Введение к работе
Актуальность проблемы. Электроэнергетическая система (ЭЭС) является сложным, многомерным и многопозиционным техническим объектом. Повышение эффективности управления ЭЭС в нормальных и аварийных ситуациях требует, прежде всего, создания математических моделей, методов и алгоритмов, ориентированных на применение современных средств информационной и вычислительной техники. Допустимая область управления режимами ЭЭС определяется, в основном, ограничениями по статической апериодической устойчивости. Поэтому актуальность вопросов, связанных с расчетами предельных режимов, оценкой запасов и построением областей статической апериодической устойчивости в современных условиях, характеризующихся усложнением схем и режимов ЭЭС, существенно возрастает.
Кроме того, в последние годы появился ряд новых задач, связанных с определением наиболее опасного (критического) направления утяжеления при оперативном управлении ЭЭС, учетом случайных колебаний нагрузок и оценкой вероятности наступления предельного режима, выбором рациональных технических мероприятий по повышению устойчивости.
Значительный вклад в разработку различных аспектов теории статической устойчивости ЭЭС внесли Андреюк В.А., Баринов В.А., Бартоломей П.И., Васин В.П., Веников В.А., Гамм А.З., Горев А.А., Груздев И.А., Жданов П.С, Идельчик В.И., Конторович A.M., Крумм Л.А., Левинштейн М.Л., Лукашов Э.С., Манусов В.З., Маркович И.Н., Рудницкий М.П., Совалов С.А., Строев В.А., Тарасов В.И., Ушаков Е.И., Фазылов Х.Ф., Цукерник Л.В., Щербачев О.В. и их коллеги.
Цель работы состоит в дальнейшем совершенствовании
математических моделей, методов и алгоритмов расчета
предельных по статической устойчивости режимов ЭЭС для
целей оперативного управления, повышении эффективности
функционирования автоматизированных систем
диспетчерского и протавоаварийного управления ЭЭС, а также
снижении ущерба от аварий.
Методы исследования. Методы решения сформулированные в диссертации задач основаны на анализе математических моделей сложных ЭЭС, применении современных численных алгоритмов решения нелинейных алгебраических уравнений большой размерности, теории функций многих переменных, аппарата линейной алгебры и нелинейного программирования.
Проверка эффективности предложенных методов осуществлялась с помощью вычислительных экспериментов применительно к целому ряду реальных и эквивалентных схем ЭЭС.
Научная новизна :
-
Разработан новый подход к решению задачи оценки допустимой области управления ЭС, основанный на использовании минимальных сингулярных чисел матрицы Якоби уравнений установившегося режима и отвечающих им векторов. Предложена методика вычисления минимального сингулярного числа одновременно с расчетом установившегося режима.
-
Выполнено усовершенствование методики определения предельных и допустимых режимов, оценки запасов статической апериодической устойчивости энергосистем на основе уравнений предельных режимов (УПР) и их обобщений.
-
На основе экспериментальных исследований выявлены особенности численного решения УПР и предложены рациональные приемы, направленные на повышение эффективности применения этих уравнений и их модификаций для экспресс - расчетов предельных режимов, оценки запасов устойчивости, построения допустимых областей управления ЭЭС. Предложена методика учета ограничений -неравенств при расчете предельных режимов и оценке запасов устойчивости на основе УПР.
4. Разработана методика построения границ
областей устойчивости в пространстве регулируемых
параметров и Приближенного аналитического описания этих границ.
5. На основе стохастических обобщений УПР
решена задача вероятностного выбора наиболее опасного (критического) направления утяжеления.
Практическая ценность. Разработанные в диссертации математические модели, методы и алгоритмы расчета и анализа предельных режимов позволяют повысить эффективность диспетчерского и противоаварийного управления режимами сложных ЭЭС за счет повышения быстродействия и более точного учета ограничений по статической апериодической устойчивости.
Это особенно важно в условиях перехода энергетики РФ к рыночным принципам управления, когда некорректный учет ограничений по статической устойчивости может привести к значительным ущербам, вызванным возникновением аварийных ситуаций.
Реализация результатов работы. Основные результаты диссертацибнной работы в виде практических рекомендаций и программного обеспечения для ЭВМ переданы в ОАО "Бурятэнерго" и АО "Байкалэнергоцентр" при Правительстве Республики Бурятия.
Материалы диссертации используются в учебном процессе в Восточно-Сибирском государственном технологическом университете.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на 5 научных конференциях, научно-технических семинарах и совещаниях Восточно-Сибирского государственного технологического университета и Иркутского института инженеров железнодорожного транспорта в 1994-1998 годах, а также на региональной научно-технической конференции "Повышение эффективности использования энергии в условиях Сибири", г. Иркутск, 1997 г.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 12 статей и выпущено 2 отчета по научно-
исследовательской работе, зарегистрированных во ВНТИЦ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, одного приложения и списка литературы из 138 наименований. Основной текст изложен на 120 страницах текста. Работа иллюстрируется 177 рисунками, 49 таблицами.
