Введение к работе
Актуальность проблеми. В последние годи энергетики многих стран усилили внимание к исследованию статической устойчивости и демпферных свойств сложных электроэнергетических систем (ЭЗС). Это вызвано увеличением размеров энергообъединений, появлением у них новых динамических свойств и оснащением ЭЭС большим количеством быстродействующие систем автоматического регулирования. Последнее наиболее ярко видно на примере ЕЭС России. Мощные узлы генерации и нагрузки, связанные линиями разных классов напряжения, образуют в целом весьма протяженную и цепочечную схему, в которой могут существовать потоки мощности из одного конца в другой. Имеющееся отставание в строительстве системообразующей сети приводит к тому, что нормалыше режимы ЕЭС являются весьма тяжблыми с точки зрения обеспечения статической устойчивости.
Задачу осложняет и недостаточная проработанность методических рекомендаций по практическому выбору согласованных настроек рогуля-торов возбуждения генераторов, применение которых является основным средством обеспечения устойчивости установившихся режимов энергосистем. В таких условиях могут возникать ситуации, когда продельные режимы определяются требованием сохранения статической устойчивости и все расчеты необходимо проводить с учетом возможности возникновения самораскачивания. Традиционные же методы и программные средства для анализа статической устойчивости и выбора настроек АРВ не позволяют в достаточной мере учесть такие характеристики современных задач, как значительный объем математического описания, многопараметричность и сложная зависимость корней характеристического уравнения от коэффициентов регулирования, многоро-кимность и ограничения на значения параметров и т.п.
Эти соображения определяют актуальность диссертации, посвященной развитию математического аппарата и созданию протрмммного обеспечения для решения задач управления статической усїойчінч'.стьп больших ЗЗС. Данная работа ышолн.члась в соотпегсткч! с v '".i.yv^r
ской научно-технической программой "Повышение надежности, экономичности и вкологичности электроэнергетической системы России" (программа "Университеты России", направление 2).
Цель работы. Разработка методики, алгоритмов и программного обеспечения для управления демпферными свойствами больших энергообъединений. В соответствии о этим решались следующие задачи:
разработка методики и алгоритмов выбора оптимальных (по условиям колебательной устойчивости) значений настроек АРВ для схем больших энергообъединений, объем которых приближается к используемому при анализе апериодической устойчивости;
создание программного обеспечения, реализующего предложенные алгоритмы, и его включение в программный комплекс "ПОИСК";
анализ эффективности системных стабилизаторов и влияния различного моделирования нагрузки на демпферные свойства ЭЭС и значения предельных потоков мощности;
исследование зависимости частот и затуханий отдельных составляющих движения от размеров и параметров энергообъединения.
Методика исследования. Разработка методики и алгоритмов выбора оптимальных значений настроек АРВ базировалась на методах линейной алгебры, минимизации функций, сингулярного анализа. Расчеты собственных значений и векторов матриц коэффициентов линеаризованных уравнений переходных процессов выполнялись на базе QR-алгорит-ма, реализованного в вычислительном комплексе "ПОИСК". Математи- ческое описание ЭЭС основывалось на известных моделях силового оборудования и автоматических регуляторов, в частности, на уравнениях 'Горева-Парка для вращающихся машин.
Научная новизна. Предложен подход к выбору оптимальных значений настроек систем автоматического регулирования по условиям ста-тичеокой устойчивости, использующий матрицу чувствительности для формирования эффективного прогноза и сокращения объема вычислений.
Разработаны эффективные алгоритмы, реализующие этот подход для схем больших энергообъединений. Один алгоритм является модификацией градиентного метода оптимизации, примененного к специальной минимизируемой функции; второй алгоритм базируется на сингулярном разложении матрицы чувствительности в уравнениях прогноза изменения значений оптимизируемых параметров.
Установлено существенное влияние способа моделирования нагрузки на расчетные значения оптимальных настроек АРВ генераторов 2
и предельных по условиям колебательной статической устойчивости потеков мощности по межеистемшм связям.
Практическая ценность и реализация результатов работы. Предложенные в диссортации алгоритш оптимизации значений настроек САР реализованы в виде программных моделей, включенных в подсистему численной оптимизации вычислительного комплекса "ПОИСК". Программное обеспечение использовалось при выполнении исследований на кафедре Электрических систем и сетей СПбГТУ в соответствии с межвузовской научно-технической программой "Повышение надежности, экономичности и зкологичности электроэнергетической системы России", а также были переданы для опытно-промышленной эксплуатации в Центральное Диспетчерское Управление единой енергосистеми стран СНГ.
Один из предложенных алгоритмов позволяет приближенно реализовать избирательное управление отдельными составляющими движения.
Высокая вычислительная эффективность разработанных алгоритмов и программ подтверждена многочисленными расчетами в энергосистемах различной структуры и сложности, в частности, при сравнении эффективности регуляторов АРВ-СД и АРВ-СДП1 по демпфированию колебаний.
Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты прикладных исследований получили одобрение на научном семинаре кафедры Электрических систем и сетей СПбГТУ.
Объёи работы. Диссертация изложена на 95 страницах машинописного текста, иллюстрируется рисунками и таблицами на 23 страницах, состоит из введения, четырех глав и выводов, списка литературы из 104 наименований.
Научный консультант - доктор технических наук, профессор СмЧУстинов.
