Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Интеллектуализация ЕЭС России: инновационные предложения

2.2. Основные положения теории построения систем управления с элементами «искусственного интеллекта» для интеллектуализированных электроэнергетических объединений

Простые эквивалентные схемы ЭЭС могут быть получены при управлении крупными энергообъединениями, каким является и ЕЭС России, если применить иерархический принцип построения системы управления.

В соответствии с этим принципом сложное энергообъединение (ЕЭС) информационно представляется состоящим из нескольких взаимосвязанных электроэнергетических подсистем (ПЭЭС). В основу формирования таких подсистем могут быть положены образованные на базе электростанций (ЭС) с энергоагрегатами (ЭА) электроэнергетические системы в процессе укрупнения ЭС и их объединения в ЭЭС. Так как после объединения ЭС системообразующими связями образуются более сложные структуры ЭЭС, то в рамках ЭЭС электростанции могут выступать в роли ПЭЭС. Сами ЭЭС как ПЭЭС объединяются межсистемными связями в электроэнергетические объединения (ОЭС) и далее на более высоком уровне иерархии ОЭС объединяются в ЕЭС. Таким образом, можно рассматривать ЕЭС России как иерархическую структуру взаимосвязанных ПЭЭС на разных уровнях иерархии, которая в принципе отражает существующую многоуровневую структуру ЕЭС России: ЭА—ЭС—ЭЭС— ОЭС—ЕЭС (рис. 2.1). На каждом уровне такой структуры можно говорить об электроэнергетических подсистемах ПЭЭС соответству-

Иерархическая структура ЕЭС

Рис. 2.1. Иерархическая структура ЕЭС

ющего иерархического уровня и системообразующих (в ЭЭС) и межсистемных связях (в ОЭС и ЕЭС).

В соответствии с теорией оптимального управления такой же сложной должна быть и система управления переходными режимами, включая и средства реализации управляющих воздействий, для эффективного управления переходными процессами после возмущения. В связи с этим при разработке системы управления переходными процессами в ЕЭС особое значение приобретает применение повой технологии — метода информационной декомпозиции, основу которого составляют электроэнергетические подсистемы (рис. 2.2), формируемые па определенных иерархических уровнях (II—IV) посредством выполнения предварительных исследований (расчетов) возможных переходных процессов при различного рода возмущениях. Причем информационная иерархическая структура ЕЭС может и не совпадать с реально существующей иерархической структурой ЕЭС.

Устройства управления в каждой ПЭЭС должны формировать управляющие воздействия иг реакцией па которые в соответствующей подсистеме является возникновение сил группового взаимодействия между ПЭЭС как объектами управления соответствующего уровня иерархии.

Алгоритмы управления перетоками мощности по межсистемным связям между соответствующими ПЭЭС своего иерархического уровня управления должны обеспечивать быстрое затухание колебаний перетока мощности даже в рамках асинхронного хода по рассматриваемой межсистемной связи.

В общем случае при составлении информационной структуры ЕЭС существующие административные границы ПЭЭС могут быть нарушены, если при замене какой-либо из ПЭЭС одним эквивалентным энергоагрегатом при расчетах выясняется, что в состав рассмат-

Информационное представление ЕЭС в виде подсистем

Рис. 2.2. Информационное представление ЕЭС в виде подсистем:

А, В. С, О, Е, Р — электроэнергетическая подсистема; Н1, 112, ИЗ — нагрузка риваемой Г1ЭЭС целесообразно включить часть ЭС из других примыкающих ПЭЭС [32].

В таком понимании можно говорить об информационной декомпозиции. Описание соответствующей процедуры преобразований можно назвать методом информационной декомпозиции.

Представление в формируемой информационной модели ЕЭС каждой из подсистем в виде эквивалентного энергоагрегата получило название информационное эквивалентировапие. Такое понятие также нуждается в пояснении.

В соответствии с теоремой о движении центра инерции системы момент количества движения роторов электрически взаимосвязанных синхронных генераторов ЭЭС в каждый момент времени равен сумме моментов количества движения всех п роторов рассматриваемых генераторов:

где Тл и 7>э — постоянные инерции соответственно генератора (энергоагрегата) / и «эквивалентного» генератора (центра инерции системы), т.е. при представлении движения в совокупности роторов

всех п генераторов как целого [31], причем ; Дш; и

Аооэ — угловая скорость вращения ротора генератора / и «эквивалентного» генератора относительно синхронной инерциально вращающейся оси отсчета.

Очевидно, скорость Доо^ определяется по формуле:

Если из системы условно выделить группы из т и (п - т) энерго- агрегатов и представить движение каждой из них в виде движения «эквивалентного» энергоагрегата, то относительную скорость вращения опережающего «эквивалентного» агрегата относительно отстающего можно определить, используя (2.12):

Проинтегрировав (2.13) по времени, получим выражение для определения угла сдвига между двумя «эквивалентными» энергоагрегатами:

Таким образом, обобщенные параметры движения вычисляются путем выполнения простых операций с параметрами движения энергоагрегатов. Результаты расчета переходного процесса представляются при этом одновременно в виде характеристик отдельных энергоагрегатов 5,(/) и в виде обобщенных характеристик 8э(г) и т.д. В связи с этим появляются новые возможности исследования переходных электромеханических процессов в сложных автоматизированных энергосистемах.

Применение рассмотренного метода эквивалентного представления характеристик переходного процесса можно показать на конкретном примере расчета переходного процесса в сложной электроэнергетической системе. Анализируя полученные при расчете характеристики переходного процесса, представленные на рис. 2.3, а для сложной регулируемой ЭЭС, можно выделить несколько групп, включающих в свой состав электрически близко расположенные генераторы. На рис. 2.3 представлены вычисленные характеристики относительного движения «эквивалентного» генератора группы А с генераторами Г1 и Г2 по отношению к «эквивалентному» генератору группы В с генераторами ГЗ, Г4, Гб и Г7 — характеристика бАВ(1) (рис. 2.3, а) и относительного движения генератора Г5 по отношению к «эквивалентному» генератору группы С с генераторами Г1—Г4, Гб и Г7) — характеристика 85 экв(0 (рис. 2.3, б).

На основе полученных обобщенных характеристик можно судить о состоянии ЭЭС в переходном процессе после возмущения.

Предлагаемый подход позволяет представлять результаты расчетов переходных электромеханических процессов в сложной системе в обобщенном виде, значительно облегчая анализ динамического состояния сложных ЭЭС и их объединений. Более того, обобщенные характеристики переходного процесса могут быть использованы при количественной оценке качества переходного процесса, при выборе эффективных средств воздействия на систему и мест их наивыгоднейшего приложения, а также при формировании наилучшего, можно сказать оптимального, управления этими воздействиями

Характеристики переходного процесса 5,(/) для сложной энергосистемы

Рис. 2.3. Характеристики переходного процесса 5,(/) для сложной энергосистемы:

а — до эквивалентирования; б — после эквивалентирования 5/(/;(7); в — 85 жв(/) в целях обеспечения синхронной динамической устойчивости и получения высокого качества переходного процесса.

Другим не менее важным принципом построения кибернетических систем является принцип максимально возможного сжатия информации. Этот принцип в большей мере выполняется, если применяются методы информационной декомпозиции и эквивалентиро- вания, так как информация с низшего иерархического уровня на более высокий поступает от каждой ПЭЭС в уменьшенном в т раз количестве данных — количество ПЭЭС в каждой из рассматриваемых ЭЭС).

Сжатие информации на основе метода информационного эквива- лентирования позволяет во много раз сократить потоки информации и обеспечивает повышение надежности системы управления режимами в интеллектуализируемой ЕЭС в целом.

При расчетах и исследованиях, а также при управлении в реальных ЭЭС в ряде случаев можно считать оправданным использование понятия «черный ящик» для отдельных частей, т.е. подсистем ПЭЭС в ЭЭС и тем более в ЕЭС. Применение такого понятия к рассматриваемой ПЭЭС, электрически значительно удаленной по сравнению с вблизи расположенными примыкающими ПЭЭС, позволяет представлять их в виде нагрузки, если их влияние при расчетных возмущениях несущественно. Термин «черный ящик» находит применение в кибернетике и используется при расчетах сложных ЭЭС для упрощения их схемы замещения.

Также важным принципом является формирование управляющих воздействий первоначально при принятии решения на основе использования простых алгоритмов в первый же момент изменения состояния объекта управления, а затем уточнение и корректировка первоначально принятого решения. В электроэнергетике этот принцип используется применительно к отдельным объектам управления.

Не менее важным принципом кибернетического управления является также обеспечение действенности принимаемых решений, т.е. не утрачивающих своей значимости к моменту их реализации исполнительными органами объектов управления. Можно использовать ЭВМ сверхвысокого быстродействия, сверхпроводящие каналы связи с объектами (компонентами ЕЭС) и совершенные алгоритмы управления, но если процедура замера и преобразования информации на объектах будет выполняться с большими задержками и сбоями или исполнительные силовые органы будут чрезмерно инерционны, то реализация принимаемых решений не даст желаемого результата, т.е. не будет обеспечиваться действенность принимаемых решений.

Разработка и применение простых алгоритмов управления могут быть оправданными не только из-за отмеченных выше сложностей в получении информации от удаленных ПЭЭС, но также и при возможных форс-мажорных ситуациях (вспышка на Солнце, повреждение спутниковой связи, приближение кометы и т.п.). Поэтому в отдельных случаях может оказаться целесообразным использование алгоритмов управления, синтезируемых на основе принципов регулирования, описанных в теории автоматического регулирования: по возмущению (внешнему воздействию) и по отклонению.

Недостатком системы регулирования по возмущению является то, что управляющее (регулирующее) воздействие от регулируемой величины никак не зависит. Такая система работает по разомкнутому циклу, т.е. без обратной связи, что является препятствием для ее применения, но может применяться в комбинации с другими системами регулирования.

Наиболее предпочтительным является принцип регулирования по отклонению параметра регулирования. Как известно, зависимость регулирующего или управляющего воздействия от времени u(t) без учета инерционности регулятора в теории автоматического регулирования называется законом регулирования.

Закон регулирования по возмущению имеет простое выражение:

гдеу(/) — возмущающее или задающее воздействие в виде функции, характеризующей требуемый закон ее изменения; u(t) — управляющее воздействие.

Для автоматического регулятора закон регулирования по отклонению

где Ах — отклонение регулируемой величины .v от заданной х0,

Ах - х - х0.

Применительно к задаче синтеза алгоритмов управления перетока мощности по межсистемной связи более эффективным может оказаться комбинированный закон регулирования, сочетающий (2.14) и (2.15):

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы