автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Алгоритмы распределенного управления режимами электроэнергетических систем

70 0

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

На правах рукописи

ХАРМУШ САЛИМ ЗИЯД

АЛГОРИТМЫ РАСПРЕДЕЛЕННОГО УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМАМИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Специальность: 05.14.02 - Электрические станции

(электрическая часть),сети, электроэнергетические системы и управление ими

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1994

-з-

Работа выполнена на кафедре электроэнергетических систеи Московского энергетического института. .

щучный руководитель кандидат технических наук,

ст.н.с., СУХАНОВ 0. А. Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профэссор ЦВЕТКОВ Е.В.

кандидат технических наук,, доцент ЗОТОВ В.И.

Водущая организация - ОДУ Северо --Запада

Зашита состоится " ^ " ^ 1994 года в час. на • заседании специализированного совета К 053.16.17 Московского энергетического института в ауд. Г - 201. .

Адрес: 105835, ГСП Москва, Е-250

уд. Красноказарменная, дом 14, Ученый Совет МЭИ.

•С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ. Автореферат разослан "18 " 02 1994 года.

Ученый секретарь специализированного совета К 053.16.17

1С.т.н., доцент ^ Ю.А.БАРАВАНОВ

- ВЗЗДЕКУЕ -

Актуальность теж.Быстрое рзггдтаз средств Еэтксяяельнгй техники и ярозед-тыле еямнскбкх робот по соБ-грггкстееа&гг::» систем управления создают условия дат перехода нз качественно новый уровень развития систем управления Солыдн: электрсвн.рг-етических акте:.: (ЭЗС). В настоящее вре'ля появляется кос: хгло-сть постепенного гэрехода к пришдк&м гвтскгктсксго упргз-лекия норйыгкяд! рвзгм»с: ЭЗС,рассматривавшее ssx едок-я тотема, на основе Бвздокагя ягсгеххтелыса скстс:.; кспосродотвен-по е контур управления peías.»« сгстека. Это открывает перспективу зночктолногс яошхякя 5кгнз:с.чаээти к Ейкггзюсг.: »геста <5ольп2 ЭЭС.Рабогв з этом кзпрзглг-ня:: ведутся в ряде стал.

Кяячешм я наиболее сдксзая злекгнтгк г ссзданга таннх систем является организация расчета управдяЕцил Еогд-;Лотвг_": (УЗ), к которому пред-г.ЯБЛг.атся противоречинце тре;овання высокой скорости рзгкная задача при содькой ге р^змзрис. ст.*. 2 значительной пространственной протяженности с::окж. Пс&гоку весьма вакксй к актуальной является разработка и реализация подходов к релениз задач рпсчс-тр. оптпмэдыязс УЬ з сизТеке управления регкйса 530 , погвсджзас ирэедолетъ кгдсзтзткх иззестных кскгепккй и методов реленпя этих задач. Катематачое-ки они сводятся к задаче расчета спкшдькггз установившегося ре;кима систег.в; для тонущего с:свал 53С по даккпм телеизмерений и телеспгнЕдизащги.

Настоящая работа посвя'дена разработке алгоритмов опткзаега раишэ ЭЗС, peaarsyss^x метод кибернетического (функционального) модэдфовзнгя ( ЮЛ ), катерне- могут бить положены в основу гсстрос.г/.я наиболее перспективных распределенных систем управления регемзкз.

Цель работы :ОснзвкоЯ целью дапнез роботы язляется разработка и "экспериментальная проверка алгоритмов опт;з,:изащн; режимов ЭЗС, постройшых на основе прошипев К.! и предназначенных для работы в системах автоматического управления резкхами. В соответствии с указанием целью ооногккз задачи диссертационной работы заключаются в следунаем :

- анализ основшх концепция построения систем управления режимами большое ЭЭС;

- разработка параллелыа;х алгоритмов КМ для оптогасаияя резака по активной и расктавной мохдоатл, ' предназначен ц-кх для

использования в контуре автоматического управления режимами ЭЭС -разработка алгоритмов оптимизации режима, использующих закрытой представление подсистем.

Научная новизна : В работе получены следующие новые научнйёГрезультзты, бкноскмуС на защиту :

1-Показана целосообразность применения методов КМ для оптимизации резима в реальном Бремени и определения такта образом управляю:;;!^ воздействий в системе автоматического управления режжз ми.

2- Разработаны алгоритма ЮЛ для оптимизации режима го активной и реактивной модности, обеспечивающие эффективный параллелизм вычислений,высокую сходимость итерационного процесса и рациональную организации движения информации в системе.

3-- Показано, что структура алгоритмов КМ и разработанные алгоритмы оптимизации могут быть положены в основу построения перспективной распределенной систем управления ре ¡кимами ЭЭС.

Практическая ценность работы : Разработанные • алгоритмы ептатаацйп рсЛаСйа могут сыть использованы для расчета управляющих воздействий в системах оперативного и автоматического управления режимам; больших ЭЭС.

Они позволяют обеспечить глобальную оптимальность режима и отличаются еысскпм быстродействием при высокой размерности задачи и значительной пространственной протяжности системы, а также простотой программной реализации.

Публикации : По материалам диссертационной работы опубликована однгГстатья в Биде депонированной в ВИНИТИ рукописи Е 93 от 8.07.53.

Апробация работы :Основные положения диссертации и отде-лыше~ее чагаГобсу:.;дались на семинаре кафедры ЭЭС МЭИ (М,93г.)

Объем и состав работы : Диссертационная работа общим

объемом 140 стр. состоит из введения, четырех глав , заклю -чения,списка литературы из наименований, 4 приложений. Основной текст содержит 118 стр. маиинодисного текста , иллюстрируется 12 рис.

-СОДЕРЖАНИЕ РА60ТЫ-

Бо введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сфоркулированы цель г; с'г,ая задача истсдовони:! у в краткой форме .излагается содержание глав ¿кссуехсЩН».

В первой главе датта к г-ззж1; ая-

-о-

осковкых концепций управления режзшк Сальте ЭЭС в реальном

концепции децентрализованного локального, цектрадизовоиного и иерархического управлешгя.

Кок покзаивсот ениояяьяша :-:ауи авалю, нк одаэ из к/л. не в состоянии в полкой мере вшоиеть ярэяхорбчгзиз требования достижения глобальней оаэтмзльноогя з сязтеке, обеспечения высокой СнотродзЛсгькл г.гл.чкмизецки оСтеков перегара да:-пгх.

С зтоП точки ерригя перспективно;! является кенцепцид распрсдел-клюй сяатзт управления. , б основу £уккщгс>Екрйзакая которой положен расче? управлявшие вогд'-йз?в:Л для техугдего состояния ЭЗС по параллельным аггекггмгм кибернетического ( функционального ) моделирования ( КМ ).

Расчет оптимального ра ло данным алгоритмом

позволяет обеспечить ядеиютсссть конечных и про».Х7Г"1ьга результатов го да~;шм алгоритму. п соотвтетвукици:.; Сазэти:.: алгоритмам при аффективном параллели?:,:е ^числительного процесса и .малом объеме передачи данных на больсаз расстояния.

В первой главе приведена осноышз пелс&зш» угте "о КМ и основные урсБнекгя, реализукгиз даший метод пр:й«кителько к решена» задач охяр&зыяг* реапмзз ЭЗС. 05cr.it подход еря з?о;д заключается в том, что сил рагскзтрхБактся к«у задачи моделирования уотаясвивпегосл рвжаш с дополнительно положенными ограничениями в виде условий оптимальности ( равенства пулю чсстшас производных )• -

Разработанные методы базируются не предположении, что целевые функции системы и подсистем связаны следующим соотношением:

Данная зависимость соблюдается г. о всех основных электроэнергетических задачах.

вычисления частных производных си'сто;гы через параметры ( частные производные ) подсистем,су. рио 1.

Если граничные г ремешгыэ подсистем являются независимыми (оптимизируег.щмп) ,то соответствуюгне выражения имеют вид :

времени. Наиболее исвеотнкми из них являются

( 1 )

3

Приведем основные шроямош , пр^двазкечекиав для

а р

а х,

ар а ^

3 - 3

- = У --< з )

з\з, 9Хг 1.

где Х^-сптимизируемая внутренняя переменная в подсистеме з, Х„{-оптимизируемая граничная переменная в узле г, ^-множество подскстги, пр::мыкйкдпх к граничному узлу* 1. См. рис. 2.

Если граничные переменные язляются зависимыми, то: а рп е ? ах, I а?„

--— + Г-- ] [ — ] и,

* ^ э ^ ь а х^ ^ ЭХГ ^ .

При отсм ( 3 ) остается в сила и кзэцвй элемент вектора / аХ вычисляется по этому уравнению.

и Г ~

Етсрое слагаемое в С 4 ) отражает изменение целевой-функции системы, вызванное изменением граничных переменных под есздудотекл! БНУТрвйСЙ переменной Кт7 .

На основе этих выражений разработаны алгоритм! К!.! для решения задач оптимизации разима, базовыми для которых является алгоритм градиентного метода и метода Ньютона второго порядка.

Если граничные пзрекенньге являются независимыми, то элементы вектора градиента в алгоритме КМ, построенном ш основе градиентного кс-тода, вычисляются по формулам ( 2 )и( 3 ).

При зависимых граничных переменных вычисление вектора градиента должна осуществляться согласно ( 4 ) При этом вектор с'Лг/вХПНу необходимо определять из ресения системы уравнений связи (СУС), составленной при линеаризации система для определения вектора приращений граничных переменных, когда рассматриваемая внутренняя переменная получает приращение, численно разное единице. Если входные граничные переменные подсистем (вектор Хг) включают модули и фазы граничных напряжений, а выходные (вектор Уг ) состоят ■ из активных и реактивных мощностей на границах подсистем и каждый граничный узел связан только с двумя подсистемами, данная СУС имеет.вид:

6УГ ■

Л хг = в л , ( 5 }

где - матрица ОТ^/ЭХ образуется из честных производных та биг/ЗХг, вектор В вклачает элементы для

/

<Э ?а

РИС. 1. Ийострэция выражения для

8 Х„

г£

= 1.Н

Хг.

л [

**

ш I

Ччз

V.

ЛЛЧ

РИС. 2. Представление системы для решения задач оптимизации на основе принципов КМ.

узлов, граничащих с подсистемой э, и нули для всех других узлов. Тогда вектор дХр/дХПн^ будет численно равен вектору Хг, полученному из решения данной СУС при Д х^ = 1.

Если граничные переменные рассматриваются как независимые , то можно сформировать алгоритм КМ на основе базоюго алгоритма Ньютона второго порядка. Исходными для него являются следующие уравнения додсистем :

а Р а

о х.

т.7

с1^

а х:

а*р

ПН

Я8 Р.,

«йк

а

( в )

При известном на каждой итерации векторе д /ЗХ^ исключением по Гауссу может быть получена функциональная характеристика (ФХ) каждой подсистемы в виде:

а г.

о?.

6К,

ДХГ + д

( V )

-г ЭХг

Мз ФХ подсистем, используя условие равенства нулю левой части ( 3 ), мокно получить СУС в виде :

-, АХ_ =

а^ г

а? ах.

( 8 )

Совпадение результатов, получаемых по данным алгоритмам КМ и соответствующим им базовым алгоритмам, обеспечивается выполнением уравнений (8 ),(з ),( л ). ж совпадением результатов решения задач расчета установившихся режимов на промежуточных этапах по базовым алгоритмам и алгоритмам км.

3 данной глазе - рассмотрены также принципы реализации параллельных алгоритмов КМ в распределенных вычислительных систем (РВС). В соответствии с ними вычисление ФХ (ход вверх)и определение неасзисж::: аерскепны?..

( ход вниз ) выполняется я параллельном резкм н»

соответствующих подсистемам вычислителях, я решение системы уравнения верхнего уровня СУС выполняется в последовательном рвшле. Важно отмети-ь, что ррдазквя задача верхнего уровня имеет отаосистельки маку к ра^у^сть, кр~л:е того объем передачи данных относительно мгл, поскольку ограничивается только дэкншет, отпосяэдмксн к грезичнвм переменным системы.

Во второй rv-аь-- Д'-юсс-р^л:?::: представленные высе ©¡Кгае врГадта и ткъГШхя реализованы в виде алгоритмов для р<=-тега* л з«Д1ч оптимизации рэж:ма энергосистем по активной жюсти, а таете Си^а выполнена экспериментальная проверка вгм й.-!.'сд:пюг: по разр^ботапгь'м программам.

Тжвлшз* дхл структур: р^грШстакных алгоритмов является алгоритм оптимизация роажмэ пг. г.-ггиг-юя мсг^ости яри * = const.

3 базовом алгоритме распределение мсацюстей между станциям:* определяется из условия равенства относительных приростов расхода топлива по всем станциям система. Это приводит к системе линейиных уравнений, имеющей размерность числа станции в системе, и записываемой в виде:

<?Bt 5R0

П-»

= 0 £ = 1 ,П ( 9 )

I

Pt + р0 =гн , . < 10 >

В алгоритме КМ, соответствующем данному базовому алгоритму, в качестве независимых граничных переменных принимаем перетоки активных мощностей Ргг. Это приводит к следующей системе уравнений, отражающей условия оптимальности для подсистемы :

= 0 \3 = Г,'п

ЩЗ еъз

3Vt3

пз ПтЗ

3

( 1! )

v + У

гй

рг( - РН

3

где Рд - суммарная активная нагрузка подсистемы, п^- число

границ подсистема з с друпсяг подсистемами, п^ - общее число станций в подсистеме, В^ - расход топлива в подсистеме.

Первым этапом алгоритма является получение с помое&ю исключения по Гауссу в системе (11) ОХ подсистем,имеющих вид:

вйу ■■')

= а> I Рг1 + ьт < 12 >

ар , г 14 •7

г!

где - множество границ, примыкающих к подсистеме у.

Затем должна быть получена СУС имеющая размерность числа границ между подсистемами.' Она образуется с помощью подстановки выражений для ФХ кз( 12 ) в уравнения:

авь авк

О , г, = 1,п„ ( 13 )

-®г« ■ 1

где пг- общее число границ между подсистемами в модели системы, Ь и К - индексы подсистем, примыкающих к граничному узлу г1. Полученная .СУС имеет вид:

А.РГ = Ь (14 >

Решение ( 14 )позволяет получить вектор Рр .После этого в каждой подсистеме необходимо определить оптимальные значения Р(.7 с помощью обратного хода по Гауссу в системе (11 ) для каждой подсистемы.

В работе также получены, алгоритмы КМ для оптимизации режима по активной мощности при допущении постоянства узловых напряжений а также при линейной аппроксимации относительных приростов потерь и коэффициентов распределение для линий по мощностям узлов или групп в окрестности исходного режима. В качестве -вых для этих а.сгоритмов приняты базовые алгоритмы градиентного метода.

Выполняемый на каждом шаге оптимизации расчет в этих "алгоритмах сводится к вычислению вектора градиента по следующему выражению:

1 а Ш,

вг =- | а{ . в1 + у- ки

I1

1- о, ^ 9

(15)

где Ш-^- штрафная функция, 'вводимая в случае нарушения ограничения по мощности линии, о{- относительный прирост расхода топлива,'К^- коэффициент распределения, определяемый

формулой Ки= <ЭРг/еР1 .

