ВВЕДЕНИЕ 5
1 СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ОТВЕТСТВЕННЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ
1.1 Характеристика потребителей электроэнергии 7
1.2 Анализ схем электроснабжения ответственных потребителей 10
1.2.1 Система гарантированного электроснабжения 10
1.2.2 Система бесперебойного электроснабжения 13
1.2.2.1 Распределенная структура СБЭ 14
1.2.2.2 Централизованная и двухуровневая структура СБЭ 15
1.3 Источники бесперебойного питания 17
Выводы по разделу 1 19
2 МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ И КРИТЕРИИ ОПТИМИЗАЦИОННЫХ ЗАДАЧ
2.1 Основные понятия и определения 20
2.2 Графическое решение задачи линейного программирования 22
2.3 Симплекс метод 24
2.4 Нелинейное программирование 25
2.5 Градиентный метод 26
2.6 Метод Ньютона 28
Выводы по разделу 2 30
3 ОПТИМИЗАЦИЯ СИТЕМЫ ГАРАНТИРОВАННОГО
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 31
Вывод по разделу 3 34
4 РАЗРАБОТКА ОПТИМИЗАЦИОННОЙ ПРОГРАММЫ
4.1 Аппроксимация зависимости цен ИБП от мощности 35
4.2 Разработка математической модели 40
4.3 Составление программы 41
Вывод по разделу 4 42
5 ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННОЙ ПРОГРАММЫ ОПТИМИЗАЦИИ 43
Вывод по разделу 5 46
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 48
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Актуальность работы. Современная экономика связана с развитием цифровой электроники. С каждым годом растет число потребителей на промышленных производствах, в сельском хозяйстве, на военных объектах, на объектах стратегического назначения, в медицине, связи и т.п., которые характеризуется повышенным требованием к качеству электрической энергии, надежности и бесперебойности электроснабжения. В настоящее время в электроэнергетике Российской Федерации не решена проблема обеспечения заданного уровня надежности и качества электроэнергии [1], поэтому возрастает роль систем бесперебойного и гарантированного электроснабжения. В связи с этим, необходимо разрабатывать новые схемные решения для построения таких систем с использованием современного оборудования, материалов и технических устройств, отвечающие современным стандартам и обладающие повышенной надежностью, а также экологической и технологической безопасностью [2].
Особое внимание в данной работе уделено именно системам бесперебойного питания (СБЭ). Системы бесперебойного электроснабжения (СБЭ), как разновидность специальных систем, появились в 70-х годах 20-го столетия, что было обусловлено ростом требований к качеству питающего напряжения и развитием полупроводниковой техники. За все эти годы развития, начиная с 70-х годов прошлого века, они превратились в интеллектуальные системы силовой электроники с микропроцессорным управлением. В настоящее время СБЭ выделились в отдельный класс устройств со своей топологией, терминологией и классификацией. Такие системы представляет собой электроустановку, предназначенную для автономного электроснабжения потребителей в случаях отсутствия напряжения на основных источниках или отклонения показателей качества электрической энергии за пределы допустимых значений. Основной элемент СБЭ - это источник бесперебойного питания (ИБП) от которого зависит эффективность, надежность и качество электрической энергии, подключенных к нему потребителей. [3]
Цель работы - разработка программы оптимизации параметров системы бесперебойного электроснабжения.
Для достижения заявленной цели были поставлены следующие задачи исследования:
- рассмотреть зависимость цены ИБП от мощности.
- составить полином, аппроксимирующий зависимость.
- разработать математическую модель.
- по математической модели составить программу для нахождения оптимального числа и мощности ИБП необходимых для потребителя особой категории.
Объект исследования - системы бесперебойного и гарантированного электроснабжения потребителей особой группы.
Предмет исследования - оптимизация централизованной системы бесперебойного электроснабжения с требуемой степенью надежности.
Научная новизна заключается в составление программы, по разработанной математической модели, которая выбирает оптимальное число и мощность ИБП, при ограничении на безотказность работы системы.
Практическая значимость работы и реализация её результатов:
- автоматизированный выбор источников бесперебойного электроснабжения для конкретного потребителя.
- решение актуальных проблем улучшения эксплуатационных качеств электрических сетей.
- работа может представлять интерес для организаций, проектирующих системы электроснабжения, а так же эксплуатирующих ИБП.
В результате проделанной работы была разработана программа оптимизации с использованием среды Microsoft Office Excel и специальной надстройки «Поиск Решения» для определения числа и мощности ИБП при ограничении на показатель безотказности работы системы.
Для программы составлена математическая модель, где критерием оптимизации является минимум капитальных затрат, а в качестве ограничения - показатель безотказности работы СБЭ. Для выражения целевой функции получен полином, аппроксимирующий зависимость мощности ИБП от цены.
А также в работе рассмотрены типовые схемные решения для электроснабжения потребителей особой группы, разграничены понятия СГЭ и СБЭ.
На примере одной птицефабрике рассмотрена оптимизация системы гарантированного питания. В данном примере минимизируется значение удельного ущерба от аварийного недоотпуска электроэнергии. В результате полученных данных сделан вывод о целесообразности использования ДГУ. На примере показано, что оптимизация СГЭ сводится к выбору типа, числа и мощности резервного источника питания.
