автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Методологические и теоретические основы автоматизации испытаний систем управления электроэнергетическими газотурбинными установками с учетом динамики электроэнергетической системы

На правах рукописи

00501да^

Кавалеров Борис Владимирович

МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ИСПЫТАНИЙ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ ГАЗОТУРБИННЫМИ УСТАНОВКАМИ С УЧЕТОМ ДИНАМИКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (в промышленности)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

1

2 ДПР 2012

Пермь-2012

005019940

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет».

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор Винокур Вадим Мотельич

Официальные оппоненты: Сарапулов Федор Никитич,

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой Уральского федерального университета имени первого Президента России Б.Н. Ельцина

Ефимов Игорь Григорьевич, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры

Санкт-Петербургского государственного политехнического университета

Трефилов Виктор Александрович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой Пермского национального исследовательского политехнического университета

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана»

Защита состоится 16 мая 2012 года в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212.188.04 при Перм9ком национальном исследовательском политехническом университете по адресу 614990, г. Пермь, Комсомольский проспект, 29, ауд. 345.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пермского национального исследовательского политехнического университета.

Автореферат разослан 30 марта 2012 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

А.А. Южаков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

В настоящее время в Российской Федерации в силу растущих потребностей рынка малой энергетики разрабатывается и эксплуатируется порядка 20 типоразмеров газотурбинных установок (ГТУ) мощностью от 1 до 25 МВт. Конвертированные ГТУ для выработки электроэнергии создаются на основе серийных авиационных двигателей, что позволяет сохранить в среднем 70-75 % узлов базовых ГТУ. Вместе с тем особенности конструкции, новые условия эксплуатации, высокие требования к показателям качества вырабатываемой электроэнергии выдвигают задачу совершенствования систем автоматического управления (САУ) электроэнергетическими ГТУ.

Существующие методы разработки и испытаний САУ электроэнергетическими ГТУ во многом наследуют принципы создания и испытаний САУ для авиационных прототипов и в недостаточной степени учитывают особенности эксплуатации ГТУ в качестве энергоприводов наземных многоагрегатных газотурбинных электростанций (ГТЭС). Во время проведения модельных и полунатурных испытаний САУ широко применяется компьютерное моделирование ГТУ, однако поведение электроэнергетической системы (ЭЭС) в должной мере не учитывается и не моделируется. В свою очередь, при натурных испытаниях ГТЭС используются стенды с ограниченной функциональностью по электрической нагрузке. Вместе с тем известно, что характеристики САУ ГТУ существенным образом зависят от особенностей режимов ЭЭС, обусловленных составом, поведением и значением электрической нагрузки, непрерывными изменениями в режимах работы ГТЭС и в конфигурации ЭЭС. В результате, из-за недостаточной полноты и завершенности испытаний, значительно увеличиваются объемы работ по настройке и подстройке САУ ГТУ во время пусконаладочных операций, непосредственно предшествующих вводу ГТЭС в эксплуатацию, что сопряжено с повышенной трудоемкостью, энергоемкостью, низким качеством настройки и, как следствие, проблемами обеспечения требуемых показателей качества вырабатываемой электроэнергии.

Исходя из изложенного, актуальность работы определяется очевидным противоречием между высоким потенциалом развития малой энергетики и сохраняющимся отставанием испытательной базы САУ ГТУ, что существенно увеличивает трудоемкость и энергоемкость испытаний, ухудшает характеристики систем управления и, как следствие, снижает показатели качества вырабатываемой электроэнергии.

К настоящему времени усилия исследователей по совершенствованию систем автоматизации испытаний САУ ГТУ сосредоточились в основном в области построения управляющих и моделирующих алгоритмов на основе концепции моделирующих динамических стендов. Это направление нашло отражение в работах В.Г. Августиновича, В.М. Боднера, В.М. Винокура, В.Т. Дедеша и др. Исследования, касающиеся развития информационно-управляющих систем автоматизации испытаний, представлены в работах Д.А. Ахмедзянова, Ю.В. Кожевникова, B.C. Моисеева, А.Х. Хайруллина,

Ф.А. Шаймарданова и др. Решению комплексных проблем развития систем автоматизации испытаний (САИ), как основы испытательной базы САУ ГТУ, уделяли значительное внимание центральные научные и проектные организации, существенный вклад в развитие методов испытаний САУ ГТУ внесли научные коллективы ведущих вузов Российской Федерации. Вместе с тем сложившаяся практика построения управляющих и моделирующих алгоритмов САИ ориентирована на испытания САУ авиационными ГТУ и в недостаточной степени учитывает специфику установок, конвертированных для нужд электроэнергетики. Кроме того, современные натурные испытания САУ не обеспечивают проведения исследований с воспроизведением характерных режимов работы ЭЭС. В связи с этим актуальным направлением автоматизации испытаний является формирование единого комплекса методов, моделей и алгоритмов САИ, обеспечивающего проведение испытаний САУ ГТУ с использованием компьютерной имитации ЭЭС.

Однако обеспечение взаимодействия ГТУ и ЭЭС при автоматизированных испытаниях САУ ГТУ является сложной проблемой. Требования гибкости по отношению к различным этапам и изменяющимся программам испытаний САУ ГТУ с учетом разнообразных структурных и параметрических характеристик ЭЭС делают необходимым придание САИ свойств настраиваемости при соблюдении условий быстрорешаемости применительно к моделям ЭЭС.

Возникает и ряд сопутствующих проблем: в настоящее время отсутствует общая концепция автоматизации испытаний САУ ГТУ с использованием компьютерного моделирования ЭЭС; не решена в полной мере задача моделирования взаимовлияния ГТУ и ЭЭС с изменяемой конфигурацией; недостаточно проработаны методы математического моделирования, идентификации и алгоритмизации применительно к задаче построения быстрорешаемых моделей ЭЭС для снижения трудоемкости испытаний САУ ГТУ; не сформирована методика структурно-параметрической настройки и оптимизации САУ ГТУ при компьютерных и полунатурных испытаниях; не разработаны принципы программной реализации указанных методов, моделей и алгоритмов.

Объект исследования - системы автоматизации испытаний САУ электроэнергетическими ГТУ.

Предмет исследования - методы, модели и алгоритмы автоматизации испытаний САУ ГТУ с учетом взаимовлияния ГТУ и ЭЭС.

Целью диссертационной работы является решение важной научной проблемы разработки методологических и теоретических основ автоматизации испытаний САУ ГТУ, обеспечивающих снижение трудоемкости и энергоемкости испытаний, повышение эффективности САУ и улучшение показателей качества вырабатываемой электроэнергии за счет учета взаимовлияния ГТУ и ЭЭС методами математического моделирования.

Сформулированная цель определяет следующие задачи исследований:

1. Предложить концепцию построения систем автоматизации испытаний САУ электроэнергетическими ГТУ с использованием совместного

математического моделирования ГТУ и ЭЭС при учете множества режимов работы и множества вариантов структурной организации ЭЭС на основе единых методологических принципов построения и функционирования САИ.

2. Разработать теоретические основы, методы и алгоритмы построения нелинейной динамической модели ЭЭС, состоящей из моделей структурных элементов, моделей взаимодействия структурных элементов и учитывающей зависимости между режимными и структурно-топологическими параметрами ЭЭС.

3. Разработать методику построения быстрорешаемых моделей ЭЭС на основе результатов компьютерных экспериментов с использованием первичной структурно сложной нелинейной модели ЭЭС для проведения компьютерных и полунатурных испытаний САУ ГТУ.

4. Разработать методику структурно-параметрической настройки и оптимизации САУ ГТУ с использованием полученных первичных нелинейных и быстрорешаемых моделей ЭЭС для снижения трудоемкости и энергоемкости испытаний, улучшения показателей качества вырабатываемой электроэнергии.

5. Выполнить программную реализацию полученных моделей и алгоритмов в составе математического, программного и информационного обеспечений иерархических САИ.

Методы исследований основаны на использовании результатов общей теории систем, теории автоматического управления, теоретических основ электротехники, теории оптимизации, методов идентификации, математической статистики, математического и имитационного моделирования сложных систем с применением вычислительных средств, теории графов, комбинаторной топологии и др.

Исследования проводились с использованием математических моделей, стендовых испытаний и в реальных условиях эксплуатации САУ ГТУ в составе ГТЭС.

Научная новизна.

1. Новизна предложенной концепции построения САИ заключается в том, что она получена на основе единых методологических принципов построения многоуровневых САИ САУ электроэнергетическими ГТУ с использованием разработанной структурной модели процессов подсистемы моделирования ЭЭС, что обеспечивает за счет предлагаемой интеграции повышение эффективности проведения испытаний САУ электроэнергетическими ГТУ.

2. Новизна теоретических основ, методов и алгоритмов построения нелинейной структурно сложной математической модели ЭЭС заключается в разработке нового принципа формирования комплексной универсальной модели структурного элемента; в доказательстве утверждений о формах уравнений связи для моделирования взаимодействия структурных элементов на основе введенной в рассмотрение матрицы структуры ЭЭС; в разработке новых алгоритмов для моделирования структурных элементов и взаимодействия структурных элементов с учетом режимов работы структурно и параметрически модифицируемых ЭЭС.

3. Новизна методики формирования быстрорешаемых моделей ЭЭС заключается в новом подходе к построению моделей по результатам компьютерных экспериментов с использованием первичной структурно сложной модели ЭЭС; в обосновании иерархии моделей: первичная модель -быстрорешаемая модель; в разработанных алгоритмах структурной и параметрической идентификации для построения быстрорешаемых моделей; в формировании открытого множества быстрорешаемых моделей для проведения компьютерных и полунатурных испытаний САУ ГТУ.

4. Новизна методики структурно-параметрической настройки и оптимизации САУ ГТУ заключается в использовании при настройке и оптимизации первичных нелинейных и быстрорешаемых моделей ЭЭС модифицируемой конфигурации; в разработке алгоритмов автоматической настройки и оптимизации САУ ГТУ с использованием системы контрольных показателей и парето-оптимальных решений для снижения трудоемкости и энергоемкости испытаний, улучшения показателей качества вырабатываемой электроэнергии.

5. Новизна способов программной реализации полученных моделей и алгоритмов САИ заключается в оригинальных структурных решениях построения программных комплексов подсистем моделирования ЭЭС САИ на основе разработанной алгоритмической базы, адаптивной к произвольным структурам и составу ЭЭС.

Основные положения, выносимые на защиту, включают:

- концепцию построения системы автоматизации испытаний САУ ГТУ с использованием математического моделирования ЭЭС модифицируемой структуры в рамках разработанных методологических основ автоматизации испытаний САУ электроэнергетическими ГТУ;

-теоретические основы, методы и алгоритмы построения структурно и параметрически настраиваемой динамической математической модели для воспроизведения множества режимов работы и множества вариантов структурной организации ЭЭС;

- методику построения быстрорешаемых моделей ЭЭС по результатам компьютерных экспериментов с использованием первичной структурно сложной динамической модели ЭЭС;

- методику структурно-параметрической настройки и оптимизации САУ ГТУ на основе применения первичных нелинейных и быстрорешаемых компьютерных моделей ЭЭС;

- программный комплекс моделей и алгоритмов для автоматизации испытаний САУ ГТУ, обеспечивающий гибкость по отношению к изменяющимся последовательностям испытаний и характеристикам ЭЭС.

Достоверность приводимых в работе результатов и выводов обеспечивается принятыми за основу объективно существующими физическими законами и закономерностями термодинамики и электромеханики, непротиворечивостью и воспроизводимостью результатов, полученных теоретическим путем, хорошим совпадением результатов компьютерного моделирования с экспериментальными данными.

Достоверность основных положений диссертации подтверждена положительными результатами внедрения разработанных моделей и алгоритмов в промышленности.

Практическая значимость работы.

Совокупность предложенных в работе идей, теоретических и прикладных результатов составляет новое направление в области автоматизации испытаний САУ электроэнергетическими ГТУ.

Разработаны методики и алгоритмы моделирования, идентификации и испытаний, реализованные в составе математического, программного, информационного и методического обеспечений САИ промышленных предприятий. Автоматизация испытаний обеспечила существенное (в два раза и более) сокращение затрат времени на проведение испытаний как уже существующих, так и вновь разрабатываемых САУ; сокращение времени на выявление причин возникновения сбойных и аварийных ситуаций при проведении испытаний (на 20-30 %); повышение оперативности в получении, обработке и использовании информации о характеристиках САУ; повышение уровня интеллектуализации испытаний и универсальности САИ ГТУ; улучшение характеристик САУ и повышение качества вырабатываемой ГТЭС электроэнергии на 15-20 %, что подтверждается документами о внедрении.

Результаты диссертации патентно защищены и внедрены на предприятиях: ОАО «Авиадвигатель», ОАО «Протон-ПМ», ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез», ООО «Пермнефтегазпереработка», в Научно-образовательном центре энергосбережения (НОЦЭС) при ПНИПУ.

Научные аспекты исследований нашли отражение в лекционных курсах, читаемых автором студентам Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), в публикациях и выступлениях на всероссийских и международных научно-технических конференциях и семинарах.

Апробация результатов работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на V, VI, VII Международных научно-практических конференциях «Энергопотребление и энергосбережение: проблемы и решения» (Пермь, 2002, 2003, 2004 гг.), Международной научно-практической конференции «САКС-2002» (Красноярск, 2002 г.), Всероссийской (с международным участием) конференции «Информация, инновации, инвестиции» (Пермь, 2004 г.), Международном научно-практическом семинаре «Современные программные средства для расчетов надежности и оценивания состояния режимов электроэнергетических систем» (Иркутск, 2004 г.), Международной научно-практической конференции «Энергетика, материальные и природные ресурсы. Эффективное использование. Собственные источники энергии» (Пермь,

2004 г.), Всероссийском электротехническом конгрессе «ВЭЛК-2005» (Москва,

2005 г.), Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Мехатроника, автоматизация, управление» (Уфа, 2005 г.), Международном конгрессе по механике, электроэнергетике и судостроению (Варна, Болгария, 2005 г.), Всероссийской научно-практической конференции

«Управление инновациями: теория, инструменты, кадры» (С.-Петербург, 2009 г.), Всероссийских научно-технических конференциях «Энергетика. Инновационные направления в энергетике. CALS-технологии в энергетике» (Пермь, 2008, 2009, 2010 гг.), Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития авиации, наземного транспорта и энергетики» (Казань, 2009 г.), Международной конференции «Авиация и космонавтика - 2009» (Москва, 2009 г.), Международной научной конференции «Актуальные направления развития прикладной математики в энергетике, энергоэффективности и информационно-коммуникационных технологиях» (Москва, 2010 г.), Международной научно-технической конференции «Электромеханические и электромагнитные преобразователи энергии и управляемые электромеханические системы» (Екатеринбург, 2011 г.), Научно-техническом семинаре ФГУП «ЦИАМ им. П.И. Баранова» (Москва, 2012 г.).

Дальнейшим направлением использования разработанных методик является поиск путей решения проблемных ситуаций на этапах разработки, модернизации и эксплуатации ГТЭС на организационном и технологическом уровнях с учетом экономической целесообразности принимаемых решений.

Связь исследований с научными программами. Исследования выполнялись в соответствии с НТП «Инновационная деятельность высшей школы» 2002-2003 гг.; при выполнении госбюджетной НИР «Разработка теоретических основ математического моделирования и оптимизации мини-энергосистем» 2004-2005 гг.; в рамках договора 13.G25.31.0009 между ОАО «Протон-ПМ» и Минобрнауки РФ от 07.09.2010 об условиях предоставления и использования субсидии на реализацию комплексного проекта по созданию высокотехнологичного производства, выполняемого с участием российского высшего учебного заведения.

Публикации. Основные положения и результаты диссертации опубликованы в 64 научных работах (из них 19 в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК), в том числе одна монография.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, 6 глав, заключения, списка литературы, включающего 298 наименований и приложений. Основная часть работы содержит 372 страницы, 18 таблиц и 95 рисунков. Приложения содержат примеры расчетов характеристик, результаты компьютерных и натурных экспериментов, документы о внедрении результатов работы.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность, определены границы предметной области, сформулированы цель, научная новизна, практическая значимость работы и основные положения, выносимые на защиту. Подчеркнуто, что научно-технические достижения последних лет создают объективные возможности решения проблемы совершенствования испытательной базы САУ электроэнергетическими ГТУ, но для реализации этих предпосылок необходимо проведение теоретических и практических исследований по перспективным прикладным направлениям, представленным в диссертации.

Первая глава посвящена анализу современного состояния автоматизации испытаний САУ конвертированными авиационными ГТУ для привода электрогенераторов электростанций малой мощности (мини-электростанций).

Рассмотрены основные тенденции развития газотурбинных технологий для выработки электроэнергии на основе конвертированных авиационных двигателей. Показано, что существующие САУ ГТУ в недостаточной степени учитывают специфику работы ГТУ как привода электрогенераторов для ГТЭС.

Обобщенная структурная схема САУ ГТУ наземных электростанций показана на рис. 1. В состав САУ ГТУ, работающей на газообразном топливе, входят следующие составные части: ГТУ; БУД - блок управления двигателем; КА -

КА

командный

управления

параметрами

тракта); ДГ -

система

сигнализаторов

агрегат (для геометрическими газовоздушного дозатор газа; Д -датчиков и

технологических

ГТУ

■0

БУД ДГ Д

г

Рис. 1. Состав САУ ГТУ

параметров; линии связи между составными частями САУ ГТУ.

Также в состав САУ ГТУ входят программно реализованные алгоритмы управления и контроля. Нагрузкой ГТУ является синхронный генератор (СГ). Отдельные ГТУ многоагрегатных ГТЭС даже при отсутствии согласованного управления испытывают взаимовлияние, поскольку их синхронные генераторы взаимодействуют через общую ЭЭС.

Если ранее при разработке гидромеханических устройств управления разработчик был в значительной мере ограничен в модификации алгоритмов управления, то в настоящее время эти возможности существенно расширились за счет гибкости программного обеспечения при отнесении технических средств к неизменяемой части системы. Таким образом, центральными задачами совершенствования характеристик САУ ГТУ являются задачи разработки, программной реализации и настройки алгоритмов управления.

Испытания САУ ГТУ относятся к наиболее сложным и ответственным этапам разработки, производства и эксплуатации САУ электроэнергетическими ГТУ. Показано, что существенной особенностью этих испытаний является проверка показателей качества вырабатываемой электроэнергии в различных режимах работы многоагрегатных ГТЭС, для изучения которых необходимо математическое моделирование динамики электроэнергетических систем. Сделан вывод, что недостаточный учет поведения ЭЭС приводит к повышению трудоемкости испытаний и снижению эффективности САУ ГТУ, что проявляется в ухудшении эксплуатационных свойств ГТЭС и, как следствие, в снижении качества вырабатываемой электроэнергии. Снижается и общий ресурс ГТЭС из-за аварийных отключений ГТЭС при значительных набросах и сбросах электрической нагрузки, при изменении режимов работы ГТЭС, в силу взаимного влияния САУ ГТУ и САУ СГ.

Поэтому необходимо начиная с самых ранних этапов научно-исследовательских испытаний рассматривать САУ ГТУ и ЭЭС как единую взаимосвязанную динамическую систему. Однако электроэнергетические объекты ввиду сложности и ответственности назначения, как правило, не допускают проведения полного набора натурных экспериментов, необходимых для испытания управляющих систем. Ограниченные же натурные эксперименты не позволяют с нужной достоверностью оценить работу САУ и к тому же весьма трудоемки. В связи с этим одним из основных способов испытания систем управления энергообъектами является использование математического моделирования ЭЭС.

Известно, что при проектировании, испытаниях, диагностике и настройке САУ авиационными двигателями широко применяются математические модели ГТУ в составе математического обеспечения САИ. Исследования

B.Г. Августиновича, Ф.Д. Гольберга, О.С. Гуревича, Т.С. Мартьяновой, Ю.Н. Нечаева, Г.Г. Ольховского, A.JI. Палагина, A.A. Шевякова,

C.М. Шляхтенко и других авторов создают необходимые предпосылки для успешного развития этого направления применительно к электроэнергетическим ГТУ для ГТЭС.

Наряду с этим при проектировании и исследованиях ЭЭС обоснованно применяется математическое моделирование в составе разнообразных компьютерных систем моделирования и поддержки автоматизированных испытаний. Однако вопросам совместного исследования конвертированных авиационных ГТУ и ЭЭС методами математического моделирования уделено недостаточно внимания. Исследования в этой области в основном ограничиваются судовыми системами (Л.П. Веретенников, В.А. Целемецкий, В.П. Яковлев и др.), бортовыми авиационными системами (Д.А. Аветисян, S. Graham, Р. Lamm, С. Lucas и др.) или нацелены на изучение отдельных вопросов эксплуатации ГТЭС, например проблем автоматического управления многоагрегатными автономными ГТЭС (В.Т. Морозовский, Ю.Н. Хижняков, A.A. Южаков, A.A. Юрганов и др.).

В связи с этим рассмотрены различные способы математического моделирования ГТУ и ЭЭС для автоматизации испытаний САУ ГТУ. Сделан вывод о необходимости разработки математических моделей ЭЭС с настраиваемыми структурой и составом элементов для имитации поведения ЭЭС при испытаниях САУ. Выявлена необходимость создания методики упрощения математических моделей ЭЭС и методики настройки САУ.

На основании проведенного анализа показана актуальность проблемы совершенствования испытательной базы САУ ГТУ, сформулирована цель диссертации, определен перечень решаемых в диссертации задач.

Вторая глава посвящена концепции построения систем автоматизации испытаний САУ электроэнергетическими ГТУ на основе единых методологических принципов автоматизации испытаний САУ ГТУ при совместном математическом моделировании ГТУ и ЭЭС с учетом множества режимов работы и множества вариантов структурной организации ЭЭС.

По результатам проведенного существующую технологию разработки моделирование ГТУ, математическим штриховыми линиями на рис. 2).

анализа предложено дополнить и испытаний САУ, использующую моделированием ЭЭС (показано

Результаты Техническое

натурных )адание

экспериментов

* *

Идентификация Выоор

нелинейной модели электронных

ГТУ модулен

4 +

Идентификация Ра5работка

линеаризованной алгоритмов

модели ГТУ САУ ГТУ

1 +

Расчет Расчет контуров

функппй ГТУ

4

Кодирование Кодирование

модели ГТУ в алгоритмов в

машинный код машинный код

* н

Моделирование ЭЭС

1 Первичная модель ' [ ЭЭС ]

.----г----I

' Быстрорешаемая '

1 модель ЭЭС ' I ■ I_________I

Испытания САУ ГТУ

Компьютерные испытания САУ ГТУ

Полунатурные испытания САУ ГТУ

Натурные испытания САУ ГТУ в составе ГТЭС

Рис. 2. Этапы разработки и испытаний САУ ГТУ

На рис. 3, а выделена часть ЭЭС, которая моделируется предложенной математической моделью. Модель ЭЭС моделирует генераторы электростанций, их устройства управления, устройства управления электростанции на уровне автоматизированной системы управления (АСУ) ГТЭС и внешнюю по отношению к электростанции ЭЭС. При этом модель ЭЭС не моделирует ГТУ и устройства управления ГТУ. Таким образом, взаимодействие моделей ГТУ и ЭЭС при испытаниях САУ ГТУ происходит так, как показано на рис. 3, б.

