Выбор оптимальной марки провода высоковольтных воздушных линий электропередачи на основе критериального анализа

Цель – разработать универсальный инструментарий выбора оптимальной марки провода воздушной линии для проектной практики, адаптированный под классические провода и провода нового поколения. Для реализации многокритериальной оценки влияющих параметров, факторов и ограничений при выборе марки провода использованы метод системного анализа – метод анализа иерархий, а также метод сравнительного анализа. Разработаны метод выбора оптимальной марки провода на основе метода анализа иерархии и алгоритм его применения при проектировании или реконструкции воздушных линий. Реализация метода и алгоритма показаны на примерах строительства и реконструкции воздушной линии 220 кВ с традиционным проводом марки АС и отечественными марками проводов нового поколения АСВТ, АСВП, АСк2у и АСТ. В рассмотренных примерах ограничениями технической реализуемости проекта нового строительства воздушной линии стало значение стрелы провеса, а для проекта реконструкции – значение удельной массы провода. Критериями отбора приняты длина пролета, стоимость провода и длительно допустимый ток. Наибольшее соответствие критериям отбора показали марки АСВП и АСТ со значениями 27,5% и 55,9%. Таким образом, при минимальных капитальных вложениях в проект для нового строительства воздушной линии марка АСВП обеспечивает оптимальную длину пролета, а при реконструкции линии – марка АСТ обеспечивает максимальную пропускную способность линии. Верификационные технико-экономические расчеты и анализ подтвердили корректность и преимущество применения метода выбора марки провода, основанного на методе анализа иерархий. На базе проведенных исследований установлено, что предложенный метод является универсальным несложным инструментом выбора марки провода, который позволяет определить оптимальный вариант, наилучшим образом отвечающий поставленным техническим и экономическим ограничениям и критериям реализации проекта в электросетевом комплексе.

1. Варыгина А.О., Савина Н.В. Оценка целесообразности применения на ВЛ проводников нового поколения // Современные технологии: актуальные вопросы, достижения и инновации: сб. ст. X Междунар. науч.-практ. конф. (г. Пенза, 27 октября 2017 г.). Пенза: Наука и Просвещение, 2017. С. 50–55.

2. Пехтелева В.Р., Осминкин Е.Д., Шевченко Н.Ю. Провода нового поколения российского производст ва // Инновации в науке и практике: матер. XIII Междунар. науч.-практ. конф. (г. Барнаул, 26 декабря 2018 г.). Уфа: Дендра, 2018. Ч. 1. С. 225–230.

3. Тимашова Л.В., Никифоров Е.П., Назаров И.А., Мерзляков А.С., Ермошина М.С., Качановская Л.И. [и др.]. Повышение надёжности и снижение эксплуатационных затрат ВЛ // Энергия единой сети. 2014. № 5. С. 6 –14.

4. Васюра Ю.Ф., Глазырин М.А., Плешкова Т.А. Условие экономической целесообразности сооружения линий электропередачи с применением проводов с улучшенными характеристиками // Аллея науки. 2017. Т. 2. № 15. С. 647–650.

5. Reddy S.B., Mitra G. Investigations on high temperature Low Sag (HTLS) conductors// IEEE Transactions on Power Delivery. 2020. Vol. 35. Iss. 4. P. 1716–1724. https://doi.org/10.1109/TPWRD.2019.2950992.

6. Hadzimuratovic S., Fickert L. Impact of gradually replacing old transmission lines with advanced composite conductors // IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Conference Europe. 2018. https://doi.org/10.1109/ISGTEurope.2018.8571614.

7. Lew J. Aluminum-calcium composite conductors: the future of america's power grid // IEEE MIT Undergraduate Research Technology Conference. 2020. https://doi.org/10.1109/URTC51696.2020.9668908.

8. Долгопол Т.Л., Мишин Д.С. Повышение надёжности воздушных линий электропередачи // Энергетика и энергосбережение: теория и практика: сб. матер. IV Всерос. науч.-практ. конф. (г. Кемерово, 19–21 декабря 2018 г.). Кемерово: Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева, 2018. С. 220.1–220.5.

9. Ленский С.В., Ли В.Н. Исследование явления гололедообразования на проводах ЛЭП и способов борьбы с ним // Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке. 2018. Т. 1. С. 185–189.

10. Нефедов А.С. Сравнительный анализ метода ELECTRE III и метода анализа иерархий при решении многокритериальных задач // Труды Братского государственного университета. Серия: Естественные и инженерные науки. 2018. Т. 2. С. 9–15.

11. Наумов А.Е., Щенятская М.А. Практические аспекты использования метода анализа иерархий для политикритериального сравнительного анализа портфельных альтернатив // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2017. № 1. C. 223–227. https://doi.org/10.12737/24127.

12. Saaty T.L. The analytic hierarchy process. New York: McGraw-Hill International, 1980. 150 p.

13. Manusov V.Z., Orlov D.V., Frolova V.V. Diagnostics of technical state of modern transformer equipment using the analytic hierarchy process // IEEE International Conference on Environment and Electrical Engineering and 2018 IEEE Industrial and Commercial Power Systems Europe. 2018. https://doi.org/10.1109/EEEIC.2018.8493904.

14. Elmahmoudi F., Abra O.E.K., Raihani A., Serrar O., Bahatti L. GIS based fuzzy analytic hierarchy process for wind energy sites selection in Tarfaya Morocco // IEEE International Conference of Moroccan Geomatics. 2020. https://doi.org/10.1109/Morgeo49228.2020.9121921.

15. Hai-bo Su, Min-chuan Liao, Lu Qu, Han-sheng Cai, Yu Zhang, Rui-fa Feng. Application of comprehensive evaluation for lightning protection scheme in distribution line on analytic hierarchy process // 6th Asia Conference on Power and Electrical Engineering (Chongqing, 8–11 April 2021). Chongqing: IEEE, 2021. P. 152–157. https://doi.org/10.1109/ACPEE51499.2021.9436987.

16. Yu Hong, Ma Yi, Wang Longfei, Zhai Yongsai, Du Zhijie. A method for evaluating the rescue priority level of power line post-disaster based on AHP // IEEE International Conference on Mechatronics and Automation (Takamatsu, 6–9 August 2017). Takamatsu: IEEE, 2017. P. 35–39. https://doi.org/10.1109/ICMA.2017.8015784.

17. Lin Zhiling, Gao Liqun, Zhang Dapeng, Ren Ping, Li Yang. Application of analytic hierarchy process in power lines maintenance // 6th World Congress on Intelligent Control and Automation (Dalian, 21–23 June 2006). Dalian: IEEE, 2006. P. 7596–7599. https://doi.org/10.1109/WCICA.2006.1713443.

18. Латыпова В.А. Сравнительный анализ и выбор программных средств, реализующих метод анализа иерархий // Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2018. Т. 6. № 4. С. 322–347. https://doi.org/10.26102/23106018/2018.23.4.024.

19. Курьянов В.Н., Швец Е.С., Тимашова Л.В., Фокин В.А. Применение отечественных инновационных высокотемпературных проводов АСВТ для ВЛ 110 кВ и их эффективность // Энергия единой сети. 2017. № 5. С. 12–18.

20. Васюра Ю.Ф., Глазырин М.А., Плешкова Т.А., Черепанова Г.А. Оценка экономической целесообразности строительства высоковольтных линий электропередачи с применением проводов нового поколения // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2014. № 3. С. 71–74.