Аналіз місячних графіків електричного навантаження при вирішенні задач електропостачання та енергозбереження
| dc.contributor.advisor | Волошко, Анатолій Васильович | |
| dc.contributor.author | Ковалішин, Андрій Романович | |
| dc.date.accessioned | 2021-03-31T08:24:25Z | |
| dc.date.available | 2021-03-31T08:24:25Z | |
| dc.date.issued | 2020 | |
| dc.description.abstracten | Actuality of theme: widespread introduction of dispersed energy sources by both private consumers and the corporate sector, as well as directly generating companies, the formation of virtual power plants is associated with the need to maintain a dynamic balance between consumption and generation of electric energy at the micro and macro levels. This leads to the emergence of fundamentally new problems, the solution of which cannot be carried out based solely on traditional approaches that are used to build centralized electric power networks. Since a characteristic feature of dispersed generation sources is relatively low power and instability of the parameters of the generated power, to ensure their operation in automatic mode with the main network and high quality of electrical energy, it becomes necessary to use sufficiently "intelligent" information and control equipment with appropriate software. It is also necessary to take into account the significant increase in information flows both from the main electric power grid to such dispersed energy sources, and in the opposite direction. Another factor that was absent in the centralized power grid and which should be taken into account is the active participation of the electricity consumer in the formation of the power consumption plan and its regulation in order to save electricity, ensure its necessary quality, and manage the load, especially in emergency situations. However, the existing methods of compensation of losses to the consumer by the power supply company for the supply/consumption of low-quality electric energy do not take into account the fact that depending on the nature of the technological cycle and the equipment used, different types of distortion of the quality of electric energy lead to different amounts of these losses. That is, the task of differentiating them arises not only in terms of the dependence of the amount of losses on the type of distortion of the quality of electrical energy, but also on the amount of low-quality electricity consumed (delivered). The solution of this problem requires ensuring synchronization of the consumer's work with the modes of the energy supply company, the presence of two-way communication between them, equipping them with appropriate means of automated accounting of both the amount of supplied/consumed electric energy and its quality. Such provision of active consumer participation in the process of electric energy consumption and its management becomes an integral part of a single generalized information platform for the electric power industry. The purpose and task of the study. it is to ensure the quality of electric energy in integrated electric networks, increase the speed and accuracy of determining the characteristics of power supply systems modes based on the introduction of a generalized indicator of distortion of the quality of electric energy and the creation of a monitoring system that covers all stages from the generation of electric energy to its consumption. 1.modification of existing and development of new adaptive mathematical models for predicting time series of power consumption, taking into account the influence of external factors. 2.Analysis and development of mathematical models to take into account correlation and reference dependencies between factors and the studied process in order to improve the accuracy of modeling and forecasting. 3.research and selection of the optimal variant of orthogonal decomposition of a system of basic functions and development of methods for decomposing time series into components that have the closest relationships with external factors. 4.justification and selection of predictive mathematical models for different forecasting intervals based on the analysis of the structure and dynamics of power consumption at different time intervals (day, week, year). 5. determine the characteristic features of the measurement signal to identify distortion when evaluating the quality characteristics of power supply in real time. 6. improve the accuracy of current and medium-term forecasting of power supply mode parameters by selecting the optimal basis for decomposing the measurement signal in accordance with its structure. 7. carry out operational assessment of the operating modes of electric consumers in the declared standards, taking into account the limited information capabilities of physical channels due to segmentation of the electrical load schedule (Gen). Object of study is monthly graphs of electrical load in terms of solving problems of power supply and energy saving. Subject of study is Methods and tools for assessing the quantitative and qualitative characteristics of power supply modes in integrated systems. Research methods the solution of these problems is performed using methods of mathematical analysis, probability theories and Mathematical Statistics, methods of mathematical modeling and digital signal processing. The approaches developed by the author are based on classical works on wavelet theory published by foreign authors: S. Mallat, A. Cohen, L.K. Meyer, D.J. Lemarie, I. Daubechies and works of domestic authors. In order to verify the reliability of the results obtained and the proposed algorithms for processing information signals, mathematical modeling and test calculations were performed in LabVIEW v. 6.0 and Matlab 6.5 SPI/7 +Simulink 5/6 environments. Scientific novelty of the results obtained. A generalized model of quantitative (gene) and qualitative (parameters of electric energy quality) characteristics of the power supply mode is created on the basis of orthogonal transformation of the information and measurement signal with appropriate bases, which allows for interrelated processing of power supply mode parameters at the stages of generation, distribution and consumption of electric energy. A method for forming quantitative characteristics of power supply is developed based on the creation of an adaptive regression model of the electrical load graph for certain classes of consumers with the introduction of correction factors, which reduces the loss of electrical energy (by 10 %) in the design and operation of electrical equipment. 1. for the first time, the method of singular spectral analysis was used to decompose the power consumption series. 2. optimal parameter values are determined in the framework of applying the singular spectral analysis method for modeling power consumption time series, 3. a modification of the method of seasonality indices is proposed, which made it possible to increase the accuracy of forecasting over the interval of 2-3 days. 4. a short-term prediction of a series of hourly power consumption on a two-day interval with an acceptable error based on the results of decomposition by singular spectral analysis is carried out. 5. a software package based on orthogonal decomposition methods has been developed to solve the tasks set in the dissertation work. Practical significance of the results obtained. The scientific and methodological results obtained in this paper are of practical importance for building systems for monitoring the quality of electric energy, which is a necessary component of reforming the electric power industry in Ukraine. | uk |
| dc.description.abstractuk | 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. | uk |
| dc.format.page | 147 с. | uk |
| dc.identifier.citation | 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. | uk |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/40347 | |
| dc.language.iso | uk | uk |
| dc.publisher | КПІ ім. Ігоря Сікорського | uk |
| dc.publisher.place | Київ | uk |
| dc.subject | графіки електричних навантажень | uk |
| dc.subject | короткострокове прогнозування | uk |
| dc.subject | вейвлет-перетворення | uk |
| dc.subject | режими електропостачання | uk |
| dc.subject | інформаційна модель | uk |
| dc.subject | electrical load graphs | uk |
| dc.subject | short-term forecasting | uk |
| dc.subject | wavelet transform | uk |
| dc.subject | power supply modes | uk |
| dc.subject | information model | uk |
| dc.title | Аналіз місячних графіків електричного навантаження при вирішенні задач електропостачання та енергозбереження | uk |
| dc.type | Master Thesis | uk |
Файли
Контейнер файлів
1 - 1 з 1
Вантажиться...
- Назва:
- Kovalishyn_magistr.pdf
- Розмір:
- 6.89 MB
- Формат:
- Adobe Portable Document Format
- Опис:
Ліцензійна угода
1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
- Назва:
- license.txt
- Розмір:
- 9.01 KB
- Формат:
- Item-specific license agreed upon to submission
- Опис: