автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Анализ возникновения хаотических режимов в электроэнергетических системах с несколькими генераторами

РЫСЕВ ПАВЕЛ ВАЛЕРЬЕВИЧ

АНАЛИЗ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ХАОТИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ С НЕСКОЛЬКИМИ ГЕНЕРАТОРАМИ

Специальность 05.14 02 - Электростанции и электроэнергетические

системы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1

ООЗОВБЗТЭ

На правах рукописи

РЫСЕВ ПАВЕЛ ВАЛЕРЬЕВИЧ

АНАЛИЗ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ХАОТИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ С НЕСКОЛЬКИМИ ГЕНЕРАТОРАМИ

Специальность 05.14 02 - Электростанции и электроэнергетические

системы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Омский государственный технический университет»

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Федоров Владимир Кузьмич.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Лизалек Николай Николаевич, ЗАО «Институт автоматизации энергетических систем» (г Новосибирск)

кандидат технических наук, доцент Хромов Евгений Георгиевич, ЗАО «Сибирский проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт по проектированию энергетических систем и электрических сетей» (Сибэнергосетьпроект) (г. Новосибирск)

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Алтайский государственный

технический университет», г. Барнаул

Защита состоится «5» октября 2007 г. в 13 часов (ауд 227) на заседании диссертационного совета Д 223.008.01 при ФГОУ ВПО «Новосибирская государственная академия водного транспорта» по адресу 630099, г Новосибирск, ул Щетинкина, 33, НГАВТ (тел/факс (383) 222-49-76 E-mail ngavt@,ngs.ru или nsawt ese@mail.ru)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Новосибирская государственная академия водного транспорта»

Автореферат разослан « августа 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета

Тонышев В Ф.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Детерминистские законы, некогда бывшие наиболее приемлемыми научными законами, сейчас предстают перед нами как чрезмерные упрощения В классическом представлении считают, что если бы в некоторый момент времени состояние нелинейной электроэнергетической системы (НЭЭС) было известно с достаточной точностью, то в принципе будущее поведение НЭЭС можно было бы предсказать, а прошлое - восстановить

В системе линейных уравнений знание собственных значений и собственных векторов матрицы коэффициентов позволяет записать ее решение в замкнутом виде В системах нелинейных уравнений замкнутые решения могут быть получены лишь для небольшого числа систем, вследствие чего решающая роль в отыскании и анализе различных нелинейных явлений отводится методам численного моделирования

Хаос — это новый тип и особая форма поведения НЭЭС в установившемся режиме Хаотическая НЭЭС представляет собой детерминированную систему, которая ведет себя случайным образом

В последние годы в электроэнергетических системах (ЭЭС) значительно возросла доля нелинейной нагрузки — это связано с прогрессом в производстве силовых полупроводниковых устройств (преобразователи частоты, инверторы и т д) Такие устройства все чаще находят применение в промышленности и в быту При наличии нелинейности существует широкий диапазон параметров элементов, при которых поведение ЭЭС в установившемся состоянии может оказаться хотя и ограниченным, но непериодическим Колебания приобретают случайный характер и имеют не дискретный спектр, как в периодическом случае, а широкий непрерывный спектр. Кроме того, поведение ЭЭС оказывается столь чувствительным к начальным условиям, что долговременное прогнозирование точного решения становится невозможным.

Хаотические колебания вследствие своих особенностей могут вызывать аварии оборудования систем электроснабжения, ложные срабатывания устройств релейной защиты и т д.

Таким образом, встает вопрос об изучении, моделировании и предсказании возможности появления таких режимов Цель работы.

Целью диссертационной работы является анализ возникновения, разработка метода идентификации и математическое моделирование хаотических режимов в электроэнергетических системах для экономичного и надежного производства электроэнергии, ее транспортировки и снабжения потребителей электроэнергией в необходимом количестве и требуемого качества

Для достижения поставленной цели потребовалось решение следующих конкретных задач:

1. Обзор имеющихся методов и средств анализа хаотических режимов работы НЭЭС

2. Математическое и компьютерное моделирование процессов в нелинейных диссипативных электрических системах.

3 Создание физической модели для проверки результатов компьютерного и математического моделирования

4 Исследование и моделирование на ЭВМ электроэнергетических систем и их частей

5 Обоснование возможности возникновения хаотических процессов в

ЭЭС

6 Разработка метода идентификации переходных хаотических колебаний

Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются нелинейные диссипативные ЭЭС и их режимы работы Предметом исследования являются хаотические процессы, а также их идентификация в ЭЭС с несколькими генераторами

Методы исследований. В диссертации приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований, полученные с использованием методов теоретических основ электротехники, теории ЭЭС, вычислительной математики, прикладного пакета программ для инженерных и научных расчетов в среде Windows «MathCAD», системы схемотехнического моделирования «Micro-Cap»

Научная новизна работы заключается в следующем

- Разработаны методы математического и физического моделирования хаотических режимов в ЭЭС с несколькими генераторами

- Разработаны методы расчета установившихся и переходных хаотических процессов, связанных с устойчивостью ЭЭС.

- Для НЭЭС выявлены основные отличительные особенности и закономерности, по которым можно идентифицировать хаотические колебания Введена математическая модель ЭЭС, позволяющая моделировать хаотические режимы работы

- Показано, что посредством малых управляющих воздействий можно стабилизировать хаотическую фазовую траекторию ЭЭС, осуществляя тем самым управляемые переходы из режима развитого хаоса к режимам периодических колебаний

- Определены основные пути, ведущие к хаосу в ЭЭС Рассмотрено место хаоса в эволюции нестабильности электроэнергетической системы

- Предложен метод обнаружения переходных хаотических колебаний в ЭЭС, используя показатели Ляпунова

Практическая ценность

Практической ценностью работы является анализ и выявление свойств хаотических колебаний, а также разработка алгоритма обнаружения переходных хаотических колебаний в электроэнергетических системах

1. Предложены способы управления, синхронизации и стабилизации хаотических колебаний в электрической системе, состоящей из двух идентичных генераторов

2. Создан метод обнаружения переходных хаотических колебаний в нелинейной электрической системе или ее части, использующий показатели Ляпунова как параметр идентификации.

3 Разработан и внедрен в учебный процесс лабораторный стенд, моделирующий хаотические колебания в нелинейных электрических системах, позволяющий наглядно продемонстрировать свойства и особенности хаотических режимов работы

Реализация и внедрение результатов работы.

1 Алгоритм обнаружения переходных хаотических колебаний, использующий показатели Ляпунова применяется на Омской ТЭЦ-4 в электрической системе очистки пылегазовыбросов

2 Полученные результаты используются в учебном процессе ОмГТУ

Личный вклад.

Основные научные результаты и положения, изложенные в диссертации, постановка задач, методология их решения, исследование хаотических режимов в ЭЭС разработаны и получены автором самостоятельно

Основные положения выносимые на защиту:

1 Результаты исследований основных свойств и особенностей функционирования нелинейных диссипативных электроэнергетических систем в режиме детерминированного хаоса

2 Методы идентификации и анализа хаотических процессов, происходящих в нелинейных электроэнергетических системах

3 Предложенные способы управления, синхронизации и стабилизации хаотических колебаний в системе из двух идентичных генераторов путем малых воздействий на один из генераторов

4 Алгоритм идентификации переходных хаотических колебаний, использующий показатели Ляпунова

Достоверность результатов подтверждается корректным применением для теоретических выводов математического аппарата, качественным совпадением и достаточной сходимостью результатов вычислительных и физических экспериментов, апробацией как предварительных, так и окончательных результатов диссертационной работы

Апробация работы. Материалы работы докладывались и обсуждались на

- научно - практической конференции «Энергетика на рубеже веков», посвященной 60 - летию ОАО АК «ОмскЭнерго» и Омского механико-технологического техникума (Омск 2003),

- V международной научно-технической конференции «Динамика систем, механизмов и машин» (Омск, 2004),

- 65 юбилейной студенческой научно-практической конференции, посвященной 75 - летию СибАДИ (Омск, 2005),

- XI Всероссийской научно - технической конференции «Энергетика, экология, надежность, безопасность» (Томск, 2005),

- заседаниях кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» Омского государственного технического университета (Омск, 2006)

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 18 печатных работ, в том числе 1 тезис доклада на научно-технической конференции, 17 статей В публикациях в соавторстве личный вклад соискателя составляет более 50%

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа содержит введение, четыре главы, основные выводы по результатам научных исследований, список литературы и приложение Общий объем составляет 160 страниц, в том числе 102 рисунка, 3 таблицы, 77 литературных источников

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проводимых исследований, научная новизна и практическая значимость результатов, сформулированы цель и основные задачи работы, представлена структура диссертации и основные положения, выносимые на защиту

В первой главе проведен аналитический обзор методов и средств теории хаотических колебаний Дано определение явления детерминированного хаоса Рассмотрены основные характеристики, параметры и отличительные особенности режима детерминированного хаоса. Обоснована возможность появления бифуркационных переходов типа хаос - хаос в нелинейной диссипативной электрической системе Приведено аналитическое обоснование возможности идентификации переходных хаотических колебаний, используя характеристические показатели Ляпунова.

Показано, что в диссипативных нелинейных системах, размерность фазового пространства которых N > 3, теоретически возможен режим сложных непериодических (хаотических) колебаний Этот тип движения детерминирован и характеризуется неустойчивостью.

В результате анализа выяснено, что основными свойствами динамических систем, демонстрирующих режим детерминированного хаоса, являются чувствительная зависимость режима функционирования к сколь угодно малым изменениям начальных условий и широкополосный спектр

Идентификация хаотических режимов может осуществляться по нескольким параметрам, основными из которых являются фазовые портреты колебаний (странные аттракторы), характеризующиеся дробной размерностью и характеристические показатели Ляпунова, в ряду которых должен обязательно присутствовать хотя бы один положительный показатель

Во второй главе представлены результаты исследований динамики нелинейных электрических систем, в которых могут возникать хаотические процессы. Детально рассмотрена так называемая «схема Чуа» (рисунок 1а). Схема Чуа - одна из автономных нелинейных электрических систем, в которых возможны хаотические колебания Она содержит нелинейный элемент, описываемый вольтамперной характеристикой, представленной на рисунке 16 На рисунке 1а нелинейному элементу соответствует часть схемы, ограниченная пунктирной линией

Исследовано поведение системы при различных вариациях управляющих параметров Представлена математическая модель, описывающая процессы, происходящие в схеме Чуа Процессы в системе Чуа исследованы путем компьютерного и математического моделирования По результатам моделирования построены временные зависимости токов и напряжений в цепи, фазовые порт-

реты колебаний и частотные спектры Приведены экспериментальные подтверждения результатов моделирования

т

Шо

—"х!?1 1 \ I N В»

-В, \ 1 '1Гн

Рисунок 1 - Схема Чуа а) Реализация схемы, б) Вольтамперная характеристика нелинейного элемента

Генератор Чуа описывается системой дифференциальных уравнений

[ С2 ^Нрио(иС2-иС1)-8(и)

щ

С1

(1)

л

где §(и) выражает вольт - амперную характеристику нелинейного элемента, а через и<д,Uc2.il обозначены соответственно напряжения на конденсаторах С1 и С2 и ток в индуктивности Ь ,2

- - параметры управления Изменяя их можно доби-

С2 „ С2 Ю

а = — , В =-

С1 Р Ь

ваться различных режимов работы системы.

Хаотическому поведению этой системы можно дать качественное объяснение Параллельное соединение С1 и Ь образует основной осциллирующий

механизм Проводимость в обеспечивает взаимодействие между осциллирующим резонансным контуром С1-Ь и нелинейным элементом - «диодом Чуа», описываемым вольтамперной характеристикой §(Ц) и объединенным с конденсатором С2 В проводимости в рассеивается часть энергии, передаваемой с одного контура на другой Изменяя величину в можно варьировать параметры управления аир, вследствие чего может меняться характер колебаний, их амплитуда и частота Действие этого нелинейного элемента и объясняет хаотическое поведение схемы Если бы элемент был локально пассивным, то схема вела бы себя совершенно спокойно - все решения асимптотически стремились бы к устойчивому равновесию

исг В

300 I ее. оео" " " 060 ~ 1В0 Г, ' *"

ис2 В

Рисунок 3 - Изображение странного аттрактора в НЭС Чуа

Так как §(Ц) описывает локально активный нелинейный элемент (инэ(0" 'нэ(1) <0)'то во внешнюю цепь непрерывно подается энергия Аттрактивный характер хаотических траекторий обусловлен рассеянием энергии в пассивном элементе в, что сдерживает ее нарастание. Однако баланс энергии оказывается весьма своеобразным, и непрерывно изменяющимся во времени, никогда не повторяясь как периодическое явление

Результаты компьютерного моделирования были качественно подтверждены физическим экспериментом (рисунок 4)

Рисунок 4 - Фотография осциллограммы хаотических колебаний напряжения на емкости С2

НЭС Чуа была детально исследована для того, чтобы изучить свойства и особенности хаотических колебаний; выработать средства и алгоритмы математического (компьютерного) моделирования, с помощью которых можно идентифицировать хаотические колебания, проводить анализ нестационарных режимов сложных НЭС и ЭЭС.

Кроме того, в главе был исследован неавтономный генератор Чуа, отличающийся от базовой схемы ветвью, содержащей источник синусоидальной ЭДС. В результате моделирования были обнаружены хаотические процессы, демонстрирующие такие же свойства и особенности, что и в случае автономной схемы

Также в главе рассмотрены еще две системы, в которых возможны хаотические колебания (автономный генератор, реализующий аттрактор типа «двойной завиток» и нелинейная электрическая цепь, содержащая индуктивность с гистерезисом), обладающие теми же особенностями, что и в системе Чуа

По представленным исследованиям сделаны выводы о возможности существования в нелинейных электрических системах хаотических колебаний электрических величин Путем моделирования изучены свойства хаотических процессов

Анализ возникновения хаотических режимов для перечисленных НЭС проводился по вполне определенной причине Эти НЭС и им подобные являются составными частями системы электроснабжения высоковольтных электрических фильтров системы пылегазоочистки на тепловых электрических станциях

Третья глава посвящена исследованиям системы из двух идентичных генераторов Чуа Произведено моделирование различных режимов работы системы Обоснована возможность управления, синхронизации и стабилизации

хаотических колебаний в этой системе Предложена математическая модель системы двух генераторов С помощью математической модели осуществлено управление, синхронизация и стабилизация детерминированного хаоса в системе двух генераторов Чуа Предложен алгоритм управления системой

Результаты моделирования позволили сделать вывод о том, что характер колебаний в системе, состоящей из нескольких генераторов более сложен, чем в случае одиночной схемы и находится в сильной зависимости от типа связи между генераторами В работе рассматривались два типа связи резистивная и емкостная (рисунок 5).

а б

Рисунок 5 - Схема для моделирования системы двух идентичных генераторов Чуа с резистивной (а) и емкостной связью (б)

При емкостной связи процессы в системе заметно усложнялись, колебания переставали быть синхронными как в случае резистивной связи (рисунок 6), фазовый портрет имел четыре центра притяжения в отличии от двух для случая резистивной связи.'

Рисунок 6 - Графики напряжений и тока в элементах системы В результате исследований было показано, что хаотические колебания можно стабилизировать и свести к периодическим колебаниям путем подачи управляющего воздействия следующего вида.

г(Ц), г < 0 - 0 5а ± ^0.25(| - <х)2 - (£Р - 2сф - ^р), (2)

'тд, еслиис1<-В] ть если|иС1|<Вр ^то, еслиис}>Вр

Р'

ис2.В

О 710 43014- 4

-О 14-----

-043-1- --О

I , с

Рисунок 7 - График зависимости напряжения на конденсаторе С2 от времени при отсутствии управляющего воздействия

Рисунок 8 - График зависимости напряжения на конденсаторе С2 от времени в присутствии управляющего воздействия

На рисунках 7,8 показаны осциллограммы напряжений до и после ввода управляющего воздействия, наглядно демонстрирующие эффективность такого способа управления

Таким образом на примере системы из двух идентичных генераторов Чуа было показано, что путем подачи управляющего воздействия хаотические траектории можно стабилизировать и свести к периодическим

Аналогичным образом как и во второй главе, анализ возникновения хаотических режимов для перечисленных НЭС проводился по вполне определенной причине Исследуемые НЭС и подобные им входят функциональными блоками в систему электроснабжения высоковольтных электрических фильтров системы пылегазоочистки тепловых электрических станций

В четвертой главе Обосновывается возможность возникновения хаотических режимов в ЭЭС Моделируются хаотические процессы, происходящие в ЭЭС, включающей один или несколько генераторов

Основные результаты будут относиться к изолированным нелинейным ЭЭС сравнительно небольшой мощности, так как именно в таких ЭЭС наиболее вероятно возникновение хаотических режимов

-0.5 6

63Т.МС

Он

Ц^Н. ги>хи

ь

—<е-

у2

,0«

У|

Ос

Р|ь,Ол

Рисунок 9- Изолированная электроэнергетическая система

Математическая модель ЭЭС изолированной нелинейной ЭЭС (рисунок 9) представляется уравнениями Парка-Горева в координатах <3, я.

Анализ возникновения хаотических колебаний проводится с учетом принятых допущений и выбранных численных значений параметров ЭЭС, указанных в диссертационной работе

В результате исследований одномашинной ЭЭС определены возможные пути, ведущие к хаотическим колебаниям а) каскад бифуркаций удвоения периода и б) большое возмущение (короткое замыкание, наброс нагрузки и тд.)

Постепенно увеличивая бифуркационный параметр (Зц, (реактивная мощность динамически изменяющейся во времени нагрузки) от 1 190 до 1 203, получаем устойчивые колебания с периодом 1Т, 2Т, 4Т, 8Т При нарастании удвоения периодов бифуркаций (каскад бифуркаций), колебания угла 8 и угловой частоты <а сводятся к хаотическому процессу

Рисунок 10 - Результаты моделирования при начальной угловой частоте е>(0) = 1 36 рад/с

При величине <3ц, = 10 89 (произошел наброс нагрузки), получаем хаотические колебания угловой частоты в диапазоне 0 5 < со < 1 698 рад/с Если выразить колебания угловой частоты ш относительно базисной частоты 5=50 Гц, то получим 0 08 < Д!1 < 0.27 Гц

Появление хаотического режима связано с различными возмущениями В качестве примера результатов анализа хаотических колебаний приводятся хаотические колебания угловой частоты ю и соответствующий фазовый портрет (рисунок 10)

Математическая модель трехмашинной ЭЭС (рисунок 11) позволяет анализировать возникновение переходных хаотических колебаний, разрушение хаоса и последующую неустойчивость

В12

Предположим, что генератор 2 отключен Анализ возникновения переходных хаотических колебаний проводится с учетом принятых допущений и выбранных численных значений параметров ЭЭС, указанных в диссертационной работе.

Результаты исследований, изображенные на рисунках 12, 13 представляют переходные хаотические колебания угла 5 и угловой частоты га с ярко выраженной зависимостью от начальных условий На рисунке 14 показан соответствующий фазовый портрет

8,я«

Рисунок 12 - Переходный хаотический характер изменения во времени угла § генератора 3

Рисунок 13 - Переходный хаотический процесс колебаний угловой частоты со генератора 3 Непрерывная кривая и пунктирная кривая отражают характер изменения угловой частоты со при близких начальных условиях

04 0« 1 5,рад

Рисунок 14 - Фазовый портрет переходной хаотической траектории в системе координат(53,соз)

Уменьшая инерционную характеристику генератора 3 по сравнению с ге-

нератором 1

0.707

, получим решения для угла 8 и угловой частоты со

генератора 1, изображенные на рисунках 15, 16 в виде переходных хаотических колебаний На рисунке 17 представлен фазовый портрет.

Рисунок 15 - Переходный хаотический характер изменения во времени угла б генератора 1

Рисунок 16 - Переходный хаотический характер изменения во времени угловой частоты со генератора 1

0473 г 0.53 О.рад

Рисунок 17 - Фазовый портрет переходной хаотической траектории в системе координатой],шО

Обнаружено явление разрушения хаотического колебания и потери устойчивости генератора 3 (рисунок 18,19)

- 5з рад

Рисунок 18 - Внезапная потеря устойчивости переходного хаотического колебания генератора 3

Рисунок 19 - Фазовый портрет потери устойчивости в системе координат (83,ш3)

В результате исследований было выяснено, что хаос может являться промежуточной стадией в эволюции нестабильности системы После разрушения хаотических режимов в ЭЭС возможны лавина напряжения, угловая и частотная нестабильность (рисунок 20).

—^Угловая нестабильность]

Большое возмущение

Возникновение еозмущ^ния

Бифуркация Хопфа

Малое возмущение

Хаос

и

Разрушение хаоса

1

Угловая нестабильность и лавина напряжения

—Лавина напряжения |

Непрерывное изменение параметров Рисунок 20 - Место хаоса в эволюции нестабильности ЭЭС

Для переходных хаотических колебаний был предложен метод идентификации, использующий в качестве оперативного параметра обнаружения характеристические показатели Ляпунова Среди показателей Ляпунова 1=1, - > п, для хаотической траектории имеется, по крайней мере, одна положительная величина А? Эта характеристика отличает хаотические режимы от

других типов режимов, поскольку для других режимов - точек равновесия и периодических решений — все показатели Ляпунова отрицательные

На интервале ОДТ, показатели Ляпунова, 1=1> определяются

как ^^¿^АИ^!! (3)

Предложенный метод реализуется с помощью следующего алгоритма идентификации переходных хаотических колебаний

Пусть {(б(кДТ))}={(5,(кДТ),.,5т(кДТ))} - последовательность измерений углового вектора, {(ю(кДТ))} = {(ю1(кДТ)> ,ют*(кДТ))} - последовательность измерений частотного вектора, к=0, 1, , N. АТ является периодом

квантования, NAT является интервалом измерения, am- число исследуемых генераторов

Алгоритм состоит из двух шагов

Шаг 1 Использование {(§(кДТ))} и {(ю(кАТ))} для идентификации уравнений колебаний

Шаг 2 Оценка A!jnat] из идентифицированных уравнений колебаний Использование знака A.'[nat] как показателя обнаружения хаотических колебаний

Пояснение Шага 1 Если ЭЭС состоит из ш генераторов, то уравнения колебаний имеют вид

d2S,(kAT) _ о, ((к + 1)ЛТ)-<р,(кАТ) '

"dt1 ЛТ - (4)

Интегрируя (4), получаем значения 5,(кЛТ)

Пояснение Шага 2 Наибольший показатель Ляпунова на интервале NAT вычисляется следующим образом

Помимо идентификации переходных хаотических колебаний с помощью показателей Ляпунова возможно осуществлять прогнозирование поведения ЭЭС. Так, если наибольший показатель Ляпунова отрицательный, но в течении времени увеличивается, приближаясь к нулю, можно сделать вывод о том, что система подходит к границе статической устойчивости и вскоре возможно возникновение хаотических колебаний

Таким образом, отслеживая значения наибольшего показателя Ляпунова, можно принять превентивные меры, направленные на предотвращение возникновения хаотических колебаний (например, увеличение генерации реактивной мощности)

В приложении представлены акты внедрения результатов работы ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1 В диссипативных нелинейных системах, размерность фазового пространства которых больше трех, теоретически возможен режим сложных непериодических (хаотических) колебаний Этот тип движения детерминирован и характеризуется неустойчивостью Основными свойствами динамических систем, демонстрирующих режим детерминированного хаоса, являются чувствительная зависимость режима функционирования к сколь угодно малым изменениям начальных условий и широкополосный спектр

2 Показано, что хаотические процессы весьма вероятны в НЭС, ВАХ нелинейных элементов которых являются ниспадающими При этом нелинейный элемент является активным, что способствует возникновению неустойчивости и хаоса

3 Был произведен физический эксперимент, целью которого являлось подтверждение результатов компьютерного моделирования Была экспериментально доказана возможность возникновения в НЭС установившихся сложных непериодических колебаний электрических величин Результаты физического эксперимента подтвердили данные компьютерного моделирования

4 Процессы в системах с несколькими генераторами являются более сложными, чем в случае систем с одним генератором Появляются новые режимы, не свойственные системам с одним генератором Для системы двух идентичных генераторов с резистивной и емкостной связью показано, что динамика системы во многом зависит от типа связи Рассмотрена возможность управления и синхронизации хаотических колебаний в системе двух идентичных генераторов с емкостной связью Показано, что путем малого управляющего воздействия на одну из подсистем, можно стабилизировать фазовую траекторию в симметричном подпространстве и свести хаотический режим к периодическим колебаниям

5 В ЭЭС возможны несколько путей перехода к хаосу каскад удвоений периода бифуркаций и большое возмущение в системе

6 При разрушении хаоса может возникать лавина напряжения, угловая и частотная нестабильности. Это говорит о том, что хаос в ЭЭС, очень вероятно, будет промежуточной стадией в переходном процессе, возникшем после большого возмущения

7. Исследовано явление сосуществования четырех различных аттракторов в энергосистеме Сосуществование устойчивого равновесия с устойчивым предельным циклом и хаотическими аттракторами говорит о возможности возникновения переходного процесса в ЭЭС, который может привести к а) нормальному условию равновесия, б) незатухающим колебаниям, или в) хаосу

8 Для обнаружения переходных хаотических колебаний предложено использовать характеристические показатели Ляпунова В качестве оперативного показателя обнаружения рекомендуется использовать наибольший показатель Ляпунова Предложен алгоритм обнаружения переходных хаотических колебаний и неустойчивости

9. В соответствии с результатами проведенных в данной работе исследований соискателем разработан алгоритм обнаружения переходных хаотических колебаний, примененный на ТЭЦ - 4 г Омска Применение этого алгоритма позволило снизить пылегазовыбросы на 0 8 -1% на Омской ТЭЦ-4

Основные результаты опубликованы в следующих работах

1 Рысев, П.В. Исследование динамики простейших моделей детерминированного хаоса / П В Рысев [и др ] // Омский научный вестник - 2005 - № 4(33) - С 134-141

2 Рысев, П.В. Моделирование на ЭВМ хаотических режимов работы нелинейных электрических цепей / П В Рысев, А.А Якубович, Е.В Котельникова //Омский научный вестник -2005-№2(31) - С 110-115.

3 Рысев, П.В. Моделирование процессов в нелинейной диссипативной системе двух автономных генераторов с различными типами связи / П В Рысев, ДВ Рысев//Омский научный вестник -2006 -№9(46) -С 112-116.

4 Рысев, П.В. Исследование простейших моделей детерминированного хаоса / П В Рысев, Е Ю Свешникова, Д В Рысев , Омский гос техн ун-т -Омск- 2005 - 20 с - Деп в ВИНИТИ 19 10 2005, № 1338

5. Рысев, П.В. Разработка программы для расчета хаотических режимов работы нелинейных электрических цепей, Омский гос техн ун-т - Омск: 2005 - 14 с - Деп в ВИНИТИ 19 10 2005, № 1339

6 Рысев, П.В. Эффективность электроэнергетических систем при возникновении в них хаотических режимов / ПВ. Рысев, В К. Федоров, ЕЮ. Свешникова // Энергетика, экология, надежность, безопасность Матер XI Все-рос науч -техн. конф Томск изд - во ТПУ, 2005 -С 78-80

7 Рысев, П.В. Хаос в нелинейных электрических цепях / ПВ Рысев, В К Федоров//Омский научный вестник-2003-№ 1(22) - С 59-63

8 Рысев, П.В. Энтропийный анализ режимов нелинейных электроэнергетических систем / П В Рысев, В К. Федоров, В.И Суриков // Омский научный вестник-2003-№1(22) -С 66-69

9 Рысев, П.В. Случайные и хаотические процессы в электроэнергетических системах / П В Рысев [и др ] // Омский научный вестник - 2003 - № 1(22). -С 69-75

10 Рысев, П.В. Нелинейные электрические цепи возникновение хаотических режимов / ПВ. Рысев, В К Федоров, В И Суриков // Вестник Павлодарского университета - 2003 - №5 (14) - С 53-57

11 Рысев, П.В. Хаос как неотъемлемое свойство нелинейных электрических цепей / П В Рысев, В К Федоров // Энергетика на рубеже веков Сб матер науч - практ конф / Под ред В H Горюнова Омск Изд - во ОмГТУ, 2003 -С 116-122

12 Рысев, П.В. Динамика системы двух идентичных связанных хаотических генераторов // Динамика систем, механизмов и машин Матер V Между-нар науч - техн конф - Омск- 2004 - С 225-228

13 Рысев, П.В. Управление и синхронизация хаоса в системе связанных генераторов / П В. Рысев [и др ] // Динамика систем, механизмов и машин- Матер V Междунар науч-техн конф - Омск 2004.-С 229-234

14 Рысев, П.В. Возникновение хаотических режимов в нелинейных электрических цепях / П В Рысев, В К Федоров // Научные труды инженерно -строительного института — Омск Изд-во СибАДИ, 2005 - Вып 1 - С 237 -243

15 Рысев, П.В. Динамика системы двух хаотических генераторов Чжуа / П В Рысев, Е Ю Свешникова, Д В Рысев // Межвуз сб. тр студентов, аспирантов и молодых ученых Омск СибАДИ, 2005 - Вып 2 - Ч 1.-С 253-257

16 Рысев, П.В. Особенности диссипации энергии в нелинейных электрических цепях / П.В Рысев, В К Федоров, Е Ю Свешникова Н Омский научный вестник -2005 -№ 1(30) -С. 131-135

17 Рысев, П.В. Детерминированный хаос в электрических цепях / ПВ Рысев, В К Федоров, Е Ю Свешникова // Энергосбережение и энергетика в Омской области - 2005,- № 1(14) - С. 80 - 82

18 Рысев, П.В. Хаос в системе связанных нелинейных генераторов Управление и синхронизация / П.В Рысев [и др ] // Энергосбережение и энергетика в Омской области - 2005 - № 1 (14) - С 82-86

Per № б\н. Сдано в набор 30 0(?07 Подписано в печать 31 0^07 Формат 60/84 1/16 Бумага офсетная Гарнитура «Тайме» Печать на ризографе Печ л 1,25(1,16) Уч-изд л 1,4 Тираж 110 экз Заказ 54

Издательство ФГОУ ВПО ОмГАУ _644008, Омск, ул Сибаковская, 4, тел 65-24-33_

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии ИГТ Макшеевой Е А

Введение

Глава 1 Нелинейные электрические системы. Возникновение и характеристики хаотических колебаний

1.1 Динамические системы

1.2 Установившиеся режимы, размерность и устойчивость предельных множеств

1.3. Исследование свойств детерминированного хаоса. Характеристики хаотических режимов нелинейных электрических систем

1.4 Обоснование возможности возникновения хаотических режимов в электроэнергетической системе. Идентификация хаотических и переходных хаотических колебаний

1.5 Выводы

Глава 2 Исследование динамики и анализ возникновения режима детерминированного хаоса в нелинейных электрических системах

2.1 Нелинейная электрическая система Чу а

2.1.1 Уравнения цепи

2.1.2 Компьютерное моделирование

2.1.3 Физическое моделирование

2.2 Неавтономный генератор Чуа

2.3 Автономный генератор, реализующий аттрактор типа «двойной завиток»

2.3.1 Физическая реализация и наблюдение

2.3.2 Экспериментальные наблюдения

2.4 Нелинейная электрическая цепь, содержащая индуктивность с гистерезисом

2.5 Выводы

Глава 3 Моделирование процессов в нелинейных электрических диссипативных системах автономных генераторов

3.1 Исследование динамики системы двух идентичных генераторов Чуа

3.1.1 Система двух генераторов Чуа, соединенных посредством резистивной связи

3.1.2 Система двух идентичных генераторов Чуа с емкостной связью

3.2 Управление и синхронизация хаоса в системе связанных ^ генераторов

3.3 Генератор Анищенко - Астахова

3.3.1 Моделирование в программе MathCAD

3.3.2 Моделирование в программе Micro-Cap

3.4 Выводы

Глава 4 Обоснование возможности возникновения и моделирование^ хаотических процессов в электроэнергетических системах

4.1 Нестабильность и хаос в электроэнергетической системе

4.1.1 Модели электроэнергетической системы

4.1.2 Возможные пути возникновения хаотических режимов в электроэнергетических системах

4.1.3 Неустойчивость и хаос

4.1.4 Неустойчивые режимы и хаос

4.2 Сосуществование четырех различных аттракторов в фазовом пространстве изолированной электроэнергетической системы

4.3 Переходные хаотические колебания в электроэнергетической системе

4.3.1 Определение характеристических показателей Ляпунова

4.3.2 Измерение фазы в реальном времени

4.3.3 Обнаружение переходных хаотических колебаний

4.3.4 Анализ и моделирование переходных хаотических колебаний

4.4 Выводы j

Актуальность темы. Детерминистские законы, некогда бывшие наиболее приемлемыми научными законами, сейчас предстают перед нами как чрезмерные упрощения. В классическом представлении считают, что если бы в некоторый момент времени состояние нелинейной электроэнергетической системы (НЭЭС) было известно с достаточной точностью, то в принципе будущее поведение НЭЭС можно было бы предсказать, а прошлое - восстановить. Такого рода теоретическая схема указывает, что в определенном смысле настоящее содержит в себе прошлое и будущее.

В классическом понимании выражение «вскрыть причинно - следственные связи » означает «понять динамику процессов», происходящих в НЭЭС. При этом предполагается, что причина и следствие соизмеримы. Для устойчивых и нейтральных процессов это имеет место. В неустойчивых процессах ситуация иная: очень «малая» причина приводит к следствию, которое по масштабу несоизмеримо с причиной. Обычно в таких случаях говорят, что причиной явилась неустойчивость, а не малое начальное воздействие. Но тогда происходит существенный сдвиг понятий: в качестве причины фигурирует не внешнее воздействие, а внутреннее свойство НЭЭС, приводящее к внезапному качественному изменению поведения НЭЭС при изменении некоторого ее параметра.

Описание НЭЭС требует привлечения понятий порядка и хаоса. Выясняется, что хаос может появляться из упорядоченного состояния (детерминированный хаос), а порядок - из хаотического состояния. Отмечают два свойства и одну особенность хаотических состояний НЭЭС. Термин «хаос» применяется к таким состояниям НЭЭС, траектории которых в фазовом пространстве обнаруживают сильную зависимость от начальных условий. Другое свойство НЭЭС в хаотическом состоянии - потеря информации со начальных условиях. Особенностью НЭЭС в хаотическом состоянии является возбуждение непрерывного спектра частот реакции - отклика НЭЭС, расположенного ниже частоты внешнего воздействия.

Хаос представляет собой реально существующее причудливое и устойчивое нелинейное явление, которое трудно проанализировать. Издавна многие исследователи обращали внимание на хаос, но, приняв его за физический шум, не занимались изучением этого явления. Проявления хаоса разнообразны: от безобидных явлений (турбулентность) - до событий, способных приводить к катастрофам (потеря управления). Сведения о тех или иных проявлениях хаоса имеются практически во всех научных дисциплинах - астрономии, биологии, биофизике, химии, электротехнике, геологии, медицине и др.

Хаос - это новый тип и особая форма поведения НЭЭС в установившемся и переходном режимах. Из фундаментальных курсов по теории электрических цепей известно, что реакция - отклик всех устойчивых линейных цепей содержит две составляющие, одна из которых соответствует переходному процессу, а другая - установившемуся состоянию. При этом отклик в установившемся состоянии, описывающий поведение цепи или системы после завершения в ней всех переходных процессов, может представлять собой либо константу, либо некоторое периодическое решение. Это заключение настолько прочно входит в сознание инженеров, что большинство из них подсознательно экстраполирует его и на случай нелинейных цепей и систем. Для математического описания таких цепей составляют системы нелинейных уравнений.

В системе линейных уравнений знание собственных значений и собственных векторов матрицы коэффициентов позволяет записать ее решение в замкнутом виде. В системах нелинейных уравнений замкнутые решения могут быть получены лишь для небольшого числа систем, вследствие чего решающая роль в отыскании и анализе различных нелинейных явлений отводится методам численного моделирования. Но это никоим образом не затрагивало основополагающий научный принцип, заключающийся в том, что детерминированные системы по своей сути являются предсказуемыми: при заданных уравнениях, описывающих некоторую НЭЭС, и начальных условиях для этих уравнений режим

НЭЭС может быть предсказан на любой интервал времени. Открытие хаотических режимов НЭЭС доказало неправомерность такой точки зрения. Хаотическая НЭЭС представляет собой детерминированную систему, которая ведет себя случайным образом.

При наличии нелинейности существует широкий диапазон параметров элементов, при которых поведение цепи или системы в установившемся состоянии оказывается хотя и ограниченным, но непериодическим. Колебания приобретают случайный характер и имеют не дискретный спектр, как в периодическом случае, а широкий непрерывный спектр. Кроме того, поведение системы оказывается столь чувствительным к начальным условиям, что долговременное прогнозирование точного решения становится невозможным.

Цель диссертационной работы.

Целью диссертационной работы является анализ возникновения разработка метода идентификации и математическое моделирование хаотических режимов в электроэнергетических системах для экономичного и надежного производства электроэнергии, ее транспортировки и снабжения потребителей электроэнергией в необходимом количестве и требуемого качества.

Для достижения поставленной цели потребовалось решение следующих конкретных задач:

1. Обзор имеющихся методов и средств анализа хаотических режимов работы НЭЭС.

2. Математическое и компьютерное моделирование процессов в нелинейных диссипативных электрических системах.

3. Создание физической модели для проверки результатов компьютерного и математического моделирования.

4. Исследование и моделирование на ЭВМ электроэнергетических систем и их частей.

5. Обоснование возможности возникновения хаотических процессов в электроэнергетических системах (ЭЭС).

6. Разработка метода идентификации переходных хаотических колебаний.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются нелинейные диссипативные ЭЭС и их режимы работы. Предметом исследования являются хаотические процессы, а также их идентификация в ЭЭС с несколькими генераторами.

Методы исследований. В диссертации приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований, полученные с использованием методов теоретических основ электротехники, теории ЭЭС, вычислительной математики, прикладного пакета программ для инженерных и научных расчетов в среде Windows «MathCAD», системы схемотехнического моделирования «Micro-Cap».

Научная новизна работы заключается в следующем:

- Разработаны методы математического и физического моделирования хаотических режимов в ЭЭС с несколькими генераторами.

- Разработаны методы расчета установившихся и переходных хаотических процессов, связанных с устойчивостью ЭЭС.

- Для НЭЭС выявлены основные отличительные особенности и закономерности, по которым можно идентифицировать хаотические колебания. Введена математическая модель ЭЭС, позволяющая моделировать хаотические режимы работы.

- Показано, что посредством малых управляющих воздействий можно стабилизировать хаотическую фазовую траекторию ЭЭС, осуществляя тем самым управляемые переходы из режима развитого хаоса к режимам периодических колебаний. Синтезирована функция управляющего воздействия.

- Определены основные пути, ведущие к хаосу в ЭЭС. Рассмотрено место хаоса в эволюции нестабильности электроэнергетической системы.

- Предложен метод обнаружения переходных хаотических колебаний в ЭЭС, используя показатели Ляпунова.

Практическая ценность.

Практической ценностью работы является анализ и выявление свойств хаотических колебаний, а также разработка алгоритма обнаружения переходных хаотических колебаний в электроэнергетических системах.

1. Предложены способы управления, синхронизации и стабилизации хаотических колебаний в электрической системе, состоящей из двух идентичных генераторов.

2. Создан метод обнаружения переходных хаотических колебаний в нелинейной электрической системе или ее части, использующий показатели Ляпунова как параметр идентификации.

3. Разработан и внедрен в учебный процесс лабораторный стенд, моделирующий хаотические колебания в нелинейных электрических системах, позволяющий наглядно продемонстрировать свойства и особенности хаотических режимов работы.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Результаты исследований основных свойств и особенностей функционирования нелинейных диссипативных электроэнергетических систем в режиме детерминированного хаоса.

2. Методы идентификации и анализа хаотических процессов, происходящих в нелинейных электроэнергетических системах.

3. Предложенные способы управления, синхронизации и стабилизации хаотических колебаний в системе из двух идентичных генераторов путем малых воздействий на один из генераторов.

4. Алгоритм идентификации переходных хаотических колебаний, использующий показатели Ляпунова.

Реализация и внедрение результатов работы.

1. Алгоритм обнаружения переходных хаотических колебаний, использующий показатели Ляпунова применяется на Омской ТЭЦ-4 в электрической системе очистки пылегазовыбросов.

2. Полученные результаты используются в учебном процессе ОмГТУ.

Личный вклад.

Основные научные результаты и положения, изложенные в диссертации, постановка задач, методология их решения, исследование хаотических режимов в ЭЭС разработаны и получены автором самостоятельно.

Достоверность результатов подтверждается корректным применением для теоретических выводов математического аппарата; качественным совпадением и достаточной сходимостью результатов вычислительных и физических экспериментов; апробацией как предварительных, так и окончательных результатов диссертационной работы.

Апробация работы. Материалы работы докладывались и обсуждались на:

- научно - практической конференции «Энергетика на рубеже веков», посвященной 60 - летию ОАО АК «ОмскЭнерго» и Омского механико-технологического техникума (Омск 2003),

- V международной научно-технической конференции «Динамика систем, механизмов и машин» (Омск, 2004),

- 65 юбилейной студенческой научно-практической конференции, посвященной 75 - летию СибАДИ (Омск, 2005),

- XI Всероссийской научно - технической конференции «Энергетика, экология, надежность, безопасность» (Томск, 2005).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 18 печатных работ, в том числе: 1 тезис доклада на научно-технической конференции, 17 статей. В публикациях в соавторстве личный вклад соискателя составляет более 50%. Статьи: «Хаос в нелинейных электрических цепях» (Омский научный вестник № 22, Омск 2003), «Энтропийный анализ режимов нелинейных электроэнергетических систем» (Омский научный вестник № 22, Омск 2003), «Случайные и хаотические процессы в электроэнергетических системах» (Омский научный вестник № 22, Омск 2003), «Нелинейные электрические цепи: возникновение хаотических режимов» (Вестник Павлодарского университета №14, Павлодар 2003), «Хаос как неотъемлемое свойство нелинейных электрических цепей» (Энергетика на рубеже веков: Сб. матер, науч.- практ. конф. Омск 2003),

Динамика системы двух идентичных связанных хаотических генераторов» (Динамика систем, механизмов и машин: Матер. V Междунар. науч-техн. конф., Омск 2004), «Управление и синхронизация хаоса в системе связанных генераторов» (Динамика систем, механизмов и машин: Матер. V Междунар. науч.- техн. конф., Омск 2004), «Возникновение хаотических режимов в нелинейных электрических цепях» (Научные труды инженерно - строительного института. Вып. 1, Омск 2005), «Возникновение хаотических режимов в нелинейных электрических цепях» (Межвузовский сборник трудов студентов, аспирантов и молодых ученых. Омск: СибАДИ, 2005), «Динамика системы двух хаотических генераторов Чжуа» (Межвузовский сборник трудов студентов, аспирантов и молодых ученых. Омск: СибАДИ, 2005), «Особенности диссипации энергии в нелинейных электрических цепях» (Омский научный вестник. № 1(30)., Омск 2005), «Детерминированный хаос в электрических цепях» (Энергосбережение и энергетика в Омской области. № 14 Омск 2005), «Хаос в системе связанных нелинейных генераторов. Управление и синхронизация» (Энергосбережение и энергетика в Омской области. № 14, Омск 2005), «Моделирование на ЭВМ хаотических режимов работы нелинейных электрических цепей» (Омский научный вестник. № 2(31). Омск 2005), «Исследование простейших моделей детерминированного хаоса» (Омский гос. техн. ун-т - Омск, 2005. - 21 с. - Деп. в ВИНИТИ 19.10.2005, № 1338 - В2005), «Разработка программы для расчета хаотических режимов работы нелинейных электрических цепей» (Омский гос. техн. ун-т.-Омск, 2005. - 14 с. - Деп. в ВИНИТИ 19.10.2005, № 1339 - В2005), «Эффективность электроэнергетических систем при возникновении в них хаотических режимов» (Энергетика, экология, надежность, безопасность: Матер. XI Всероссийской науч. - техн. конф. Томск, изд - во ТПУ 2005), «Моделирование процессов в нелинейной диссипативной системе двух автономных генераторов с различными типами связи» (Омский научный вестник. № 9(46). Омск 2006).

Структура и объем работы. Диссертационная работа содержит введение, четыре главы, основные выводы по результатам научных исследований, список литературы и приложение. Общий объем составляет: 160 страниц, в том числе 102 рисунка, 3 таблицы, 77 литературных источников.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Проведенные в данной работе исследования показали, что хаотические процессы способны возникать как в элементарных системах, содержащих всего один нелинейный элемент, так и в сложных нелинейных диссипативных электроэнергетических системах. Хаотические колебания имеют сплошной спектр гармоник во всем диапазоне частот, что негативно влияет на показатели качества электроэнергии. Кроме того, хаотические процессы могут являться промежуточной стадией в эволюции случайной нестабильности электроэнергетической системы, вызывая лавину напряжения и угла. Для предотвращения негативного воздействия хаотических колебаний на элементы ЭЭС необходимо вовремя идентифицировать, а по возможности и прогнозировать появление таких режимов. Основой для решения названной проблемы являются результаты работы, проведенной автором, основное содержание которой заключается в следующем.

1. В диссипативных нелинейных системах, размерность фазового пространства которых больше трех, теоретически возможен режим сложных непериодических (хаотических) колебаний. Этот тип движения детерминирован и характеризуется неустойчивостью. Основными свойствами динамических систем, демонстрирующих режим детерминированного хаоса, являются чувствительная зависимость режима функционирования к сколь угодно малым изменениям начальных условий и широкополосный спектр.

2. Показано, что хаотические процессы весьма вероятны в НЭС, ВАХ нелинейных элементов которых являются ниспадающими. При этом нелинейный элемент является активным, что способствует возникновению неустойчивости и хаоса.

3. Был произведен физический эксперимент, целью которого являлось подтверждение результатов компьютерного моделирования. Была экспериментально доказана возможность возникновения в НЭС установившихся сложных непериодических колебаний электрических величин. Результаты физического эксперимента подтвердили данные компьютерного моделирования.

4. Процессы в системах с несколькими генераторами являются более сложными, чем в случае систем с одним генератором. Появляются новые режимы, не свойственные системам с одним генератором. Для системы двух идентичных генераторов с резистивной и емкостной связью показано, что динамика системы во многом зависит от типа связи. Рассмотрена возможность управления и синхронизации хаотических колебаний в системе двух идентичных генераторов с емкостной связью. Показано, что путем малого управляющего воздействия на одну из подсистем, можно стабилизировать фазовую траекторию в симметричном подпространстве и свести хаотический режим к периодическим колебаниям.

5. В электроэнергетических системах возможны несколько путей перехода к хаосу: каскад удвоений периода бифуркаций и большое возмущение в системе.

6. При разрушении хаоса может возникать лавина напряжения, угловая и частотная нестабильности. Это говорит о том, что хаос в ЭЭС, очень вероятно, будет промежуточной стадией в переходном процессе, возникшем после большого возмущения.

7. Исследовано явление сосуществования четырех различных аттракторов в энергосистеме. Сосуществование устойчивого равновесия с устойчивым предельным циклом и хаотическими аттракторами говорит о возможности возникновения переходного процесса в ЭЭС, который может привести к: а) нормальному условию равновесия, б) незатухающим колебаниям, или в) хаосу.

8. Для обнаружения переходных хаотических колебаний предложено использовать характеристические показатели Ляпунова. В качестве оперативного показателя обнаружения рекомендуется использовать наибольший показатель

Ляпунова. Предложен алгоритм обнаружения переходных хаотических колебаний и неустойчивости.

9. В соответствии с результатами проведенных в данной работе исследований соискателем разработан алгоритм обнаружения переходных хаотических колебаний, примененный на ТЭЦ - 4 г. Омска. Применение этого алгоритма позволило снизить пылегазовыбросы на 0.8 - 1% на Омской ТЭЦ-4.

1. Рысев, П.В. Исследование простейших моделей детерминированного хаоса / П.В. Рысев, Е.Ю. Свешникова, Д.В. Рысев ; Омский гос. техн. ун-т-Омск: 2005. - 20 с. - Деп. в ВИНИТИ 19.10.2005, № 1338.

2. Рысев, П.В. Разработка программы для расчета хаотических режимов работы нелинейных электрических цепей ; Омский гос. техн. ун-т Омск: 2005. - 14 с. - Деп. в ВИНИТИ 19.10.2005, № 1339.

3. Рысев, П.В. Моделирование на ЭВМ хаотических режимов работы нелинейных электрических цепей / П.В. Рысев, A.A. Якубович, Е.В Котельникова // Омский научный вестник. 2005. - № 2(31). С. 110-115.

4. Рысев, П.В. Хаос в нелинейных электрических цепях / П.В. Рысев, В.К. Федоров // Омский научный вестник 2003. -№ 1(22). С. 59-63.

5. Рысев, П.В. Энтропийный анализ режимов нелинейных электроэнергетических систем / П.В. Рысев, В.К. Федоров, В.И. Суриков // Омский научный вестник -2003. -№ 1(22). С. 66-69.

6. Рысев, П.В. Случайные и хаотические процессы в электроэнергетических системах / П.В. Рысев и др. // Омский научный вестник 2003. -№ 1(22). С. 69-75.

7. Рысев, П.В. Нелинейные электрические цепи: возникновение хаотических режимов / П.В. Рысев, В.К. Федоров, В.И. Суриков // Вестник Павлодарского университета. 2003. - №5 (14). С. 53 - 57.

8. Рысев, П.В. Хаос как неотъемлемое свойство нелинейных электрических цепей / П.В. Рысев, В.К. Федоров // Энергетика на рубеже веков: Сб. матер, науч.- практ. конф. / Под ред. В.Н. Горюнова. Омск: Изд во ОмГТУ, 2003. С. 116-122.

9. Рысев, П.В. Моделирование процессов в нелинейной диссипативной системе двух автономных генераторов с различными типами связи / П.В. Рысев, Д.В. Рысев // Омский научный вестник. 2006. - № 9(46). - С. 112-116.

10. Рысев, П.В. Управление и синхронизация хаоса в системе связанных генераторов / П.В. Рысев и др. // Динамика систем, механизмов и машин: Матер. V Междунар. науч.- техн. конф. Омск: 2004. - С. 229-234.

11. Рысев, П.В. Возникновение хаотических режимов в нелинейных электрических цепях / П.В. Рысев, В.К. Федоров // Научные труды инженерно -строительного института. Омск: Изд-во СибАДИ, 2005. - Вып. 1. - С. 237 -243.

12. Рысев, П.В. Динамика системы двух хаотических генераторов Чжуа / П.В. Рысев, Е.Ю. Свешникова, Д.В. Рысев // Межвуз. сб. тр. студентов, аспирантов и молодых ученых. Омск: СибАДИ, 2005. Вып. 2. - Ч. 1. - С. 253 -257.

13. Рысев, П.В. Особенности диссипации энергии в нелинейных электрических цепях / П.В. Рысев, В.К. Федоров, Е.Ю. Свешникова // Омский научный вестник.-2005.-№ 1(30).-С. 131-135.

14. Рысев, П.В. Детерминированный хаос в электрических цепях / П.В. Рысев, В.К. Федоров, Е.Ю. Свешникова // Энергосбережение и энергетика в Омской области. 2005. - № 1 (14). С. 80 - 82.

15. Рысев, П.В. Хаос в системе связанных нелинейных генераторов. Управление и синхронизация / П.В. Рысев и др. // Энергосбережение и энергетика в Омской области. 2005. -№ 1 (14). С. 82 - 86.

16. Мун, Ф. Введение в хаотическую динамику. М.: Наука, 1990. - 140с.

17. Анищенко, B.C. Сложные колебания в простых системах: механизмы возникновения, структура и свойства динамического хаоса в радиофизических системах. -М.: Наука. Гл. ред. физ. мат. лит., 1990. - 312 с.

18. Разевиг, В.Д. Система схемотехнического моделирования Micro -Сар 6. М.: Горячая линия - Телеком, 2001. - 344 с.

19. Дьяконов, В. MathCAD 2001: учеб. курс. СПб.: Питер, 2001. - 624 с.

20. Федоров, B.K. Введение в теорию хаотических режимов нелинейных электрических цепей и систем: учеб. пособие / В.К. Федоров. Омск: ОмПИ, 1992.-44 с.

21. Анищенко, B.C. Знакомство с нелинейной динамикой: Лекции соросовского профессора: учеб. пособие / B.C. Анищенко. Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2002. - 144 с.

22. Анищенко, B.C. Нелинейная динамика хаотических и стохастических систем.Фундамнтальные основы и избранные проблемы / B.C. Анищенко, Т.Е. Вадивасова, В.В. Астахов; под ред. В.С.Анищенко. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1999.-368 е.: ил.

23. Parker, T. Chaos: A Tutorial for Engineers / T. Parker, L. Chua // Proceedings of the IEEE. 1981. - vol.75. - № 8. - С. 982 - 1008.

24. Matsumoto, T. Chaos in Electronic Circuits // Proceedings of the IEEE. -1987. vol.75.-№ 8.-C. 1033 - 1057.

25. Кравцов, Ю.А. Случайность, детерминированность, предсказуемость / Ю.А. Кравцов // УФН. 1989.- № 5.- С. 92-192.

26. Красовский, A.A. Фазовое пространство и статистическая теория динамических систем. М.: Наука, 1974. - 230 с.

27. Федоров, В.К. Функциональная устойчивость и чувствительность электроэнергетических систем / В.К. Федоров // Изв. СО АН СССР Техн. науки. 1984.-№ 4-С. 120-124.

28. Федоров, В.К. Случайность и детерминированность в теории функциональной устойчивости электроэнергетических систем / В.К. Федоров // Изв. вузов СССР. Энергетика. 1990. - № 12. - С. 8-14.

29. Основы теории цепей: учеб. для вузов / Г.В.Зевеке и др.. -5-е изд., перераб. М.: Энергоатомиздат, 1989. - 528 с.

30. Бессонов, Л. А. Теоретические основы электротехники: Электрические цепи: учеб. для студентов электротехнических, энергетических и приборостроительных специальностей вузов / Л.А. Бессонов. -7-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1978. -528 с.

31. Теоретические основы электротехники: учеб. для вузов. В 3 т. / Под общ. ред. К.М.Поливанова. Т.2. Линейные электрические цепи (продолжение). Нелинейные цепи. / Б .Я. Жуховицкий, И.Б. Негневицкий. -М.: Энергия, 1972. -200 с.

32. Чуа, JI.O. Машинный анализ электронных схем: алгоритмы и вычислительные методы: Пер. с англ. / Л.О. Чуа, Лин Пен-Мин. -М.: Энергия, 1980.-640 с.

33. Ковалев, В.З. Идентификация параметров и характеристик математических моделей электротехнических устройств: Монография / В.З. Ковалев, А.Г. Щербаков, А.Ю. Ковалев. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2005. 108 с.

34. Вешкурцев, Ю. М. Прикладной анализ характеристической функции случайных процессов. -М.: Радио и связь, 2003. 204с.

35. Справочник по математике для инженеров и учащихся ВТУЗов. / И.Н. Бронштейн, К.А. Семердяев. М.: Наука, 1980. - 976 с.

36. Теория систем для электроэнергетиков: учеб. пособие / Н.И. Воропай. Новосибирск: Наука, Сибирская издательская фирма РАН, 2000. -273 с.

37. Venkatasubramanian, V Coexistence of Four Different Attractors in a Fundamental Power System Model / V. Venkatasubramanian, W. Ji // IEEE transactions on circuits and systems. March 1999 -№ 3. - C. 405-409

38. Hilborn, R.C. Chaos and Nonlinear Dynamics An Introduction for Scientists and Engineers. - Oxford, U.K.: Oxford Univ. Press, - 1994.

39. Wolf, A. Determining Lyapunov exponents from a time series / A. Wolf and other.//Physica- 1985.-№ 16.-C. 285-317.

40. Glover, J.D. Power System Analysis and Design / J. D. Glover, M. Sarma. -Boston, MA: PWS, 1994.

41. Salam, F.M.A. Arnold diffusion in swing equations of a power system / F. M. A. Salam, J. Marsden, P. P. Varaiya // IEEE Trans. Circuits Syst. Aug. 1984. -vol. 30.-C. 199-206.

42. Nayfeh, M. A. Chaos and instability in a power system Primary resonant case / M. A. Nayfeh, A. M. A. Hamdan, and A. H. Nayfeh // Nonlinear Dynamics. -1990.-vol. l.-C. 313-339.

43. Kopell, N. Chaotic motions in the two-degree-of-freedom swing equations / N. Kopell, R. B. Washburn // IEEE Trans. Circuits Syst. Nov. 1982. - vol. 29. -C.738-746.

44. Ajjarapu, V. Bifurcation theory and its application to nonlinear dynamical phenomena in an electrical power system / V. Ajjarapu, B. Lee // IEEE Trans. Power Syst. -1992. -vol. 7. C. 416-423.

45. Chiang, H.-D. Chaos in a simple power system / H.-D. Chiang and other. //IEEE Trans. Power Syst. 1993.- vol. 8.-№4.-C. 1407-1417.

46. Wang, H.O. Bifurcations, chaos, and crises in voltage collapse of a model power system / H. O. Wang, E. H. Abed, A. M. A. Hamdan // IEEE Trans. Circuits Syst.-Mar. 1994. vol. 41. - № 3. - C. 294-302.

47. Ji, W. Dynamics of a minimal power system invariant tori and quasiperiodic motions / W. Ji, Y. Venkatasubramanian // IEEE Trans. Circuits Syst. I. -Dec. 1995.-vol. 42.-C. 981-1000.

48. Ji, W. Detection of complicated nonlinear phenomena in large scale power system models / W. Ji, F. Howell, V. Venkatasubramanian // in Proc. Power Systems Computations Conf., Dresden, Germany. 1996. - vol. l.-C. 430-439.

49. Thorp, J.S. Control of Electric Power Systems using Real-Time Measurements // IEEE Control Systems Magazine. Jan. 1989. - C. 39-45.

50. Chiang, H.-D. Chaos in a Simple Power System / H.-D. Chiang and other. // IEEE Winter Power Meeting. Feb. 1992.

51. Schlueter, R.A. Static bifurcation in generator flux decay dynamics on a transient midterm stability model // submitted to IEEE Trans, on Power Systems and IEEE 1994 Summer Meeting.

52. Guo, T.Y. Static/algebraic bifurcation test for static bifurcation in power system differential algebraic model / T.Y. Guo, R.A. Schlueter // Proceedings of the International Circuits and Systems Conference. June 1992.

53. Kwatny, H.G. Static Bifurcation in Electric Power Networks: Loss of Steady-State Stability and Voltage Collapse / H.G. Kwatny, A.K. Pasrija, L.Y. Bahar // IEEE Trans, on Circuits and Systems. Oct. 1986. - Vol. 33. - № 10. - C. 981991.

54. Веников, В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах: учеб. для вузов / В. А. Веников. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1985. - 536 с.

55. Эрнст, А.Д. Устойчивость узлов нагрузки : учеб. пособие / А. Д. Эрнст, К. И. Никитин. ОмГТУ. - Омск : Изд-во ОмГТУ, 2005. - 47 с.

56. Левинштейн, M.JI. Щербачев О.В. Статическая устойчивость электрических систем: учеб. пособие / M.JI. Левинштейн, О.В. Щербачев. -СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1994. 263 с.

57. Горев, А. А. Избранные труды по вопросам устойчивости электрических систем / А.А. Горев. Л.: Госэнергоиздат, 1960. - 260 с.

58. Андерсон, П. Управление энергосистемами и устойчивость / П. Андерсон, А .Фуад. Пер. с англ., под ред. Я.Н. Лугинского. - М.: Энергия, 1980.-568 с.

59. Жданов, П.С. Вопросы устойчивости электрических систем / П.С.Жданов. -М.: Энергия, 1979.-445 с.

60. Литкенс, И.В. Колебательные свойства электрических систем / И.В. Литкенс, В.И. Пуго. -М.: Энергоатомиздат, 1988. -216 с.

61. Lai, Y.C. Unstable dimension variability and complexity in chaotic systems // Physical review. Apl. 1999. - № 4. - C. 3807-3810 - Режим доступа: http://chaos.ssu.runnet.ru/cvr/KOI/nld/public/pdf/pre99/v59 R3807.pdf

62. Yixin , Y. Power system instability and chaos / Y. Yixin, J. Hongjie, L. Peng Li // Electric power systems research June 2003. - vol. 65. - № 3. - C. 187195 - Режим доступа: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/

63. Liu, С. Detection of transiently chaotic swings in power systems using real-time phasor measurements / C. Liu, J. Thorp, R. Thomas // IEEE Trans. Power Syst. Aug. 1994. - vol. 9. - № 10. - C. 1285-1292.

64. Guo, Т. Identification of generic bifurcation and stability problems in power system differential-algebraic model / T. Guo, R. Schlueter// IEEE Trans. Power Syst. May 1994. - vol. 9. - № 2. - C. 1032-1044.

65. Matsumoto, T. Reality of chaos in the double scroll circuit: a computerassisted proof / T. Matsumoto, L. Chua, K. Ayaki// IEEE Trans. Circuits Syst. July 1988. - vol. 35. - № 7. - C. 909-925.

66. Chen, R. Degenerate Hopf bifurcations in power systems / R. Chen, P. Varaiya // IEEE Trans. Circuits Syst. July 1988. - vol. 35. - № 7. - C. 818-824.

67. Bartissol, P. The double hook / P. Bartissol, L. Chua // IEEE Trans. Circuits Syst.-Dec. 1988.-vol. 35.-№ 12.-C. 1512-1522.

68. Идельчик, В.И. Электрические системы и сети. М.: Энергоатомиздат, 1989. - 592 с.

69. Электрические системы. Управление переходными режимами электроэнергетических систем: учеб. для втузов / В. А. Веников, Э. Н. Зуев, М. Г. Портной и др.; Под ред. В. А. Веникова. М.: Высш. шк., 1982. - 247 с.

70. Электрические системы. Математические задачи электроэнергетики: учеб. для электроэнергет. специальностей вузов / В. А. Веников, Э. Н. Зуев, И. В. Литкенс и др. 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Высш. шк., 1981.-288 с.

71. Жигулин В.Г. Улучшение очистки дымовых газов ТЭЦ за счет модернизации агрегатов питания электрофильтров / В.Г. Жигулин и др. // Электрические станции -2006. №9. - С. 42-45.

72. Воронов, С.С. Метод хаотического генератора : подходы к диагностированию параметров нелинейных хаотических систем / С. С. Воронов, Л. В. Колпакова, В. А. Кузнецов // Измерительная техника. М. : ИПК издательство стандартов, 2000. - N 4. - С. 19-21.

73. Бланк, M.JI. Устойчивость и локализация в хаотической динамике / М. Л. Бланк. М. :МЦНМО, 2001.-351 с.

74. Маланин, В.В. Случайные процессы в нелинейных динамических системах. Аналитические и численные методы исследования / В. В. Маланин, И. Е. Полосков. Ижевск : Изд-во РХД, 2001. - 159 с.

75. Нелинейные эффекты в хаотических и стохастических системах / В. С. Анищенко, В. В. Астахов, Т. Е. Владивасова и др.; Под ред. В. С. Анищенко; Дар. В. Г. Елишева. М. ; Ижевск : Регулярная и хаотическая динамика, 2003. - 529 с.

76. Резонанс и хаос в одной нелинейной системе: / Б. И. Шахтарин, С. В. Артюшин, С. В. Голубев, К. А. Рукавица // Электричество. М. : ЗАО "Знак", 2000. - N 2. - С.64-69