DOI: https://doi.org/10.15802/ecsrt2014/57052

Оптимізація місць встановлення та потужності батарей конденсаторів з урахуванням вищих гармонік та зміни навантаження у часі

T. M. Khalil Selim, A. V. Gorpinich, T. M. Serdiuk

Анотація


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.


Ключові слова


электромагнитная совместимость, высшие гармоники, батареи конденсаторов, многокритериальная частично целочисленная комбинаторная нелинейная оптимизация, селективный метод роя частиц, снижение потерь активной мощности и потерь электроэнергии

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Feng, X. Smarter grids are more efficient: voltage and var optimization reduces energy losses and peak demands [Text] / X. Feng, W. Peterson, F. Yang, G. M. Wickramasekara, J. Finney // ABB Review. – 2009. – Vol. 3. – P. 33-37.

Халил, Т. М. Выбор оптимальных сечений проводников и мест установки и мощности батарей конденсаторов в радиальных распределительных сетях с помощью селективного метода роя частиц [Текст] / Т. М. Халил, А. В. Горпинич // Збірник наукових праць Донецького національного технічного університету. – 2011. – Вип. 11 (186). – С. 406-413.

Baran, M. E. Optimal sizing of capacitors placed on a radial distribution system [Text] / M. E. Baran, F. F. Wu // IEEE Transactions on Power Delivery. – 1989. – Vol. 4. – No. 1. – P. 735-743.

Huang, Y. C. Solving the capacitor placement problem in a radial distribution system using tabu search approach [Text] / Y. C. Huang, H. T. Yang, C. L. Huang // IEEE Transactions on Power Systems. – 1996. – Vol. 11. – No. 4. – P. 1868-1873.

Mekhamer, S. F. Application of fuzzy logic for reactive-power compensation of radial distribution feeders [Text] / S. F. Mekhamer, S. A. Soliman, M. A. Moustafa, M. E. El Hawary // IEEE Transactions on Power Systems. – 2003. – Vol. 18. – No. 1. – P. 206-213.

Damodar, Reddy M. Capacitor placement using fuzzy and particle swarm optimization method for maximum annual savings [Text] / M. Damodar Reddy, V. C. Veera Reddy // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. – 2008. – Vol. 3. – No. 3. – P. 25-30.

Baghzouz, Y. Effects of nonlinear loads on optimal capacitor placement in radial feeders [Text] / Y. Baghzouz // IEEE Transactions on Power Delivery. – 1991. – Vol. 6. – No. 1. – P. 245-251.

Khalil, T. M. Optimal capacitor placement on radial distribution feeders in presence of nonlinear loads using binary particle swarm optimization [Text] / T. M. Khalil, H. K. M. Youssef, M. M. Abdel Aziz // Proc. 19th International Conference and Exhibition on Electricity Distribution (CIRED 2007). – 21-24 May 2007. – Session 5. – Paper no. 180. – Vienna (Aus-tria), 2007. – P. 1-4.

Khalil, Selim T. M. Economical optimization of capacitor placement for large-scale practical distorted distribution network [Text] / T. M. Khalil Selim, A. V. Gorpinich // Electrical Power Qual-ity and Utilization Journal. – 2013. – Vol. 16. – No. 2. – P. 21-29.

Baghzouz, Y. Shunt capacitor sizing for ra-dial distribution feeders with distorted substation voltages [Text] / Y. Baghzouz, S. Ertem // IEEE Transactions on Power De-livery. – 1990. – Vol. 5. – No. 2. – P. 650-657.

Teng, J. H. Backward/forward sweep-based harmonic analysis method for dis-tribution systems [Text] / J. H. Teng, C. Y. Chang // IEEE Transactions on Power Delivery. – 2007. – Vol. 22. – No. 3. – P. 1665-1672.

Teng, J. H. A direct approach for distribution system load flow solutions [Text] / J. H. Teng // IEEE Transactions on Power Delivery. – 2003. – Vol. 18. – No. 3. – P. 882-887.

Grainger, J. J. Optimum size and location of shunt capacitors for reduction of losses on distribution feeders [Text] / J. J. Grainger, S. H. Lee // IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems. – 1981. – Vol. 100. – No. 3. – P. 1105-1118.

Khalil, T. M. Selective particle swarm optimization [Text] / T. M. Khalil, A. V. Gorpinich // International Journal of Multidisciplinary Sciences and Engineer-ing (IJMSE). – 2012. – Vol. 3. – No. 4. – P. 1-4.




ISSN: 2223–5620 (Print)

ISSN: 2411–1554 (Online)