Оптимизация мест установки и мощности батарей конденсаторов с учётом высших гармоник и изменения нагрузки во времени

dc.contributor.authorХалил Селим, Т. М.ru_RU
dc.contributor.authorГорпинич, Александр Викторовичru_RU
dc.contributor.authorСердюк, Татьяна Николаевнаru_RU
dc.date.accessioned2016-02-23T10:05:32Z
dc.date.available2016-02-23T10:05:32Z
dc.date.issued2014
dc.descriptionТ. Сердюк: ORCID 0000-0002-2609-4071ru_RU
dc.description.abstractRU: Цель. Предложен алгоритм оптимизации мест установки и мощности батарей конденсаторов с учётом несинусоидальности напряжений и изменения нагрузки во времени. Приведен числовой пример, который подтверждает хорошую сходимость, высокую точность и эффективность предложенного алгоритма. Методика. Селективный метод роя частиц, который является модификацией бинарного метода роя частиц, сравнили с методом полного перебора при оптимизации мест установки и мощности батарей конденсаторов в реальной 9-узловой тестовой схеме IEEE, чтобы оценить эффективность предложенного алгоритма. Целевая функция была сформулирована как проблема многокритериального частично целочисленного комбинаторного нелинейного программирования с учётом ограничений в виде равенств и неравенств, которые содержат предельно допустимые уровни напряжений, коэффициентов искажения синусоидальности кривой напряжения и допустимое количество установленных батарей конденсаторов. Результаты. До оптимизации суммарная ежегодная стоимость потерь активной мощности и потерь электроэнергии составляла 252873,5 $, в то время как при разных уровнях нагрузки максимальное значение коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения не превышало установленного предела в 5 %, однако минимальное среднеквадратическое значение напряжения составляло 0,872 о.е., приводя к недопустимому уровню, превышающему предел в 0,95 о.е. После оптимизации с учётом ограничений по параметрам напряжения чистые сбережения от снижения потерь активной мощности и потерь электроэнергии составили 13,45 % при использовании метода полного перебора, тогда как селективный метод роя частиц позволяет получить чистые сбережения в 13,53 % (в процентах от суммарной ежегодной стоимости потерь активной мощности и потерь электроэнергии до оптимизации). Следует отметить, что несмотря на практически одинаковый экономический эффект, который получается с помощью обоих методов оптимизации, количество конденсаторов, устанавливаемых в отдельных узлах тестовой схемы при разных уровнях нагрузки, является несколько разным. Научная новизна. Селективный метод роя частиц, который является модификацией бинарного метода роя частиц, был предложен для эффективного решения проблемы оптимизации мест установки и мощности батарей конденсаторов в распределительных сетях с несинусоидальными напряжениями и изменяющимися во времени нагрузками. Практическая значимость. Предложенный алгоритм может быть использован в реальных разветвлённых распределительных сетях для экономической оптимизации мест установки и мощности батарей конденсаторов с учётом снижения как потерь активной мощности, так и потерь электроэнергии в несинусоидальных режимах.ru_RU
dc.description.abstractUK: Мета. Запропоновано алгоритм оптимізації місць встановлення та потужності батарей конденсаторів з урахуванням несинусоїдності напруг та зміни навантаження у часі. Наведено чисельний приклад, що підтверджує добру збіжність, високу точність та ефективність запропонованого алгоритму. Методика. Селективний метод рою частинок, який є модифікацією бінарного методу рою частинок, був порівняний з методом повного перебору при оптимізації місць встановлення та потужності батарей конденсаторів у реальній 9-вузловій тестовій схемі IEEE, щоби оцінити ефективність запропонованого алгоритму. Цільова функція була сформульована як проблема багатокритеріального частково цілочислового комбінаторного нелінійного програмування з урахуванням обмежень у вигляді рівностей та нерівностей, що містять гранично припустимі рівні напруг, коефіцієнтів спотворення синусоїдності кривої напруги та припустиму кількість встановлених батарей конденсаторів. Результати. До оптимізації сумарна щорічна вартість втрат активної потужності та втрат електроенергії становила 252873,5 $, в той час як за різних рівнях навантаження максимальне значення коефіцієнту спотворення синусоїдності кривої напруги не перевищувало встановленої межі у 5 %, проте мінімальне середньоквадратичне значення напруги складало 0,872 в.о., призводячи до неприпустимого рівню, що перевищує межу у 0,95 в.о. Після оптимізації з урахуванням обмежень за параметрами напруги чисті заощадження від зниження втрат активної потужності та втрат електроенергії склали 13,45 % при використанні методу повного перебору, тоді як селективний метод рою частинок дозволяє отримати чисті заощадження у 13,53 % (у процентах від сумарної щорічної вартості втрат активної потужності та втрат електроенергії до оптимізації). Слід зазначити, що незважаючи на практично однаковий економічний ефект, який отримується за допомогою обох методів оптимізації, кількість конденсаторів, встановлюваних у окремих вузлах тестової схеми за різних рівнях навантаження, є дещо різною. Наукова новизна. Селективний метод рою частинок, який є модифікацією бінарного методу рою частинок, був запропонований для ефективного вирішення проблеми оптимізації місць встановлення та потужності батарей конденсаторів у розподільних мережах з несинусоїдними напругами та змінюваними у часі навантаженнями. Практична значимість. Запропонований алгоритм може бути застосований у реальних розгалужених розподільних мережах для економічної оптимізації місць встановлення та потужності батарей конденсаторів, враховуючи зниження як втрат активної потужності, так і втрат електроенергії у несинусоїдних режимах.uk_UA
dc.description.abstractEN: Objective. An algorithm for optimal capacitor placement and sizing to account the nonsinusoidal voltages and time-varying load was proposed. A numerical example approving the good convergence, high accuracy and efficiency of the proposed algorithm was presented. Technique. A selective particle swarm optimization as a simple modification of the binary particle swarm optimization was compared with exhaustive search at the optimal capacitor placement and sizing in the real IEEE 9-bus test system to estimate the efficiency of the proposed algorithm. The objective function was formulated as a multi-objective mixed-integer combinatorial nonlinear programming problem with equality and inequality constraints that include limits on voltage, total harmonic distortion and number of installed capacitors. Results. Before optimization, the annual total cost of both power and energy losses was equal to $252873.5 while the maximum voltage total harmonic distortion not exceeds acceptable 5% limit at the different load levels but the minimum rms voltage was equal to 0.872 p.u. resulting to unacceptable level that exceeds the 0.95 p.u. limit. After optimization with voltage constraints, the net saving due to power and energy losses reduction is equal to 13.45% when applying exhaustive search whereas a selective particle swarm optimization shows the 13.53% net saving (as a percentage from the annual total cost of power and energy losses before optimization). It should be noted that the number of capacitors installed to particular buses of test system at the different load levels is quite different in spite of almost the same benefits receiving with both optimization methods. Scientific novelty. A selective particle swarm optimization as a simple modification of the binary particle swarm optimization was proposed to solve the problem of optimal capacitor placement and sizing in the distribution systems with nonsinusoidal voltages and time-varying loads effectively. Practical value. The proposed algorithm can be applied for economical optimization of capacitor placement and sizing in the large-scale real distribution systems when considering the cost of both power and energy losses reduction under harmonic conditions.en
dc.description.sponsorshipSaudi Electricity Company, Саудовская Аравия; ГВУЗ «Приазовский государственный технический университет».en_ru_RU
dc.identifierDOI: 10.15802/ecsrt2014/57052en
dc.identifier.citationХалил Селим, Т. М. Оптимизация мест установки и мощности батарей конденсаторов с учётом высших гармоник и изменения нагрузки во времени / Т. М. Халил Селим, А. В. Горпинич, Т. Н. Сердюк // Електромагнітна сумісність та безпека на залізничному транспорті. – 2014. – № 8. – С. 19–26. – DOI: 10.15802/ecsrt2014/57052.ru_RU
dc.identifier.issn2223–5620 (Print)
dc.identifier.issn2411–1554 (Online)
dc.identifier.urihttp://eadnurt.diit.edu.ua/jspui/handle/123456789/4572en
dc.identifier.urihttp://ecsrt.diit.edu.ua/article/view/57052en
dc.identifier.urihttp://ecsrt.diit.edu.ua/article/view/57052/pdf_68en
dc.language.isoru
dc.publisherДнепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, Днепропетровскru_RU
dc.subjectэлектромагнитная совместимостьru_RU
dc.subjectвысшие гармоникиru_RU
dc.subjectбатареи конденсаторовru_RU
dc.subjectмногокритериальная частично целочисленная комбинаторная нелинейная оптимизацияru_RU
dc.subjectселективный метод роя частицru_RU
dc.subjectснижение потерь активной мощности и потерь электроэнергииru_RU
dc.subjectелектромагнітна сумісністьuk_UA
dc.subjectвищі гармонікиuk_UA
dc.subjectбатареї конденсаторівuk_UA
dc.subjectбагатокритеріальна частково цілочислова комбінаторна нелінійна оптимізаціяuk_UA
dc.subjectселективний метод рою частинокuk_UA
dc.subjectзменшення втрат активної потужності та втрат електроенергіїuk_UA
dc.subjectelectromagnetic compatibilityen
dc.subjectharmonicsen
dc.subjectcapacitor banksen
dc.subjectmulti-objective mixed-integer combinatorial nonlinear optimizationen
dc.subjectselective particle swarm optimizationen
dc.subjectactive power losses and electric losses reductionen
dc.subjectКАТЗuk_UA
dc.titleОптимизация мест установки и мощности батарей конденсаторов с учётом высших гармоник и изменения нагрузки во времениru_RU
dc.title.alternativeОптимізація місць встановлення та потужності батарей конденсаторів з урахуванням вищих гармонік та зміни навантаження у часіuk_UA
dc.title.alternativeOptimal Capacitor Placement and Sizing with Account of Harmonics and Time-Varying Loaden
dc.typeArticleen
Files
Original bundle
Now showing 1 - 1 of 1
Loading...
Thumbnail Image
Name:
2.pdf
Size:
925.63 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
License bundle
Now showing 1 - 1 of 1
No Thumbnail Available
Name:
license.txt
Size:
1.71 KB
Format:
Item-specific license agreed upon to submission
Description: