Научная статья на тему 'Перспективные методы управления транспортом и распределением электроэнергии в электрических сетях железных дорог'

Перспективные методы управления транспортом и распределением электроэнергии в электрических сетях железных дорог Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
152
24
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
НАПРЯЖЕНИЕ / КООРДИНАЦИЯ / ПОТОКИ МОЩНОСТИ / РАСПРЕДЕЛЕННОЕ УПРАВЛЕНИЕ / ОПТИМИЗАЦИЯ / УПРАВЛЯЮЩИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ / МАТРИЦА ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ / АКТИВНО-АДАПТИВНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ / VOLTAGE / COORDINATION / POWER FLOWS / DISTRIBUTED CONTROL / OPTIMIZATION / CONTROL ACTIONS / SENSITIVITY MATRIX / ACTIVELY-ADAPTIVE ELECTRICAL NETWORKS

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Третьяков Евгений Александрович, Галкин Александр Геннадьевич, Сидорова Елена Анатольевна

Внедрение цифровых технологий в электрических сетях и подстанций позволяет использовать новые технологии и перспективные методы управления транспортом и распределением электроэнергии в интеллектуальных электрических сетях железных дорог на основе мультиагентного управления. Указанные методы должны обеспечивать повышенное быстродействие, адаптивное определение ограничений на использование электроэнергетического оборудования, управление параметрами режима, секционированием и режимами потоков мощности в распределительных сетях, восстановлением энергоснабжения после аварийных событий. Разработан метод адаптивного управления транспортом и распределением электрической энергии в системе электроснабжения стационарных потребителей железных дорог, основанный на иерархической структуре по МЭК 61850, учитывающий координацию управляющих и локальных контроллеров в среде обмена данными, изменяемую зону ответственности управляющих контроллеров и их разделение по функциональному назначению на основе мультиагентного подхода. Представлены подходы к управлению потоками мощности для снижения потерь электроэнергии, повышения пропускной способности транспортных каналов и обеспечения восстановления нормального режима электрической сети путем ее реконфигурации и управления активными элементами на основе теории графов с учетом прогнозного почасового графика нагрузки, ограничения спроса на мощность активными потребителями и замкнутого режима работы электрической сети через управляемые сечения. Представленные результаты моделирования управления напряжением в тестовой

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Третьяков Евгений Александрович, Галкин Александр Геннадьевич, Сидорова Елена Анатольевна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

PERSPECTIVE METHODS OF MANAGEMENT OF TRANSPORTAND DISTRIBUTION OF ELECTRIC ENERGY IN ELECTRICNETWORKS OF RAILWAYS

The introduction of digital technologies in electrical networks and substations allows the introduction of new technologies and promising methods for managing transportation and distribution of electricity in intelligent electric networks of railways based on multi-agent control. These methods should provide improved performance, adaptive definition of restrictions on the use of electric power equipment, control of mode parameters, partitioning and power flow modes in distribution networks, restoration of power supply after emergency events. A method of adaptive control of transport and distribution of electrical energy in the power supply system of stationary consumers of railways has been developed, based on the hierarchical structure of IEC 61850, taking int o account the coordination of control and local controllers in the data exchange environment, a variable area of responsibility of control controllers multi-agent approach. It presents approaches to managing power flows to reduce energy losses, increase the capacity of transport channels and ensure restoration of the normal mode of the electrical network by reconfiguring it and managing active elements based on graph theory, taking into account the projected hourly load schedule, limiting the demand for power to active consumers and closed mode electrical network operation through controlled sections. The presented simulation results of voltage control in the test circuit showed the feasibility and effectiveness of the proposed approaches.

Текст научной работы на тему «Перспективные методы управления транспортом и распределением электроэнергии в электрических сетях железных дорог»

УДК 621.316

12 1 Е. А. Третьяков , А. Г. Галкин , Е. А. Сидорова

1Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС), г. Омск, Российская Федерация,

2Уральский государственный университет путей сообщения (УрГУПС)

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТОМ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ

ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

Аннотация. Внедрение цифровых технологий в электрических сетях и подстанций позволяет использовать новые технологии и перспективные методы управления транспортом и распределением электроэнергии в интеллектуальных электрических сетях железных дорог на основе мультиагентного управления. Указанные методы должны обеспечивать повышенное быстродействие, адаптивное определение ограничений на использование электроэнергетического оборудования, управление параметрами режима, секционированием и режимами потоков мощности в распределительных сетях, восстановлением энергоснабжения после аварийных событий. Разработан метод адаптивного управления транспортом и распределением электрической энергии в системе электроснабжения стационарных потребителей железных дорог, основанный на иерархической структуре по МЭК 61850, учитывающий координацию управляющих и локальных контроллеров в среде обмена данными, изменяемую зону ответственности управляющих контроллеров и их разделение по функциональному назначению на основе мультиагентного подхода. Представлены подходы к управлению потоками мощности для снижения потерь электроэнергии, повышения пропускной способности транспортных каналов и обеспечения восстановления нормального режима электрической сети путем ее реконфигурации и управления активными элементами на основе теории графов с учетом прогнозного почасового графика нагрузки, ограничения спроса на мощность активными потребителями и замкнутого режима работы электрической сети через управляемые сечения. Представленные результаты моделирования управления напряжением в тестовой электрической схеме показали реализуемость и эффективность предложенных подходов.

Ключевые слова: напряжение, координация, потоки мощности, распределенное управление, оптимизация, управляющие воздействия, матрица чувствительности, активно-адаптивные электрические сети.

1 2 1 Evgeny A. Tretyakov , Alexander G. Galkin , Elena A. Sidorova

:Omsk State Transport University (OSTU), Omsk, the Russian Federation, 2Ural State University of railway engineering (USGS)

PERSPECTIVE METHODS OF MANAGEMENT OF TRANSPORT AND DISTRIBUTION OF ELECTRIC ENERGY IN ELECTRIC NETWORKS OF RAILWAYS

Abstract. The introduction of digital technologies in electrical networks and substations allows the introduction of new technologies and promising methods for managing transportation and distribution of electricity in intelligent electric networks of railways based on multi-agent control. These methods should provide improved performance, adaptive definition of restrictions on the use of electric power equipment, control of mode parameters, partitioning and power flow modes in distribution networks, restoration of power supply after emergency events. A method of adaptive control of transport and distribution of electrical energy in the power supply system of stationary consumers of railways has been developed, based on the hierarchical structure of IEC 61850, taking int o account the coordination of control and local controllers in the data exchange environment, a variable area of responsibility of control controllers multi-agent approach. It presents approaches to managing power flows to reduce energy losses, increase the capacity of transport channels and ensure restoration of the normal mode of the electrical network by reconfiguring it and managing active elements based on graph theory, taking into account the projected hourly load schedule, limiting the demand for power to active consumers and closed mode electrical network operation through controlled sections. The presented simulation results of voltage control in the test circuit showed the feasibility and effectiveness of the proposed approaches.

Keywords: voltage, coordination, power flows, distributed control, optimization, control actions, sensitivity matrix, actively-adaptive electrical networks.

Электросетевой комплекс холдинга «РЖД» осуществляет передачу электроэнергии сторонним потребителям. В 2017 г. отпуск электроэнергии сторонним потребителям составил

33,48 млрд кВтч, что составляет 40,33 % от общего потребления железнодорожного транспорта.

В настоящее время основными проблемами системы электроснабжения стационарных потребителей железных дорог являются такие:

- низкая наблюдаемость параметров режима;

- низкий уровень оснащения техническими средствами регулирования параметров режима и элементами автоматизированных систем управления;

- недостаточная пропускная способность и перегрузка кабельных, воздушных линий и трансформаторов;

- высокие фактическое потери и низкое качество электроэнергии;

- недостаточная надежность электроснабжения потребителей.

Поэтому техническое переоснащение и модернизация энергетического оборудования инфраструктуры электросетевого комплекса железных дорог является одной из первоочередных задач, стоящих перед ОАО «РЖД».

В настоящее время в ПАО «Россети», включая дочерние компании, реализуются пилотные проекты по внедрению цифровых подстанций с элементами централизованного управления, касающиеся в основном восстановления нормального режима электроэнергетической системы. В Великобритании, США и Китае введено в строй более сотни трансформаторных подстанций, а которых реализованы алгоритмы распределенного автоматического управления параметрами режима по напряжению, активной и реактивной мощности.

На современном этапе развития электроэнергетических систем России актуальной задачей является разработка принципов, методов функционирования интеллектуальных энергетических систем с активными элементами и средств управления ими.

Существующие системы электроснабжения стационарных потребителей железных дорог выполнены, как правило, по радиальным схемам, имеют низкую наблюдаемость параметров режима, недостаточную оснащенность линейными регуляторами и элементами автоматизированных систем управления [1].

В настоящее время управление системой электроснабжения железных дорог осуществляется с помощью оперативно-диспетчерского управления переключениями, выполняемого, как правило, оперативным персоналом [2].

Управление системой электроснабжения железных дорог включает в себя пять уровней во главе с «Трансэнерго» - филиалом ОАО «РЖД». Передача и распределение электроэнергии сторонним потребителям через систему электроснабжения железных дорог осуществляется преимущественно на уровне напряжений 6 - 10/0,4 кВ.

Требования к перспективным методам управления транспортом и распределением электрической энергии в распределительных электрических сетях железных дорог должны быть согласованы со стратегией развития электросетевого комплекса Российской Федерации (на период до 2030 года) [3]. Обязательные функциональные свойства перспективных распределительных электрических сетей железных дорог:

- обеспечение надежности электроснабжения и качества электроэнергии;

- распределенное накопление и генерация энергии;

- наблюдаемость, управляемость, система обработки информации и принятия решений;

- самовосстановление при аварийных ситуациях.

Основные требования к перспективным методам экономичной и надежной транспортировки электроэнергии и снабжения потребителей:

новые системы управления, обладающие двухсторонней связью для обеспечения оперативного и автоматического управления объектами электроснабжения;

повышенное быстродействие и точность работы системы мониторинга, обеспечивающей слежение за режимом, идентификацию аварийных и недопустимых ситуаций, измерения текущих параметров режима энергосистемы и оборудования;

адаптивное определение ограничений на использование электроэнергетического оборудования;

системы распределенного и иерархического способов сбора, обработки и хранения информации;

противоаварийная и режимная автоматика.

Представленным требованиям в наибольшей степени соответствует метод мультиагент-ного управления системой электроснабжения, который предполагает интеграцию централизованного и децентрализованного управления [4]. Основной отличительной особенностью мультиагентного управления является множество центров принятия решений (распараллеливание информационных потоков).

Ряд авторов [5, 6] придерживаются метода ситуационного управления, используя совместно с ним теорию нечетких множеств и кластерный анализ.

Система управления подстанцией (ПС) на основе мультиагентного подхода может быть реализована по МЭК 61850 [7] и строится на иерархическом принципе с выделением трех основных уровней: нижний (технологического процесса), средний (присоединения ячейки) и верхний (общего подстанционного).

Структурная схема информационно-управляющей архитектуры ПС представлена на рисунке 1.

Телемеханика

©I ©,

Техническое обслуживание

Уровень станции

Функция А

Функция В

Уровень присоединения

Дифференциальная защита линий

© ©

©г

©

Защита

Управление

"0"

Уровень процесса

Защита

О Управление

©

©

Дистанционный интерфейс с технологическим оборудованием

Дифференциальная защита линий

Датчики о Приводы

п Г

-е-

-е-

Высоковольтное оборудование

Рисунок 1 - Архитектура системы управления ПС по МЭК 61850: 1 - обмен информацией, относящейся к защите, между уровнем присоединения и уровнем станции; 2 - с устройством защиты противоположного конца; 3 - в пределах уровня присоединения; 4 - мгновенный обмен информацией (в особенности результатами измерений) от трансформаторов тока и напряжения между технологическим уровнем и уровнем присоединения; 5 - между уровнем процесса и уровнем присоединения; 6 - между уровнем присоединения и

уровнем станции; 7 - между станционным уровнем и удаленным рабочим местом оператора; 8 - между присоединениями, в особенности для высокоскоростных функций, таких как блокировка; 9 - в пределах уровня станции; 10 - между станционным уровнем и удаленным

центром управления

Современные распределительные сети железнодорожных узлов представляют собой многосвязные объекты, работающие в условиях переменности их структуры, параметров и режимов работы с центрами питания от тяговых или трансформаторных подстанций АО-Энерго.

В качестве объектов управления могут выступать источники активной и реактивной мощности; РПН трансформаторов 110, 35, 10 кВ; линейные регуляторы и вольтодобавочные трансформаторы; устройства FACTS (FLEXIBLE AC TRANSMISION SYSTEM); активные потребители; коммутационные аппараты.

Метод адаптивного управления транспортом и распределением электрической энергии в распределительных электрических сетях железных дорог (рисунок 2) основан на принятии решений (управляющие контроллеры-агенты-координаторы) на основе измерений и анализа на базе мультиагентных систем. Все датчики, локальные и управляющие контроллеры соединены через информационные каналы по своим протоколам с виртуальной моделью сети в границах энергодиспетчерского пункта, который является центром управления. Выдача управляющих воздействий на исполнительные устройства объектов управления осуществляется как в автоматическом режиме, так и в результате дейст -вий энергодиспетчера, который осуществляет свои функции в центре управления системой электроснабжения.

Управление Управление потоками

напряжением м°щн°сти Другое

Рисунок 2 - Архитектура мультиагентного управления системой электроснабжения стационарных потребителей железных дорог

Локальные контроллеры объектов управления могут работать как автономно на основе своих целей, так и получив задание от распределительного (управляющего) контроллера подстанции, участка электрической сети, системы электроснабжения (рисунок 3).

Математически обобщенное описание мультиагентной системы управления (МАС) можно представить в виде [4]:

MAS = (AG, E, P, S), (1)

где АО - группа агентов; Е - вектор множества состояний среды; Р - вектор-функция оценивания состояния; £ - вектор-функция изменения состояния (поведения)

P х S ^ A,

А - действие, выходной алфавит;

(2)

Онтология. База знаний

Д(*) = -[а

т= [Р i->P2i>--~> Pwi~\ ■

----sir---- А

Данные

V

Оценка состояния Реализация

Прогнозирование

U,

Алгоритмы полезности

Координация. Принятие решений

Оценка по всем объектам

Обучение

Рисунок 3 - Структура управляющего контроллера

Управление группой агентов

~ \ / E¡ = f(SvAv...,SN,AN,E)

осуществляется при следующих ограничениях:

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

G(Si,..., SN, E) < 0; D(S„4,..., Sn, AN,E) < 0.

Локальные правила самоорганизации (критерии эффективности агентов - для формирования их перечня) описываются целевой функцией:

n

J = ^ qv ^ max; n ^ min, (4)

v=1

где qv - эффективность действий агента; n - число агентов, обеспечивающее достижение целевой функции.

Порядок управления агентами:

1) получение целевой задачи и формирование перечня агентов для ее решения;

2) адаптация алгоритма работы агентов к текущим условиям;

3) выполнение действий агентами в соответствии с алгоритмом.

Для повышения достоверности измеренных данных используются методы оценивания состояния. Идентификация текущего режима строится на основе оценивания состояния электрической сети и включает в себя следующее:

топологию сети - множество узлов и связей между ними на текущий момент времени (граф сети и матрица инциденций);

№ 2(34) лл<| о 111 Г! Г1 Till Транссиба 117

=2018 ■

параметры элементов расчетной схемы (сопротивления, проводимости оборудования, коэффициенты трансформации, коэффициенты статических нагрузок и генераторов и т. д.);

параметры режима электрической сети (напряжения, перетоки активной и реактивной мощности, токи, мощность генерации и графики потребления и т. д.).

В общем смысле процедура оценивания состояния системы электроснабжения заключается в том, что находятся такие значения параметров режима, которые удовлетворяют уравнению установившегося режима и соответствуют измеренным значениям.

Анализ топологии выполняется путем анализа измерений. Для МАС требуется использовать метод оценки состояния, основанный на применении локальных измерений вместо объемных централизованных данных, например, метод асинхронных алгоритмов оценивания состояния на базе отдельных агентов. Поскольку агент получает новые оценки переменных, он сравнивает их со своими собственными данными на основе метода максимального правдоподобия, который заключается в построении оценки неизвестного параметра со значением, максимизирующим вероятность получения при опытах данной выборки.

Следующая подсистема управляющего контроллера (рисунок 3) - это онтология и база знаний в системе электроснабжения.

Для описания онтологии используется семантическая сеть: на основе диаграмм классов и ограничений описываются все знания, которые необходимы агенту как для индивидуальной работы, так и для взаимодействия с другими агентами.

Модель онтологии имеет вид:

O = (X, R, F), (5)

где X - конечное множество концептов; R - конечное множество отношений между концептами; F - конечное множество интерпретации.

Прогнозирование данных для целей управления позволит повысить точность решаемых задач.

Результаты предшествующих измерений электропотребления, расположенные в хронологическом порядке, можно рассматривать как статистическую информацию о предшествующем поведении, позволяющую прогнозировать дальнейшее поведение системы.

Прогнозирование нагрузки может выполняться различными известными методами, которые обеспечивают высокую скорость расчетов, например, методом статистической экстраполяции с почасовым прогнозом.

Метод мультиагентного управления основан на координации распределенных объектов, которая предназначена для согласования индивидуальных целей и вариантов поведения агентов, при которых каждый агент улучшает или не ухудшает значение своей функции полезности, а система в целом улучшает качество решения общей задачи [4].

Основные подходы к координации агентов [4]:

1) координация на удовлетворение общих правил поведения;

2) координация на основе переговоров;

3) сотрудничество для достижения общей цели;

4) координация типа «аукцион».

Алгоритм, реализующий процедуру аукциона, является итерационным и включает в себя последовательность шагов, связанных с формированием «стоимости» достижения целей каждым агентом, их сортировкой в порядке возрастания цены, с определением победителя, с повторным формированием ценового массива агентов и т. д., пока все цели не будут распределены между агентами (рисунок 4).

Первая итерация:

1) выдача задач;

2) формирование агентами ценового массива ( kP, kQ );

3) определение эффективности действий агента, ранжирование массива их соотношений

(К, 81 аЬ);

4) выбор лучших предложений.

Вторая и последующие итерации выполняются, если задачи распределены не полностью (лучшими предложениями).

Начальная конфшурацня

Конфигурация после координации

Рисунок 4 - Координация агентов

Рассмотрим пример распределительной сети железных дорог напряжением 6 кВ в нормальном режиме (рисунок 5).

Рисунок 5 - Тестовая электрическая схема

Согласно мультиагентному методу управления напряжением при отклонении напряжения, например, на шинах 3, источники реактивной мощности на шинах 2, 4, 5 включаются в работу для стабилизации напряжений. Величины реактивной мощности источников определялись в результате решения оптимизационной задачи [6]. При этом координация между источниками осуществлялась по типу «аукцион» в результате ранжирования по убыванию соотношений (крз/ й)Ъ ) и (кд31 Ь]3 ), которые характеризуют чувствительность шины 3 по

напряжению к изменению реактивной мощности в узлах электрической схемы и «стоимость» источников реактивной мощности. Чувствительность шин электрической сети по напряжению к изменению реактивной мощности определяется на основе соответствующих первых производных реактивной мощности от модулей напряжения [10].

Решение оптимизационной задачи решается итерационно, т. е. на каждом шаге итерации контроллеры источников реактивной мощности обмениваются обновленными значениями своих переменных. Обычно достаточно трех - шести итераций. Как следует из рисунка 6, стабилизация напряжения при отклонении напряжения на шине 3 может быть обеспечена источниками реактивной мощности (КУ) на шинах 4, 5 и 2, если указанное отклонение напряжения не превышает 190 В. Для стабилизации напряжения на шине 3, например, при

№ 2(34) ЛЛ л о I11Г1 Г( Till Транссиба 119

=2018 ■

отклонении напряжения на 100 В, достаточно генерации реактивной мощности КУ на шине 4 на величину 300 квар и на шине 5 - 155 квар.

Оптимизация режима электрической сети, направленная на улучшение одного из параметров, например, напряжения, может вызвать перегрузку элементов сети и снижение ее пропускной способности. Режим распределительной сети должен быть прежде всего допустимым, т. е. должен удовлетворять условиям надежности электроснабжения, пропускной способности и качества электроэнергии [8 - 14].

50 100 в 200

MJ3

Рисунок 6 - Значения источников реактивной мощности на шине 4 (кривая 4), шине 5 (кривая 5) и шине 2 (кривая 2) для стабилизации напряжения на шине 3

Мультиагентное управление потоками мощности в распределительной электрической сети осуществляется за счет:

- координированной выработки активной и реактивной мощности;

- реконфигурации электрической сети, в том числе в замкнутый режим с управляемыми связями;

- ограничения спроса на электрическую энергию потребителям. Цели управления:

- снижение потерь электроэнергии;

- ограничение перегрузок и повышение пропускной способности сети;

- восстановление нормального режима.

Алгоритм управления потоками мощности на основе их координированной выработки. Целевая функция по минимуму затрат на генерацию, передачу и распределение электроэнергии:

/ = АРа, + X Р; Щ,; АР* (6)

при условии

+

i, jeT ieL

^ PGi ^ PTij + ^ PLi ;

ieG i, jeT ieL

pmin < p < pmax , p < pmax .

PGi — PGi — PGi ; rTij — PTij ;

P = P +AP P = P +ЛР ■

1 Gi 1 Gi 0 ^ Gi'1 Tij 1 Tij 0 ^ ^ Tij ;

pLi = PLI0 + APLi ;U™n — U — umax,

где р , р , р - мощность генерации, потери мощности в электрической сети, мощность нагрузки; аи ву, уг - коэффициенты затрат на генерацию, передачу и приоритет нагрузки.

Эффективнее решать представленную задачу в соответствии с теорией графов методами кратчайшего пути, максимального потока [10].

Алгоритм Дейкстры является общей процедурой последовательного обновления метки расстояний до тех пор, пока они не удовлетворят условиям оптимальности кратчайшего пути. Алгоритм максимального потока (push-relabel) позволяет определить максимальную пропускную способность участков электрической сети.

Реконфигурация электрической сети может использоваться с целью повышения экономичности передачи и распределения электроэнергии в нормальном режиме и восстановления нормального режима.

Методами решения задачи определения оптимальной реконфигурации электрической сети являются перебор вариантов, последовательного приближения, вероятностные, эвристические (предпочтительнее).

Целевая функция реконфигурации в нормальном режиме обычно минимизирует потери электрической электроэнергии в сетях. Практически частота реконфигурации в нормальном режиме ограничена ресурсом коммутационных аппаратов и негативными последствиями переходных процессов в электрической сети. Реконфигурация в нормальном режиме может осуществляться от двух раз в год до двух раз в сутки. Перспективным является перевод электрических сетей среднего напряжения в замкнутый режим через устройства FACTS для оптимального перераспределения потоков мощности.

Восстановление нормального режима включает в себя следующее:

- реконфигурацию для повышения пропускной способности (снижения перегрузки);

- деление сети для секционирования (локализации) поврежденного участка.

Условия реконфигурации для восстановления нормального режима:

- обеспечение баланса мощности, включая резерв;

- исключение перегрузки электрооборудования;

- исключение недопустимых уровней напряжения и частоты.

Деление системы на подсистемы осуществляется по слабым связям на основе сенсорного анализа электрической сети.

Управление потоками мощности в электрических сетях с замкнутыми схемами через управляемые сечения (системы управляемых передач переменного тока) вместо нормально открытых пунктов позволяют регулировать поток активной и реактивной мощности и стабилизировать напряжения.

Результаты моделирования показали, что использование управляемых гибких передач переменного тока способствует значительному уменьшению потерь электроэнергии, стабилизации напряжений.

Управление потоками мощности в электрической сети на основе мультиагентного подхода осуществляется за счет изменения схем питания (при возможности), управления выработкой реактивной (активной) мощности, а также ограничения спроса на электрическую энергию потребителями. Наряду с ограничением мощности потребителей в ненормальных режимах соответствующей автоматикой (отключением) предлагается подход с более тщательным ранжированием потребителей с точки зрения возможного ущерба их отключения в реальном времени и их гибкости в управлении спросом (так называемые активные потребители).

Приоритет нагрузки определяется путем ранжирования потребителей по ценовой функции спроса на момент отключения.

Представленный перспективный метод управления транспортом и распределением электроэнергии в интеллектуальных распределительных электрических сетях железных дорог на основе мультиагентного управления включает в себя управление напряжением, секционированием и режимами потоков мощности в распределительных электрических сетях, восстановлением энергоснабжения после аварийных событий. Отличительной чертой указанного метода является то, что он учитывает координацию управляющих и ло-

№ 2(34) ЛЛ л о I11Г1 Г( Till Транссиба 121

=2018 ■

кальных контроллеров в среде обмена данными, основан на изменяемой зоне ответственности управляющих контроллеров и их разделении по функциональному назначению на основе мультиагентного подхода. Управление потоками мощности для снижения потерь электроэнергии, повышения пропускной способности транспортных каналов и обеспечения восстановления нормального режима распределительных электрических сетей железных дорог предлагается выполнять путем их реконфигурации и управлением активными элементами на основе теории графов с учетом почасового прогнозирования графика нагрузки, ограничения спроса на мощность активными потребителями и возможности замкнутого режима работы электрической сети через управляемые сечения.

В настоящее время распределительные электрические сети электрических железных дорог должны быть модернизированы не только путем перехода на цифровые технологии передачи данных во вторичных цепях, но и путем создания гибкой системы управления такими сетями для повышения надежности электроснабжения, экономичности транспорта и распределения электроэнергии конечным потребителям.

Представленные результаты моделирования управления напряжением в тестовой электрической схеме показали реализуемость и эффективность предложенных подходов.

Список литературы

1. Почаевец, В. С. Автоматизированные системы управления устройствами электроснабжения железных дорог: Учебник [Текст] / В. С. Почаевец / УМЦ ЖДТ. - М., 2003. -318 с.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

2. Грибачев, О. В. Оперативное управление дистанцией электроснабжения железных дорог: Учебное пособие [Текст] / О. В. Грибачев / УМЦ ЖДТ. - М., 2005. - 184 с.

3. Стратегия развития электросетевого комплекса Российской Федерации (на период до 2030 года) [Текст] // Собрание законодательства Российской Федерации. - 2013. - № 14. -С.1738 - 1787.

4. Рассел, С. Искусственный интеллект: современный подход [Текст]: Пер. с англ. / С. Рассел, П. Норвиг. - М.: Вильямс, 2006. - 1408 с.

5. Крюков, А. В. Управление качеством электроэнергии в системах электроснабжения железных дорог [Текст] / А. В. Крюков, В. П. Закарюкин, А. В. Черепанов // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. - № 3(19). - 2014. - С. 65 - 73.

6. Пантелеев, В. И. Многоцелевая оптимизация и автоматизированное проектирование управления качеством электроснабжения в электроэнергетических системах: Монография [Текст] / В. И. Пантелеев, Л. Ф. Поддубных / Сибирский федеральный ун-т. - Красноярск, 2009. - 194 с.

7. ГОСТ Р МЭК 61850-2009. Сети и системы связи на подстанциях [Текст]. - М.: Изд-во стандартов, 2009. - 36 с.

8. Сеславин, А. И. Исследование операций и методы оптимизации: Учебное пособие [Текст] / А. И. Сеславин, Е. А. Сеславина / УМЦ ЖДТ. - М., 2015. - 200 с.

9. Андреев, М. В. Всережимное математическое моделирование релейной защиты электроэнергетических систем: Монография [Текст] / М. В. Андреев, Н. Ю. Рубан, И. С. Горди-енко / Томский политехн. ун-т. - Томск, 2016. - 176 с.

10. Овчаренко, Н. И. Автоматика энергосистем: Учебник [Текст] / Н. И. Овчаренко; Под ред. А. Ф. Дьякова. - М: МЭИ, 2016. - 476 с.

11. Wu, H. B. Distributed cooperative voltage control based on curve-fitting in active distribution networks / H. B. Wu, C. Y. Huang, M. Ding, B. Zhao, P. Li // Journal of Modern Power Systems and Clean Energy, 2017. - № 5(5). - P. 504 - 511.

12. Пантелеев, В. И. Оптимизация состояний систем электроснабжения предприятий с помощью генетических алгоритмов [Текст] / В. И. Пантелеев, А. Н. Туликов // Наука. Технологии. Инновации: Материалы всерос. науч. конф. молодых ученых / Новосибирский гос. техн. ун-т. - Новосибирск, 2006. - Ч. 3. - С. 175 - 179.

13. ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения [Текст]. - М.: Изд-во стандартов, 2013. - 34 с.

14. Митрофанов, С. В. Моделирование в электроэнергетике: Учебное пособие [Текст] / С. В. Митрофанов, Л. А. Семенова / Оренбургский гос. ун-т. - Оренбург, 2015. - 143 с.

References

1. Pochaevets V. S. Avtomatizirovannyie sistemyi upravleniya ustroystvami elektrosnabzheniya zheleznyih dorog (Automated control systems for power supply devices for railways). Moscow: UMC ZDT Publ., 2003, 318 p.

2. Gribachev O. V. Operativnoe upravlenie distantsiey elektrosnabzheniya zheleznyih dorog (Operational management of the distance of power supply of railways). Moscow: UMC ZDT Publ., 2005, 184 p.

3. Strategiya razvitiya ehlektrosetevogo kompleksa Rossijskoj Federacii (na period do 2030 goda (Strategy of development of the power grid complex of the Russian Federation (for the period up to 2030), Moscow, Collection of Legislation of the Russian Federation, 2013, no. 14, pp. 1738 -1787.

4. Russell S., Norvig P. Iskusstvennyj intellect: sovremennyj podhod (Artificial intelligence: a modern approach). Mos^w, Izdatelskij dom Vilyams, 2006. 1408 p.

5. Kryukov A. V., Zakaryukin V. P., CHerepanov A. V. Electricity quality management in railroad power supply systems [Upravlenie kachestvom ehlektroehnergii v sistemah ehlektrosnab-zheniya zheleznyh dorog]. Izvestiia Transsiba - The journal of Transsib Railway Studies, 2014, no. 3 (19), pp. 65 - 73.

6. Panteleev V. I., Poddubnykh L. F. Mnogocelevaya optimizaciya i avtomatizirovannoeproek-tirovanie upravleniya kachestvom ehlektrosnabzheniya v ehlektroehnergeticheskih sistemah (Multipurpose optimization and automated design of power quality management in electric power systems). Krasnoyarsk: SFU Publ., 2009, 194 p.

7. Seti i sistemy svyazi na podstanciyah, Gost R 61850-2009. (Networks and communication systems in substations, State Standart 61850-2009). Moscow, Standarty, 2009, 36 p.

