4.3 Обмеження навантажень несиметричних електроприймачів при дефіциті потужності в енергосистемі

Задача обмеження потужності промислового підприємства є характерною як для підприємств-регуляторів, так і для інших споживачів. Полягає вона в тому, що відповідно до вимоги диспетчера енергопостачальної компаніїї необхідно зменшити потужність підприємства на величину ΔР. Варіантів її виконання безліч і реалізація кожного з них має певні наслідки для виробництва, які можна оцінювати за такими показниками:

– технологічні збитки (погіршення якості продукції, брак);

– недовідпуск продукції за обсягом;

– недовідпуск продукції за її видами (коли випускається продукція різної номенклатури).

До згаданих показників можна додати ще і показники, пов’язані із змінами параметрів режиму електричної мережі, адже будь-яке вимикання електроприймачів або зміна технології виробництва позначається на втратах електроенергії, показниках її якості, надійності електромережі і т. д. Зазначені показники можуть мати як позитивний, так і негативний характер зміни. Природньо, що приймаючи рішення про зменшення потужності підприємства, треба брати до уваги і ті зміни електричного режиму, які будуть наслідками їх реалізації.

Тому задача обмеження потужності підприємства є складною багатокритеріальною задачею. Знайти оптимальний розв’язок такої багатокритеріальної задачі можливо, виконавши сортування критеріїв за їх важливістю. Зробити таке сортування навіть для перерахованих критеріїв можливо тільки для конкретного виробництва. Далі можна запропонувати таку послідовність розв’язання:

– визначається множина електроприймачів, відключення яких або зміна їх технологічного режиму недопустимі з міркувань найбільш важливого критерію;

– з підмножини, що залишилася, знаходяться електроприймачі, які небажано відключати або змінювати технологічний режим з міркувань наступного за важливістю критерію і т. д.;

– на останньому етапі розв’язування задачі з підмножини електричних навантажень, що залишилася, сумарна потужність яких перебільшує потужність обмеження, визначаються електроприймачі, що мають бути відключені від мережі або змінений їх технологічний режим.

Розглянемо модель, що призначена для останнього етапу визначення оптимального розв’язку. Модель можна використати, коли критерієм найбільш низького рангу є характеристики параметрів електричного режиму в мережі, та якщо обмеженню потужності підлягає вузол навантаження несиметричних електроприймачів.

Відключаючи електроприймачі несиметричного виконання, можна забезпечити вимогу енергосистеми щодо зменшення потужності підприємства і одночасно знизити несиметрію режиму.

За критерій ефективності моделі керування можна взяти модуль струму зворотної послідовності в лінії живлення групи несиметричних електроприймачів.

Обмеженнями математичної моделі можна забезпечити:

– вимогу енергосистеми щодо зменшення потужності;

– нижнє допустиме значення потужності групи несиметричних елект-роприймачів, що необхідно, щоб виключити можливість отримання технічно недопустимого розв’язку – відключення всіх електроприймачів і забезпечити область пошуку розв’язку оптимального;

– можливість відключення будь-якого із несиметричних електроприймачів.

Оскільки кожен несиметричний електроприймач може знаходитись в двох станах «включено» або «відключено», то для опису зручно скористатись булевими змінними. Визначимо такий зміст змінних: якщо в результаті розв’язання задачі керована змінна , то n-й несиметричний електроприймач має залишатись включеним, а якщо , то навпаки, його слід відключити.

Задача обмеження потужності відрізняється від розглянутої вище задачі внутрішнього симетрування несиметричних електроприймачів тим, що тут під’єднання кожного електроприймача до тієї або іншої напруги залишається незмінним. Його можна лише відключити або залишити включеним.

Якщо n-й несиметричний електроприймач, будучи включеним до де-якої міжфазної напруги, створює струм зворотної послідовності , то цільова функція математичної моделі запишеться у вигляді:

Потужність вузла навантаження в результаті реалізації розрахованого вектора керування описується так:

Вихідне значення потужності цього ж вузла

а потужність підприємства, що має бути за результатом реалізації вимо-ги енергопостачальної компанії:

Таким чином, перше обмеження, що встановлює вимогу енергосистеми щодо зменшення потужності підприємства, можна записати так:

Знак <= між правою та лівою частинами нерівності поставлений тому, що дискретний ряд потужностей P_n, n = 1, 2, … , m несиметричних елект-роприймачів може бути таким, що забезпечити зменшення потужності підприємства, яке дорівнює ΔР, неможливо.

Друге обмеження, яке забезпечує можливість пошуку оптимального розв’язку і виключає можливість отримання технічно недопустимих розв’язків, можна описати так:

Система обмежень, яка описує можливі стани кожного несиметричного електроприймача, має вигляд:

В цілому математична модель обмеження потужності групи несимет-ричних електроприймачів має вигляд:

Математична модель (4.3) потребує забезпечення мінімуму струму зворотної послідовності в вузлі навантаження за умови зменшення потужності у вузлі навантаження несиметричних електропримачів і відноситься до класу нескалярних. Для її аналізу слід скористатись одним із алгоритмів нескалярної оптимізації.

Практичне значення математична модель (4.3) має в комплексі моде-лей для інших рівнів прийняття керуючого рішення.