Ряд этапов, представленных на рис. 2, в настоящее время автоматизирован в недостаточной степени. Например, САПР программного обеспечения автоматизирует выбор электронных модулей и программирование контроллеров, но не обеспечивает поддержку испытаний, автоматизированную настройку САУ по результатам испытаний, подготовку и настройку моделей ГТУ и ЭЭС. Для выполнения этих функций приходится привлекать различные неунифицированные пакеты прикладных программ. В существующей технологии слабо задействованы обратные связи между различными этапами работ, различные виды испытаний оснащаются собственными системами автоматизации, поэтому использование математических моделей сталкивается с проблемой совместимости программного обеспечения, с необходимостью разработки специальных комплексов моделирующих программ для отдельных стендов, существуют сложности с взаимообменом информацией.

а

б

Рис. 3. Модель ЭЭС: а - состав модели; б - взаимодействие с моделью ГТУ и устройством управления (УУ) ГТУ при испытаниях

Поэтому на основании системного анализа проблематики автоматизации испытаний САУ электроэнергетическими ГТУ необходимо разработать методологические основы автоматизации испытаний САУ с использованием математического моделирования ЭЭС, что требует развития математического, программного, информационного и методического обеспечений САИ.

Показано, что среди главных методологических принципов проектирования и функционирования САИ должны присутствовать принципы системности, полиморфизма, декомпозиции, интеграции, совместимости, соответствия, реализуемости, единства системы и среды, контринтуитивного проектирования, способности к развитию. Установлены соответствия между видами испытаний САУ, стадиями жизненного цикла САУ и применяемыми способами настройкой САУ. Выполнена математическая постановка задачи испытаний САУ электроэнергетическими ГТУ, для этого на основе анализа существующих требований разработана унифицированная система показателей качества вырабатываемой электроэнергии в динамике и статике по напряжению и частоте, которая определяет множество показателей качества, ограниченных допустимыми значениями

б = {<7ь<72, ••• , деформируется множество ограничений САУ

G= {gngi,... ,gn}-

Множество экспериментов представлено в виде

U= {ии и2, ..., и„},

где количество состояний каждой последовательности и, определяет количество переходных процессов, которые имитируются на математической модели ЭЭС. Множество структур САУ задается множеством

R= {R\, R2,..., R„}.

Элементами этого множества в свою очередь выступают множества параметрических настроек для каждой структуры САУ

Ri = {n,r2,... ,г„}.

При проведении испытаний требуется найти вектор R допустимых настроечных параметров для фиксированной структуры САУ.

Вначале на основании априорных данных о вариантах исполнения и режимах работы ГТЭС формируется математическая модель ЭЭС. Затем производится проверка выбранного типа САУ и вариантов ее параметрических настроек на соответствие множеству G на множестве U. Тем самым решается первая - локальная задача испытания САУ. При удовлетворении всему комплексу требований вариант фиксируется как возможный и записывается в базу данных. В случае нарушения каких-либо ограничений Q и G вариант настроек отвергается. Так происходит до тех пор, пока не будут испытаны в соответствии с планом эксперимента все выбранные варианты САУ, составляющие множество R. Вслед за первой локальной задачей возможно решение второй - экстремальной задачи выбора наилучшей настройки R относительно рассматриваемого множества показателей качества Q, множества экспериментов U и множества ограничений G

F (R, Q, G, U) -> min.

В случае исследования работы многоагрегатных электростанций в составе нескольких энергоблоков (на практике от 1 до 8) необходимо учитывать взаимовлияние отдельных САУ. При этом множество экспериментов учитывает конфигурацию электростанций и количество энергоблоков.

Для испытаний и настройки САУ ГТУ определены характерные переходные процессы для режимов автономной и параллельной работы энергоагрегатов.

Предложена структурная модель процессов подсистемы моделирования ЭЭС, предусматривающая стратификацию основных задач подсистемы по четырем функциональным слоям: моделирование, идентификация, настройка и оптимизация, полунатурные испытания (рис. 4). Между слоями существуют прямые и обратные связи, формирующие различные последовательности операций по подготовке испытаний, собственно испытаниям и обработке результатов испытаний. Тем самым осуществляется адаптация САИ к конкретным видам и циклам испытаний. Внутри каждого функционального слоя взаимодействуют алгоритмические модули, которые выполняют операции

Рис. 4. Структурная модель процессов подсистемы моделирования ЭЭС САИ

подготовки, проведения экспериментов и принятия решений после оценки их результатов.

Анализ состава и содержания функций, выполняемых САИ систем управления электроэнергетическими ГТУ, позволяет отнести такую САИ к классу сложных многоуровневых человеко-машинных динамических систем, проектирование которых со всей очевидностью является непростой задачей.

Рассмотрена системная модель проектирования САИ, представленная в виде последовательности взаимосвязанных этапов, объединяющая их в единую систему. В соответствии с этой моделью на основе рассмотренных общесистемных методологических принципов построения и функционирования САИ, с учетом множества функций и множества реализующих эти функции подсистем предложена концептуальная модель построения САИ, обеспечивающая проведение компьютерных, полунатурных и натурных испытаний САУ электроэнергетическими ГТУ с использованием математического моделирования ГТУ и ЭЭС в рамках многоуровневой иерархической САИ предприятия.

Обсуждается функциональное наполнение уровней иерархии САИ.

Первый (нижний) уровень системы обеспечивает взаимодействие с модулями устройств связи с объектом (УСО) и выдачу непосредственных управляющих сигналов через выходные модули УСО.

Второй уровень обеспечивает непосредственное проведение испытаний на стенде и первичную обработку поступившей с нижнего уровня информации.

Третий (верхний) уровень получает информацию от среднего и является общим для различных испытательных стендов предприятия и видов испытаний.

Таким образом, концептуальная модель построения САИ имеет трехуровневую иерархическую структуру с размещением на верхнем уровне подсистемы моделирования ЭЭС, реализованной в виде комплекса программных модулей и технических средств. Новая САИ в соответствии с принципами совместимости и интеграции обеспечивает связь собственно испытаний САУ со структурно-параметрическим синтезом САУ и предоставляет совместимые инструменты моделирования ЭЭС, идентификации моделей, настройки и оптимизации САУ ГТУ. Отмечается, что основной проблемой при реализации таких САИ является разработка моделей и алгоритмов подсистемы моделирования ЭЭС.

Рассмотренные методологические принципы автоматизации испытаний позволили выделить главные особенности испытаний САУ электроэнергетическими ГТУ, выполнить математическую постановку задачи испытаний, сформулировать с единых методологических позиций задачи моделирования, идентификации, настройки и оптимизации при проведении испытаний САУ, предложить концепцию построения САИ с использованием математического моделирования ЭЭС.

Третья глава содержит разработку теоретических основ, методов и алгоритмов построения нелинейной динамической модели ЭЭС, состоящей из моделей структурных элементов, моделей взаимодействия структурных элементов и учитывающей зависимости между режимными и структурно-

топологическими параметрами ЭЭС. Сформулированы требования к математическому моделированию ЭЭС. Разработаны алгоритмы математического моделирования ЭЭС модифицируемой структуры с возможностями автоматизированной сборки и настройки математической модели. Показано, что модель ЭЭС должна состоять из моделей отдельных элементов ЭЭС и модели взаимодействия элементов ЭЭС, то есть являться структурно сложной моделью. Обоснован выбор способа моделирования взаимодействия элементов с использованием решения уравнений связи, при этом в силу более высокой универсальности сделан выбор в пользу раздельного решения и явного интегрирования дифференциальных уравнений элементов ЭЭС. Благодаря такому подходу математические модели отдельных структурных элементов становятся модельно-независимыми. Произведено разделение всех структурных элементов ЭЭС по способу взаимодействия между собой на четыре категории: электрически взаимодействующие элементы (кабельные линии, статическая нагрузка, трансформаторы и др.), механически взаимодействующие элементы (ГТУ, различная механическая нагрузка), элементы, взаимодействующие как электрически, так и механически (электрические машины), элементы управления (регуляторы возбуждения, частоты вращения и др.). При этом показано, что основным системообразующим взаимодействием в ЭЭС является взаимодействие посредством электрических переменных: токов и напряжений.

Исследования выявили, что математическая модель электрически взаимодействующего элемента ЭЭС может рассматриваться как двухуровневая. Первый уровень - это система дифференциальных и алгебраических уравнений, полностью описывающая поведение элемента, его внешние и внутренние электромагнитные и электромеханические процессы. Второй уровень - это дифференциальные уравнения для связи с другими структурными элементами. В результате обоснована универсальная математическая модель структурного элемента, которая включает две составляющие:

1) внутренняя модель - уравнения динамики элемента (для расчета переменных элемента ЭЭС на каждом шаге расчета);

2) внешняя модель - уравнения связи элемента (для связи данного элемента с другими элементами ЭЭС на каждом шаге расчета).

Структура комплексной универсальной математической модели элемента ЭЭС показана на рис. 6.

Поставлена и решена задача получения внешних моделей электрически взаимодействующих элементов в единой обобщенной векторно-матричной форме записи относительно внешних переменных:

/5ls =-AU-BI-H, где I, pis - вектор токов и вектор производных статорных токов элемента; U -вектор напряжений, приложенных между внешними зажимами элемента; А, В -матрицы, размерность которых зависит от системы координат, в которых моделируется структурный элемент, а также от того, полные это уравнения или упрощенные; H - вектор, определяющий внешнее воздействие на элемент, например со стороны средств регулирования электрических параметров.

В силу модельной независимости внутренней модели (см. рис. 6) становится возможным использовать модели элементов разной степени сложности. Сделан вывод о целесообразности рассмотрения обобщенной формы записи моделей в двух вариантах: во вращающейся системе координат с/, <7, как получившей наибольшее распространение, и в системе координат а, Ь, с, как более перспективной при использовании современной компьютерной техники для учета несимметричных режимов.

Например, для синхронного генератора внутренние модели для указанных случаев выглядят следующим образом:

со-«Л^/А-^г; ия=%е>-Юч/Л-1чг, и/ =(№//Л + 1,гг\

0 = С№в/СИ + 1£)Го; 0 = сР¥д/с11 + 1дгд;

Ло/Л=—(Мг-М);

с1у/ Л = ю; ¿8/Л = со-ю0;

<ма/А = -иа-га1а; Юь1й = -и„-гь1ь\ №с/с11 = -ис-гс1с;

<Мв1<И = -г010-сН>д/Ж = -гв1д; с1у/Л = со; ¿5/Л = со-ю0;

Ло/Л = — Мт -М\

где - потокосцепления, / - токи, И - напряжения, Мт - механические моменты, М - электромагнитные моменты. Для достижения общей универсальности алгоритмического обеспечения с целью перехода от одной системы координат к другой разработан алгоритм сопряжения моделей структурных элементов, записанных в й, д и а, Ъ,с системах координат.

В диссертации получены внутренние и внешние математические модели в сд и я, 6, с системах координат для основных структурных элементов ЭЭС:

1я

Модель ЭЭС

ис

м

Модель элемента ЭЭС

Модель связи элемента ЭЭС

(внешняя модель)

' {Г} 1 I >

Модель динамики элемента ЭЭС

(внутренняя модель)

Рис. 6. Структура комплексной универсальной модели элемента ЭЭС: внешние (статорные) токи элемента, их - внешние (статорные) напряжения элемента, I - полный вектор токов элемента ЭЭС, {Г} - множество параметров модели элемента ЭЭС, М - внешние механические воздействия, V/- внешние воздействия со стороны средств регулирования электрических переменных

синхронные генераторы и синхронные двигатели, асинхронные двигатели, трансформаторы, элементы статической нагрузки, линии электропередачи, электрическая сеть переменного тока. Исследованы модели для ГТУ, механической нагрузки, устройств управления. Использование единой обобщенной формы записи обеспечивает непосредственное включение динамических моделей структурных элементов в модель взаимодействия ЭЭС для имитации динамических и статических режимов работы ЭЭС.

Доказаны утверждения об универсальном виде уравнений связи для ЭЭС произвольной структуры и произвольного состава структурных элементов в динамике и статике при различных системах координат. В частности доказано утверждение, что для взаимодействия в динамике при записи в координатах Парка - Горева уравнение связи приобретает вид МСМгиу=-М№-М1, где обозначено: С-блочная матрица проводимостей ветвей (элементов), образующих систему; вектор, полученный из правых частей уравнений элементов в обобщенной форме; иу - вектор узловых напряжений; I - вектор токов ветвей. Для получения указанных матриц используются матрицы элементов в обобщенной форме записи для внешних моделей:

ГА, 0 ... (р Íuv0 '-B.I.-H, 4 Í1'!

М 0 А2 ... 0 '■. 0 Мг иу2 =-м -В212 -Н2 -м h

0 0 К) гвА-ня,

Блочная матрица М, задаваемая выражением

М= MJ

II J\\mY.n

'мп

М21

М,

м

22

м.

Мь

м,

м.

т 2 *~1л-тп J

где т - число узлов ЭЭС, п - число ветвей ЭЭС, а блоки матрицы М принимает следующие значения:

''-cosSü sinS„. N

если ток ветви поступает в узел;

М„

и У

4~sin 8,у -eos Sp, ''eos 8¡j - sin 5,у sinSy cosS;y

если ток ветви исходит из узла;

0 =

о о о о

если ветвь не инцидентна узлу,

определена как матрица структуры ЭЭС, где 5,у - угол между координатами, в которых моделируется структурный элемент. Матрица М является матрицей, составленной из производных по времени элементов матрицы М.

Матрицы Си№ отражают состав элементов структуры. Таким образом, разработанная модель дает возможность явно учесть состав и конфигурацию

структурных элементов, составляющих систему и, следовательно, может быть использована при автоматизированной подготовке и сборке модели ЭЭС, а также при управлении моделью (оперативные переключения, изменения состава и конфигурации и др.).

Показано, что матрица структуры М является обобщением матрицы инцидентности. В случае скалярного представления переменных и отсутствия преобразования координат эти понятия тождественны. Матрица в -квазидиагональная. При ее умножении слева и справа на матрицу структуры получается расширенная матрица узловых проводимостей, размерность которой определяется не числом ветвей, а числом узлов. Матрица узловых проводимостей обращается на каждом шаге расчета.

Разработаны алгоритмы расчета установившихся и переходных режимов, алгоритмы повышения устойчивости расчета, среди которых наиболее важен алгоритм уравнительной стабилизации, и ряд других вспомогательных алгоритмов, в том числе: расчет начальных условий, расчет параметров структурных элементов, учет насыщения синхронных и асинхронных машин, учет несимметричных режимов работы, сопряжение механической и электрической частей ЭЭС, моделирование коммутации. Получены необходимые и достаточные условия решения уравнений связи.

Учет насыщения синхронных машин реализуется известными алгоритмами по характеристике холостого хода, для учета насыщения асинхронных двигателей разработан метод, использующий минимизацию квадрата ошибки

За = е(и, ш, )2 = [I (и, со) - Iм (и, ш, )]2, где и - заданное напряжение; I - ток асинхронной машины, измеренный во время эксперимента; 1м(хт) - ток асинхронной машины, зависящий от значения параметра хт; е(х,„) - ошибка как функция параметра х,„; со - угловая скорость асинхронного двигателя.

Использование описания элементов в координатах а, Ь, с обеспечивает расчет несимметрии в нагрузке, например несимметричные короткие замыкания (рис. 7).

Разработан алгоритм

автоматизированного формирования матрицы

структуры ЭЭС с целью сборки и перенастройки математической модели ЭЭС. Для этого в состав математического обеспечения включен формирователь

структуры, который формирует матрицу М в соответствии с внешними или внутренними событиями. Внешние события -это воздействия со стороны

Ш,ий,ис

в

Рис. 7. Пример моделирования однофазного короткого замыкания

оператора или со стороны программы, управляющей экспериментом, внутренние события - это воздействия, не предусмотренные управляющей программой, например срабатывание защиты и отключение линии электропередачи. Время наступления внутреннего события заранее может быть неизвестно.

Формирователь структуры состоит из двух главных элементов: выявителя и построителя (рис. 8). Выявитель распознает событие, он описывается системой логических уравнений.

Рис. 8. Формирование матрицы структуры М

Построитель в соответствии с распознанным событием инициирует и совершает последовательность действий по формированию новой модели ЭЭС, тем самым реализуется построение структурно сложной математической модели требуемой конфигурации и заданного состава структурных элементов. Для подтверждения адекватности моделей использовались эталонные модели, экспериментальные данные стендовых испытаний и эксплуатационных режимов.

Четвертая глава рассматривает разработку методики построения быстрорешаемых моделей ЭЭС.

Методологические основы автоматизации испытаний предусматривают разработку алгоритмов идентификации по результатам компьютерного эксперимента на первичной модели с целью получения быстрорешаемых моделей, предназначенных для испытаний САУ и структурно-параметрической настройки алгоритмов управления.

По причине недостаточного быстродействия непосредственное использование первичной модели ЭЭС в задачах испытания, настройки и оптимизации САУ в большинстве случаев затруднительно. Например, характерный переходный процесс реальной продолжительностью одна секунда для системы из 6 параллельных энергоагрегатов и распределенной комплексной электрической нагрузки рассчитывается с помощью одноточечного метода Рунге -Кутты четвертого порядка за время 14,6 мин на базе Pentium IV, 3 GHz персонального компьютера. Разработанная методика позволяет решить данную проблему методами идентификации с тем, чтобы получить компактные редуцированные модели ЭЭС с нормированной погрешностью.

Для этого выделены два уровня математических моделей: первичная модель (верхний уровень иерархии); быстрорешаемая модель (нижний уровень иерархии). На рис. 9 показаны две главные связи между моделями: идентификация и верификация.

и использование модели включает

Рис. 9. Иерархия моделей

Построение быстрорешаемой следующие этапы:

1. Выбор на основе первичной динамической модели ЭЭС набора характерных переходных процессов.

2. Выбор структуры быстрорешаемой модели с учетом специфики решаемой задачи, возможности многократного использования быстрорешаемой модели, реализуемости, робастности и др.

3. Выбор алгоритма идентификации коэффициентов быстрорешаемой модели по результатам рассчитанных динамических характеристик.

4. Идентификация матрицы коэффициентов быстрорешаемой модели.

5. Верификация быстрорешаемой модели. Проверка выборочных режимов на первичной нелинейной модели, определение мер адекватности.

6. Воспроизведение на быстрорешаемой модели заданных динамических характеристик.

7. Решение задач испытания и настройки на основе быстрорешаемой модели.

8. Перенос решения с быстрорешаемой модели на первичную модель.

9. Оценка на первичной модели эффективности использования быстрорешаемой модели и при необходимости коррекция быстрорешаемой модели.

В общем случае быстрорешаемые модели строятся как динамические или квазидинамические модели в форме У = АХ, где У - вектор выходных переменных, X - вектор входных переменных, А - матрица коэффициентов, размерностью п*п, которую следует идентифицировать. Для оценивания параметров используется метод наименьших квадратов

А =УЕХ1(Х1Х^Г

А=У1Х£, где матрица

или

что XV Хг Хт =Х

псевдообратная матрица, такая,

В качестве типовых структур быстрорешаемых моделей используются совокупности моделей на основе моделей статической нагрузки и асинхронных

двигателей, а также модели ГТЭС переменных, например:

'[/„(*+1)> Г/и /,2 /в АЛ / £1

ич{к +1) Л. /22 /23 /24 и9(к) + ё2

/„(* + !) /з. /32 /зз /34 #3

4/41 и /43 /44,

относительно различных внешних

11}{к).

Общая задача идентификации решается как задача структурной и параметрической идентификации. Структурная идентификация производится по выбранным типам моделей. Алгоритм структурной идентификации для каждого типа модели находит наилучшую в смысле выбранной меры адекватности структуру быстрорешаемой модели. При выборе типа модели предложено ориентироваться на последующую задачу синтеза и расчета алгоритмов управления. Этими же задачами определяется одна из двух групп моделей: модели собственно нагрузки и модели ГТЭС.

В частности, модели нагрузки используются при подготовке и сопровождении натурных экспериментов, а модели ГТЭС - при коррекции и предварительной компьютерной настройке алгоритмов управления. Общий алгоритм идентификации представлен на рис. 10.

Выбор типа быстрорешаемой модели определяет используемый алгоритм идентификации. Разработано пять основных алгоритмов идентификации для пяти типов моделей нагрузки: 1 - модель в пространстве состояний непрерывная (прямой алгоритм); 2 - модель в пространстве состояний дискретизированная (алгоритм Р); 3 - квазидинамическая модель (алгоритм А);

4 - модель с ограничениями (с оптимизацией на основе множителей Лагранжа);

5 - нелинейная модель. Для моделирования ГТЭС разработаны алгоритмы, идентифицирующие следующие модели: 1 - модель в пространстве состояний непрерывная; 2 - модель в пространстве состояний дискретизированная; 3 -модель в пространстве состояний с ограничениями; 4 - модель в виде передаточных функций; 5 - группа алгоритмов для нелинейных моделей. Кроме того, разработан алгоритм идентификации нагрузки для стендовых испытаний.

Показано, что для быстрорешаемых моделей необходимо производить проверку: а) мер адекватности; б) допустимого диапазона изменения переменных; в) обусловленности матриц; г) собственных чисел матриц. Для обеспечения заданного уровня адекватности быстрорешаемых моделей используются среднеквадратичные оценки и коэффициенты несовпадения Тейла. Для оценки обусловленности используется число обусловленности Тьюринга.

Для восстановления матриц коэффициентов быстрорешаемых моделей по идентифицированным матрицам перехода используется матричное логарифмирование. В рассмотренных примерах показаны области адекватности разработанных алгоритмов, представлены численные значения мер адекватности для разработанных быстрорешаемых моделей.

Быстрорешаемые модели обеспечивают значительную экономию времени расчета, что открывает возможность их применения при компьютерной настройке САУ и в полунатурных системах испытаний САУ. При моделировании нестационарных и нелинейных режимов необходимо использовать априорную информацию об идентифицируемом процессе. Эта информация получается и накапливается при экспериментах с первичной нелинейной моделью ЭЭС, рассматриваемой в третьей главе.

Рис. 10. Общий алгоритм идентификации: Ь меры адекватности, £ - вектор допустимых ошибок

Пятая глава посвящена разработке методики структурно-параметрической настройки и оптимизации САУ ГТУ на основе полученных первичных и быстрорешаемых моделей ЭЭС.

На рис. 11 показана функциональная схема параметрической настройки САУ ГТУ с использованием быстрорешаемых моделей ЭЭС (УУ - устройство управления). Разработаны алгоритмы ручной и автоматической настройки САУ. Этим решается локальная задача попадания в выбранную область допустимых режимов с помощью поисковых методов. Для компенсации

неточности применяемых быстрорешаемых моделей предложен и испытан алгоритм изменения границ допустимой области путем введения специальной векторной меры запаса точности.

Исследовано влияние

Управление настройкой САУ ГТУ

Задание условий эксперимента

Х(0 - отклик модели (переходный процесс)

на точность настройки

алгоритмов настройки и Рис. 11. Схема параметрической настройки

начального приближения

настройки. Разработан алгоритм структурной настройки, где с помощью параметрической настройки САУ при фиксированной структуре, оценивается структура текущей САУ. При этом введены мера сложности и функционал сложности САУ.

Вторая экстремальная задача выбора оптимальной структуры и параметров САУ является задачей многокритериальной оптимизации с нелинейными ограничениями.

Целевая функция J=J(R, V) зависит от «-мерного вектора V переменных состояния системы, она минимизируется путем варьирования вектора настроечных параметров САУ R, лежащего в заданной области Re {/?,} при ограничениях, в которые входят дифференциальные уравнения динамической системы (динамические ограничения). Известно, что сложность решения задачи нелинейного программирования в основном определяется видом ограничений. Кроме того, решение задачи оптимизации для систем высокого порядка приводит к весьма большим затратам машинного времени. Для каждого сочетания варьируемых структур и параметров (частного значения вектора R) необходимо численно интегрировать систему дифференциальных уравнений, входящих в динамические ограничения. Разработанная методика позволяет получить результат при непосредственном использовании быстрорешаемых моделей ЭЭС в контуре настройки (см. рис. 11).

Сложность настройки САУ также обусловлена многокритериальностью задачи параметрической оптимизации САУ. Очевидно, что эффективность САУ может быть повышена за счет совместного учета всех полезных критериев. В связи с этим в работе используется система контрольных показателей для сведения оптимизационной задачи к однокритериальной.

Также для сокращения области допустимых настроек регуляторов САУ предложено использовать компромиссы Парето. Множество парето-оптимальных решений формируется многократным решением экстремальной задачи, являющейся сверткой нормированных показателей качества

(V^(R) + ^2(R)-K.. + ^n(R))^ min ,

Re {/i,-}

где А.1, 1„ - положительные числа (X] + Х2 +■•• + Х„ = 1), q¡ - показатели качества из множества Q = {<?,, q2, ... , qn}, Ngi - нормированные значения

показателей качества, R - вектор настроечных параметров САУ, R¡ - множество параметрических настроек. Многократное решение экстремальной задачи обеспечивается варьированием коэффициентов lh Х2,..., Х„ в интервале 0...1 при условии X, + Х2 +... + Х„ = 1. В качестве примера на рис. 12 представлена область парето-оптимальных решений, полученная при оценке регулятора частоты вращения свободной турбины САУ электроэнергетической ГТУ в пространстве нормированных показателей качества: Nq\ - первый максимум отклонения частоты, Nq2 - быстродействие, Nq3 - среднеквадратичная ошибка.

Разработанные алгоритмы обеспечивают настройку по быстрорешаемой модели не только регуляторов САУ ГТУ, но и регуляторов САУ синхронным генератором (СГ), что необходимо при исследовании взаимного влияния САУ ГТУ и САУ СГ на качество вырабатываемой электроэнергии. Исследованы возможности использования этого взаимовлияния для компенсации неправильной настройки САУ СГ.

При проведении настройки предварительно выбираются

параметры в окрестности номинальной частоты вращения свободной турбины с использованием какой-либо методики (например, Зиглера-Никольса, CHR и др.) При наличии априорной информации о структуре и параметрах объекта может

использоваться аналитический метод расчета начального значения коэффициентов регулятора. Поиск настройки осуществляется с использованием поисковых и градиентных методов, извлекаемых из базы алгоритмов. Для оценки структуры и параметров САУ используется ранее разработанная унифицированная система показателей качества.

Разработанные алгоритмы позволяют выполнять структурно-параметрическую настройку САУ ГТУ в условиях разнообразия режимов ЭЭС. Среди дополнительно решаемых задач - выбор оптимальной структуры ГТЭС и ЭЭС, выбор оптимального состава структурных элементов ЭЭС, выбор аварийной защиты ЭЭС, анализ статической и динамической устойчивости ЭЭС.

В заключительной главе нашли отражение вопросы, связанные с программной реализацией разработанных моделей и алгоритмов для автоматизации испытаний САУ ГТУ в рамках рассматриваемых САИ.

Предложенная концепция построения САИ предусматривает автоматизацию испытаний на основе компьютерной имитации ЭЭС. Верхний уровень САИ обеспечивает: хранение данных о ходе испытаний и их

Рис. 12. Область парето-оптимальных настроек

результатов в единой базе данных; математическую постэкспериментальную обработку, анализ результатов испытаний в соответствии с заданной программой; статистическую обработку результатов; преобразование результатов испытаний в формат, запрошенный заказчиком; формирование и выдачу итоговых документов; хранение всей информации по ходу испытаний с возможностью выполнения гибких запросов по любым параметрам, включая поиск результатов испытаний по сложным критериям; сравнение результатов испытаний. В составе верхнего уровня САИ размещается подсистема моделирования ЭЭС. Рис. 13 иллюстрирует использование разработанных методов, моделей и алгоритмов в составе программного моделирующего комплекса (ПМК) ЭЭС верхнего уровня САИ.

3* уровень САП

Отслеживание ЖЦ

Модель ГТУ

ПМК ЭЭС

Разработка и отладка ПО

Моделирование

Илентифнкашгя

Настройка

Оптимизация

Подготовка испытаний

Модель ЭЭС

Анализ результатов испытаний Вычисление параметров Построение дроссельных характеристик Формирование протоколов Извлечение результатов испытаний по запросам

Просмотр и печать результатов

Разработка программы испытании

Данные испытаний

Второй уровень САИ

Рис. 13. Структура верхнего уровня САИ (ПО - программное обеспечение)

Интерфейс и ядро программного обеспечения ПМК строится на основе современных инструментальных средств ускоренной разработки программ. При программировании применяется объектный подход. Разработан алгоритм сопряжения программных сред, обеспечивающий использование программных модулей ГТУ и ЭЭС, созданных с помощью различных языков программирования.

Показана функциональная структура ПМК, реализующего разработанные алгоритмы моделирования, идентификации, структурно-параметрической настройки и оптимизации. Рассмотрены основные программные компоненты,

их назначение, требования и особенности их построения. Представлены особенности ПМК, построенных по заданию различных предприятий.

Показано, как трехуровневая архитектура САИ с ПМК ЭЭС позволяет формировать различные структуры испытательных комплексов в зависимости от вида испытаний.

Анализ результатов экспериментов подтвердил, что лучшее качество регулирования в локальных контурах управления достигается при использовании разработанных математических моделей ЭЭС в составе предложенной структуры САИ. К настоящему времени по каналу управления частотой вращения ГТУ достигнуто улучшение показателей качества электроэнергии в среднем на 15-20% при одновременном соблюдении заданных показателей качества по каналу напряжения. Согласно выполненным оценкам результатов экспериментов разработанная САИ позволит в перспективе еще более значительно улучшить показатели качества по частоте вращения и напряжению.

Достигнута экономия времени на подготовку и проведение испытаний в два раза и более, на 20-30 % снижены затраты времени на выявления причин возникновения сбойных и аварийных ситуаций.

Абсолютное значение стоимостной оценки результатов после внедрения САИ зависит от степени снижения числа экспериментов на заключительном дорогостоящем этапе натурных испытаний, сокращения сроков пуско-наладочных и ремонтных работ за счет повышения эффективности испытаний. Подсчитано, что экономия только по заработной плате при внедрении одного ПМК составляет не менее 0,5 млн руб. в год.

Экспериментальные исследования подтвердили возможность практической реализации результатов работы и реальную эффективность теоретических положений.

В заключении подчеркивается, что проблема разработки методологических и теоретических основ автоматизации испытаний САУ ГТУ с использованием моделирования ЭЭС имеет принципиальное значение, а ее решение определяет дальнейший прогресс в теоретических исследованиях и практической реализации перспективных САИ систем управления электроэнергетическими ГТУ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ В результате исследований разработаны методологические и теоретические основы автоматизации испытаний САУ ГТУ для ГТЭС, что позволяет утверждать, что цель диссертации достигнута. Научные и технические решения доведены до алгоритмов и комплексов программ, внедрение которых позволяет увеличить эффективность испытаний в условиях роста требований к показателям качества вырабатываемой электроэнергии.

1. Выполнена постановка проблемы совершенствования автоматизированных испытаний САУ ГТУ за счет использования математического моделирования для исследования взаимодействия ГТУ и ЭЭС в целях сокращения времени на подготовку и проведение испытаний, снижения

энергоемкости испытаний, расширения функциональности испытаний и повышения эффективности настройки САУ для улучшения показателей качества вырабатываемой электроэнергии.

2. На основе единых методологических принципов автоматизации испытаний САУ электроэнергетическими ГТУ предложена концепция построения системы автоматизации испытаний, обеспечивающей совместное рассмотрение процессов в ГТУ и ЭЭС методами математического моделирования, получена структурная модель процессов подсистемы моделирования ЭЭС, предусматривающая реализацию множества взаимосвязанных процедур моделирования, идентификации, структурно-параметрической настройки и оптимизации при проведении испытаний.

3. Разработаны теоретические основы, методы и алгоритмы построения математической модели ЭЭС с настраиваемой структурой и модельно-независимыми компонентами, обеспечивающей имитацию основных режимов работы многоагрегатных ГТЭС. Предложена и обоснована комплексная универсальная модель структурного элемента. Доказаны утверждения о форме уравнений связи для моделирования взаимодействия структурных элементов в составе структурно сложной модели ЭЭС. Введено понятие матрицы структуры модели ЭЭС. Получен комплекс алгоритмов для расчета начальных условий эксперимента, расчета параметров структурных элементов, учета насыщения синхронных и асинхронных машин, учета несимметричных режимов работы, для сопряжения механической и электрической частей ЭЭС, для моделирования коммутации структурных элементов, для повышения устойчивости расчета динамических режимов, для автоматизированного формирования матрицы структуры ЭЭС и ряд других алгоритмов. Выполнены программная реализация разработанных алгоритмов и их апробация в составе программных комплексов, внедренных на производстве. Установлена адекватность математических моделей.

4. Разработана методика построения быстрорешаемых моделей по результатам компьютерного эксперимента на первичной нелинейной модели ЭЭС. Показана необходимость введения иерархии моделей: первичная модель -быстрорешаемая модель. На основе разработанной классификации определены типовые структуры быстрорешаемых моделей, произведено обоснование метода идентификации. Получен алгоритм общей методики структурно-параметрической идентификации, обеспечивающий поддержку открытого множества структур быстрорешаемых моделей, предусматривающий построение двух групп моделей: для электрической нагрузки и для ГТЭС совместно с ЭЭС. На основе разработанной методики получены и программно реализованы различные по сложности проблемно ориентированные быстрорешаемые модели для поддержки испытаний и структурно-параметрической настройки САУ ГТУ.

5. Разработана методика структурно-параметрической настройки и оптимизации САУ ГТУ при испытаниях с использованием первичной нелинейной модели и быстроршаемых моделей ЭЭС. На основе разработанной системы унифицированных показателей качества вырабатываемой

электроэнергии созданы алгоритмы структурной и параметрической настройки САУ ГТУ с желаемыми динамическими характеристиками при совместном использовании быстрорешаемых и первичных моделей ЭЭС. Разработаны алгоритмы оптимизации характеристик САУ ГТУ с использованием полученных моделей для воспроизведения динамических режимов ЭЭС. Разработан алгоритм построения области парето-оптимальных решений. Испытания программно реализованных алгоритмов подтвердили целесообразность использования первичных и быстрорешаемых моделей ЭЭС для настройки САУ ГТУ при проведении испытаний.

6. Предложенная концепция и сформированная алгоритмическая база позволили создать подсистемы моделирования ЭЭС для различных систем автоматизации испытаний. В соответствии с предложенной концепцией разработаны и внедрены модели и алгоритмы САИ в интересах промышленных предприятий. Экспериментальные исследования и опытная эксплуатация подтвердили эффективность практической реализации разработанного методологического аппарата и основные теоретические положения настоящей диссертации. Достигнуто снижение затрат времени на подготовку и проведение испытаний в два раза и более, на 20-30% снижены затраты времени на выявления причин возникновения аварийных ситуаций, достигнуто улучшение показателей качества электроэнергии в среднем на 15-20%, экономия по заработной плате при внедрении одного ПМК составляет не менее 0,5 млн руб. в год.

Разработанные в диссертации теоретические положения и методологический аппарат использованы при создании подсистем САИ САУ электроэнергетическими ГТУ на базе авиационных двигателей Д-30 и ПС-90 для ОАО «Авиадвигатель», при разработке интеллектуал изированного комплексного испытательного стенда для ОАО «Протон-ПМ», разработанные модели и методики использованы при создании систем компьютерной поддержки оптимизации энергопотребления для ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез» и ООО «Пермнефтегазпереработка».

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Винокур В.М., Кавалеров Б.В., Петроченков А.Б. Программный комплекс для математического моделирования автономных мини-электростанций // Электричество. - 2007. - № 3. - С. 2-7.

2. Шигапов A.A., Кавалеров Б.В. Применение матричного подхода для расчета переходных процессов в электроэнергетических системах произвольной конфигурации // Системы управления и информационные технологии. - 2007. - №4 (30). - С. 21-27.

3. Шмидт И.А., Кавалеров Б.В., Один К.А., Шигапов A.A. Сопряжение программных сред в задачах моделирования и тестирования систем управления энергетическими газотурбинными установками // Информационно-управляющие системы. - 2009. - № 5 (42). - С. 25-31.

4. Кавалеров Б.В., Кузнецов М.И., Шигапов A.A. Математическое моделирование автономных систем электроснабжения с учетом насыщения электрических машин // Электротехника. - 2009. - №11. - С. 13-18.

5. Шигапов A.A., Петроченков А.Б., Кавалеров Б.В. Структурная схема математической модели системы электроснабжения для испытания алгоритмов управления // Электротехника. - 2010. - №6. - С. 55-61.

6. Кавалеров Б.В., Петроченков А.Б. Математическое моделирование газотурбинных мини-электростанций и мини-энергосистем // ЭЛЕКТРО Электротехника. Электроэнергетика. Электротехническая промышленность. -2010.-№6,- С. 19-23.

7. Кавалеров Б.В. Последовательный способ моделирования взаимодействия элементов в электроэнергетической системе // Системы управления и информационные технологии. - 2010. - №4.1(42). - С. 158-163.

8. Кавалеров Б.В., Полулях А.И., Шигапов A.A., Лисовин И.Г. Программный моделирующий комплекс для испытания и настройки САУ ГТУ наземных электростанций // Вестник Московского авиационного института. -2010.-Т. 17, №5,- С. 200-211.

9. Кавалеров Б.В. Парето-оптимальные решения в задачах испытания САУ энергетических ГТУ // Вестник Ижевского государственного технического университета.-2010.- №4(48).- С. 120-123.

10. Кавалеров Б.В. Идентификационная модель электрической нагрузки для испытания систем управления газотурбинных мини-электростанций // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2011. - Т. 7, №1.- С. 85-91.

11. Кавалеров Б.В. Математическое моделирование в задачах автоматизации испытаний систем управления энергетических газотурбинных установок // Известия Юго-Западного государственного университета. - 2011. -№1,- С. 74-83.

12. Кавалеров Б.В. Автоматизация испытаний САУ ГТУ газотурбинных мини-электростанций при проектировании и настройке // Автоматизация в промышленности.-2011.-№1.- С. 12-17.

13. Кавалеров Б.В., Казанцев В.П. Математическое моделирование электрической системы в задачах испытания и настройки средств управления газотурбинных энергетических установок//Электротехнические комплексы и системы управления. - 2011. - №1. - С. 2-8.

14. Полулях А.И., Лисовин И.Г., Кавалеров Б.В., Шигапов A.A. Автоматизация настройки регуляторов газотурбинных мини-электростанций при компьютерных испытаниях // Автоматизация в промышленности. - 2011. -№6.-С. 14-17.

15. Кавалеров Б.В., Казанцев В.П., Шмидт И.А. Компьютерные и полунатурные испытания средств управления энергетических газотурбинных установок // Информационно-управляющие системы. - 2011. - № 4. - С. 34-41.

16. Кавалеров Б.В., Казанцев В.П. Математическая модель электроэнергетической системы для оптимальной настройки регуляторов

газотурбинных мини-электростанций // Вестник Ижевского государственного технического университета, - 2011. - № 2(50). - С. 21-24.

17. Кавалеров Б.В., Петроченков А.Б. Моделирование электрической нагрузки для настройки систем управления конвертированными газотурбинными установками//Электротехника. - 2011. -№11.- С. 11-16.

18. Кавалеров Б.В., Ромодин A.B. Мини-электростанции на базе конвертированных авиационных двигателей: проблемы управления и испытания САУ ГТУ // Вестник Северо-Восточного федерального университета имени М.К. Амосова. - 2011. - Т. 8, №3. - С. 42-49.

19. Полулях А.И., Лисовин И.Г., Кавалеров Б.В., Шигапов A.A. Исследование взаимовлияния систем управления газотурбинной установкой и электрогенератором при автоматизированной настройке регуляторов // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2011. - Т. 7, №11.1.- С. 129-132.

Основные публикации в других изданиях

20. Винокур В.М., Кавалеров Б.В., Ромодин A.B. Математическое моделирование взаимодействия структурных элементов в системе электроснабжения // Годишник на техническия университет във Варна / Технически университет. - Варна, 2001. - С. 506-511.

21. Винокур В.М., Кавалеров Б.В. Математическое моделирование газотурбинных электростанций на базе конвертированных авиационных двигателей // «САКС-2002»: Тез. докл. Междунар. науч.-практ. конф. / СибГАУ. - Красноярск, 2002. - С. 150-151.

22. Винокур В.М., Кавалеров Б.В., Петроченков А.Б., Ромодин A.B. Создание программного комплекса для моделирования и оптимизации мини-энергосистем на базе автономных электростанций // Научные разработки и изобретения Пермского государственного технического университета. Реферативный сборник ПГТУ. - Пермь, 2003. - С. 201-202.

23. Винокур В.М., Кавалеров Б.В., Полулях А.И. Принципы построения программного комплекса для расчета динамических режимов работы автономной электростанции // Annual Proceedings of Technical University in Varna, 2004. - C. 333-337.

24. Boris Kavalerov Algorithms of structural simulation for electric power supply systems // Acta Universitatis Pontica Euxinus // International Scientific Journal: Technical University of Varna, Ovidius University of Constanta, Perm State Technical University. - 2005. - Vol. 4, No. 1. - Pp. 64-67.

25. Винокур B.M., Кавалеров Б.В. Программный комплекс для математического моделирования автономных мини-электростанций // Всероссийский электротехнический конгресс ВЭЛК-2005: материалы конгресса. - М.: РАН, 2005. - С. 91-93.

26. Винокур В.М., Кавалеров Б.В. Математическое моделирование автономных электростанций // Мехатроника, автоматизация, управление: 2-я Всеросс. науч.-техн. конф. с междунар. участием: сб. трудов / УГАТУ. - Уфа, 2005.-Т. 2.-С. 229-233.

27. Vinokur V., Kavalerov B. Mathematical simulation of autonomous minipower stations // Proceedings of Second International Congress on Mechanical and Electrical Engineering and Marine Industry, 7-9 October 2005, Varna, Bulgaria. -Varna, 2005. - Vol. IV. - Pp. 112-115.

28. Кавалеров Б.В. Математическое моделирование электроэнергетических систем для совершенствования САУ ГТУ // «Авиация и космонавтика - 2009»: тез. докл. 8-й междунар. конф. - М.: МАИ-ПРИНТ, 2009. - С. 180-181.

29. Математическое моделирование газотурбинных мини-электростанций и мини-энергосистем: монография / В.М. Винокур, Б.В. Кавалеров, А.Б. Петроченков, M.JI. Сапунков. - Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2010.-299 с.

30. Кавалеров Б.В. Математическое моделирование при испытаниях систем управления конвертированных газотурбинных установок для электроэнергетики // «Актуальные направления развития прикладной математики в энергетике, энергоэффективности и информационно-коммуникационных технологиях»: сб. трудов междунар. науч. конф. -М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. - С. 15-19.

32. Кавалеров Б.В. Компьютерная поддержка автоматизированных испытаний средств управления газотурбинных электростанций на основе математического моделирования электроэнергетической системы // «Электромеханические и электромагнитные преобразователи энергии и управляемые электромеханические системы»: сб. трудов IV Междунар. науч,-техн. конф. - Екатеринбург: УрФУ, 2011. - С. 252-255.

33. Стенд для испытания системы автоматического управления конвертированной авиационной газотурбинной установки для привода электрогенератора: пат. № 103914 Российская Федерация / Б.В. Кавалеров. №2010144055; дата регистрации 27.04.2011.

34. Программный комплекс «Комплекс математических моделей электрогенератора и электросети» «КМЭС»: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2011611839 РФ / Б.В. Кавалеров [и др.]. Дата регистрации 28.02.2011.

35. Система управления базой данных «Energy Data Ware» (СУБД «Energy Data Ware»): свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011615037 РФ / Б.В. Кавалеров [и др.]. Дата регистрации 28.06.2011.

36. База данных «Energy Data Ware» (БД «Energy Data Ware»): свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011620475 РФ / Б.В. Кавалеров [и др.]. Дата регистрации 28.06.2011.

Подписано в печать 9.02.2012. Формат 60x90/16. Усл. печ. л. 2,0. Тираж 150 экз. Заказ № 702/2012.

Издательство Пермского национального исследовательского политехнического университета. 614990, г. Пермь, Комсомольский проспект, 29, к. 113. Тел.: (342) 219-80-33.

Список сокращений

Введение

Глава 1. Автоматизация испытаний систем управления конвертированными электроэнергетическими ГТУ

1.1. Конвертированные ГТУ для газотурбинных электростанций

1.2. Системы управления электроэнергетическими ГТУ

1.3. Испытания САУ ГТУ

1.4. Анализ особенностей моделирования

1.5. Цель и задачи исследований

1.6. Выводы по главе

Глава 2. Концепция построения САИ систем управления ГТУ с использованием математического моделирования ЭЭС

2.1 Методологические принципы автоматизации испытаний САУ ГТУ с использованием математического моделирования ЭЭС

2.2 Математическая постановка задачи испытаний САУ электроэнергетическими ГТУ

2.3 Показатели качества и характерные динамические режимы ЭЭС

2.4 Основные задачи подсистемы моделирования ЭЭС

2.5 Концептуальная модель построения САИ систем управления электроэнергетическими ГТУ

2.6 Выводы по главе

Глава 3. Теоретические основы, методы и алгоритмы построения нелинейной динамической модели ЭЭС

3.1. ЭЭС как объект моделирования

3.2. Разработка математических моделей структурных элементов

3.3. Разработка математической модели взаимодействия структурных элементов в динамике

3.4. Разработка математической модели взаимодействия структурных элементов в статике

3.5. Учет нелинейностей структурных элементов и несимметрии нагрузки

3.6. Автоматизация формирования математических моделей ЭЭС произвольной конфигурации и состава структурных элементов

3.7. Выводы по главе

Глава 4. Методика построения быстрорешаемых моделей ЭЭС

4.1. Идентификация в задачах испытаний САУ электроэнергетическими ГТУ

4.2. Быстрорешаемые модели электрической нагрузки для испытания

САУ ГТУ

4.3. Быстрорешаемые модели ГТЭС

4.4. Общая методика идентификации

4.5. Выводы по главе

Глава 5. Методика структурно-параметрической настройки и оптимизации САУ ГТУ

5.1. Коррекция алгоритмов САУ в ходе испытаний

5.2. Параметрическая настройка САУ

5.3. Структурная настройка САУ

5.4. Оптимизация настройки САУ

5.4. Оптимизационные задачи ЭЭС

5.5. Выводы по главе

Глава 6. Программные комплексы для моделирования ЭЭС в системах автоматизации испытаний САУ ГТУ

6.1. Система автоматизации испытаний

6.2. Примеры построения программных моделирующих комплексов

6.3. Решение проблемы сопряжения программных модулей

6.4. Выводы по главе 6 335 Заключение 336 Библиографический список 343 Приложения

Список сокращений

АД - асинхронный двигатель АР - автономная работа

АРВ - автоматический регулятор возбуждения синхронного электрогенератора

АРМ - автоматизированное рабочее место

АСНИ - автоматизированная система научных исследований

АСУ - автоматизированная система управления

АСУТП - автоматизированная система управления технологическим процессом

АФХ - амплитудно-фазовая характеристика АЦП - аналого-цифровой преобразователь БД - база данных БК - блок коммутации

БКЛДМ - быстрорешаемая кусочно-линейная динамическая модель

БМ - быстрорешаемая модель

БУД - блок управления двигателем

ВРД - ведомственный руководящий документ

ГОСТ - государственный образовательный стандарт

ГР - групповое регулирование

ГРАМ - групповые регуляторы активной мощности

ГРРМ - групповые регуляторы реактивной мощности

ГТП - газотурбинный привод

ГТУ - газотурбинная установка

ГТЭС - газотурбинная электростанция

ДХ - динамическая характеристика

ЖЦ - жизненный цикл

ИМ - исполнительные механизмы

ИС - измерительная система

ИСО - интерфейс стендового оператора

ИЭЭС - имитатор электроэнергетической системы

КА - командный агрегат

КДМ - комплекс динамических моделей

КПД - коэффициент полезного действия

КТС - комплекс технических средств

ЛА - летательный аппарат

ЛАЧХ - логарифмическая амплитудно-частотная характеристика ЛДМ - линейная динамическая модель ЛПР - лицо, принимающее решение

ЛСАР - локальные системы автоматического регулирования миниЭЭС - мини-электроэнергетическая система МП - механические переменные

МСКУ - многоканальная система контроля и управления

ОЗУ - оперативное запоминающее устройство

ПА - противо аварийная автоматика

ПЗУ - постоянное запоминающее устройство

ПК - показатели качества

ПМК - программный моделирующий комплекс

ПО - программное обеспечение

РУ - распределительное устройство

РУД - ручка управления двигателем

РЭД - регулятор электронный двигателя

С А - стойка автоматики

САП - система автоматизации испытаний

САР - система автоматического регулирования

САУ - система автоматического управления

СГ - синхронный генератор

СДГ - система датчиков генератора

СДДиР - система датчиков двигателя и редуктора

СКД - систем контроля и диагностики СМО - система маслообеспечения СПТ - система пожаротушения CT - свободная турбина СТП - система топливопитания

СЦВМ - специализированная цифровая вычислительная машина

ТК - турбокомпрессор

ТП - тиристорный преобразователь

ТПС - технологические подсистемы стенда

ТЭЦ - теплоэлектроцентраль

УСО - устройство связи с объектом

УУ - устройство управления

ФМО - функциональная модель объекта

ХП - холодная прокрутка

XX - холостой ход

ЦВМ - цифровая вычислительная машина ЦРМ - центральный регулятор активной мощности ЦРН - центральный регулятор напряжения ЭВМ - электронная вычислительная машина ЭП - электрические переменные ЭЭС - электроэнергетическая система

DLL {Dynamic-Link Library) - динамически подключаемая библиотека IDE {Integrated Development Environment) - интегрированные средства разработки программного обеспечения

ORM {Object-Relational Mapping) - объектно-реляционное отображение RAD {Rapid Application Development) - ускоренная разработка программ SCADA {Supervisory Control And Data Acquisition) - система диспетчерского управления и сбора данных

В настоящее время в мире продолжается устойчивый рост производства газотурбинных установок (ГТУ) малой мощности для привода электрогенераторов, при этом согласно экспертным оценкам тенденция увеличения удельного веса электроэнергетических ГТУ должна сохраниться, по крайней мере, в ближайшие десятилетия. В ответ на растущие потребности рынка в Российской Федерации разрабатывается и эксплуатируется порядка 20 типоразмеров малых ГТУ мощностью от 1 до 25 МВт, создаваемых преимущественно на основе авиационных прототипов и предназначенных для выработки электроэнергии (конвертированные ГТУ) [24,104,105,160,161,281].

Отечественные газотурбинные электростанции на базе конвертированных авиационных ГТУ обладают целой совокупностью полезных свойств, среди которых экономичность, низкая стоимость, быстрые сроки окупаемости, малая удельная масса и габариты, высокие мобильность и приемистость, короткие сроки строительства, детально отработанная технология производства, широкий диапазон климатических условий эксплуатации, практически полная автоматизация управления работой двигателя, высокий КПД использования топлива, особенно при когенерации и тригенерации, возможность работы на керосине, природном и попутном газе, минимальные объемы вредных выбросов в окружающую среду. Указанные преимущества, которые следует дополнить таким важным фактором как импортозамещение, предопределяют широкие области использования, среди которых: условия добычи полезных ископаемых при автономном электроснабжении; разноотраслевые энергоемкие промышленные предприятия; теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) городов и поселков, малых населенных пунктов, воинских частей, других объектов военной и гражданской инфраструктуры. Существенна роль малой энергетики в обеспечении надежности электроснабжения и энергетической безопасности потребителей, что является важной компонентой национальной безопасности страны и трактуется как состояние защищенности граждан, общества, государства, экономики от обусловленных внутренними и внешними факторами угроз дефицита всех видов энергии и энергетических ресурсов [2,160,170,234]. Немаловажно и то, что инвестиции в малую энергетику требуются существенно меньшие, чем в большую, они значительно быстрее окупаются, что делает энергоснабжение за счет средств малой энергетики более приемлемым для многих предприятий и организаций [2,160,161,165,168].

Но наряду с указанными преимуществами к настоящему времени по-прежнему сохраняют актуальность вопросы повышения качества вырабатываемой электроэнергии за счет улучшения эксплуатационных характеристик отечественных электроэнергетических ГТУ, которые по ряду показателей проигрывают зарубежным аналогам [160,170]. Среди существующих проблем: понижающие общий ресурс аварийные отключения при значительных набросах и сбросах электрической нагрузки; отключения при изменении режимов работы, например, при переходе с параллельного на автономный режим; потери устойчивости в силу взаимовлияния устройств управления ГТУ и электрогенератора. Эти проблемы во многом обусловлены физическими принципами работы конвертированных ГТУ со свободной турбиной. Особенности конструкции ГТУ со свободной турбиной обеспечивают высокий КПД при работе на частичных нагрузках, однако, отсутствие жесткой механической связи между валами компрессора и свободной турбины, между которыми существует лишь газовая связь, делает ГТУ сильно инерционным и затрудняет управление, что особенно проявляется при резких изменениях режима работы газотурбинной электростанции (ГТЭС) [24,33,89]. Помимо этого, в составе ГТЭС условия работы авиационных ГТУ существенно отличаются от полетных условий. Это связано, прежде всего, с тем, что переходные процессы в электрической сети ЭЭС могут вызывать резкие и значительные колебания электромагнитного момента генератора, который передается на свободную турбину [33]. Соответственно система автоматического управления (САУ) ГТУ должна своевременно реагировать на такие возмущающие воздействия и для этого получать информацию о состоянии электроэнергетической системы (ЭЭС), в рамках которой работает газотурбинная электростанция. В свою очередь ЭЭС, даже будучи автономной и территориально ограниченной, является структурно сложной динамической системой. Сложность системы обусловлена большим числом разнообразных взаимосвязанных элементов, многообразием режимов работы, а также постоянными изменениями конфигурации и состава элементов ЭЭС при нормальной эксплуатации, в аварийных, предаварийных и послеаварийных режимах.

Таким образом, трудности с обеспечением требуемых эксплуатационных показателей ГТЭС могут быть объяснены двумя группами причин: во-первых, свойствами конвертированной авиационной ГТУ со свободной турбиной как привода электрогенератора, и, во-вторых, особенностями ЭЭС, которые определяют новые условия функционирования ГТУ [24,33,57,89]. Известные попытки улучшения поведения электроэнергетических ГТУ за счет создания добавочных устройств, например, механических накопителей энергии или искусственной электрической нагрузки [169], приводят к ухудшению массогабаритных и стоимостных показателей. В то же время современные электроэнергетические ГТУ являются сложными наукоемкими комплексами, требующими оптимизации параметров входящих в них элементов, режимов их работы, способов управления этими режимами. Обеспечение надежной и эффективной работы таких ГТУ невозможно без применения современных САУ, основанных на использовании информационных технологий и микропроцессорной техники. Поэтому в настоящее время основным направлением улучшения характеристик электроэнергетических ГТУ является совершенствование САУ ГТУ, потенциал которых признается в значительной мере недоиспользованным [23,24,33,158,160,161].

Хорошо известно, что управление ГТЭС средней и малой мощности, сравнительно слабо связанной с ЭЭС или вообще работающей автономно, признается сложной технической задачей [89]. Однако до настоящего времени при создании и испытании новых САУ ГТУ не учитываются или учитываются приближенно системы управления электрогенераторами, поведение синхронных генераторов и ЭЭС в целом. Системы управления ГТУ продолжают строиться на основе авиационных прототипов, несмотря на то, что режимы ГТУ при работе на самолете и в ЭЭС - это две большие разницы [24,116]. В результате недостаточно совершенные системы управления ГТУ не всегда могут обеспечить сохранение работоспособности энергоагрегатов в диапазоне основных режимов ЭЭС, что может приводить к серьезным авариям и пожарам (Казымская ГТЭС, Новоуренгойская ГТЭС и др.) [23,235].

Системы управления ГТУ и электрогенераторами проектируются раздельно, согласование их характеристик происходит лишь на завершающих стадиях разработки и при испытаниях мини-электростанций. Ситуация дополнительно осложняется тем, что электроэнергетические ГТУ функционируют в составе многоагрегатных ГТЭС. В составе мини-электростанции отдельные ГТУ работают параллельно между собой (до 8 энергоблоков), при этом должны обеспечиваться различные режимы работы: автономный, параллельный, на мощную сеть, с преобладанием разнородной по составу электрической нагрузки и др.

На практике из-за недостаточной полноты и завершенности заводских испытаний значительно увеличивается объем работ по настройке и подстройке САУ ГТУ при выполнении пусконаладочных операций, непосредственно предшествующих вводу ГТЭС в эксплуатацию, что сопряжено с повышенной трудоемкостью, энергоемкостью, низким качеством настройки и, как следствие, проблемами обеспечения требуемых показателей качества вырабатываемой электроэнергии [196].

Традиционные подходы, применимые при анализе бортовых авиационных ЭЭС, в рассматриваемом случае не приносят результатов, так как для газотурбинной электростанции ЭЭС является основным потребителем механической мощности, вследствие чего практикующийся в настоящее время учет влияния ЭЭС постоянной или меняющейся по некоторому предварительно заданному закону нагрузкой не может считаться удовлетворительным [278].