В первом из рассматриваемых алгоритмов в качес.то граничных переменных приняты фазы граничных напряжений вг,' являющиеся в данной задаче зависимыми переменными. На каждом шаге оптимизации в данном алгоритме осуществляется расчет относительных приростов потерь по формуле:

8

з е„

<4 - 1

к

где 6 - вектор граничных включающей балансирующий узел.

- Для расчета столбцовой матрицы в правой части (16) должна быть сформирована и решена СУС типа (5) имеющая в данном случав

а е„

напряжений

( 16 ) подсистемы К,

вид:

3 Р„

5 в.

Д9Г = В ДР{

( 17 )

зег/вр{

^вектор авг / ар1

к ?

являтся подвектором полного вект<?ра полученного в результате решения ( 17 ). Строчная матрица в правой части ( '16, ) определяется выражением:

ар

о

а?.

дк

= - Е

( 13 )

аа

'г г

39,

'г г

ее.

'Г г

где : тск-потери активной мощности в подсистеме Н, Е - строчная матрица.имеющая размерность числа граничных узлов подсистемы К.

Если отказаться от допущения о постоянстве узловых напряжений, а также принять в качестве зависимых граничных переменных активные мощности, то выражение для относительного прироста потерь будет имееть вид:

а

а р

д

д р.

го

Н4£]

( 19 )

где

'го

вектор граничных мощностей подсистемы, содержащей

балансирующий узел.

При этом вектор 5Рго/Э?4

определяется следующим выражением

з

0 рго 6 Рго а и.го

9 й ».ГО 3

где и»гсГ веК1'°Р модулей и аргументов напряжений в граничных узлах подсистемы с балансирующим узлом.

Вектор аи, 0 / <ЭР, является частью полного вектора / ЗР, , определяемого из ( 17 ), а матрица / •

чпетъ» полной матрицы представляющей СХ подсистем с ¡Зс.лан-скру»ядам узлом.

Выражение для одного элемента вектора 5« /<ЭР имоат вид:

6? ЗР

иггок ггок

1 ( ?.1 )

где' произведшая с%а/<ЭРгак имеет характер ото опт :то прироста потерь в подсистема с балансирующим узлоп.

С целью проверки соблюдения ограничений в рродэск оптимизации производится расчет перетоков к: ад'-.-'Тп по контролируема лишим - Р|. При линеаризации ураваигсй системы данный расчет макет айективио выполняться па основе последовательного вычисления промежуточных пврвкошшх по выражениям:

• ,(1) (I) -1 ,

л5ог- = Н1г1в • • Аи.г " На ' ^ог (22)

(X)

4 ДРг = К . ( Н11 •АР1 + % ^ . ¿и,Г ) ( 83 )

/(I)

В ( 22 ) и ( 23 ) А3ог - подЕектор вектора свободных члзнов в СУС, . относящийся к подсистеме 1, ди вектор

приращений модулой и фаз граничных напряжений подсистемы I.,

Матрица Н^1 в ( 22 ) является подматрицей обращенной матрицы СУС . Остальные матрицы являются матрицами подсистем.

При нарушении ограничений на значения перетоков мощности расчет вектора градиента согласно (15) трепет предварительного вычисления коэффициентов распределения Кг{ по выражению:

5Рг д?г т аи,к

ар

( ?л )

I -аи»к л

где U<K - вектор модулей :i фаз напряжений по венцам контролируемой линии.

■ Расчет вектора SU^/dPj производится в соответствии с формулами: ■ эп

*к

НИ = = HII + HIBIr- HIrIr • HIrIB ( Г.5 )

HI3 = = HIBIr ■ HIrJr • HjrjB , ( 26 )

J

Формула (25) относится к случаю, когда линия I и узел I находятся в одной подсистеме, а формула ( 26 ) соответствует случаю, когда они находятся в различных подсистемах.

Матрицы тжа гв отражают воздействие приращения AP¿ на вектор свободных членов в СУС , матрицы типа гг являются подматрицами обращенной матрицы СУС, матрицы типа вг отражают воздействие граничных напряжений на напряжения по концам линии I.

В диссертации также разработан алгоритм расчета вторых производных от потерь в сети по мощностям узлов или групп, что дает возможность вычислять относительное -приросты потерь в процессе оптимизации по выражении:

' °г = I id • pd + I V ■ Р/ + аго ( 27 >

d

где : агй= Sar коэффициенты линеаризованных выражений,

являющиеся вторыми производными от потерь в сети по мощности,! узлов или групп.

Данный алгоритм так же, как представленный вылв алгоритм расчета первых производных, сводит решение задачи к действиям, относящимся к отдельным подсистемам и к СУС, включающей только граничные переменные в модели системы. Полученные выражения для вторых производных включают только матрицы для подсистем и матрицы,полученные в результате действий над СУС.

В данной главе также рассматривается возможность применения для оптимизация режима по активной мощности в ЭЭС алгоритмов КМ, в которых подсистемы представлены своими ФХ, стрзяатарми связь мезду граничными переменными таким образом, чтобы исключить расчет та внутренних переменных. При атом

соблюдаются условия оптимальности внутри подсистемы и для системы в целом.

Формулировка данных условий базируется на представлении системы в процессе оптимизации, в котором граничные переменные рассматриваются как независимые. Если граничные переменные по исходной постановке задачи являются зависимыми, то они могут быть искусственно превращены в независимые переходом к учету СУС с помоцью метода Лагракжа.

При разделении функции Лагранжа системы на сумму функций Лагранжа подсистем каадая из них записывается следующим образо1

Ь7 = ^ ( х^ .У^Д^.Л, ) + <Чг хг, > (23

связи

где множитель Лагракка, соответствующий уравнению в форме первого закона Кирхгофа для граничного узла { .

* Если в качестве векторов выходных переменных подсистем приняты векторы Рг и Сг, то ОХ, соответствуй:® закрытому представлении подсистем при решении задачи оптимизации, должны иметь- вид:

'V «

а

х~=/1 > <29

3 Ь 3

■— - V, -/2 ( ЛГ<7 , х^ ) _ ■ ( 30 :

1\7

и отвечать условию д Ъ^ / д = 0 .

Подстановка ( гэ )и ( зо ) в ( з ) с учетам условия оптимальности позволяет получить нелинейную СУС в виде: .

лгу • >

1 { = 1,2 (51

I /г£ > -о

■ Третья глава диссертации посвящена разработке параллель. ных алгоритмов Ж для решения задачи оптимизации рекима пс реактивной к цности. Б качестве базовых для этих алгоритме! приняты алгоритмы градиентного метода с учетом ограничений в ввде неравенств с помошыо штрафных функции.

В первом из разработа: составляйся вектора- градиента аналитических выражений для .частных

ых алгоритмов- вычисление осуществляется на основе _ производных. Второй

алгоритм предполагает вычисление составляющих на основе

формул деленного дифференцирования через конечные прирадения целевоЯ функции и незавигамкх перемешали

Поскольку граничные перемешаю з модели систем в соответствии с постановкой данной задачи являются по своему характеру зависимыми переменными, расчет состввяяваих вектора градиента на каждой итерации определяется сОда Екражэк:©:/. (4) Общее выражение ( 4 ) принимает для давкой задач:: следующий вид:

аи.

+ I ^Гйу ] ' I

а?

ах„

(

)

где:

Г аиг 5?3

5Хг , аЦу аег я?3

игз

Частные производное типа ЗУ/сЖ и аналогичным образом с заменой и^ на

5Р/ сЗ определяются К и 0 .

Согласно второму из разработанных алгоритмов вычисление составляющих вектора градиента производится по выражении:

ет дх.

АР

ДХ,

+ Дх^ - Р(х)

Ах

( 33 )

где х - независимая переменная.

Расчет электрического режима при задании приращений Лх выполняется по параллельному алгоритму КМ для расчета установившегося режима.

В данной глаие определены также математические формы закрытых представлений подсистем, даюадах возможность исключить расчет их внутренних переменных при решении задачи оптимизации и разработавны алгоритмы получены ФХ этого типа. .

При наличии внутри закрытой подсистемы оптимизируемых

иеременных и ограничении разложения подсистемы будет иметь вид: О

з

зъ

- ЗП

от»

о

1*г

3 Б.

*г

а

2 членами ФХ закрыто!!

2 2

г 31,

3 3

к в\1р ал,..

Л и.

ЛЛ»

(3.

35 )

Вектор в правой части { 34 ) вычисляется с помощьв дифференцирования выражении для функции Лагргнжз подсистемы,а матрицы во втором члене могут быть получены из системы уравнений подсистемы, аналогичной -( е ).'Для получения этих матриц в правой части системы уравнений ( 6 ) должно быть принято А8Ь/вОшСн~ О .Затем с помощь» процедуры исключен,;.-: по Гауссу из данной системы уравнений необходимо исключить вектор диж,н • Образовавшаяся при этом в правой части ( 6 } кмдр'тнал матрица будет включать подматрицы, входящие в ( £4 ) .

"Если вектор 1Лн шдсистеш не содержит независимых переменных к используется алгоритм ( 4 )- ( 5 ), то ФХ закрытой подсистемы при ограничении 2 членами будет иметь вид:

о г.

з ?

3 и.

*г

г Зг?

3

3 и*

I

33.

зи

«Г.

з2з

зи<-

*г

ли

( зв )

( 37 )

*г

Первый член в правой части ( 36 ) может быть получен дифференцированием выражения для целевой функции подсистемы, что дает:

О Т?„

а и,

♦г

а

1

з и,

*вн

3 и

а и.

( зз )

' Прямоугольная матрица 'из системы уравнений, возникающей при дифференцировании нелинейной системы уравнений подсистемы, относящейся к

еи*вк/аи*г мокет бить получена

внутренним узлам,

( О

в,г ) = О

( 39 )

3

по граничным переменным:

аи.

ЭО

*г

а?

ар.

ÓU..

Выражение для матрицы, входящей во еторой член в правой части Í 36 ), опрэделяется с помощью дифференцирования ( 33 ).

Выражение, находящееся в правой части ( 37 ), является нелинейной ffiX подсистем в установившемся режиме. Входящие в него матрицы могут быть получены с помощью методики, развитой в ряде предыдущих работ по методу КХ

В четвертой главе диссертации представлена структура и описание функционирования распределенной системы управления, в основу которой положены рассмотренные в 1-ой главе приник» реализации параллельных алгоритмов КМ. Принципнольная схема данной системы изображена на рис.3.

Основную часть данной системы составляет РВС состоящая из отдельных вычислителей,(В) соединенных системой связей. Она ' осуществляет решение задачи оптимизации режима для текущего состояния энергосистемы по параллельным алгоритмам ЮЛ, представленным в данной работе. При этом в качестве исходных данных долгаа использоваться информация о состоянии ЭЗС по данным телеизмерений (Til). При циклическом ресешш задачи полученные результаты, т.е. оптимальные значения независимых переменных, должны выдаваться в качестве управляющих воздействий для исполнительных органов.

На каждом цикле функционирования системы осуществляется получение ОХ каждой подсистемы з соответствующем В.Данные о ОХ после завершения этого этапа должны быть переданы в один 3,осуществляющий • решение СУС по обычному . последовательному алгоритму. Вычисленные ' .подвекторы граничных переменных передается в каждый из В подсистем для расчета оптимальных значений внутренних переменных.

Высокая эффективность система данного типа определяется следующими преимуществами реализуемых в ней алгоритмов: 1) наличке длинных параллельных ветвей; 2) малый объем передачи данных ме*кду В; 3) идентичность их свойств ходимости свойствам соответствующих базовых алгоритмов.

В данной главе также рассматривается построение системы

Рис. 3.' Распределенная система управления нормальными режимами ЭЭС на основе методов КМ. -1 -ЭВМ верхнего уровня ; 2- локальные ЭВМ нижнего уровня ; 3- информация по данным телеизмерений; 4- выдача управляющих воздействий; 5- информация о ОХ подсистем; 6- информация о граничных переменных ; 7- канал связи (магистраль). ЭВМ; 8-электроэнергетическая система; 9- Гранина подсистем.

ТИ, являющейся частью распределенной системы управления, и предложен параллельный алгоритм оценки. состояния, явлющкйся частным случаем алгоритма ' КМ для оптимизации режима. Особен-' ностью этого алгоритма является то, что он применим для решения задач, в которых не соблюдается уравнение (1 ). Это происходит в тех случаях, когда вектор измерений включает мощность ( или ток) поперечной ветви (нагрузки или генерации), соединенной с граничным узлом. При этом в целевой функци киме-ется'составляющая, являющаяся произведением функций, зависящих от параметров режима двух примыкающих друг к другу подсистем.

В данном алгоритме при формировании системы уравнений подсистемы типа (2) подматрица формируется как

сумма отнесенных к подсистеме з составляющих матриц вторых производных • ( для каждой из пары подсистем, включающей подсистему з и примыкающую подсистему Ь, в данную матрицу включается нулевая матрица или полная матрица <ЭгРд / ).

В последней части датой главы рассматривается решение задач оценки степени устойчивости режимов, реализуемых в процессе управлешш ЭЗС и степени тяжести возможных аварий. Описывается параллельный алгоритм КМ для расчета мощности нагрузки, которую необходимо отключать после возникновения аварии с целью сохранение статической устойчивости системы

Представленные в данной диссертации алгоритма КМ били реализованы в виде программ оптимизации реют» по активной мощности [ по алгоритму (11 ) - (14 )] и оптимизации режима по реактивной мощности. Результаты проведенных по ним расчетов подтверждают работоспособность и эффективность ' предлоги иных в .настоящей работы алгоритмов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По результатам исследований и расчетов моото сделать следующие выводы:

1. Значительное повышение эффективности управления режимами больших ЭЭС возможно в настоящее время на основе создания • систем автоматического управления, включающих вычислительный системы в контур управления режимами.

2. Перспективной концепцией для реализации систеш автоматического управления нормальными режимами является

концепция распределенной системы управления, основу функционирования которой составляет расчет управляющих воздействий для текущего состояния ЭЭС по параллельным алгоритмам кибернетического ( функционального ) моделирования (КМ).

3. Применение принципов КМ для решения задачи расчета ' УВ в данной системе позволяет реализовть глобальную оптимальность режима в энергосистеме при высоком быстродействии, обеспечиваемом благадаря эффективному параллелизму вычислений, сходимости итерационного процесса, соответствующей базовому алгоритму оптимизации, и рациональной организация процесса движения информации.

4. На основе общей структуры алгоритмов КМ в диссертационной работе получены параллельные алгоритмы для решения задач оптимизации режима .по активной и реактивной мощности, позволяющие а полной море реализовать отмечзглые выше свойства эффективности при использовании в распределенной системе управления.

' 6. Разработан параллельный алгоритм оценки состояния по данным телеизмерений, предназначенной для использования в распределенной системе управления и позволяющий реализовать принципы КМ при условии отсутствия свойства аддитивности целевой функции системы.

6. Результаты расчетов по программам , .реализующим разработанные алгоритмы оптимизации,.подтверждают эффективность применения параллельных алгоритмов КМ < для решения задач автоматического управления режимами в распределенной системе.

Основные положения диссертационной работы отражены в следующей публикации: .-

- Суханов O.A., Хэрмущ Зияд. Распределенное управление режимами электроэнергетических систем с использованием принципов функционального (кибериитического) моделирования.// Моск.энерг.ин-т.М.:1993.Деп.в ВИНИТИ,В 93.от 8.0/.93г. 15. с.

Подписано к печати Л— In Л ИГ

. -'■ /Яй_Тираж /00 Заказ 4SO

Типография МЭИ, Кр-к'Нокоэармсннан, )3.