Аналіз місячних графіків електричного навантаження при вирішенні задач електропостачання та енергозбереження
Вантажиться...
Дата
2020
Автори
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Актуальність теми: Широке впровадження розосереджених джерел енергії як приватними споживачами та корпоративним сектором, так і безпосередньо генеруючими компаніями, формування віртуальних електростанцій пов’язано із необхідністю підтримання динамічного балансу між споживанням та генерацією електричної енергії на мікро- і макрорівнях. Це обумовлює появу принципово нових задач, вирішення яких не можна здійснити спираючись виключно на традиційні підходи, які використовуються для побудови електроенергетичних мереж централізованого характеру.
Оскільки характерною особливістю джерел розосередженої генерації є відносно невелика потужність та нестабільність параметрів генеруємої потужності, для забезпечення їх роботи у автоматичному режимі з основною мережею та високої якості електричної енергії постає необхідність у застосуванні достатньо «інтелектуального» інформаційно-керуючого обладнання із відповідним програмним забезпеченням. Необхідно враховувати також значне зростання інформаційних потоків як із основної електроенергетичної мережі до таких розосереджених джерел енергії, так і у зворотному напрямку.
Ще одним фактором, який був відсутній у централізованій електромережі і на який необхідно зважати, є активна участь споживача електроенергії у формуванні плану електроспоживання та його регулюванні з метою економії електроенергії, забезпечення її необхідної якості, управління навантаженням, особливо у аварійних ситуаціях. Але існуючі методи відшкодування збитків споживачеві з боку енергопостачальної компанії за постачання/споживання неякісної електричної енергії не враховують той факт, що в залежності від характеру технологічного циклу та використовуємого обладнання різні типи спотворення якості електричної енергії призводять до різних розмірів цих збитків. Тобто постає задача їх диференціації не тільки у плані залежності розміру збитків від типу спотворення якості електричної енергії, але і від кількості спожитої (поставленої) неякісної електроенергії.
Вирішення цієї задачі потребує забезпечення синхронізації роботи споживача із режимами енергопостачальної компанії, наявності двостороннього зв’язку між ними, оснащення їх відповідними засобами автоматизованого обліку як кількості поставляємої/споживаємої електричної енергії, так і її якості. Таке забезпечення активної участі споживача у процесі споживання електричної енергії та його управлінні стає складовою частиною єдиної узагальненої інформаційної платформи електроенергетики.
Мета і завдання дослідження. є забезпечення якості електричної енергії в інтегрованих електричних мережах, підвищення швидкодії та точності визначення характеристик режимів систем електропостачання на основі введення узагальненого показника спотворення якості електричної енергії і створення системи моніторингу, яка охоплює всі етапи від генерації електричної енергії до її споживання.
1. Модифікація існуючих та розробка нових адаптивних математичних моделей для прогнозування часових рядів електроспоживання з урахуванням впливу зовнішніх факторів.
2. Аналіз і розробка математичних моделей для обліку кореляційних і рефесійних залежностей між факторами і досліджуваним процесом з метою підвищення точності моделювання та прогнозування.
3. Дослідження і вибір оптимального варіанту ортогонального розкладання системи базисних функцій і розробка методів розкладання тимчасових рядів на складові, що мають найбільш тісні взаємозв'язки з зовнішніми факторами.
4. Обґрунтування і вибір прогнозних математичних моделей для різних інтервалів прогнозування на основі аналізу структури і динаміки електроспоживання на різних часових інтервалах (доба, тиждень, року).
5. Визначити характерні ознаки вимірювального сигналу для ідентифікації спотворення при оцінюванні якісних характеристик електропостачання у реальному часі.
6. Підвищити точність поточного та середньострокового прогнозування параметрів режимів електропостачання шляхом вибору оптимального базису розкладання вимірювального сигналу відповідно до його структури.
7. Здійснити оперативне оцінювання режимів роботи електроспоживачів у заявлених нормах із врахуванням обмеженості інформаційних можливостей фізичних каналів за рахунок сегментування графіка електричного навантаження (ГЕН).
Об’єктом дослідження - місячні графіки електричного навантаження в плані вирішення задач електропостачання та енергозбереження.
Предмет дослідження - є методи та засоби оцінювання кількісних та якісних характеристик режимів електропостачання в інтегрованих системах.
Методи дoслiдження. Розв’язання поставлених задач виконано з використанням методів математичного аналізу, теорій ймовірності та математичної статистки, методів математичного моделювання та цифрової обробки сигналів. Розвинуті автором підходи ґрунтуються на класичних роботах з теорії вейвлетів, опублікованих зарубіжними авторами: S. Mallat, A. Cohen, L.K. Meyer, D.J. Lemarie, I. Daubechies та працях вітчизняних авторів. З метою перевірки достовірності отриманих результатів і запропонованих алгоритмів обробки інформаційних сигналів у середовищах LabVIEW v.6.0 та Matlab 6.5 SPI/7 +Simulink 5/6 виконувалось математичне моделювання та тестові розрахунки.
Наукова новизна одержаних результатів.
Створено узагальнену модель кількісних (ГЕН) та якісних (параметри якості електричної енергії) характеристик режиму електропостачання на основі ортогонального перетворення інформаційно-вимірювального сигналу з відповідними базисами, що дозволяє проводити взаємопов’язану обробку параметрів режиму електропостачання на етапах генерації, розподілення та споживання електричної енергії.
Розроблено метод формування кількісних характеристик електропостачання на основі створення адаптивної регресійної моделі графіка електричних навантажень для окремих класів споживачів із введенням корегувальних коефіцієнтів, що дозволяє зменшити втрати електричної енергії (на 10 %) при проектуванні та експлуатації електрообладнання.
1. Для розкладання рядів електроспоживання вперше застосований метод сингулярного спектрального аналізу.
2. Визначено оптимальні значення параметрів в рамках застосування методу сингулярного спектрального аналізу для моделювання тимчасових рядів електроспоживання,
3. Запропонована модифікація методу індексів сезонності, що дозволила підвищити точність прогнозування на інтервалі 2-3 доби.
4. Проведено короткострокове прогнозування ряду погодинного електроспоживання на дводобовому інтервалі з прийнятною похибкою за результатами розкладання методом сингулярного спектрального аналізу.
5. Розроблено програмний комплекс на основі методів ортогонального розкладання для вирішення поставлених у дисертаційній роботі завдань.
Практичне значення отриманих результатів. Отримані в роботі наукові та методологічні результати мають практичне значення для побудови систем моніторингу якості електричної енергії, що є необхідною складовою реформування електроенергетичної галузі України.
Опис
Ключові слова
графіки електричних навантажень, короткострокове прогнозування, вейвлет-перетворення, режими електропостачання, інформаційна модель, electrical load graphs, short-term forecasting, wavelet transform, power supply modes, information model
Бібліографічний опис
Ковалішин, А. О. Аналіз місячних графіків електричного навантаження при вирішенні задач електропостачання та енергозбереження : магістерська дис. : 141 Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка / Ковалішин Андрій Романович. – Київ, 2020. – 147 с.