. Замена проводов воздушных линий в распределительных
электрических сетях 6 – 20 кВ. Радиусы действия электрических сетей 6 – 20 кВ. Оценка
экономической эффективности замены дискретных параметров в распределительных
электрических сетях 6–20 кВ.
3.2. Содержание лабораторных занятий
1. Подготовка схемы электрической системы для электрических расчетов на ЭВМ
Прогнозирование электропотребления методом экстраполяции.
Прогнозирование графиков нагрузки методом экспоненциального сглаживания.
Выбор коэффициентов трансформации трансформаторов.
Управление потоками мощности в неоднородных замкнутых сетях.
Определение мощности компенсирующих устройств по условиям режима
напряжения.
7. Метод динамического программирования на примере оптимизации размещения
компенсирующих устройств в радиальных схемах электрических сетей.
2.
3.
4.
5.
6.
3.3. Содержание практических занятий
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Одноцелевая задача в условиях риска
Одноцелевые задачи в условиях неопределённости
Многоцелевые задачи принятия решений
Оптимизация покрытия суточного графика нагрузки энергосистемы
Построение и анализ зависимости стоимости передачи электрической энергии от
загрузки сети
Расчёт и анализ оптимальной загрузки трансформаторов
Расчёт и анализ оптимальной загрузки проводов воздушных линий
Анализ оптимальной загрузки электрических сетей в условиях эксплуатации
Расчёт и анализ оптимальных уровней потерь электроэнергии в электрической сети
района
3.4. Примерное содержание курсового проекта
Тема: Развитие электроэнергетической системы.
Содержание: Выбор оптимальной стратегии развития энергосистемы в условиях риска и
в условиях неопределенности и многокритериальности.
4. Литература
4.1. Основная литература
1. Федин В.Т., Фурсанов М.И. Основы проектирования энергосистем, часть 1, 2. –
Минск: БНТУ, 2010.
2. Электрические системы. Кибернетика электирчесикх систем / Под ред. В.А.
Веникова. – М.: Высшая школа, 1974.
3. Поспелов Г.Е., Федин В.Т. Электрические системы и сети. Проектирование. –
Минск: Вышэйшая школа, 1988.
4. Арзамасцев Д.А., Липес А.В., Мызин А.Л. Модели оптимизации развития
энергосистем. – М.: Высшая школа, 1987.
5. Федин В.Т. Принятие решений при проектировании развития
электроэнергетических систем. – Минск: УП “Технопринт”, 2000.
6. Сыч Н.М. САПР и оптимизация развития электроэнергетических систем.
Детерминированные и статистические модели и методы / Под ред. В.Т. Федина. – Минск:
БГПА, 1996.
7. Мелентьев Л.А. Оптимизация развития и управления больших систем
энергетики. – М.: Высшая школа, 1982.
8. Поспелов Г.Е., Федин В.Т. Энергетические системы. – Минск: Вышэйшая школа,
1974.
9. Электрические системы. Режимы работы электрических систем и сетей / Под
ред. В.А. Веникова. – М.: Высшая школа, 1975.
10. Фурсанов М. И. Алгоритмы и программы для оценки режимов, нормирования и
снижения технологического расхода электроэнергии в разомкнутых электрических сетях.
Учебн.- метод.пособие. Минск: БГПА, 1995.
4.2. Дополнительная литература
11. Фурсанов М.И. Методология и практика расчетов потерь электроэнергии в
электрических сетях энергосистем. – Мн.: Тэхгалогiя, 2000. – 247 с. – ISBN 985-458-023-7.
12. Фурсанов М.И. Определение и анализ потерь электроэнергии в электрических
сетях энергосистем. – Мн.: УВИЦ при УП “Белэнергосбережение”, 2005. – 208 с.
13. Справочник по проектированию электроэнергетических систем / Под ред. С.С.
Рокотяна и И.М. Шапиро. – М.: Энергоатомиздат, 1985.
14. Поспелов Г.Е., Сыч Н.М., Федин В.Т. Компенсирующие и регуилирующие
устройства в электрических системах. – Л.: Энергоатомиздат, 1983.
15. Поспелов Г.Е., Сыч Н.М., Федин В.Т. Проектирование средств регулирования
напряжения и компенсации реактивных мощностей в электрических системах. – Минск:
БПИ, 1976.
16. Федин В.Т., Корольков А.В. Многокритериальная оценка экологических
характеристик воздушных линий электропередачи. – Минск: УП “Технопринт”, 2002.
17. Поспелов Г.Е., Сыч Н.М. Потери мощности и энергии в эленктрических сетях. –
М.: Энергоатомиздат, 1981.
18. Падалко Л.П. Математические методы оптимального планирования развития и
эксплуатации энергосистем. – Минск: Вышэйшая школа, 1973.
19. Вопросы теории и методы проектирования энергетических систем / В.В.
Болотов, И.М. Артюшина, Г.Е. Бурцева и др. – Л.: Наука, 1970.
20. Волькенау И.М., Зейлигер А.Н., Хабачев Л.Д. Экономика формирования
электроэнергетических систем. – М.: Энергия, 1981.
21. Гурский С.К. Адаптивное прогнозирование временных рядов в
электроэнергетике. – Минск: Наука и техника, 1983.
22. Веников В.А., Шнелль Р.В., Оруджев Ф.Д. Автоматизация проектирования в
электроэнергетике. – М.: МЭИ, 1985.
23. Башлыков А.А. Еремеев А.П. Экспертные системы поддержки принятия
решений в энергетике. – М.: МЭИ, 1994.
24. Бэнн Д.В., Фармер Э.Д. Сравнительные модели прогнозирования электрических
нагрузок. – М.: Энергоатомиздат, 1987.
25. Прогнозирование развития сложных систем / Под ред. В.А. Веникова. – М.:
МЭИ, 1985.
26. Дале В.А., Кришан З.П. Паэгле О.Г. Динамическая оптимизация развития
электрических сетей. – Рига: Зинатне, 1990.
27. Арион В.Д., Журавлев В.Г. Применение динамического программирования к
задачам энергетики. – Кишинев: Щтиинца, 1981.
28. Теория прогнозирования и принятия решений / Под ред. С.А. Саркисяна. – М.:
Высшая школа, 1977.
29. Поспелов Г.Е., Шапиро И.З., Фурсанов М.И. Совершенствование системы
планирования потерь электроэнергии и мероприятий по их снижению в электрических
сетях энергосистем. – Минск: БелНИИНТИ, 1981. – 38 с.
30. Поспелов Г.Е., Шапиро И.З., Фурсанов М.И. Применение вычислительной
техника для расчета снижения и планирования технологического расхода электроэнергии
электрических сетях. – Минск: БПИ, 1982
31. Фурсанов М.И. Планирование замены трансформаторов в распределительных
сетях. Изв. вузов СССР – Энергетика, 1983, № 7.
32. Фурсанов М.И. Методка планирования замены проводов воздушных линий в
распределительных сетях / Изв. вузов СССР. Энергетика. – 1985 - № 1.
33. Фурсанов М.И. Экономически обоснованные уровни потерь электрической
энергии в сетях энергосистем / Энергетика… (Изв. высш. учеб. заведения и энерг.
объединений СНГ) – 2001 - № 6. – С. 108-116.
34. Фурсанов М.И. Об оптимальной загрузке дискретных параметров
электрических сетей / Энергетика… (Изв. высш. учеб. заведения и энерг. объединений
СНГ) – 2002 - № 2. – С. 27-39.
35. Фурсанов М.И. Об оптимальной загрузке трансформаторов. Электрика –
Москва: 2002 - № 4. – С. 22-25.
36. Фурсанов М.И., Макаревич В.В. Теоретические и алгоритмические основы
определения и анализа оптимальных уровней потерь электроэнергии в электрических
сетях 6-20 кВ / Энергетика… (Изв. высш. учеб. заведения и энерг. объединений СНГ) –
2003 - № 2. – С. 9-17.
37. Фурсанов М.И. Современные проблемы определения и анализа потерь
электроэнергии в электрических сетях энергосистем и пути их решения / Вестник БНТУ. –
2003. - № 1. – С. 52-55.
4.3. Информационно-методическое обеспечение
1. Программа расчета установившихся режимов электрических систем: MUSTANG.
RASTR, REGUS, Б-6, DIS 1.
2. Программы: ЕХР для определения координатной функции; DP для решения
оптимизационных задач методом динамического программирования; MNK для
определения коэффициентов полиноминальных функций.
3. Программы расчета, анализа и оптимизации режимов разомкнутых электрических
сетей: комплекс БГПА, Эксперт, ППП-РС и др.