автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Идентификация элементов электрической системы в условиях автоматизированной системы диспетчерского управления энергосистемы

14 3 ил

МОСКОВСКИЙ ордена ЛЕНИНА и ордена ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

/

На правах рукописи МИТРОФАНОВ Игорь Евгеньевич

ИДЕШИФИКАЦИЯ 'ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ В УСЛОВИЯХ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ

Специальность 05.14.02 - Эдектричёегаге станции . (электрическая-часть), сети, электроэнергетические системы и"управление ими

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

,Москва - 1993

• Работа выполнена на кафедре "Электроэнергетические системы" Московского ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетического института

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент А. А. Унароков.

Официальные оппоненты,- -„доктор технических наук, профессо)

•'.В. Г. Куравлев -'кандидат технических наук В. А. Тимофеев.

Ведущая организация - АО открытого типа энергетики и электрификации СМОЛЕНСКЭНЕРГО

Защита состоится " 199^ г.

в аудитории Г-АО/в час: ¿'¿У пин. на заседании специализированного Совета К 053.16.17 Московского ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетического института.,

Адрео института: 105835, ГСП, Москва Е-250,. Красноказарменная ул., 14, Совет МЭИ.

О диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ.

Автореферат

Ученый секретарь специализированного Совета

К 053.16.17

БАРАБАНОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Основной задачей, решаемой: на современном этапе развития АСДУ энергосистемы, является создание оперативно-информационного управляющего комплекса (ОИУК), работающего в реальном времени в режиме "советчика диспетчера". Ре. шение данной задачи предполагает внедрение комплекса технических средств к разработку сзответствутаего технологического программного обеспечения С ПО).-

В настоящее время большинство электроэнергетических систем СЭЭС) оснащено комплексами ЗВМ, обладающих вычислительными ресурсами, достаточными для реализация функций ОИУК. - _ Разработка ПО ОИУК..в полном объеме представляет сложную за- 1 дачу. В связи с чем целесообразно ее последовательное, поэтапное решение с реализацией на начальных этапах преимущественно информационных функций.

-Практически все задачи, решаемые ка уровне оперативно-дис-петчерскогоуправлеция, используют, данные о текущем режиме ЭЭС, структуре и параметрах ее расчетной схемы. Информация о параметрах текущего режима с необходимой полнотой, достоверностью и оперативность!) может быть получена в результате оценки состояния. Разработаны методы автоматической коррекций конфигурации расчетной схемы по данным телесигналов, характеризующих .положение коммутационной аппаратуры. В то же время задача оперативного определения (идентификации) и коррекции ее параметров остается'- во многом не проработанной.

Методы идентификации, используемые в практике построениях моделей электроэнергетических объектов, не в состоянии одновременно обеспечить требуемую точность, высокое быстродействие, надежность получения решения. Вместе с тем сочетание названных качеств является решающим критерием применимости метода при разработке ПО ОИУК. .

В этой связи разработка методики и комплекса программ идентификации электрической систешКотносится к числу актуальных задач. Актуальность работы подтверждается тем, что она выполнялась в ранках научно-исследовательской работы в соответствии с заданием комплексной программы "Экономия электроэнергии" и с заданием отраслевой научно-техническсл программы на. кафедре электрических.

систем Смоленского филиала МЭИ.

Цель работы состояла в разработке методики, алгоритма и комплекса программ идентификации электрической системы. При этом особое внимание уделялось обеспеченно быстродействия, рационального использования ресурсов ЭВМ, точности и надежности результатов, удобства эксплуатации в условиях АСДУ.

Конкретные задачи состояли в:

- исследовании идентифицируемости элементов ЭЭС, представленных различными схемами замещения;

. - разработке методики и алгоритма оценки информативности наблюдений входных и выходных параметров режима;

- разработке методики и КП идентификации элементов ЭЭС;

- рациональном разделении функций, реализуемых различными компонентами КП;

- эффективном сопряжении разработанного КП и базового ПО;

- исследовании факторов, влияющих на точность и устойчивость идентификации.

Методы исследования были основаны на математическом моделировании электрических систем. При построении расчетной модели ЭЭС использовались методы теории статистических оценок и связи, методы нелинейного программирования, методы решения некорректно поставленных задач, методы решения разреженных систем линейных алгебраических уравнений, графовые методы, методы логического анализа.

Достоверность полученных результатов подтверждается соответствующими теоретическими исследованиями и практикой численных (машинных) и натурных экспериментов. Выводы не противоречат те- • ории оптимального управления, теории статистических оценок, теории расчета установившихся режимов ЭЭС.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработан метод идентификации параметров отдельных элементов электрической системы по данным телеизмерений потоков мощности и узловых напряжений совокупности режимов.

2. Разработан метод идентификации параметров совокупности элементов ЭЭС, находящихся в сходных условиях, по данным телеизмерений параметров одного режима.

3. Предложен критерий и метод оценки информативности наблюдений входных и выходных параметров режима ЭЭС. Алгоритм, раз-

работанный на их основе, обладает ьисоким быстродействием, что ' позволяет осуществлять выборку пригодных для идентификации данных из потока телеизмерений в темпе их поступления.

4. Показано,что-задача идентификации ЭЭС относится к классу некорректно поставленных задач; установлены причины некорректно-

■ ста.

5.' Исследованы факторы, влияющие на точность идентификации ' и устойчивость вычислительного процесса.

- "6. Проведены исследования идентифицируемости моделей линий электропередачи и трансформаторов, представленных, различными схемами замещения.

7. Разработан комплекс программ идентификации элементов ЭЭС, предназначенный для работы в реальном времени и являющийся составной часты) единого ПО ОИУК энергосистемы.

Основные положений, выносимые на защиту:

1. Разработан метод идентификации параметров отдельных элементов электрической системы по данным телеизмерений потоков мо-шдостй~п~уадоЕых напряжений совокупности режимов.

2. Разработай^метод идентификации параметров совокупности элементов ЭЭС, находящихся*в-сходных условиях, по данным телеизмерений параметров одного режима.

3. Предложен критерий и метод оценки- информативности наблюдений входных и выходных параметров режима! ЭЭС. Алгоритм,- разработанный на их основе, обладает высоким быстродействием, что позволяет осуществлять выборку пригодных для идентификации данных из потока телеизмерений в темпе их поступления.

4. Показано,что задача идентификации ЭЭС относится к классу некорректно поставленных задач; установлены причины некорректности.

3.. Разработан комплекс программ идентификации элементов ЭЭС, предназначенный для работы в реальном времени и являвшийся составной частью' единого ПО ОИУК энергосистемы.

Практическая ценность работы. Данные о параметрах электрической системы используются для решения широкого круга задач, рассматриваемых на уровне диспетчерского управления. Достоверность этих данных в значительной мере определяет эффективность управления энергосистемой.

• Разработаны две версии комплекса программ идентификации параметров ЭЭС в условиях АСДУ: первый из них ориентирован на уни-

- s -

нереальные ЭВМ единой серии, второй - на IBM совместимые ПЭВМ. Комплексы программ предназначены для работы в составе единого ПО ОИУК энергосистемы, разработанного на кафедре электрических систем Смоленского филиала МЭИ.

Результаты диссертационной работы могут сыть использованы в АСДУ энергосистем, в научно-исследовательских а проектных организациях,занимаваихся разработкой программного обеспечения.

Реализация результатов работы. Комплекс программ идентификации параметров ЭЭС (ориентированный на IBM совместимые ПЭВМ) внедрен в АСДУ РЭУ Смолексьэнерго.

Апробация работы Основные результаты работы докладывались и обсуждались на всесоюзном семинаре "Информационное обеспечение АСДУ ЭЭС" (Паланга, 1988г.3, на заседании кафедры электроэнергетических систем МЭИ (11 октября 1990г.)

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в двух опубликованных работах. .

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит иэ введения, трех глав, заключения.списка литературы, включающего 10S наименований и приложения. Обций объем диссертации 177 с., основной текст занимает 150 с. , рисунки - 43 с., список литературы -11 с. , приложения - 16 с.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана краткая характеристика современного состояния АСДУ ЭЭС, сформулированы основные задачи и идеи работы. Отмечены особенности решения задачи идентификации параметров ЗЭС в условиях АСДУ.

В первой главе рассматривается проблема идентификации в процессах познания и управления. Показано, что задача идентификация, как задача построения адекватной модели управляемого объекта, является неотъемлемой компонентой процесса управления.

Обоснована актуальность задачи идентификации параметров электрической системы для целей управления ее режимом в реальном времени.

Содержится обзор и критический анализ работ по развитие и применении методов идентификации электроэнергетических объектов.

В настоящее время разработан ряд методов, позволяющих идентифицировать те или иные параметры как отдельных элементов энергосистемы, так и всей энергосистемы в целом на основании данных

активного эксперимента пли наблюдений параизтров нормального ре' гама. Однако известий методы идентификации не в состоянии одновременно обеспечить надегшость получения решения, необходимую . точность построения иод erat, высокое быстродействие. В то хе время сочетание названии: качеств является решающим критерием примени-

• кости метода при разработка программного обеспечения ОИУК энерго-

■ системы.' Таким образом, проблема идентификации параметров электри-

• ческой системы в условиях АСДУ не получила своего решения.

Тщательней проработки требуют и вопросы практической реализации комплекса программ идентификации: подготовка используемой исходной информация; получение результатов в виде, обеспечивающей их эффективное дальпеПпее использование; организация взаимодействия »езду отдельными злемзптаин разрабатываемого КП и базовым ПО ОУИК ЭЭС. -

Основными особенностями задачи идентификации параметров ЭЭС в условиях ЛСДУ является прехде всего; невозможность проведения активного эксперимента, вынуждасцая использовать для целей иден-т^нкацигмедеизмерения параметров нормального (текущего) режима ЭЭС ограниченного^ссстава и содергэдие помехи значительного, уровня; ;кесткие ограничения,накладываемые на требуемый объем оперативной памяти ЭВМ и время проведения^вычислений, что в сочетании О необходимостью) получения решения с требуемой точностьо и высокой надежностью значительно усложняет задачу.

' Решение вссго упомянутого круга вопросов возможно путем разработки бистродействуиш, надежных методов и алглрчтмов обработки дашшх; рациональной организации вычислительного"процесса на ccuozo комплексного подхода,учитывающего специфику задачи;

- предварительное (вне рояльного времэиЮ автоматическое формирование массииов данные,омекззет структуру идентифицируемой частя ЭЭС;

- сцборка ка потока таяеизкерзннй параметров текущего рожи-га и накопление (за опрэделэшшЯ заданный интервал времени) дакни,.1;, пригодных для проведения иденгкфчкацши

- идентификация эпекэйтоо. ЭЕ-С (линий электропередачи и тран-с$ор;пторо»);

- коррекция парак'лраз расчетной ехекк Скодода) ЭЗС, пополь-арной други?,и W1 110 0!1УК,

■ Втоопд улава поспяцсиа разработке ь.тодакя и алгориша идеи-r.'iä:t!;s!u:i; оаскзктов оисатрвчсоксй спстеш.

Задача идентификации электрической системы в самом общем виде формулируется как задача построения ее математической модели, которая при одних и тех г.е входных вое действиях, что и для реальной ЭЭС, характеризуется выходным! параметрами, близкими к выходным параметрам режима ЭЭС в смысле некоторого критерия близости Садекватности).

Модель электрической системы представляется в виде преобразователя входных параметров X в выходные И(Х,2), где 2 - параметры модели..

Критерий адекватности может быть представлен в виде функции отклонения измеренных выходных параметров режима реальной ЭЭС и выходных параметров модели

„ Б^С^-ИСХ, ,2)), 1-1,. . . ,Т, С1)

где И ,Х - выходные и соответствующе входные параметры режима, определяющие 1-ое состояние системы.

В реальных условиях для наблюдения доступны лишь некоторые параметры режима: потоки активной.и реактивной модности в ветвях, модули напряжений в ряде узлов. Наблюдаемые входные и выходные . параметры подвержены влиянию помех (погрешности измерительных преобразователей,сбои и шумы в каналах связи). Учет этих обстоятельств значительно усложняет задачу идентификации, т.к. вектор входных параметров (часть его) необходимо включать в число идентифицируемых Соцениваемых) переменных.

Задача идентификации при этом сводится к определение

п^п Г[Й1-ИСХ1,2)3 . 1=1.....Т, . С2Э

где 1Х) ,2), т.е. к нахождению таких параметров модели 2. которые при одних и тех же входных воздействиях XI для ЭЭС и модели доставляют минимум (2).'Число различных состояний (режимов) Т определяется требованием существования решения (2).

Для практической реализации поставленной задачи требуется решить ряд вопросов:

- какова конкретная структура модели;

- какие параметры режима принять в качестве входных воздействий и выходных сигналов;

. - каков вид критерия адекватности;

- выбор численного метода минимизации.

Структура модели (вид преобразования входных воздействий в выходные параметры режима) полностью определяется целью модели-

рования, т.е. совокупностью задач, в которых данная модель будет ' использоваться. В задачах управления и оптимизации режима модель ЭЭС с достаточной точностью представима в виде уравнений потоко-. распределения, форма записи которых зависит от используемой схемы замещения элементов системы. В ходе исследования идентифицируемости элементов ЭЭС, представленных различными схемами замещения, . была установлена целесообразность использования П - об-• разной и Г - образной схемы замещения для линий электропередачи и трансформаторов соответственно. Указанным схемам замещения соответствуют следующие уравнения потокораспределения:

- для пинии электропередачи, связывающей узлы р и я расчетной схемы: !

Р =и и У со5СЪ 1с1 ~й ЭЧт соз!) -У созй ) РЧ Р Ч РЧ РЧ Р Ч Р РЧ РЧ ро Р°

О =и и У зШСЙ -с! )-1т эШБ -У это )

РЧ Р Я РЧ РЧ Р Ч Р РЧ РЧ РО ро

Р =и и У СОБСИ +(1 -А ыт сеяй -У созй ) чр р ч РЧ РЧ ч р ч РЧ РЧ ро ро

О =11 II У ¡зхпСО +с! -й )-и3СУ э!пО -У 51пЭ )

------чр р ч РЧ рч ч р ч РЧ рч ро ро

рансформаторной ветви, связывающей узлы р и <} расчет-

сторона низкого напряжения):

Рг„=С1/Кт)ииУ со5С0_+с1-с1)-и'СС1/Кт)>У со5В -У со50 )

РЧ р ч РЧ РЧ Р Чл Р РЧ РЧ р° ро

0=£1/КтЖ Ц, Уп 51пСВГ1„+с1„ ■-<1„М1ЧС1/Кт)аУп ^гШ -Уп з1Г,0 ) РЧ Р Ч РЧ РЧ Р Ч Р ^ РЧ РЧ ро ро

Р = С1 ЛСт) и и У соэС 0 +<1 -й ) -Ц* . со50

. ЧР Р Ч РЧ РЧ Ч Р Ч РЧ РЧ ^

0„П=С1/Кт)и и Упп51пС015г1+£1п-с1 )-и»У„ , 4 -

„ЧР „ Р Ч РЧ РЧ Ч Р Ч РЧ РЧ <

где Ррч, Рчр, 0рч> О -потоки активной и реактивной мощности в начале и конце ветви; 1)р, 11ч, бр, - модули и аргументы узловых напряжений; У , 0рч - модуль и аргумент продольной проводимости ветви; Уро , 0ро - модуль и аргумент проводимости шунта; Кт - коэффициент трансформации.

Требования, которыми следует руководствоваться при выборе входных воздействий и выходных параметров режима, состоят в следующем: входные параметры должны однозначно определять выходные; выходные параметры должны быть легко доступны для наблюдения.

В этом отношении удобно выбрать в качестве входных воздействий модули и аргументы узловых иапряхений, а в качество выходных параметров режима - потоки активной л реактивной мощности в ветвях

Х=Шт,с1т], МРт,аг1.

Экспериментально установлено, что минимальный набор ТИ, обеспечивающий идентифицируемость ветви, должен включать в себя измерения потоков активной и реактивной модности в начала и конце ветви и модулей узловых напряжений.

Были предприняты попытки поеысить точность идентификации за счет включения в систему уравнений установивиегося режима дополнительных уравнений для модуля тока и аргументов узловых напряжений. При этом вектор измеряемых параметров соответственно дополнялся измерениями тока по концам ветви и псевдоизмерениями (оценками) аргументов узловых напряжений.

Анализ результатов расчетов показал, что введение указанных дополнительных измерений (псевдоизмеренийЗ но дает заметного повышения точности идентификации. В то ко время использование действительных значений аргументов узловых напряжений С в ряде , зарубежных публикаций сообщается об опыте проведения таких измерений) существенно повышает точность решения и позволяет сни-.зить требования к качеству остальных измерений.

Задача идентификации сводится в конечном счете к процедуре минимизации некоторого критерия адекватности, его выбор должен осуществляться с учетом требуемой точности, численной реализуемости и устойчивости вычислительного.процесса. Наиболее полно отвечает требованиям задачи критерий обобщенной нормальной оценки, использующий идею регуляризации

БСу/МУ-ИСУО] [У-И(«)]+аСу-м)ТрСы-м), СЗ)

* т »

где У=1) [И.] - вектор измеренных значений выходных параметров-

1=1 1 т

режима в Т точках некоторого временного интервала; у.'=и [X ,2) ~

„ I =1

вектор оцениваемых С идентифицируемых) параметров; V - априорные значения у; а -диагональная матрица весовых коэффициентов, учп-титзздх ценность (достоверность) й; р - параметр регуляризации. Использование этого критерия позволяет решать задачу в некорректной постановке, учитызать априорную информацию об ндектифицируе-шх параметрах, что в конечном счете обеспечивает высокую точность и надежность решения.

Нахождение минимума БСн) по методу Ньютона - Рафсона предполагает на каждом шаге итерационного процесса Ду/к решение линейной -системы алгебраических уравионий относительно поправок Ьм т т » к . к

С А Лч ар) Дуг =А СУ-КС V/ )]+арСм-.у ), (43

- и -

гдо |уИ - матрица частник производив; к - иочер итера-

ции. Вычислительный прочее продолжается до достижения заданной то'отости расчета, косвенно определяемой по скорости убивания целевой функции ,

SCvr^rSCw*-1), : гдо г - некоторое неотрицательное число, 0<г<1.

Альтернативный подход к решешт некорректных задач заключается в применении метода итеративной регуляризации. Если не оста кавлнваться па проблеме учета априорных данных, поправки на (с-ом rare итерационного процесса определяются как Avi^yC-grad SI Э,

' W '

где у - величина шага в направлении антлградиента

; -grad SI =ATtV-KCv(k)J=p .

1 , v"

Выбор оптимального' вага является одним из основных вопросов реализации методов градиентного типа. В основу его решения мохет быть положен принцип достижения нанмельчето значения целевой функции на каждой итерации;

Таким образом иэ условия

GCу) = [ V-ИСч~)-уку')Т[V-ИСvT)-j'Ap*] min следует ,Wk - Г

Гоат = Срк)тАтАрк

Как показал анализ результатов расчетов, выполненных с прп-мзнелием рассмотренного подхода, решение практически совпадает- с полученным по методу Ньютона - Рафсона. Однако скорость сходимости значительно ниже (число итераций доходит до 300 - 400}, что неприемлемо.

Значительное повышение скорости сходимости достигается за счет следующей модификации метода Ньютона •- Рафсона.

Итерационный процесс организуется как

vyu =wk+/W-. (5)

гдо Aw - вектор поправок,найденный - из С4); р - некоторый кевф$а-

Оптимальное значение

' ß г- А^У-ИСуЫУ*7

опт AwJtATAAwfcT ■

определяется из условия

GC |3) =[ V-ИС vfk) -/ЗАД«к ]Tt V—HC w*) -ßAtiJ* J 4 min

ß

Эффективность рассмотренной модификации метода Ньютона -Рафсона подтверждается результатами проверочных расчетов:помимо сокращения числа -итераций Свдвое по отношение к исходному . методу),1 отмечается расширение диапазона вариации параметра ре-- | гуляризации а. ' i ;

Существование решения задачи идентификации тесно связано с понятием информативности наблюдений входных и выходных параметров режима системы. В этой связи возникает необходимость анализа ТИ. С учетом изложенного подхода к решение задачи идентификации анализ информативности может быть проведен с точки зрения обеспечения невырожденности матрицы АТА.

Результаты исследования .структуры и свойств этой матрицы позволяют сделать вывод, что ее обусловленность,в частности, будет определяться степень» "удаленности" состояний энергосистемы в момента проведения измерений параметров режима. ------

В качестве меры удаленности äbjql регамовгйредлагается использовать евклидову норму:—""

' * „ —'г/ ч ' <4 > » <П П~Г~ач

ÄP-i = |/ ср™ -рпп 3 +ср„„ 3 I /Sa

рч lt pq pq qp J

»„„ с / m — m rrPss

= 1/ (QB„ A»3 +cQan 3 1 ^

P 4 W M 4P 4P J 0 >

где P<1' , Pa ', Q<n , Qu ' - соответственно активная и реактивная

pq чр рч чр , k r .,

иощности в начале и конце ветви Ср - q), характеризуете 1-ое

состояние, P<J' , P,J>, Q'i' , Q'- активная и реактивная мощности,

pq , qp рч чр _ r •

характеризующие J - oe состояние; So- натуральная мощность линии

электропередачи, связывашей узлы р ид , или номинальная мок-.

ность трансформатора в ветви Ср - q).

Анализ поступившего t+1 - го измерения сводится к проверке

условия » .

* г ДРр£'и,) > ДР min

t ' > h и1п, 1=1.....t,

где ДР min, ДО min - «ашимальныа значения "удаленности" регамов со активной и реактивной мощности соответственно, определяемые экспериментальным путец.

На основе предлагаемого способа оценки информативности наблюдений параметров регаыа разработан эффективный алгоритм, обла-

i - 13 - i ,

дающий высоким быстродействием и позволяющий производить выборку пригодных для идентификации данных 'из потока ТИ в темпе их поступлений. :

Основные особенности численного решения задачу! идентификации состоят в следующем: минит:зация критерия адекватности (3D осуществляется с помощью модифицированного метода Ньютона - Раф-сона С43-С6); матрица коэффициентов системы (4) формируется без явного вычисления матрицы частных производных; в силу того, что патрица коэффициентов положительно определена (благодаря применению критерия обобщенной нормальной оценки) и симметрична, для решения системы (4) используется алгоритм Гаусса без выбора ведущего элемента, причем хранится и преобразуется лишь верхняя треугольная часть матрицы; блочно-днагональная структура ее позволяет применить эффективную схему хранения (упаковки).

Решение задачи идентификации элементов ЭЭС можно разделить на три основных этапа:

- выделение идентифицируемых элементов из полной расчетной схемы ЭЭС;

- накопление эа определенный интервал времени измерительной информации; ' .

• - собственно идентификация выделенных элементов на основе накопленных данных, коррекция полной расчетной схемы.

В целях сокращения объема вычислений, проводимых в. реальном * времени, формирование списка идентифицируемых элементов ЭЭС производится предварительно, совместно с формированием ' эталонной расчетной схемы, общей для всего ПО. Алгоритм основан на анализе структуры информационно-измерительной сети.

Второй этап - накопление измерительной информации - включает: прием текущих ГИ; выборку (за определенный интервал времени)' а оценку информативности данных, соответствующих идентифицируемой части ЭЭС; архивирование на внешних носителях (магнитном диске).

Предлагается несколько вариантов алгоритма, реализующего третий этап решения задачи:

- формирование и минимизация критерия (3) для всей ЭЭС в целом;

- двухшаговый процесс, сводящийся к поочередному выполнении оценки состояния при фиксированных параметрах модели, , т. е. определению входных воздействий в явном виде и "классической" идентификации отдельных элементов ЭЭС, для которых имеется iieod-

ходиыый объем покорений;

разделение схемы ЭЭС на нозависимиэ элементы, формирование л минимизация (3) для каждого из тис, сборка полной расчетной схемы.

Анализ результатов расчетов, выполненных с приноненном перечисленных алгоритмов, показал, что последний из них (поояошуп— ная идентификация) наиболее пригоден для реализации в условиях АСДУ. |

В третей главе-анализируются факторы, влияющие на точность идентификации; рассматриваются вопроси разработки програш.шого обеспечения ОИУК энергосистемы.

Заключительны.! отапом разработки методики и алгоритма идентификации элементов электрической системы является оценка их работоспособности в условиях АСДУ. На данном этапе основная роль отводится численным (машинным) экспериментам. Разработана исследовательская программа, позволяющая: моделировать условия работы КП идентификации,"близкие к существующий в реальных АСДУ: _.......

- генерировать входные) воздействиями ейотсб'гствуйвде выходные параметры режима; ..... . '

- имитировать-работу информационно - йэнорктвяьнэй система С вносить погрешности в параметры реаима)*,

имитировать воздействие округшц&й среди иа ЭЗС Свносить погрешности в ее параметры).

В качестве иллюстрации работоспособности методики идентификации и действенности критерия информативности ТИ на рис. 1-8 приведены зависимости точности идентификации от парматра рогу-. «яризации, качества ТИ, "удаленности" режимов.

Комплекс программ мхепгнфхиоши является компонентой'единого ирэграшаюго обеспечения ОИУК ¡энергосистемы. Предускатрисается!

„ - автоматическое формирование массиаов данных, оиясыватакс структуру идентифицируемой части ЭЗС;

- анализ'и иакоияапио измерительной информации;

- идентификации элементов ЭЭС Сяшшй олоктропарэдачи и транс-■ форматоров) по даншш топоазмэроиий;

- коррекцию параметров расчетной схемы.

Жастакэ требования относительно промэни шюлнишя расчатои и оамшейэго обьема оперативной пшата ЭВМ, ародъяшшкя» к 1Ш при работе в реальном ьремзкй, удовлетворяется ия счот:

- какеккашю возйоаного использования уа< нигщеВвя 1Ш$6рка-

i -15-

eTZ

7

■ 6 5 4 3 2 i

Рис. 1. Зависимость точности идентификации от параметра регуляризации ai

а У.

7

6 5

Д

3 2

; i 1 i I § Ой

Рис, ,2. Зависимость точности идентификации от погрешности измерения активной мощности ¿TP.

S-1

Т~1 I 5 ío Í2Tfó

Рис. 3. Зависимость точности идентификации от погрешности измерения реактивной мощности SQ.

о!г о!4 ole

0.8

i!o tl2 М

Рис. 4. Зависимость точности идентификации от погрешности измерения модулей узлових напряаений § U. •

Л

Кг,

о!2 о 14 ole ola i!o L2 Ап

Рис. 5. Зависимость точностй идентификации от "удаленности" режимов по активной мощности ДР.

0!2 014 01б 0.8 llO .112 ¿ffii Рис. 6. Зависимость точности идентификации от "удаленности" ревгаов по реактивной мощности л Q.

цп!!; ;! !

- использования наборов данных с рациональной организацией;

- применения аффективных вычислительных методов Сметод Ньютона - Рафсона, алгоритм Гаусса с исключением процесса выбора ведущего элемента); ?

- использования свойств разреженности и симметричности мат~ | рицы коэффициентов решаемой системы линейных алгебраических урав- 1 нений; :; 1 : I

- рациональной организации вычислительного процесса (выполнения вне реального времени расчетов, не связанных непосредственно

с обработкой измерительной информации)

Разработка такого КП должна проводиться с учетом сложившейся структуры базового ПО, содержащего в качестве основных комплексы программ1; "Компоновщик расчетных схем", осуществляющий формирование и поддержку базы расчетных схем; "Советчик диспетчера", предназначенный для оценки состояния энергосистемы в реальном^времени по данным ТИ и ТС в режиме межмашинного обмена. _

Существующая база данных содержиз^осневнуй" оперативную информацию, необходимую для решения"задачи идентификации. Это позволяет реализовать•выпол8енкё"первых двух этапов в рамках базового ПО.

Для выполнения функций первого этапа КП "Компоновщик ..." дополняется двумя программными модулями: первый из них предназначен для ввода и (или) коррекции дополнительной управляющей информации в диалоговом режиме (матрицы весовых коэффициентов, точности расчета, времени накопления измерений', "удаленности" состояний) и записи ее в общую базу данных; второй - осуществляет формирование и запись массива идентифицируемых элементов.

Второй этап решения задачи идентификации (накопление измерительной информации) реализуется на базе КП "Советчик диспетчера;". Указанный комплекс программ так же дополняется двумя программными модулями. Первый из них осуществляет формирование вспомогательного массива, содержащего ТИ.потоков мощности и узловых напряжений, относящихся к идентифицируемым элементам ЭЭС. Этот модуль выполняется после проведения диагностики достоверности ТИ. Сформированные данные хранятся оперативной памяти ЭВМ на протяжении времени выполнения основных функций КП "Советчик ..". Второй дополнительный модуль выполняет функции анализа и архивирования пригодных для проведения идентификации данных. Управление на него передается по завершении операций формирования и передачи для отображения на дис-

; I - 17 - ; i

плей диспетчера массивов оцененных параметров решча ЗЭС

Необходимость разделения между отдельными программными модулями функций выборки и анализа данных диктуется требованием сохранить малое время реакции HI "Советчик диспетчера".

Управление архивом измерительной информации осуществляется таким .образом, чтобы исключить его переполнение и обеспечить хранение данных, поступивших за последний истекший установленный интервал времени (организован файл барабанного типа).. ' ' ' Алгоритм третьего этапа решения задачи идентификации реализован в КП "Корректор расчетной схемы". Заключительная фаза его работает; в диалоговом режиме. Пользователи предоставляются следующие возможности:

- анализ результатов идентификации;

- ручная коррекция параметров идентифицируемых элементов;

- выборочное копирование идентифицированных параметров в файл рабочей расчетной схемы;

- получение справки о параметрах режгаов идентифицируемых элементов;

- вывод на принтер результатов идентификации.

Запуск КП "Корректор ..." осуществляется либо по запросу пользователя, либо автоматически по ухудиению точности оценки состояния ЭЭС, либо с заданным интервалом времени.

Разработанный КП позволяет идентифицировать параметры ЭЭС, имеющей до 300 узлов, 400 ветвей, 1600 ТИ линейных потоков мощности, 300 ТИ модулей узловых напряжений.

В архив может быть помещено до девяти режимов. '

Затраты времени на выполнение отдельных подзадач (для IBM PC/XT) составляют:

- фиксация ветви в массиве идентифицируемых элементов - 0,12 с.;

- выборка данных из потока ТИ - 0,08 с.;

- анализ информативности - 0,25 с.;

- идентификация и коррекция расчетной схемы - 1,4 с.

Для обеспечения точности идентификации 3 - 5Я ТИ должны

удовлетворять следующим требованиям:

- точность измерения потоков активной и реактивной мовцюст» не хуже 3"/,, 5'/. соответственно;

- точность измерения модулей узловых напряжений не хуже

0.84;

Рис. 7. Взаимодействие элементов КП идентификации и базового ПО.

■ I !

- для идентификации должны использоваться ТИ двух и более режимов; ' '

"удалённость" в смысле С7) должна составлять 0. 4 и 0.6 для активной и реактивной мощности соответственно.

Схема, представленная на рис. 7, поясняет взаимодействие

отдельных элементов КП идентификации между собой и базовым ПО.

.1

| ЗАКЛЮЧЕНИЕ I

.'По результатам диссертационной работы могут быть сделаны следующие выводы:

1.Реализация концепции управления режимом ,ЭЭС в реальном времени требует включения в состав ПО ОИУК энергосистемы комплекса программ идентификации управляемой ЭЭС.

2. Подход к решение задачи идентификации с позиций оценки состояния ЭЭС'путем расширения вектора оцениваемых переменных не состоятелен по ряду причин технологического и'экономического характера. Задача сведена к идентификации отдельных элементов по результатам телеизмерений параметров совокупности режимов либо по результатам телеизмерений параметров одного режима совокупности элементов, находящихся в идентичных условиях.

' 3! Проведены исследования идентифицируемости различных моделей ветви ЭЭС СП - образная схема замещения, Т - образная схема замещения , 4 - х полюсник), в ходе которых установлены оптималь-* ные структура модели и форма записи уравнений установившегося режима.

4. Экспериментальным путем установлены требования к составу ТИ, обеспечивающему идентифицируемость ветви.

5. Предложен простой критерий и метод оценки информативности наблюдений входных и выходных параметров режима. Разработан ' и реализован алгоритм анализа измерительной информации.

6. Разработан и реализован алгоритм идентификации отдельно-,го элемента ЭЭС по данным ТИ параметров совокупности режимов.

7. Разработан и реализован алгоритм идентификации по данным ТИ параметров одного режима совокупности элементов ЭЭС, находящихся в идентичных условиях.

8. Обосновано распределение функций между элементами КП идентификации, обеспечивавшее наиболее полное использование супэ-ствувдей информационной базы, а так же сокращение объема информации, обрабатываемой в реальном времени.

9.' Исследованы факторы, влияющие на точность идентификации. Сформулированы требования к качеству телеизмерений.

10.!; Разработанный КЛ идентификации элементов ЭЭС внедрен в АСДУ ПО Э и Э Смоленокэнерго.

Па материалам диссертаций опубликованы следующие работы.

1., Митрофанов И.Е., Унароков A.A. Применение метода обобщенной нормальной оценки для идентификации элементов электрической 1 систему. - М., 1989. - Но. - Деп. в ВИНИТИ 14.07.89, N 4707 В89. | ? .'.'■-'

2. ¡Митрофанов И. Е., Унароков А. А. Определение параметров элементов электрической системы по данным телеизмерений // Информационное обеспечение. Задачи реального времени в диспетчерском управлении. Часть I.: Сборник докладов семинара " Информационное обеспечение АСДУ ЭЭС". ~ Каунас, 1989.. - С. 45-50.

'ij""i""(]£>jL ''"" Тираж ¡00 Заказ Л0О

Тин'тра^ня МЭИ К|)а(И!1Чазармс||п;1Л, 13.