8. Seslavin A. I., Seslavina E. A. Issledovanie operacij i metody optimizacii (Operations research and optimization methods). Moscow: UMC ZDT Publ., 2015, 200 p.

9. Andreev M. V., Ruban N. Yu., Gordienko I. S. Vserezhimnoe matematicheskoe modeliro-vanie relejnoj zashchity ehlektroehnergeticheskih sistem (All-Mode Mathematical Modeling of Relay Protection of Electric Power Systems). Tomsk: TPU Publ., 2016, 176 p.

10. Ovcharenko N. I. Avtomatika ehnergosistem (Automation of power systems). Moscow: MEI Publ., 2016, 476 p.

11. Wu H. B., Huang C. Y., Ding M., Zhao B., Li P. Distributed cooperative voltage control based on curve-fitting in active distribution networks // Journal of Modern Power Systems and Clean Energy, 2017, no. 5(5), pp. 504 - 511.

12. Panteleev V. I., Tulikov A. N. Optimization of states of power supply systems for enterprises using genetic algorithms [Optimizaciya sostoyanij sistem ehlektrosnabzheniya predpriyatij s pomoshch'yu geneticheskih algoritmov]. Materialy vserossijskoj nauchnoj konferencii molodyh uchenyh. Novosibirsk, 2006, vol. 3, pp. 175 - 179.

№ 2(34) лл л о Г11Г1П Till Транссиба 123

=2018 ■

13. Elektricheskaya ehnergiya. Sovmestimost' tekhnicheskih sredstv ehlektromagnitnaya. Normy kachestva ehlektricheskoj ehnergii v sistemah ehlektrosnabzheniya obshchego naznacheni-ya. GOST 32144-2013. (Electric Energy. Compatibility of technical means is electromagnetic. Norms of quality of electric energy in general-purpose power supply systems). Moscow, Standarty, 2013, 34 p.

14. Mitrofanov S. V., Semenova L. A. Modelirovanie v ehlektroehnergetike (Modeling in the electric power industry). Orenburg: OGU Publ., 2015, 143 p.

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

Третьяков Евгений Александрович

Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).

Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.

Кандидат технических наук, доцент кафедры «Подвижной состав электрических железных дорог», ОмГУПС.

Тел.: +7 (3812) 31-34-19.

Галкин Александр Геннадьевич

Уральский государственный университет путей сообщения (УрГУПС).

Колмогорова ул., д. 66, г. Екатеринбург, 620034, Российская Федерация.

Доктор технических наук, профессор, ректор УрГУПСа.

Тел.: (343) 221-24-44.

E-mail: [email protected]

Сидорова Елена Анатольевна

Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС).

Маркса пр., д. 35, г. Омск, 644046, Российская Федерация.

Доктор технических наук, заведующая кафедрой «Информатика, прикладная математика и механика», ОмГУПС.

Тел.: +7 (3812) 31-18-66.

E-mail: [email protected]

БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ

Третьяков, Е. А. Перспективные методы управления транспортом и распределением электроэнергии в электрических сетях железных дорог [Текст] / Е. А. Третьяков, А. Г. Галкин, Е. А. Сидорова // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. -Омск. - 2018. - № 2 (34). - С. 113 - 124.

INFORMATION ABOUT THE AUTHORS

Tretyakov Evgeny Alexandrovich

Omsk State Transport University (OSTU). 35, Marx st., Omsk, 644046, the Russian Federation. PhD in Physico-mathematical sciences, Associate Professor of the department «Rolling stock of electric railways », OSTU.

Phone: +7 (3812) 31-34-19.

Galkin Alexander G.

Ural state University of railway engineering (USGS).

66, Kolmogorov st., Ekaterinburg, 620034, the Russian Federation.

Doctor of technical Sciences, Professor, rector of Urgups.

Phone: (343) 221-24-44.

E-mail: [email protected]

Sidorova Elena Anatolievna

Omsk State Transport University (OSTU).

35, Marx st., Omsk, 644046, the Russion Federation.

Doctor of Technical Sciences, Professor, head of the department «Computer science, applied mathematics and mechanics» Omsk State Transport University.

Phone: +7 (3812) 31-18-66.

E-mail: [email protected]

BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION

Tretyakov E. A., Galkin A. G., Sidorova E. A. Perspective methods of transport and distribution of electricity in electric networks of railways. The journal of Transsib Railway Studies, 2018, vol. 2, no 34, pp. 113 - 124 (In Russian).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.