автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Комплексная система управления возбуждением группы синхронных двигателей

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ОХОТНИКОВ Максим Николаевич

КОМПЛЕКСНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЕМ ГРУППЫ СИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы,- вклачая их управление и регулирование

Автореферат диссертации на' соискание ученой степени кандидата технических наук

Р Г 5 ОД - 5 ДЕК 13Г';

. На правах рукописи

Нижний Новгород 1994

Работа выполнена в Нижегородском Государственном техническом университете.

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ

- доктор технических наук, профессор А.И.ЗАЙЦЕВ.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ

- доктор технических наук, профессор Г.Г.МАГАЗИННИК,

- кандидат технических наук, доцент Н.Я.ЮРЬЕВ.

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ - АО ПО "Эркон", г.Нижний Новгород.

Защита состоится "1994 г.. в ^ часов в ауд.1£ на заседании диссертационного совета К.063.85.06 по присуждению уче) степени кандидата технических наук в Нижегородском государствен техническом университете.(603024, Нижний Новгород, ул. Минина, ; корпус 1.)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке технического у верситета.

Автореферат разослан " Т?* под вед 1994 р.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук.

с.н. с.

В. В. Соколе

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Среди актуальных направлений совершенствования систем электроэнергетики предприятий з документах межрегиональных и отраслевых совещаний отмечается необходимость развитая работ по оптимизации качебтза электроэнергии и ренинов ее потребления.

Оптимизация управления системами электроэнергетики промышленных предприятий - это целенаправленное поддержание или обеспечение параметров режимоз рассматриваемых систем в зависимости от возмущающих воздействий такими, чтобы получить максимум экономического эффекта.

Целесообразность получения дополнительной экономии путем повышения эффективности используемых энергоресурсов, в частности, полного использования установленной мощности синхронных двигателей имеющихся на промышленном предприятии, определяет актуальность работы.

Зтсй проблеме посвящен ряд исследований, но комплексного ее решения, доведенного до принципов конструирования, инженерных методов проектирования преобразователей, их сравнительной сценки получено не было.. Ранее • также не рассматривались программные средства реализации микропроцессорных систем управления, обеспечивайте комплексное решение задач статистической обработки рекьчоз работы систем электроэнергетики предприятий, необходимой для идентификации переменных и параметров задач оптимизации этих резшмов работы.

Вопросы внедрения сложных систем управления требузт поэтапного решения, поэтому построение комплексной системы управления с возмоз-кость» работы как в решка автоматического регулирования, так и в ренине информационно-управляющей системы целесообразно на этапе адаптации и настройки системы, а такке при изменении ее конфигурации.

Работа выполнялась по координационному плану " Оптимум а танке в рамках обобщенного заказ-наряда Нижегородского Государственного технического университета.

Цель работы заключается в исследовании возможности использования ресурсов синхронных двигателей для получения дополнительной экономии электроэнергии благодаря применению новейшие технических и программных средств, методов анализа энергетических систем предприятий и синтеза законов управления ими.

В соответствии с поставленной целью сформулированы следующие задачи исследования:

1. Анализ использования синхронного двигателя (СД) в качестве до-

полнительного источника реактивной мощности в зависимости от характеристик и нагрузки СД. а также других потребителей электроэнергетической системы прмагадеккого предприятия; постановка математической задачи оптимизации управления возбуждением группы СД с целью минимизации приведенных затрат. '

2. Технико-экономический анализ еозкозшых схем преобразователей для возбуждения СД; оптимизация параметров возбудителя, построенного по схеме последовательного инвертора; выработка рекомендаций по применении различных схемотехнических решений построения возбудителей применительно к различным диапазонам мощности СД.

3. Определение оптимального соотношения напряжения и реактивной мощности узла нагрузки и нахоздение оптимального распределения токов возбуждения отдельных СД путем решения задачи линейного программирования; разработка структурной схемы системы управления и алгоритма ее работа.

4. Проектирование и организация баз данных для информационно-управляющей системы оптимизации режимов работа электроэнергетической системы промышленного предприятия и разработка программного обеспечения.

Методы исследований. При выполнении работы применялись как теоретические, так и экспериментальные методы исследования. При определении целей оптимального управления возбуждением использовались, алгебраические и интегральные методы. Синтез схемы возбудителя на основе последовательного инвертора осуществлялся с помощью дифференциального исчисления и численного, интегрирования. При построении комплексной системы управления использовались методы решения экстремальных задач переборного типа, а для определения параметров задачи линейного программирования - методы статистического контроля. Реализация системы управления возбуждением группы СД на основе системы обработки данных производилась с использованием теории баз данных к современных вычислительны! средств. Экспериментальные исследования производились на макетном образце и четырех внедренных автором производственных установках, разработанных на основе современной электронной техники.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- выработаны рекомендации по применению различных схемотехнических решений построения возбудителей применительно к различным диапазо' нам мощности СД и разработана методика оптимизации параметров возбудителя,. построенного по схеме последовательного инвертора, позволяющая 4

минимизировать стоимостные показатели;

- сформулирована задача уменьшения приведенных затрат в электроэнергетической системе предприятия посредством достижения оптимального соотношения напряжения и реактивной мощности узла нагрузки, а также оптимального распределения токов возбуждения отдельных СД путем решения задачи линейного программирования;

- разработана методика определения приведенных затрат от изменения напряжения в электроэнергетической системе промышленного предприятия и затрат, зависящих от величины потребляемой реактивной мощности;

- предложена реализация комплексной-системы управления возбуждением группы СД как информационной системы обработки данных, что обеспечивает адаптацию системы управления к условиям предприятия на этапах внедрения и эксплуатации.

Практическая значимость:

1. Разработаны рекомендации по применению различных схемотехнических решений построения возбудителей для СД малой и средней мощности в электроэнергетической системе.

. 2. Предложен метод оптимизации управления СД с цель» минимизации приведенных затрат в электроэнергетической системе промышленного предприятия.

Реализация результатов работы. Основные результаты теоретических, и экспериментальных исследований диссертационной работы были использованы при проведении научно-исследовательской хоздоговорной работы по теме "Разработка и внедрение группы тирксторных возбудителей для синхронных двигателей" компрессорной подстанции завода "Орбита" производственного объединения "ЭРКОН" (г. Н.Новгород).

Методика оптимизации преобразователя, построенного, по схет гюс-ледовательного инвертора, применяется при расчетах параметров серии высокочастотных источников питания в "Нижегородской межотраслевой лаборатории" (г.Н.Новгород).

Результаты работы использовались в учебном процессе й КГТУ при проведении НИРС и дипломного проектирования студентов специальности 1809.

/щробакня работы. Основные результаты работы докладывались й об-зувдались на межреспубликанской студенческой конференции "Электроэнергетика" (Новосибирск, 1988); на научно-технической конференции " Актуальные проблемы электроэнергетики.Проблемы вентильного электропривода"

5

(Горький, 1990); на научно-технической конференции "Актуальные проблемы электроэнергетики. Проблемы вентильного электропривода." (Н.Новгород, 1992).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 6 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Объем диссертации. 115 страниц машинописного текста, 35 рисунков и таблиц, перечень литературы из 92 наименований,' 5 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность работы, формулируется цель и'задачи исследования, научная новизна, практическая ценность результатов.

( ■

В пеовой главе ставится и обосновывается задача разработки системы оптимального управления синхронными электродвигателями, используемыми в электроэнергетических системах промышленных предприятий и позволяющими уменьшить потери электроэнергии благодаря возможности регулирования величины и изменения знака реактивной мощности.

При разработке системы управления СД необходимо учитывать следующие основные требования: '

двигательный режим' СД должен доминировать над режимом использования СД в качестве источника реактивной мощности;

- распределение реактивных нагрузок в груше СД должно . обеспечивать получение наиболее экономичных результатов с учетом эксплуатационных ограничений СД и системы электроснабжения;

- алгоритмы управления должны допускать возможность простого и надежного технического исполнения.

Путем регулирования величины реактивной мощности можно изменять напряжение на шинах питающей подстанции и минимизировать приведенные затраты в электроэнергетической системе предприятия. Указанная задача сравнительно просто и эффективно решается путем применения комплексного управления возбуждением синхронных двигателей.

Задача управления решается в системе ограничений на максимально-допустимое. значение тока возбуждения СД и минимально-допустимое значение этого тока. В главе приведены выражения, по которым были проб

изведены расчеты ограничений,накладываемых на величину тока возбуждения при различных коэффициентах нагрузки СД и номинальном напряжении питающей сети.

На рис.1 показаны граничные значения тока возбуждения .СД в зависимости от загрузки синхронного двигателя.

С целью принятия решения о структуре'системы управления, позволяющей осуществить ' решение поставленной задачи повышения эффективности использования энергоресурсов, произведен анализ состояния технических разработок в области комплексного управления СД.

Сделан вывод о целесообразности применения централизованной системы управления с одним регулятором высокого уровня, учитывающим доми-нирувдие связи в зависимости от схемы соединения отдельных распределительных подстанций, с возложением на него функции оптимального распределения реактивной мощности.

Показано, что математической задачей оптимизации управления системой электроэнергетики промышленного предприятия является поддержание множества параметров режима- системы во времени такими. ' чтобы обеспечить минимум целевой функции затрат или максимум экономического эффекта. при совладении взаимной связи между параметрами и ограничениями.

Комплексная система управления возбуждения группы синхронных двигателей должна решать задачу качественной оптимизации, т. е. задачу оптимизации управления напряжением и реактивной мощностью. Следовательно, можно выделить два основных взаимосвязанных параметра оптимизации: напряжение и реактивную мощность.

В настоящее время большинство промышленных предприятий оплачивает фактически потребляемую реактивную мощность. Поэтому первая составляющая бикритериальной целевой функции приведенных затрат описывается простым алгебраическим выражением и представляет собой стоимость фак-» тически потребляемой реактивной мощности :

За* - Да -0 , (1)

где За - приведенные затраты. <2 - реактивная мощность, Ца - цена 1 кВар.~Независимость приведенных затрат (вторая составляющая бикритериальной целевой функции) от величины напряжения определяется следующим образом:

За - Цр ( ДР„ «■ ДРсд + ДР0С, + ДР10 + ЛРд„ + АРв.Гр), (2)

где ДРад - потери в асинхронных двигателях в зависимости от величины питающего напряжения: ДРсд - потери в синхронных двигателях в зависимости от иитав-

Рис. 1. Зависимость реактивной мощности Рис. 3. Зависимость приведенных затрат СД от тока возбуждения. от мощности преобразователя.

х - чир- «аслиС&АТЕЛМЫЙ миЬЕРТОО

ЕСТЕСТВЕННАЯ КОММУТАЦИЯ ххх-М-йСК-УССЛ ЬЕМЛЯ КОММУТАЦИЯ

Ряс. 2.,Зависимость суммарных потерь в типовом узле нагрузки отналряжеши

У:

щего напряжения;

ДРдп - дополнительные потери активной мощности в синхронных двигателях и системах возбуждения при работе в режиме генерации реактивной мощности;

ДР0СВ- потери в системе освещения в зависимости от питающего напряжения;

ДРТ0 - потери в технологическом оборудовании в зависимости от питающего напряжения;

Цр .. цена 1 кВт ч.

Дрп.тр " потери в трансформаторе понижающей подстанции.

Выведены расчетные формулы для определения отдельных составляющих потерь мощности'в элементах узлов нагрузки от уровня напряжения.

Определены потери в роторе, статоре и стали асинхронного двигателя. Приведены выражения для потерь в обмотке статора синхронного двигателя в зависимости от величины питающего напряжения и величины реактивной мощности синхронного двигателя в зависимости от напряжения, для мощности суммарных потерь в синхронном двигателе в зависимости от напряжения, а также дополнительных потерь в СД и системах возбуждения при работе в режиме генерации реактивной мощности.

На рис. 2 представлены графики зависимости суммарных приведенных потерь в типовом узле нагрузки в зависимости от напряжения при различных значениях коэффициента одновременности и загрузки электроприемников.

Так как между суммарной нагрузкой узла и значениями коэффициентов одновременности и загрузки отдельных групп электроприемников существуют корреляционные связи, для исследования зависимости потерь при том или ином нагрузочном режиме поставлена задача определения этих связей.

Во второй главе решается одна из поставленных задач - определение зависимости технико-экономических показателей преобразователей для возбуждения СД от их схемотехнических решений.

. Система комплексного управления возбуждением группы СД должна быть построена таким образом, чтобы при достижении максимального экономического эффекта сохранялась доминирующая приводная функция СД. Поэтому необходимо локальное регулирование возбуждения каждого конкретного СМ.

Функции локального регулирования, как и при.работе в автономном режиме, должны быть возложены на систему управления преобразователем системы возбуждения.

Очевидно, что к преобразователям, работающим в качестве возбуди-

теля, предъявляются определенные технические требования: быстродействие. диапазон регулирования выходного напряжения.

Кроме того, важными являются и экономические характеристики данных преобразователей:' стоимость, к.п.д.-. возможность генерирования реактивной мощности.

Для анализа экономической целесообразности применения того или иного преобразователя можно воспользоваться выражением для определения приведенных затрат:

ДРпр-Цр + Шпр/Рпр)-Ртр * С,'. (3)

где ДРпр - потери в преобразователе;

Ц, - цена 1 кВт ч;

(Цпр/Р„р) - стоимость 1 кВт мощности преобразователя;

Ртр - требуемая мощность преобразователя;

Ср - стоимость реактивной мощности, потребляемой (вырабатываемой) преобразователем. Все промышленные системы возбуждения построены по принципу управляемого выпрямителя и могут использоваться в составе комплексной системы управления возбуждением группы СД. но обладают весьма существенным недостатком, заключающимся'в уменьшении коэффициента мощности пропорционально снижению выпрямленного непряжения. При малых величинах коэффициента мощности преобразователь потребляет из сети переменного тока значительную реактивную энергию.

Одним из наиболее радикальных способов улучшения коэффициента мощности тиристорных преобразователей является искусственная коммутация. При искусственной коммутации тиристоры преобразователя получают возможность работать с опережающими углами управления, т.е. преобразователь превращается "из потребителя в генератор реактивной мощности, компенсируя потребление реактивной мощности другими потребителями.

Разрабатывая преобразователь с искусственной коммутацией, в первую очередь приходиться решать вопрос о коммутирующем узле. В случае использования запираемых тиристоров этот вопрос отпадает, но встает вопрос об ограничении коммутируемой мощности, накладываемой техническими характеристиками прибора. При использовании однооперационных тиристоров для искусственной коммутации тока в силовых цепях используются, как правило, конденсаторы, заряженные к моменту коммутации соответствующим образом.

Основными недостатками вентильных регулируемых компенсационных преобразователей переменного тока в постоянный с искусственной коммутацией является значительное содержание в кривой переменного тока высших гармонических, более высокая удельная стоимость и увеличенные мас-

со-габаритные показатели.

Кроме вышеприведенных схем для возбуждения синхронных двигателей может быть использован тиристорный преобразователь частоты, построенный по схеме последовательного инвертора с частотно-импульсным регулированием тока возбуждения. Применение данной схемы позволяет уменьшить потери возбудителя за счет работы ключевых элементов на стороне первичного напряжения, а также массо-габаритные показатели за счет использования высокочастотного трансформатора. Кроме того, при построении возбудителя по схеме последовательного инвертора возможен бестрансформаторный вариант преобразователя.

Максимальная рабочая частота преобразователя и перенапряжение на ключевых элементах зависит от параметров коммутирующего контура " конденсатор - первичная обмотка выходного трансформатора ". и расчету этих параметров должно уделяться особое внимание.

Рассчитанные известным образом, параметры коммутирующего контура требуют коррекции. Это объясняется тем. что расчет некоторых параметров производится по аналитическим выражениям с некоторыми допущениями. Данные экспериментов автора'и аналитических расчетов показывают,' что погрешность данного метода расчета в некоторых случаях достигает 25%. Уточнить параметры тиристорного преобразователя с трансформаторным выходом позволяет методика, разработанная на кафедре " Электрооборудование судов " НГТУ при участии автора. Методика использует методы численного моделирования и натурного эксперимента.'

На основании расчетов параметров силовой схемы реализуется макет преобразователя, который включается на пониженное напряжение. Последнее исключает аварийные режимы работы, преобразователя из-за перенапряжений на коммутирующих тиристорах. Далее регистрируются осциллограммы сигналов в электрических цепях макета при различных величинах питающего напряжения в пределах до половины 'номинального для последующей экстраполяции значений параметров в область рабочих напряжений. По экспериментальным значениям напряжений и токов создается массив, который в дальнейшем используется в качестве эталонной переменной наблюдающего устройства идентификации. В процессе математического моделирования наблюдающее устройство корректирует параметры трансформатора, и по критерию минимальных напряжений на конденсаторах, путем оптимизации параметров модели тиристорного преобразователя, определяет оптимальные сочетания этих параметров, при которых обеспечиваются заданные выходная мощность и максимальная частота переключения тиристоров.

Проведен сравнительный анализ эффективности использования схем преобразователей'для возбуждения СД.

7Т

На-рис.3 приведены графики -зависимости (3) приведенных затрат преобразователей от мощности возбуждения и определены зоны экономической целесообразности применения преобразователей каждого типа. Как видно из графиков, для синхронных двигателей малой и средней мощности целесообразно применять преобразователи с естественной коммутацией и преобразователи, построенные по схеме последовательного инвертора; причем в области малых мощностей последние предпочтительней. В области больших мощностей экономически целесообразно применять преобразователи с искусственной коммутацией.

В третьей главе рассматриваются вопросы синтеза системы управления возбуждением группы СД, имеющихся в электроэнергетической системе промышленного предприятия. Целью управления является минимизация суммы затрат от потерь активной мощности, вызванных изменением напряжения питания отдельных потребителей, и затрат на потребляемую системой реактивную мощность:

min { 30l (ßx ) + Ue-Q }. (4)

где Зп!- - затраты от потерь активной мощности в оборудовании, вызванные изменением питающего напряжения и зависящие от коэффициента загрузки оборудования а-также от его типа.

Рассмотрены топологии эквивалентной схемы системы электроснабжения промышленного предприятия для решения задачи минимизации потерь электроэнергии. Каждая эквивалентная схема дает возможность расчета напряжения в подузле в зависимости от изменения реактивной. мощности, вырабатываемой синхронными двигателями при их регулировании.

Постановка задачи минимизации приведенных затрат посредством на-' хождения оптимального соотношения напряжения и реактивной мощности узла нагрузки, а также оптимального распределения токов возбуждения отдельных СД путем решения задачи линейного программирования требует идентификации всех параметров системы.

Автором разработана методика минимизации суммарных затрат от изменения питающего напряжения и величины реактивной мощности узла нагрузки на основе анализа статистических данных о режимах работы элект-. рооборудования. имеющихся на предприятиях. В первую очередь обрабатываются диаграммы загрузки подузла системы электроснабжения цеха P(t) и Q(t) совместно с графиками включения оборудования в соответствующие промежутки временив На основании полученных результатов строится статистическая таблица распределения активной и реактивной мощности между четырьмя группами потребителей: асинхронными двигателями, синхронными двигателями, осветительным оборудованием и технологическим оборудова-

ни ем для получасовых режимов в осенне-весенний, зимний и летний периоды. •

В процессе работы системы- управления по результатам измерений активной и реактивной мощности и данных первой таблицы определяются ко-эффициеты загрузки ^ и относительной реактивной мощности о^ дле каждой- из групп оборудования. На основании автоматически вычисленных значений сц и ßt группы находятся приведенные затраты от потерь по каждой из групп в соответствии с измеренным значением напряжения, а также (после вычисления cq для других предполагаемых значений напряжения) затраты для каждого напряжения из интервалов разбиения допустимого диапазона изменения напряжения Зц. Далее, путем расчетов, учитывающих падение напряжения на входном импедансе от полного тока, потребляемого системой электроснабжения, находятся величины реактивной мощности сис- -темы, обеспечивающие заданные значения напряжения для всех интервалов разбиения допустимого диапазона питающего напряжения, - (}<;„„•

На основе системы управления базами данных отыскивается значение напряжения из таблицы расчетных состояний системы, при котором выполняется условие

min { 3U + Uq-Осисх >• (5)

.На основании данных из найденной строки таблицы расчетных состояний вычисляется значение дефицита (или избытка) AQ реактивной мощности в системе, которое должно быть сведено' к нулю при управлении возбуждением СД.

Цель управления СД достигается нахождением оптимального распределения токов возбуждения имеющихся двигателей- при ограничениях, накладываемых загрузкой СД и допустимыми диапазонами изменения их токов возбуждения. Для оптимизации распределения токов возбуждения отдельных СД необходимо опредёление коэффициентов чувствительности генерируемой СД реактивной мощности к изменен™ юс токов возбуждения, зависящих от значения Хд, которые в .свою очередь определяются состоянием двигателя. Автором построено наблюдающее устройство, позволяющее идентифицировать величину Хц, на основе обработки сигналов с выхода СД и выходного сигнала его модели..

На основе изложенных подходов и алгоритма управления возбуждением СД осуществлена разработка, структурной схемы системы управления, позволяющая решать задачи нахождения параметров системы и задачу линейного программирования:

min (a3-lB3) . : (6)

где а3 - коэффициент затрат на-возбуждение J-ro СД. J»l.n; при ограничениях:

i (с}-1в)) = да, •

< 1 aaz 1- (7)

^ej > ^Bi Bin.

IbJ ^ ^BJ max..

где сл - коэффициент чувствительности генерируемой СД реактивной мощности к изменению его тока возбуждения;

1Вj от и lBj вах " соответственно минимальное и максимальное' допустимые значения тока возбуждения 1-го СД.

В четвертой главе решаются задачи реализации предложенного алгоритма работы комплексной системы управления возбуждением СД посредством построения программного информационно - управляющего комплекса. В качестве основы такого комплекса автором выбрана система управления базами данных (СУБД) "F0XPR0-2", поскольку в условиях постоянного снижения стоимости ЭВМ, увеличения быстродействия и роста оперативной памяти. затраты на дополнительные размеры памяти, а также увеличение времени выполнения программ, компенсируются рядом положительных качеств получаемого программного продукта.

Автором определен перечень функций, реализующих предложенный алгоритм управления:

1. Среднестатистическое потребление P(t) и Q(t) по получасовым интервалам времени 3-х характерных периодов года определяется на основании диаграмм электрической нагрузки в подузлах и фиксируется в базе данных БД1 со следующей структурой:

Период года. Время суток. {Активная_мощность_подузла, Реактив-ная_мощность_додузла).

где поля Период года. Время суток определяют составной ключ поиска. а число остальных полей равно J+1. то есть равно числу активных и пассивных подузлов в системе.

2. Статистическое распределение нагрузок по m группам потребителей в 1 пассивных и J активных подузлах производится на основании обработки графиков включения оборудования, анализа производственных программ, выполненных предприятием в течение 2-х прошедших лет. организационных мероприятий по ежедневному заполнению энергетиками цехов бумажных форм, соответствующих базе данных БД2, имеющей структуру:

ПепиЬп голя. Время суток. {Включение_1гаЮ-го_потребителя>. в которой число заключенных в скобки полей логического типа равно числу значимых потребителей в системе.

3. Учет энергетических характеристик установленного электрооборудования производится с.помощью БДЗ со структурой:

Ц

I. м. ' К. J. {PiBfcj. COS »hmj}.

4.-При обработке таблиц БД2 и БДЗ создается БД4, отражающая распределение относительных значений потребляемой активной и реактивной мощности в каждом подузле с учетом распределения по группам (типу оборудования). определенные поля БД4 содержат суммы этих значений, что позволяет контролировать баланс мощностей и корректировать (настраивать) БД2 и БД1.

5. В процессе измерения переменных состояния системы (U. Plmk. Pj. Qimk. Qj) Формируется БД5 со структурой:

Период года. Время„.суток. {Р1га. Р3. Qtm. й3. а3, {53, Р. й ). в которой последние 4 атрибута характеризуют энергетическое состояние системы, ее элементов и ресурсы последних.

структура БД5 копируется в структуру БД6 - базы данных оперативного учета, который осуществляется каждые 3 минуты, а последняя строка БД6 содержит средние значения отдельных измерений и соответствующих расчетов, эти средние значения по истечении получасового периода используются для коррекции отдельных полей аналогичной строки БД1.

6. значения вычисленных переменных состояния системы из БД6 используются для формирования полей БД7, определяющих затраты от потерь активной мощности в каждой из групп потребителей из-за изменения напряжения, величину реактивной мощности, потребляемой включенными в текущий период потребителями при всех допустимых значениях напряжения в системе, суммарные затраты в зависимости от возможных значений напряжения, а также'величину реактивной мощности, которая может обеспечить новое значение напряжения,- соответствующее минимально-возможному значению суммарных затрат, В данной процедуре используются возможности СУБД находить строки в БД7, которые соответствуют минимальным значениям отдельных полей. Выходное поле процедуры содержит значение дефицита (избытка) реактивной мощности в системе, которое следует скомпенсировать изменением токов возбуждения, в J узлах при их оптимальном распределении. -

7. В форме БД8 скомпанованы входные и выходные данные процедуры, реализующей наблюдающее устройство, описанное в главе 3, для идентификации значения Х^ каждого СД. Там же вычисляется и значение с3 - коэффициента чувствительности генерируемой СД реактивной мощности к изменению его тока возбуждения.

8. База данных БД9 представляет собой таблицу коэффициентов с3, а3 - коэффициентов затрат на возбуждение 3-го СД и ограничений 1Вj пш. lBj max. Qj шах лля формирования файла входных данных подпрограммы оптимизации с использованием симплекс-метода.

9. Последняя функция осуществляет перенос данных файла результатов оптимального распределения токов возбуждения СД ввыходной файл СУБД - программы для вывода на экран контроля в процедуре проверки и коррекции рекомендованных значений токов возбуждения к/или в регистры выходного адаптера ЭВМ для прямого управления возбудителями.

Описанные функции реализованы в процедурах РШРОАТЕ. РР.1Ж РР.со-РУ. РЫОЩ Р1ШЗ. РР.ки и рр.гьр. связь которых между собой и необходимыми базами данных отражена на рис.4, а исходные тексты приведены в приложениях к диссертационной работе.

В приложениях приводятся программа оптимизации параметров коммутирующего контура тирйсторного преобразователя, построенного по схеме последовательного инвертора; программа реализации алгоритма управления, в том числе задачи линейного программирования с использованием СУБД 'ТОХРЯО-2" и применением программы нахождения оптимального значения симплекс-методом; структуры используемых баз данных и акты внедрения.

В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы.

1. Сфорыулирована'и решена математическая задача оптимизации управления возбуждением группы СД совместно с задачей идентификации параметров объектов электроэнергетической системы предприятия.

2. Разработана в апробирована методика оптимизации параметров возбудителя, построенного по схеме последовательного инвертора, позволяющая минимизировать стоякостнке показатели.

3. Выработаны рекомендации по применению различных схемотехнических решений построения возбудителей применительно к различным диапазонам мощности СД.

4. Разработан алгоритм управления возбуждением группы СД для обеспечения оптимального соотношения напряжения и реактивной мощности и нахождения оптимального распределения токов возбуждения отдельных СД.

5. Определены метода и средства нахождения параметров задач оптимизации применительно к комплексной системе управления возбуждением.

6. Осуществлены проектирование и организация баз данных для информационно-управляющей системы управления возбуждением группы СЛ. разработано программное обеспечение.

7. Экспериментальная проверка основных теоретических положений подтвердила допустимость предложенных автором подходов, обеспечила на-

СУБД

do MENU

Jo riJUPDATE

do PRIZM

do РКСОГУ

do PRJOIfi

do PRNU

do PRZLP

MENU

иыбор режима экрпнп_

гатх

PRUPDATIi. 1, 2, 3, 8, 0

коррекция Саз

ЛЯ1111ЫХ

PKIZiM

измерение II распределение

PRCOPY

Komiponauiic и вычисление

rKJOIN поиск оптимальных соотношении

ГД1Т5

PRNU наблюдающее устройство 8 ^^^

MiTo, 10^

PRZLP ПОИСК 11 распределение

SIMPL. ЕХЕ

FMT1t- FMT6 - файлы форм экранов диалога SIMPL. ЕХЕ - программа поиска оптимума задачи лннейиого программирования

•о

1 ~БД1

г -ЕД2

i БДЗ

4 -БД4

5 -БД5

0 -БД6

7 БД/

-БД8

среднестатистическое потребление I'j (t), Q,j(t) в каждом подузли)

1тачнки включения оборудования

в гтк и j подузллх )

энергетические ха paivtei'11стшс11 установленного электрооборудования )

распределение потребляемой мощности по подузлам, группам, их С у-VI "шн по клящому периоду регулирования i

потребляемая мощность, переменные состояния <х ,j . jj i,i ) данные оперативного учета, средник значения)

допустимые напряжения, затраты п лодузлах, расчети. реактивная мощность для обеспечения заданного нлпрлже -шя до aq, подлежащая регулированию)

каталожные параметры сд, переменные сд ii их моделей, выходные значения

наблюдающего устройства )

( коэффициенты чувствительности с] , ----------------------------- а п ограничения •

10

-БД 9

г2гглг . затрат на возбуждение и,- .w.., ( MAXIM ) входной файл для SIMPL. ЕХЕ )

-MAXOUT (выходной файл результатов оптимального распределения

г., сд)

Рис. 4 Функциональная схема информационно - управляющей системы управления возбуждением.

чальный этап внедрения информационно-управляющей системы повышения эффективности использования энергоресурсов.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Дмитриев Д.В., Охотников М.Н. Система частотно-токового управления асинхронным дзигателем с косвенным измерением скольжения./Электроэнергетика: Межреспубликанская студенческая научн.-техн. конференция: Тез. докл. - Новосибирск, 1938. -С. 26.

2. Юдин В.В., Охотников К.Н.. Плехов А.С. Оптимизация параметров тиристорного преобразователя частоты с трансформаторным выходом./Проблемы вентильного электропривода: Научн.-техн. конф.: Тез. докл./ Горь-ков. обл. правление НТОЭ и ЭЯ. - Горький, 1990. - С. 28.

3. Охотников М.Н., Плехов А.С. Расчет параметров тиристорного преобразователя с трансформаторным выходом,^Электрооборудование промышленных установок: Мензузозский сборник научных трудов, - Н. Новгород, 1991. -С. 102-107.

4. Охотников М.Н. Система управления возбуждением СД//Проблемы вентильного электропривода: Научк.-техк. конф.: Тез.докл..- Н.Новгород. 1992. -С.30.

5. Зайцев А.И., Охотников М.Н. Система возбуждения синхронного двигателя с компенсацией реактивной мощности сета ^Электрооборудование промышленных установок: Межвузовский сборник научных трудов. -Н.Новгород, 1994. -С.60-64.

6. Охотников М.Н. Оптимальное' управление возбуждением группы синхронных двигателей.// Электрооборудование промышленных установок: Межвузовский сборник научных трудов.- Н.Новгород, 1994. -С.64-66.

Личный вклад автора,' В работах, написанных в соавторстве, автором разработано наблюдающее устройство для косвенных измерений параметров электродвигателя Ш; уточнена методика расчета параметров коммутирующего контура 13), определена методика оптимизации тиристорного преобразователя, построенного по схеме последовательного инвертора и разработано программное обеспечение реализации этой методики [2]; предложены технические решения построения системы управления [5].