Автоматизированная система оптимального управления конфигурацией распределительной электрической сети

Abstract

Актуальность. Обусловлена потребностью в разработке и внедрении технических решений, направленных на минимизацию потерь электроэнергии в системах электроснабжения коммунально-бытового сектора. Ключевым направлением в данной области является разработка автоматизированных систем оптимального управления режимами работы электрических сетей. Реализация таких систем в настоящее время технически осуществима благодаря наличию развитой программно-аппаратной базы. Цель. Разработка интегрированной системы, которая автоматизирует полный цикл оптимального управления конфигурацией сети: от сбора данных и анализа текущих режимов работы до определения оптимальной конфигурации и безопасного формирования управляющих команд. Методы. Для расчета режима работы сети применяются метод узловых напряжений и метод Ньютона-Рафсона. Коррекция режима производится с использованием матрицы чувствительности. Оптимальная конфигурация сети определяется путем решения задачи комбинаторной оптимизации методом ветвей и границ. Архитектура системы управления смоделирована на объектно-ориентированном языке UML. Результаты и выводы. Разработаны алгоритмическое обеспечение и архитектура автоматизированной системы оптимального управления конфигурацией распределительной электрической сети. Алгоритмическое обеспечение включает в себя четыре основных компонента: алгоритм расчета и коррекции режима работы сети, основанный на применении метода Ньютона-Рафсона и матриц чувствительности, алгоритм определения возможности управления реклоузерами в автоматическом режиме с проверкой состояния коммутационного аппарата, алгоритм определения оптимальной конфигурации сети методом ветвей и границ и алгоритм формирования последовательности управляющих команд, позволяющий избежать нарушения режимных ограничений на время переключений. Разработанная архитектура системы управления описана в виде UML-модели, отражающей взаимодействие со смежными системами и эксплуатирующим персоналом, а также основные функциональные модули

Relevance. It is caused by the need to develop and implement technical solutions aimed at minimizing energy losses in the power supply systems of the public utility sector. The key area in this field is the development of automated systems for optimal control of the operation modes of electrical networks. The implementation of such systems is currently technically feasible due to the availability of a developed software and hardware base. Purpose. The development of an integrated system that automates the full cycle of optimal network configuration management: from data collection and analysis of current operating modes to determining the optimal configuration and safely generating control commands. Methods. The nodal stress method and the Newton-Raphson method are used to calculate the network operating mode. The mode is corrected using the sensitivity matrix. The optimal network configuration is determined by solving a combinatorial optimization problem using the branch-and-bound method