ҚИШЛОҚ ХЎЖАЛИГИ ИСТЕЪМОЛЧИЛАРИ ЭЛЕКТР ТАЪМИНОТИ ТИЗИМИНИНГ ИҚТИСОДИЙ ЖИҲАТДАН МАҚБУЛ ПАРАМЕТРЛАРИНИ АНИҚЛАШ ВА УЛАРНИ ТАҲЛИЛИ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ЦИШЛОЦ ХУЖАЛИГИ ИСТЕЪМОЛЧИЛАРИ ЭЛЕКТР ТАЪМИНОТИ ТИЗИМИНИНГ ЩТИСОДИЙ ЖЩАТДАН МАЦБУЛ ПАРАМЕТРЛАРИНИ

АНЩЛАШ ВА УЛАРНИ ТА^ЛИЛИ 1А.Д.Таслимов, 2А.А.Юлдашев

1И.Каримов номидаги ТДТУ, 2Бердак номидаги ^ДУ https://doi.org/10.5281/zenodo.10725909

Аннотация. Кишлоц хужалиги истеъмолчилари электр таъминот тизимилари элементларига сарфланадиган харажатлар ва техник чегараланишларнинг математик ифодалари энг кичик квадратлар усулини цуллаб ишлаб чицилди. Натижада истеъмолчиларнинг ташци ва ички электр таъминотини цамраб олувчи комплекс математик модели ишлаб чицилган ва ушбу тизимнинг оптимал параметрларини танлаш ва уларнинг узгариш цонуниятларини тадциц цилиш имкони яратилган.

Калит сузлар: электр таъминот тизими, бош пасайтирувчи подстанция, электр энергияси истеъмолчилари, трансформатор подстанциялари, алгоритм.

Аннотация. Математические выражения затрат и технических ограничений для элементов систем электроснабжения сельскохозяйственных потребителей разработаны методом наименьших квадратов. В результате была разработана сложная математическая модель внешнего и внутреннего электроснабжения потребителей, удалось выбрать оптимальные параметры этой системы и изучить законы их изменения.

Ключевые слова: система электроснабжения, подстанция снижения нагрузки, потребители электроэнергии, трансформаторные подстанции, алгоритм.

Abstract.. Mathematical expressions of costs and technical limitations for the elements of electrical supply systems for agricultural consumers were developed using the method of least squares. As a result, a complex mathematical model covering the external and internal power supply of consumers was developed, and it was possible to choose the optimal parameters of this system and to study the laws of their change.

Keywords: power supply system, load reduction substation, electricity consumers, transformer substations, algorithm.

Республикамизда охирги йилларда кишлок жойларда янги турар-жой ва жамоат биноларини барпо этилиши, саноатни тез суръатларда усиши, кластер корхоналарини вужудга келиши натижасида кишлок худудида жойлашган истеъмолчиларни йириклашига ва уларнинг энергия истеъмолини ошишига, хамда уларнинг электр таъминоти тизимини ривожланишига олиб келди. Бу эса республикамиз электр энергетикасини ривожлантиришда кишлок худудида жойлашган истеъмолчиларнинг оптимал электр таъминоти тизимини танлаш учун замонавий ёндашувлардан фойдаланиш буйича кенг камровли чора-тадбирлар амалга оширилиб, жумладан кишлок электр истеъмолчилари электр таъминоти тизимини оптималлаштириш, уларни янгилаш ва ишончлилигини ошириш усулларини ишлаб чикишга алох,ида эътибор каратилмокда. Шу муносабат билан янги Узбекистоннинг 2022-2026 йилларга мулжалланган ривожланиш стратегиясида "Иктисодиётни узлуксиз энергия билан таъминлаш" хдмда "Яшил иктисодиёт" технологияларини барча сохдларга фаол жорий этиш, иктисодиётнинг энергия самарадорлигини 20 % га оширишбуйича вазифалари белгиланган. Бу вазифаларни бажариш учун хусусан, кишлок электр истеъмолчилари электр таъминоти тизимининг оптимал параметрларини аниклаш, уларнинг ишончлилигини оширишда назарий ва илмий

ишларни олиб бориш хдмда бу тизим элементларини лойихдлаш, куриш, модернизация килиш ва ишлатиш буйича тегишли тавсиялар олиш мух,им масалалардан бири х,исобланади.

