Введение к работе
-3-
Актуальность работы. В настоящее время графики нагрузки все более эазуплотняются. Таким образом, возникла необходимость аккумулировать шергию и использовать ее в часы максимума нагрузки.
Одним из способов решения данной задачи является включение в со-ггав энергосистем устройств, обеспечивающих, с одной стороны, равномер-іуто нагрузку электростанций, а с другой стороны - надежное электроснаб-кение и переменный график электропотребления. К таким устройствам отмоется различные типы накопителей энергии (НЭ).
Накопители электроэнергии (НЭЭ), помимо своего основного назначе-тая - выравнивания графика нагрузки электроэнергетической системы (ЭЭС) -і резервирования питания потребителей электроэнергии, могут выполнять и эяд других функций, таких как: регулирование или стабилизация потоков мощности в линиях сети и напряжений в ее узлах; повышение пределов динамической и статической устойчивости и демпфирование колебаний; учащие в регулировании частоты в системе; работа НЭЭ в режиме вставки по-:тоянного тока, в частности, при питании потребителей током нестандартной іастотьі.
При реализации каждой из перечисленных функций в отдельности, НЭЭ может быть весьма эффективным устройством, что обусловлено высоким быстродействием управления мощностью вентильных преобразователей, :вязывающих накопитель с сетью (ЭЭС). Однако общий технико-экономический эффект можно повысить при выполнении НЭЭ нескольких функций одновременно или раздельно во времени, что требует рационального выбора оборудования и режимов работы НЭЭ, предназначенных для ком-хлексного использования.
Развитие электроэнергетики страны связано с дальнейшим укрупнением и усложнением электроэнергетических систем, что обусловливает необхо-іимость усовершенствования методов и средств исследования переходных троцессов в ЭЭС.
-4-В связи с совершенствованием вычислительной техники и средств ав тематического управления дальнейшее развитие исследований по методоло гии управления режимами сложных ЭЭС и ее практическая реализация при обретает важное значение.
Целью работы является разработка комплекса быстродействующих an горитмов синтеза субоптимального и оптимального закона управления электроэнергетической системой в реальном масштабе времени. Эти алгоритм ь должны обеспечивать управление электроэнергетической системой в режимі как советчика диспетчера, так и в автоматическом режиме.
Методы исследования основываются на базе асимптотических мето дов теории сингулярных возмущений при применении для анализа и синтез; систем в реальном масштабе времени в пространстве состояний.
Научная новизна состоит в следующем:
-
Разработаны новые подходы к проблеме формирования опти мального закона управления сложными электроэнергетическими системам і Специфические математические методы применены в прикладном аспекте дл решения задач электроэнергетики. Также была разработана математическа модель ЭЭС и проведены расчеты характеристик по критериям оптимально сти различных по конфигурации схем с применением асимптотических мето дов теории сингулярных возмущений.
-
На основе проведенных исследований были разработаны структу ры регулирования ЭЭС, формирования управляемого разряда накопителе электрической энергии, оптимизированы схемы электрических сетей на ре альных объектах, подтвержденные рационализаторскими предложениями.
-
Рассмотрены и развиты в прикладном аспекте вопросы оптималь ной стабилизации системы управления при наличии ограничений на выход ную переменную, оптимальной программы управления на множестве состоя ний функционирования, а также асимптотический метод анализа и синтез;
-5-истем автоматического управления, синтез адаптивной системы стабилиза-іии нелинейных динамических объектов с использованием интегральных іреобразований, использование моделей с последействием в задаче синтеза штимальных цифровых систем управления.
4. Для целей управления получены обобщенные зависимости с исполь-
ованием асимптотических методов теории сингулярных возмущений. На их
юнове разработана двухуровневая параметрически - адаптивная система оп-
имального управления переходными режимами электроэнергетической сис-
емы.
5. Создано математическое обеспечение расчетов по определению
штимальных законов управления ЭЭС и накопителем энергии, методов
/правления режимами электроэнергетических систем, применения современ-
шй теории управления к управлению режимами ЭЭС, оптимальной стабили-
!ации системы управления при наличии ограничений на выходную перемен-
іуго, гарантированной оптимальной программы управления на множестве со-
ггояний функционирования, синтеза адаптивной системы стабилизации не-
танейных динамических объектов с использованием интегральных преобра-
юваний, использования моделей с последействием в задаче синтеза опти-
уіальньїх цифровых систем управления.
6. Получен закон оптимального управления регулирующими устройст
вами, позволяющий осуществить оптимальное управление в реальном мас
штабе времени. Рассмотрены примеры и исследования ЭЭС с помощью фор
мирования различных математических моделей и соответствующего про
граммного обеспечения.
Практическая значимость работы. Разработанное программное и математическое обеспечение позволяет проводить оценку эффективности тех пли иных способов управления ЭЭС с ПЭ, в комбинации с друшмн спосош-ми регулирования и без них, а также синтезировать субоптимальный закон управления ЭЭС в реальном масштабе времени. Регулирование с НЭ показало свою высокую эффективность по сравнению с другими способами управле-
ния. Проведенные исследования позволили сделать выводы, что применение НЭ повышает эффективность управления энергосистемами при одновременном управлении синхронным генератором.
Предлагаемый подход позволяет создать адаптивную двухконтурную систему управления режимами ЭЭС с соблюдением принципов централизованного управления, но с децентрализованной реализацией полученного закона оптимального управления. Для повышения степени практической реализации создана интеллектуальная поддержка диспетчера энергосистемы, включающая в себя: методику, алгоритм и программу по реализации оптимального управления ЭЭС.
Апробация результатов работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на заседании кафедры "Электроэнергетические системы" МЭИ 19 января 2000г. Разработанные программы прошли успешную апробацию при решении задачи синтеза оптимального управления электроэнергетическими системами в реальном масштабе времени. Результаты работы внедрены на предприятиях ФГУП ГМП «Звёздочка», ФГУП ПО «Севмашпредприятие», ФГУП СПО «Арктика», АО «Архангельский морской порт», АО "Сполохи", использовались в учебном процессе в Филиале Санкт-Петербургского Морского Технического Университета и др.
Публикации. По теме диссертации опубликованы девять печатных работ и оформлена заявка на изобретение.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа общим объемом 207 страниц состоит из введения, четырех глав, заключения, трех приложений, списка литературы из 304 наименований, содержит 35 рисунков и 19 таблиц.
