Инструкции по задачам оптимизации потерь представлены в разделе 4.10. В комплексе РАОТП реализованы четыре вида задач оптимизации:

Оптимизация мест разрывов - поиск оптимальных мест размыканий сетей 35, 10(6) кВ по критерию минимума потерь с учетом ограничений. Подробные инструкции и результаты оптимизации промышленных схем Крымэнерго, филиала г.Николаева и Хмельницкоблэнерго показаны в отчетах. Отметим следующие особенности реализации:

• учтены нарушения допустимых токов в виде штрафной функции, т.е. в первую очередь разрывы стремятся принять положение в котором нет превышений допустимых токов;
• перед началом оптимизации разрывы сортируются так чтобы в начале списка были разрывы, которые дают максимальный эффект снижения потерь;
• в настройках можно задать пороговую величину оптимизации одного разрыва для отсекания разрывов с мизерной величиной оптимизации;
• можно задать желаемый класс напряжения разрывов (например, в сети 110/35/10 кВ выбрать только разрывы 35 кВ);
• при оптимизации разрывов 35 кВ в сетях 110/35/10 кВ возможны локальные точки минимума потерь, поэтому для таких случаев нужно выбирать алгоритм оптимизации "Поиск глобального минимума потерь" - выбор минимума из всех возможных положений разрыва. При "останове на локальном минимуме потерь" разрыв двигается в сторону уменьшения потерь относительно его начального положения и останавливается в точке минимума - этот алгоритм более быстрый и применяется для оптимизации сетей 10(6) кВ;
• проход по всему списку разрывов может повторяться несколько раз - до тех пор пока положения всех разрывов останутся неизменными;
• каждый разрыв можно подвигать вручную - внизу окна предоставлен интерактивный механизм оптимизации.

Численные значения снижения потерь при переносе разрыва являются относительными величинами - вариации с количеством и последовательностью оптимизируемых разрывов могут дать другие результаты.

Выполнить оптимизацию мест разрывов можно на схемах Пример2, Пример4, Пример5.

Оптимизация реактивных мощностей выполняется на основе методов градиентного спуска. Реализованы методы дискретного спуска, наискорейшего спуска, координатного спуска, сопряженного градиента, ньютоновского спуска. Суть методов кратко изложена в этом материале. Окно оптимизации немного отличается от инструкций:

Руками нужно заполнить колонку "Nузла", затем нажать кнопку "Загрузка Qг" для заполнения колонок "Обозначение", "Qг", "Qг min", "Qг max" (генерация Q и ее пределы) которые заполняются из таблицы узлов. Колонки "dQ", "Qг+dQ", "Град" (приращение Q, генерация Q с учетом приращения, градиент) являются расчетными. В колонках "N1", "U1min", "U1max" можно указать узел с ограничением по напряжению (есть еще "N2", "U2min", "U2max", но одного контрольного узла, как правило, хватает). "Eps (оптим)" - точность оптимизации, определяется максимальным градиентом. "Eps (режим)" - точность расчета режима, должна быть как минимум вдвое больше точности оптимизации. "Кш (dP)", "Кш (U)" - коэффициенты штрафа целевой функции по потерям и напряжению. Для учета ограничений по напряжению нужно соблюдать условие "Кш (U)" >> "Кш (dP)". Из списка "Метод опт." выбирается метод оптимизации, "dQ,кВАр" определяет шаг только для дискретного спуска. Флажок "Уточнение шага" описан в материале выше (ссылка на методы оптимизации): знак "+" (НС+, КС+, СГ+, N+) означает включенный флажек, знак "-" (НС-, КС-, СГ-, N-) - отключенный. Последовательность работы - п.4.10.2 Инструкций. Отметим следующие особенности реализации:

• учет ограничений по напряжению в виде штрафной функции сильно портит параболическую кривую потерь и более менее сносно работает только для дискретного спуска и сопряженного градиента. Практические расчеты показывают, что сначала нужно выполнить оптимизацию реактивных мощностей без учета ограничений по напряжениям, затем подрегулировать напряжения РПН, ПБВ трансформаторов, и в случае невозможности привести напряжение в норму повторно оптимизировать реактивные мощности с ограничением по напряжению в требуемых узлах;
• для промышленных схем наиболее применимы методы координатного спуска и сопряженного градиента. Координатный спуск более быстрый и простой чем сопряженный градиент, но плохо переносит наличие смежных узлов, например, две включенные между собой секции шин - желательно для оптимизации выбирать только один из таких узлов. Сопряженный градиент не боится смежных узлов и имеет лучшую сходимость для большого числа оптимизируемых узлов (50 - 100 узлов) а также справляется с ограничением по напряжению (как правило);
• методы спуска по ньютону и наискорейший спуск (хотя на деле он далеко не скорейший) реализованы больше для учебных целей. В методе Ньютона с увеличением числа узлов квадратично растет время расчета из-за матрицы Гессе, а наискорейший спуск требует очень большого числа итераций;
• выполнена учебная реализация учета желаемых сроков окупаемости компенсирующих устройств - в поле "Ток" может быть задан желаемый срок окупаемости в годах. Работает только для одного узла и только в методе "Координатный спуск". Результурующий срок окупаемости будет показан в колонке "U2рез", а в колонках "U1min", "U1max", "U1рез" - коеффициенты А, В, С аппроксимирующей параболы dP = f(Q). Закупочный тариф на электроэнергию и цена БСК зашиты в программе (на то и учебная реализация), отчет тут.

Вопросы системной компенсации реактивной мощности рассмотрены в статье Практические вопросы комплексной системной компенсации реактивной мощности в электрических сетях 110/35/10 кВ электропередающих организаций. В 2016 году были выполнены оптимизационные расчеты по всем электропередающим организациям Украины и выработан План внедрения компенсирующих устройств с соответствующей Пояснительной запиской. На основе этого плана в ряде электропередающих организаций были разработаны проекты на установку компенсирующих устройств. Пример расчета величины компенсирующего устройства для подстанции 35/10 кВ приведен тут.

Выполнить оптимизацию реактивных мощностей можно на схемах Пример2 и Пример4.

Оптимизация коэффициентов трансформации применяется для выбора оптимальных положений ответвлений РПН, ПБВ трансформаторов и автотрансформаторов. Реализация предполагалась для замкнутых сетей 330/110 кВ с целью оптимизации уравнительных реактивных перетоков, которые возникают в замкнутых контурах 330 - 110 кВ из-за неуравновешенных коэффициентов трансформации в автотрансформаторах 330/110 кВ и создающих дополнительные потери активной мощности. В разомкнутых сетях 110/35 кВ задача может использоваться для автоматического регулирования напряжения на вводах 35, 10 кВ. Пример окна оптимизации с трасформаторами 110/35/10 кВ и 35/10 кВ показан ниже:

Порядок работы - п.4.10.3 Инструкций. Окно содержит много колонок, поэтому загрузка данных выполняется либо кнопкой "Добавить" либо набором (копированием из таблицы ветвей) колонок "N нач", "N кон" и кнопкой "Загрузка Ктр" - параметры регулирования заполняются из таблицы ветвей. Для параллельных трансформаторов ставится порядковый номер в колонку "Nт" - в этом случае они регулируются одновременно. "Кш(dP)", "Кш(U)" - коэффициенты штрафа целевой функции по потерям и напряжению. Для учета ограничений по напряжению нужно соблюдать условие "Кш(U)" >> "Кш(dP)".

Ответвление РПН, ПБВ можно подвигать вручную в нижней части окна наблюдая при этом за потерями и напряжениями в контрольных узлах. Кнопка "Автомат" выполняет последовательное регулирование ответвлений, кнопка "Градиент" запускает одновременное регулирование методом дискретного спуска по вектору градиенту с шагом заданным в поле "dN" и округлением результата до целых значений. Из-за округления "Градиент" может дать немного другие результаты чем "Автомат". Отметим, что для регулирования напряжений в сетях 110/35 кВ желательно использовать "Автомат". Выполнить оптимизацию коэффициентов трансформации можно на схемах Пример2 и Пример4.

Оптимизация включенных трансформаторов определяет оптимальный режим двухтрансформаторных подстанций сравнивая потери холостого хода и короткого замыкания. Краткие теоретические сведения и реализация в комплексе РАОТП показаны в отчетах. Пример окна оптимизации с трасформаторами 35/10 кВ показано ниже:

Список пар трансформаторов формируется автоматически, при этом необходимо чтобы отключенные трансформаторные ветви или ветви секционных выключателей на стороне низкого напряжения были отключены с двух сторон (признак "О"). Поле "dPmin" позволяет задать минимум оптимизации одной пары трансформаторов для отсекания мизерных значений оптимизации. В строке "dP = ..." выводятся суммарные потери и оптимизация (в скобках), немного правее выводится оптимизация для одной пары трансформаторов (текущая строка в таблице), а кнопками с изображением первого и второго трансформатора и секционного выключателя можно вручную выбрать оптимальное состояние. В таблице показано номинальное напряжение ВН пары трансформаторов, наименование подстанции, характеристики Т1 и Т2 (марка, процент загрузки, потери х.х. и к.з.). В колонках "ST" и "STо" показано исходное и оптимальное состояние трансформаторов: 3 - включены оба, 2 - включен только Т2, 1 - включен только Т1. Для запуска оптимизации в автоматическом режиме нажимается кнопка "Старт". Пример результатов показан ниже:

На подстанциях Марьяновка, Комсомольская, Лагерь предлагаетмся оставить в работе соответственно 1-й, 2-й, 1-й трансформаторы, при этом экономия потерь составит 12 кВт. Текстовые результаты скрываются правой кнопкой мыши пунктом "Закрыть". Выполнить оптимизацию включенных трансформаторов можно на схемах Пример4 и Пример5.