^ишлок хужалиги истеъмолчилари ЭТТ нинг техник-иктисодий моделини тадкик этиш учун урганилаётган объектни тавсифловчи аник бошлангич маълумотлар берилиши керак [2]. Бошкача килиб айтганда, моделга дастлабки маълумотларни киритиш керак булади.

Дастлаб, моделнинг улчамлар матрицаси аникланади, яъни ЭТТ нинг алох,ида элементларини танлаб оптималлаштирилаётган параметрлардаги даража курсаткичлари ёзилади.

Тадкикотлар учун энг кенг таркалган элементлардан ташкил топган ^аракалпогистон Республикаси Хужайли туманидаги кишлок хужалиги истеъмолчиларининг ЭТТ кабул килинади. Урганишлар шуни курсатдики [3; 32-38-б.], Хужайли тумани электр истеъмолчиларнинг ташки электр таъминотида, битта икки занжирли электр узатиш линияси кулланилган. Линия пулат таянчларда курилган, = 1,4 булади. Бош пасайтирувчи подстанция 110 kV ли очик таксимловчи курилма ва куввати 2х16 мV•A булган, уч чулгамли трансформаторлар билан жих,озланган(а51=0,46). Туманда туртта худуд 35/10(6) kV ли очик таксимловчи курилма ва куввати 6,3 МВА кувватли, икки чулгамли трансформаторлар билан жих,озланган(а51=0,61). Битта худуд эса бош подстанциядан чиккан 6 kV ли линиядан таъминланади. Бешта худудда 71 та 10/0,4 kV ли, жами куввати 9 777 kVA булган ва 43 та 6/0,4 kV ли, жами куввати 13 099 kVA булган истеъмолчи трансформаторлар мавжуд.

^ишлок хужалиги истеъмолчиларининг ички электр таъминоти таксимловчи линиялари 6 ва 10 kV ли линиялари билан бажарилади (аи2= 1,2). Трансформатор

подстанциялари бир ёки икки трансформаторли, трансформаторлар эса икки чулгамли конструкцияда бажарилган (а52=0,61). Электр энергияси истеъмолчиларини бевосита таъминловчи линиялар хаво симлари оркали амалга оширилади [3; 41-45-б.].

Юкоридагиларни х,исобга олиб, тадкикот объекти - кишлок хужалиги истеъмолчиларининг кабул килинган ЭТТ элементларининг маълумотлари асосида

моделининг улчовлар матрицаси куйидаги куринишга келади

1,4 0 -2 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 1 - 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0,46 0,46 1 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 1 1 1 -1 0 0 -2 1 1 1 -1 0 - 2

а = 0 0 0 0 0 0 0 1,2 0 -2 1 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 1 -1 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,61 0,61 1 -1 0 - 2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 -1 0 - 2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 -1

(1.1)

Моделнинг оптималлаштирилган параметрларидаги умумлаштирил-ган коэффициентларга эксплуатация хдражатларининг норматив коэффи-циентлари, ЭТТ элементларининг нарх курсаткичларини аппрокцимациялаш коэффициентлари ва урганилаётган объектни микдорий тавсифловчи омиллар киради.

Агар истеъмолчилар уч сменали иш режимига тенглаштириладиган булса, унда максимал кувватдан фойдаланиш соатлари сони TM = 6500 h/йил га тенг деб кабул килиш

мумкин. TM нинг бу кийматига энг куп электр энергия исрофи вакти - т = 5100 h/йил тугри келади. Мос равишда, икки сменали иш режимига тенглаштириладиган истеъмолчилар учун TM = 5000 h/йил, т = 3500 h/йил; бир сменали корхона истеъмолчилари

учун TM = 3500 h/йил, т = 2000 h/йил булади.

Техник-иктисодий моделнинг умумлашган коэффициентларига ички электр таъминоти схемасини конфигурациясини танлашда мух,им рол уйнайдиган, электр таъминоти тизимининг параметри булган [2], бир БППдан чикувчи линиялар сони N2 кирган. ^ишлок хужалиги истеъмолчиларининг мавжуд электр таъминоти схемаларини тах,лили шуни курсатадики, БПП дан чикувчи линиялар сони N2 =2 дан 8 гача ораликда ётади.

Катталиклар матрицаси (1.1) шундай ёзиладики, бунда янги тартибли устунларни алмаштириш ортогоналлик ечими фазосининг асосини топишни осонлаштиради. Яъни:

а =

0 - 2 1 0 0 0 0 0 0 0 1,4

1 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0,46 -1 0 0 0 0 0 0 0

0 0 1 -1 0 -2 1 -1 0 -2 0

0 0 0 0 0 -2 1 0 0 0 0

0 0 0 0 1 -1 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0,61 -1 0 0 0

0 0 0 0 0 0 1 -1 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0

(12)

0 0

0 0

0 0,46 1 1 1

0 0 0 0 0

0 0 0 0 0

0 0 0 0 1,2 0 0 0 0

0 0 0 1

0 0 0 1

0 0

0 0

0,61 1

1 1 0

0

Иккилик фазонинг базис векторлари чизикли алгебранинг стандарт амалиёти (процедураси) ёрдамида олинади. Ишни осонлаштириш ва х,исоблаш (1.2) вактини кискартириш максадида бу жараён ЭХМ ёрдамида амалга оширилади. Натижада куйидаги "диагонал" туридаги матрица олинади [4,5]:

а' =

1 0 0 0 0 0 0 0 0

0 1 0 0 0 0 0 0 0

0 0 1 0 0 0 0 0 0

0 0 0 1 0 0 0 0 0

0 0 0 0 1 0 0 0 0

0 0 0 0 0 1 0 0 0

0 0 0 0 0 0 1 0 0

0 0 0 0 0 0 0 1 0

0 0 0 0 0 0 0 0 1

-6,25 -6,25 -12,8- -7,5 -2,5 -2,5- 5,0 -3.0 -1,0

-0,7 -0,7 0 0' 0 0 0 0 0

0.5 0,5 1.0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 1,0 0 0 0 0 0

-1.5 -1,5 -3,0 - 1.8 0,6 0,6 0 0 0

1,25 1,25 2.5 1.5 0,5 0,5 1.0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 1 0

(1.3)

6,25 0,7 -0,5 0 1,5 -1,25 0

6,25 0,7 • 0,5 0 1,5 -1,25 0

12,8 0 1,0 0 3,0 -2,5 0

7.5 0 0 1,0 1,8 -1.5 0

2,5 0 0 0 0.6 -0,5 0

2,5 0 0 0 0,6 -0.5 0

5,0 0 0 0 0 -1.0 0

3.0 0 0 0 0 0 1.0

1,0 0 0 0 0 0 0

1 0 0 0 0 0 0

0 1 0 0 0 0 0

0 0 / 0 0 0 0

0 0 0 1 0 0 0

0 0 0 0 1 0 0

0 0 0 0 0 1 0

0 0 0 0 0 0 1

(14)

Матрицани тузилишидан куриниб турибдики, бу матрицанинг х,ар кандай устуни (1.3) матрицанинг барча вектор устунларига ортогоналдир. (1.3) матрица (1.2) улчов матрицасидан элементар алмаштиришлар ёрдамида олинганлиги учун (1.4) матрицанинг вектор устунлари (1.2) матрицанинг вектор устунларига ортогонал ва чизикли богланмаган. Чизикли алгебранинг маълум натижалари туфайли улар ортогоналлик шартларида ечимлар фазосининг базисини (асосини), яъни иккилик фазонинг асосини ташкил килади.

ь0= —

0 47,8

6,25 0,131

6,25 0,131

12,8 0,27

7,5 0,16

2,5 0,05

2,5 0,05

5,0 0,105

3,0 0,063

1,0 0,021

1,0 0,021

0 0

0 0

0 0

0 0

0 0

0 0

(15)

(1.4) матрицанинг биринчи устун векторини унинг компонентлари(ташкил этувчилари) йигиндисига тенг булган нормалаштириш вектори Ь0 олинади:

^олдик векторларни олиш учун (1.4) матрицанинг х,ар бир колган вектор устунидан х,ар бир вектор компоненталари йигиндисининг нормаллаштириш векторига купайтмаси айирилади:

эга:

Ьх =

0,7 0,131 -0,37 -0,26

0,7 0,131 -0,37 -0,26

0 0,27 -0,73 -0,54

0 0,16 0,16 0,68

0 0,05 0,05 -0,1

0 0,05 0,05 -0,1

0 0,105 0,105 -0,21

0 0 - 2,4 • 0,063 0,021 (1.6)^2 = 0,063 0,021 (1.7) Ь3 = -0,126 -0,42 (1

0 0,021 0,021 -0,42

1,0 0 0 0

0 0 1 0

0 0 0 1

0 0 0 0

0 0 0 0

0 0 0 0

К =

0,2 0,2 0,3 0,2 0,1 0,1 1,05 -0,63 -0,21 0,21 0 0 1 0 0

(1.9Ж =

0,275 0,275 -0,475

-0,3 -0,125 -0,125 -0,213 0,472 0,158 0,158 0 0 0 0 1 0

(1.10) ь6 =

— I

— I

— I

— I

-0,26 0,26 0,54 -0,32 0,1 0,1 -0,21 0,084 -0,042 -0,042 0 0 0 0 0 1

(111)

Нормалаштириш ва ортогоналлик шартларининг умумий ечими куйидаги куриниша л- = Ь0 + сЬь (1.12)

Иккилик масалага мувофик ечиш учун олтита тенгламалар системаси ёзилади:

_0.388—0.388—-' 1 '2 ■

-0,648 -0,384 -0,12 -0,12 -0,152_

U

4

U

5

П,

6

П

7

П0

0,152

'Л"д =

_ /0.388 /0.388 /-0,648 ¿-0,384 ¿-0,12 ¿-0,12 ¿-0,152 ¿-0,152 , ^2 ^^ а

Л0'

3

4

5

6

-0.3^-0.3^-0,86 0,14 0,06 0,06 ,0102 0,058

= Л-

п

2

п

3

п

4

п

5

п,

6

п

7

п

8

0.36 -0.36

¿-0,86 ¿0,14 ¿0,06 ¿0,06 ¿,0102 ¿0,058 л Л3 Л4 Л5 Л6 Л7 Л8 Л

4

5

6

8

Л"д =

д

0.1 —0.1 —0,4 0,3—0,6—0,6 -1,15 —-0,67_ _

лу лу nQ лА лс лА л

2

3

4

5

6

7

л,

8

лд

_ ¿0.1 ¿0.1 ¿0,4 ¿0,3 ¿0,6 ¿0,6 ¿-1,15 ¿-0,67 л = ^2 л3 л4 л5 л6 л7 л8 п

д

0.^0.^0,7 0,5 0,5 0,8 -,109 -0,83

Л-^ Л9' По Лл' Лс' л^' л

2

0.6

3 0.6

45

6

7

л

8

0.6 0.6 Л1 л2 л3

0,7 ¿0,5 ¿0,5 ¿0,8 ¿-,109

^Л ^7

лд =

0,83

(1.13)

M л5 л6 л7 л8 я9 ЭТТ тугрисида дастлабки маълумотлар берилганда (1.13) тенгламалар системасини З га нисбатан ечилиши л0 иккилик функциянинг максимум векторини, демак функциянинг минимумини аниклаш мумкин булади. Олинган натижалар электр таъминоти тизими

параметрлари оптимал кийматларини туман электр тармоклари даражасида олиш имконини беради. КеИинги бокичларда Хужайли тумани электр таъминоти тизими параметрлари оптимал кийматлардан огганида техник-иктисодий моделнинг иктисодий баркарорлигини куриб чикилади.

^ишлок хужалиги истеъмолчилари ЭТТининг иктисодий жихатдан максадга мувофик параметрларнинг сон кийматлари мезонли дастурлаш усули билан куйидагича аникланади:

Максадли функциясининг минимумига мос келувчи иккиланган функциянинг сон киймати аникланади [6; 92-98-б.]:

^МОЩ^)"' (1.14)

1

Олинган хисоблаш натижалари асосида , 16 та тенгламалардан ташкил топган система ёзилади (тенгламалар сони максадли функциянинг ташкил этувчилари сонига мос келади):

1.^1З(х0)т1П = 9. ^91З(хо)т1П =

2.^2З(Хо)т^п = ^2; 10. л"1оЗ(Хо)т£П = Лю^2^-1^-2;

3.ЯэЗ(Хо)т^п = ЛзУ-2^-1; 11.ЯцЗ(Хо)т^п = Лц^яё^^;

4. ^4З(хо)т^п = ^^^М!; 12. ^12З(хо)т^п = Л^^М^; (1.15)

13. л"1зЗ(Хо)т£П = ^13^ЯГ2^1М2;

6. ЯбЗ(Хо)т^п = 14. ^14З(Хо)т^п = ¿и^ятаМ-1^1;

7.^7З(хо)т1П = 1; 15. ^15З(хо)т1П =

8.я8З(Хо)т^п = Лз^1'2; 16. ^цЗ(Хо)т^п = Л^^М^М-2;

Барча вариантлар учун асосий бирламчи маълумотларнинг чегаравий комбинациялари кийматлари 1.1-жадвалда келтирилган.

1.1- жадвал

Асосий бирламчи маълумотларнинг чегаравий кийматлари

Омиллар Юкори даража Пастки цаража

Х,исобий кувват, 5р, MVA Трассанинг узунлиги, ¿ф, km БПП дан чикувчи линиялар сони , W2 , та Ташки электр таъминоти линиялари узунлиги, km 32 6,3

10 6

6 2

50 5

Сунгра иктисодий жихдтдан максадга мувофик параметрларнинг кийматларини куриб чикилади. Бу ерда айтиб утиш керакки, ^ишлок хужалиги истеъмолчилари ЭТТ нинг моделига оптималлаштириладиган параметрларга куйиладиган техник чекловлар киритилмаган. Лекин, у ёки бу мухандислик масаласини ечишда ЭТТ нинг параметрларига техник талаблар буйича куйиладиган чекловларни хисобга олиш максадга мувофик хисобланади. Математик жихатдан, параметрлар хар кандай кийматни кабул килиши мумкин: мусбат, манфий, нол, комплекс. Бирок, параметрларнинг физик маъносини курилганда, уларнинг кийматлари факат мусбат сохада узгаради деган хулосага келиш мумкин.

1-расмда мезонли дастурлаш усули билан чизикли булмаган чекловлар билан чизикли булмаган функциялар учун оптималлаштириш алгоритмининг блок диаграммаси

келтирилган. Минимум нуктасида катъий ижобий ухшашлик мезонларига ега булган максадли функция ва чекловлар учун ишлаб чикилган алгоритм Лагранж функциясининг мутлак минималининг битта нуктасига олиб келади.

Бу дастурда бошида Гаусс-Жордан [7; 352-356-б.] методи буйича А (I, J) матрицаси диагонал трансформацияланади. А (I, J) матрица ва тенгламалар системасидан хосил булади, B0,i ва B0,j лар олинади, яьни тенгламалар системасидан хосил булган элементлар. Кейинчалик, ухшашлик мезонларининг кийматлари ифода билан хисобланади:

= Bo,i (1.16)

Шу билан бирга, тизим тенгсизликни п > 8 бажаради ва барча ухшашлик мезонларининг катъий ижобийлигини таъминлайди. Ухшашлик мезонларининг ижобий кийматлари билан куриб чикилган чекловларнинг фаолияти текширилади. Бунинг учун тенглама хисобланади:

U0 (Tj) = 0, (1.17)

Шундай килиб, оптималлаштириш дастури фаол булмаган чекловларни истисно килишни таъминлайди.

