Введение к работе
Актуальность работы. Автоматизированная система диспетчерского управления (АСДУ), призванная обеспечить качественно новый уровень автоматизации управления электроэнергетической системой (ЭЭС), создается поэтапно с привлечением средств вычислительной техники, автоматики, телемеханики и связи. В большинстве крупных ЭЭС внедрены средства сбора, передачи, приема и обработки информации, необходимой диспетчеру для управления; средства вычислительной техники разделены на два комплекса: вычислительный комплекс (ВК) для выполнения расчетов, необходимых при долгосрочном и краткосрочном планировании режимов, а также для организационно-экономических расчетов; оперативно-информационный управляющий комплекс (ОИУК), обеспечивающий автоматизацию сбора, отображения и документирования информации, контроль за текущим режимом, выполнение расчетов, необходимых для оперативного управления нормальным и аварийными режимами.
ОИУК созданы на базе многомашинного комплекса, состав и модели ЭВМ которого меняются со временем. В соответствии с решаемыми задачами организуются две подсистемы: информационно-управляющая (ИУП), информационно-вычислительная (ИВП). Намечен переход от использования ОИУК в режиме "советчика диспетчера" к замкнутому контуру управления.
Решающая роль в интегрировании в единое целое всего комплекса технических средств АСДУ, реализации собственно функций управления отводится математическому обеспечению ИВП. Имеющиеся разработки, в частности по оцениванию состояния ЭЭС и оптимизации режима электрической сети, рассчитаны на решение отдельно взятой задачи, иногда носят исследовательский характер. Вместе с тем, математическое обеспечение ИВП должно включать всю технологическую цепь, начиная с подготовки исходных данных и кончая анализом результатов расчетов, строиться на рациональном разнесении вычислений во времени и между отдельными программными продуктами, удовлетворять жестким требованиям по быстродействию, требуемой памяти, точности и устойчивости результатов.
Решению этих вопросов посвящена данная работа. Она выполнена в рамках долгосрочной целевой программы создания и развития
автоматизированной системы управления Минэнерго СССР, межвузовской программы "Экономия электроэнергии".
Цель работы:
сформулировать принципы управления нормальным режимом ЭЭС в реальном времени и обосновать состав программного обеспечения ИВП;
обосновать концепции построения математического обеспечения ИВП;
создать первую очередь математического обеспечения ИВП.
Методика проведения исследований и их достоверность.
Сформулированные принципы управления режимом энергосистемы в реальном времени основаны на идеях, принципах и законах кибернетики, общей теории систем.
Свойства математических моделей рассмотренных задач исследованы с привлечением дифференциальной геометрии, дифференциальной топологии, теории статистических решений, математического программирования и расчетов на ЭВМ.
Алгоритмы и конкретные численные методы разработаны с использованием матричных и графовых методов, теории решения некорректно поставленных задач, численных методов решения экстремальных задач, технологии разреженных матриц.
Работоспособность и эффективность предлагаемых методов, алгоритмов и программ проверена экспериментально на тестовых задачах. Достоверность теоретических положений и выводов подтверждена многолетним оиытом эксплуатации разработанного математического обеспечения в АСДУ АО Смоленскэнерго.
Научная новизна работы:
сформулированы принципы управления режимом энергосистемы и обоснованы состав и концепции построения математического обеспечения ИВП;
установлены условия существования и единственности решения математических моделей режима, используемых при оценивании состояния ЭЭС, дана их классификация;
предложен простой и эффективный алгоритм исследования полноты математической модели режима;
разработан метод обобщенной нормальной оценки для решения задачи оценивания в ее некорректной постановке;
предложен быстродействующий алгоритм коррекции расчетной
схемы ЭЭС по текущей телесигнализации (ТС), обеспечивающий адаптируемость модели электрической системы к коммутациям;
разработан метод многоступенчатого обнаружения и отсева ошибочных телеизмерений (ТИ), дающий наибольший эффект достове-ризации телеизмеряемой информации;
выявлены причины некорректности постановки задачи идентификации электрической системы и намечены пути их преодоления;
предложен критерий оценки информативности наблюдений для обработки ТИ в темпе их поступления;
разработаны алгоритмы идентификации параметров элементов электрической системы, основанные на обработке информативных наблюдений либо совокупности режимов отдельного элемента, либо одного режима совокупности элементов;
построена математическая модель оптимизации режима электрической сети, которая путем линейной аппроксимации допустимой области сводится к вспомогательной задаче квадратичного программирования с единственным решением;
получено расщепление пространства управляющих воздействий на два ортогональных подпространства, одно из которых натянуто на базис, образованный вектор-строками системы активных ограничений;
установлены конструктивные в вычислительном отношении необходимые и достаточные условия существования и единственности решения задачи квадратичного программирования;
разработан коночпошаговый алгоритм решения вспомогательной задачи, основанный на направленном переборе различных комбинаций активных ограничений;
предложен конечношаговый алгоритм ввода режима в допустимую область;
разработан адаптивный алгоритм оптимизации режима электрической сети, существенно упрощающий учет ограничений введением в критерий качества стабилизирующей функции, структура и параметры которой адаптируются по результатам расчетов.
Практическая значимость работы. Созданы две версии первой очереди математического обеспечения ИВП (для персональных и универсальных ЭВМ) как совокупности баз данных, программного обеспечения, адаптивной математической модели электрической системы вместе с кодировкой расстановки ТИ, ТС и схемами хранения разре-
- б -
женных матриц.
Реализованные алгоритмы удовлетворяют характерным для задач реального времени жестким требованиям по скорости и надежности сходимости, быстродействию, точности и устойчивости результатов расчетов, требуемой памяти ЭВМ.
Внедрение результатов работы. Обе версии математического обеспечения ИВП внедрены в АСДУ АО Смоленскэнерго, версия для универсальных ЭВМ была передана в Латвэнерго, Татзнерго и Цели-ноградзнерго.
Результаты научно-исследовательских работ, проведенных под руководством автора, отражены в 12 отчетах, зарегистрированных во ВНТИЦ, и используются студентами Смоленского филиала МЭИ при изучении курсов "АСДУ и оптимизация режимов энергосистем", "Алгоритмы электроэнергетики", "Применение ЭВМ для решения задач электроэнергетики", выполнении дипломных проектов.
Апробация работы. Результаты исследований обсуждались на Всесоюзных конференциях "Моделирование и кибернетика электроэнергетических систем", на семинарах "Кибернетика электроэнергетических систем", на научно-практических конференциях преподавателей и сотрудников Смоленского филиала МЭИ, на совещаниях работников Смоленскэнерго, на семинаре "Информационное обеспечение АСДУ ЭЭС" (г. Паланга, 1988), на заседаниях кафедры электроэнергетических систем МЭИ.
Публикации. По теме диссертации опубликованы 44 печатные работы, из них 15 без соавторов.
Структура и объем работы. Диссертация общим объемом 355 страниц состоит из введения, пяти глав, заключения, приложения с оозором и списком литературы (272 наименования), содержит 290 страниц основного текста, 51 рисунок (16 страниц).