Агар хисоб-китоблар жараёнида I тупламдаги баъзи ni ёки k тупламдаги баъзи бир Xk салбий булиб чикса (бу фаол булмаган чекловлар мавжуд булса содир булиши мумкин), унда тегишли шартлар U0 (Tj) хисобланмайди. Бундай холда, фаол булмаган чекловнинг индекс раками чоп етилади. Акс холда, оптимал параметрлар фаол чекловларни хисобга олган холда хисобланади. Шундай килиб, оптималлаштириш дастури фаол булмаган чекловларни истисно килишни таъминлайди. Мезонли дастурлаш усули билан кишлок хужалиги истеъмолчилари ЭТТ нинг параметрларини оптималлаштириш дастури ишлаб чикилган. Ночизикли максадли функцияни ночизикли чегараланишлар билан мезонли тахлил усули ёрдамида оптималлаш алгоритми 1-расмда курсатилган.

Ишлаб чикилган дастур турли хил дастлабки маълумотларга ега булган унлаб вариантларнинг бир вактнинг узида ечимини хисобга олган холда тузилган (Ai коэфициентининг турли тупламлари учун). Максадли функция ва чекловларни танлашда улчов матрицасини ушбу матрицанинг барча устунларини камраб оладиган камида битта каноник блок мавжудлигини текшириш керак. Бу Лагранж функциясининг минимал улчовлилиги шартини таъминлайди.

^ишлок хужалиги истеъмолчилари ЭТТ нинг комплекс математик модели асосида тармок параметрларини танлаш асосий таъсир этувчи омилларнинг чегара комбинацияларида мезонли тахлил усули асосида ночизикли максадли функцияни ночизикли чекловлар билан оптималлаштириш масаласини ечиш алгоритми (1-расм) ёрдамида амалга оширилди.

1-pacM. HOHH3HK.H MaKcag.H ^H^HAHH HOHH3HK.H nerapa.naHHm.nap öunaH Me30H.H Tax,.Hn ycynu ëpgaMHga onTHMannam anropuTMH

REFERENCES

1. Узбекистан Республикаси Президентининг 2022 йил 28 январдаги ПФ-60-сон «20222026 йилларга мулжалланган Янги Узбекистоннинг тарккиёт стратегияси тугрисида»ги Фармони.

2. Солопов Р.В. Технико-экономические закономерности в системах энергоснабжения. // VI-я межд. науч. техн. конф. «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». В 3-х т. МЭИ. — Москва, 2000. — с. 1- 6

3. Обобщение опыта эксплуатации сельских воздушных линий 0,38-10 кВ с изолированными и неизолированными проводами.-Т.: АО "Худудий электр тармоклари", 2022.

4. Таслимов А.Д., Юлдашев А.А., Рахимов Ф.М., Меликузиев М.В. Программа расчёта показателей надёжности кабельных линий на основе статических данных // Агентство по интеллектуальной собственности РУз. Свидетельство DGU № 08019 27.03.2020.

5. Таслимов А.Д., Юлдашев А.А., Рахимов Ф.М., Меликузиев М.В. Программа выбора сечений жил кабелей при различных законов роста нагрузки по динамической оптимизационной модели // Агентство по интеллектуальной собственности РУз. Свидетельство DGU № 08020 27.03.2020.

6. Филатов А.А. Ликвидация аварий в главных схемах электрических соединений станций и подстанций. - М.: Энергоатомиздат, 2000. - 140 с.

7. Веников В.А., Веников Г.В. Теория подобия и моделирования (Применительно к задачам электроэнергетики). - М.: Изд-во - «Либроком», 2014. - 440 с.