Следовательно, САУ электроэнергетическими ГТУ должны осуществлять функции управления с обязательным учетом новых условий эксплуатации, которые значительно отличаются от полетных условий. Для этого необходимо рассматривать САУ ГТУ, ГТЭС, и ЭЭС как единую взаимосвязанную динамическую систему [57]. Это означает, что должен использоваться системный подход, исследующий поведение САУ ГТУ во взаимодействии с другими подсистемами ГТЭС, при этом электростанция функционирует как составная часть структурно сложной ЭЭС [163].

Испытания являются важным этапом жизненного цикла САУ ГТУ, в значительной мере определяющим характеристики не только ГТУ, но всей ГТЭС. Поэтому необходима такая система автоматизации испытаний (САИ) САУ ГТУ, которая позволяет имитировать разнообразные режимы работы при произвольных изменениях конфигурации и состава структурных элементов ЭЭС. Системы автоматизации для испытаний САУ и двигателей применяются на различных этапах исследований, поэтому естественным является требование комплексной унификации технических средств и математического обеспечения. Следует учитывать и необходимость обновления аппаратуры по мере ее морального старения, а также расширения состава комплекса при появлении новых или усложнении имеющихся задач [158]. Поэтому требования гибкости по отношению к различным этапам и изменяющимся программам циклов и видов испытаний, разнообразным структурным и параметрическим характеристикам ЭЭС делают необходимым придание САИ свойств настраиваемое™ при строгом соблюдении условий быстрорешаемости применительно к используемым моделям ЭЭС.

Исходя из изложенного, актуальность работы определяется очевидным противоречием между растущим рыночным потенциалом малой энергетики и сохраняющимся отставанием испытательной базы САУ электроэнергетическими ГТУ, что существенно увеличивает трудоемкость и энергоемкость испытаний САУ ГТУ, затрудняет улучшение характеристик САУ и показателей качества вырабатываемой электроэнергии.

К настоящему времени усилия исследователей по совершенствованию систем автоматизации испытаний САУ ГТУ сосредоточились в основном в области построения управляющих и моделирующих алгоритмов на основе концепции моделирующих динамических стендов. Это направление нашло отражение в работах В.Г. Августиновича, В.М. Боднера, В.М. Винокура, В.Т. Дедеша и др. Исследования, касающиеся развития информационно-управляющих систем автоматизации испытаний, отражены в работах Д.А. Ахмедзянова, Ю.В. Кожевникова, B.C. Моисеева, А.Х. Хайруллина, Ф.А. Шаймарданова и др. Решению комплексных проблем развития систем автоматизации испытаний (САИ), как основы испытательной базы САУ ГТУ, уделялось значительное внимание центральными научными и проектными организациями. Существенный вклад в развитие методов испытаний САУ ГТУ внесли научные коллективы ведущих вузов Российской Федерации [5,12,18,19,30,31,50,51,52,104,114,118,158,182,218,219].

Вместе с тем сложившаяся к настоящему времени практика построения управляющих и моделирующих алгоритмов САИ ориентирована в основном на испытания САУ авиационными ГТУ [5,12,13,158] и в недостаточной степени учитывает специфику ГТУ, конвертированных для нужд электроэнергетики. Развитию методологии автоматизации испытаний САУ электроэнергетическими ГТУ на основе рассмотрения процессов в ЭЭС не уделялось достаточного внимания, что подтверждается малым количеством публикаций и патентов.

Натурные испытания САУ не допускают проведения полного набора исследований для воспроизведения характерных режимов работы многоагрегатных ГТЭС, поэтому основным способом исследования ЭЭС при испытаниях является математическое моделирование [48]. В связи с этим актуальным направлением автоматизации испытаний является формирование единого комплекса методов, моделей и алгоритмов, обеспечивающего проведение испытаний САУ ГТУ на основе компьютерной имитации ЭЭС.

Но совместное исследование ГТУ и ЭЭС при автоматизированных испытаниях САУ является сложной научной проблемой, носящей межотраслевой характер. Поэтому на основании системного анализа проблем и принципов автоматизации испытаний САУ электроэнергетическими ГТУ необходимо разработать методологические и теоретические основы автоматизации испытаний САУ с учетом динамики ЭЭС.

Среди главных методологических принципов проектирования и функционирования САИ должны присутствовать принципы системности, полиморфизма, декомпозиции, интеграции, совместимости, соответствия, реализуемости, единства системы и среды, контринтуитивного проектирования, способности к развитию и ряд других.

В качестве основных направлений совершенствования САИ следует рассматривать создание структурно сложных моделей ЭЭС, учитывающих изменения в конфигурации и составе элементов; построение упрощенных быстрорешаемых моделей ЭЭС, нацеленных на сокращение времени испытаний и настройки САУ ГТУ; разработку алгоритмов компьютерной настройки и оптимизации САУ на основе моделирования ЭЭС; создание программных моделирующих комплексов на разработанной алгоритмической базе. Общей методологической основой эффективного решения этих задач служит векторно-матричный аппарат исследования объектов и систем. Отсутствие необходимых методов формирования структурно сложных моделей ЭЭС с настраиваемой конфигурацией, отвечающих специфике испытаний САУ ГТУ, требует разработки теоретических основ построения таких моделей.

Поэтому в дополнение к основной проблеме возникает целый ряд дополнительных, сопутствующих проблем: отсутствует общая концепция автоматизации испытаний САУ ГТУ с использованием компьютерного моделирования ЭЭС; не решена в полной мере задача моделирования взаимовлияния ГТУ и ЭЭС с изменяемой конфигурацией; недостаточно проработаны методы математического моделирования, идентификации и алгоритмизации применительно к задаче построения быстрорешаемых моделей ЭЭС для снижения трудоемкости испытаний САУ ГТУ; не создана методика структурно-параметрической настройки и оптимизации САУ ГТУ при компьютерных и полунатурных испытаниях; не разработаны принципы программной реализации указанных методов, моделей и алгоритмов.

Исследования по решению поставленных проблем выполнены в круге научных идей автора и базируются на работах по моделированию, идентификации, автоматизации испытаний САУ ГТУ [49,53-61,119136,179,180,257-259,261]. В основе диссертации также лежат результаты сотрудничества Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) и отечественных авиадвигателестроительных компаний [ 145,179,188,189,191,192,202-204,209, 223,256,260].

Объект исследования - системы автоматизации испытаний САУ электроэнергетическими ГТУ.

Предмет исследования методы, модели и алгоритмы автоматизации испытаний САУ ГТУ с учетом взаимовлияния ГТУ и ЭЭС.

Целью диссертационной работы является решение важной научной проблемы разработки методологических и теоретических основ автоматизации испытаний САУ ГТУ, обеспечивающих снижение трудоемкости и энергоемкости испытаний, повышение эффективности САУ и улучшение показателей качества вырабатываемой электроэнергии за счет учета взаимовлияния ГТУ и ЭЭС методами математического моделирования.

Сформулированная цель определяет следующие задачи исследований.

1. Предложить концепцию построения систем автоматизации испытаний САУ электроэнергетическими ГТУ с использованием совместного математического моделирования ГТУ и ЭЭС при учете множества режимов работы и множества вариантов структурной организации ЭЭС на основе единых методологических принципов построения и функционирования САИ.

2. Разработать теоретические основы, методы и алгоритмы построения нелинейной динамической модели ЭЭС, состоящей из моделей структурных элементов, моделей взаимодействия структурных элементов и учитывающей зависимости между режимными и структурно-топологическими параметрами ЭЭС.

3. Разработать методику построения быстрорешаемых моделей ЭЭС на основе результатов компьютерных экспериментов с использованием первичной структурно сложной нелинейной модели ЭЭС для проведения компьютерных и полунатурных испытаний САУ ГТУ.

4. Разработать методику структурно-параметрической настройки и оптимизации САУ ГТУ с использованием полученных первичных нелинейных и быстрорешаемых моделей ЭЭС для снижения трудоемкости и энергоемкости испытаний, улучшения показателей качества вырабатываемой электроэнергии.

5. Выполнить программную реализацию полученных моделей и алгоритмов в составе математического, программного и информационного обеспечений иерархических САИ.

Методы исследований основаны на использовании результатов общей теории систем, теории автоматического управления, теоретических основ электротехники, теории оптимизации, методов идентификации, методов математической статистики, математического и имитационного моделирования сложных систем с применением вычислительных средств, теории графов, комбинаторной топологии и др.

Исследования проводились с использованием математических моделей, стендовых испытаний и в условиях эксплуатации САУ ГТУ в составе ГТЭС.

Методологическую основу настоящей диссертационной работы составляют результаты научных исследований В.Г. Августиновича, Д.А. Аветисяна, А.П. Алексеева, A.M. Ахмедзянова, В.М. Боднера, В.А. Веникова, Л.П. Веретенникова, В.М. Винокура, A.A. Горева, Ф.Д. Гольберга, О.С. Гуревича, Ф.Г. Гусейнова, И.Г. Ефимова, В.В. Жукова, К.К. Кетнера, И.И. Кириллова, И.В. Копылова, А.Н. Лебедева, Г.Г. Ольховского, В.Я. Ротача, Ф.Н. Сарапулова, Г.А. Сипайлова, В.А. Трефилова, И.И. Трещева, С.А.Ульянова, A.A. Шевякова.

Научнаяновизна. Впервые разработаны методологические и теоретические основы автоматизации испытаний САУ электроэнергетическими ГТУ на основе математического моделирования режимов работы ЭЭС.

1. Новизна предложенной концепции построения САИ заключается в том, что она получена на основе единых методологических принципов построения многоуровневых САИ САУ электроэнергетическими ГТУ с использованием разработанной структурной модели процессов подсистемы моделирования ЭЭС, что обеспечивает за счет предлагаемой интеграции повышение эффективности проведения испытаний САУ электроэнергетическими ГТУ.

2. Новизна теоретических основ, методов и алгоритмов построения нелинейной структурно сложной математической модели ЭЭС заключается в разработке нового принципа формирования комплексной универсальной модели структурного элемента; в доказательстве утверждений о формах уравнений связи для моделирования взаимодействия структурных элементов на основе введенной в рассмотрение матрицы структуры ЭЭС; в разработке новых алгоритмов для моделирования структурных элементов и взаимодействия структурных элементов с учетом режимов работы структурно и параметрически модифицируемых ЭЭС.

3. Новизна методики формирования быстрорешаемых моделей ЭЭС заключается в новом подходе к построению моделей по результатам компьютерных экспериментов с использованием первичной структурно сложной модели ЭЭС; в обосновании иерархии моделей: первичная модель -быстрорешаемая модель; в разработанных алгоритмах структурной и параметрической идентификации для построения быстрорешаемых моделей; в формировании открытого множества быстрорешаемых моделей для проведения компьютерных и полунатурных испытаний САУ ГТУ.

4. Новизна методики структурно-параметрической настройки и оптимизации САУ ГТУ заключается в использовании при настройке и оптимизации первичных нелинейных и быстрорешаемых моделей ЭЭС модифицируемой конфигурации; в разработке алгоритмов автоматической настройки и оптимизации САУ ГТУ с использованием системы контрольных показателей и парето-оптимальных решений для снижения трудоемкости и энергоемкости испытаний, улучшения показателей качества вырабатываемой электроэнергии.

5. Новизна способов программной реализации полученных моделей и алгоритмов САИ заключается в оригинальных структурных решениях построения программных комплексов подсистем моделирования ЭЭС САИ на основе разработанной алгоритмической базы, адаптивной к произвольным структурам и составу ЭЭС.

Основные положения, выносимые на защиту, включают: - концепцию построения системы автоматизации испытаний САУ ГТУ с использованием математического моделирования ЭЭС модифицируемой структуры в рамках разработанных методологических основ автоматизации испытаний САУ электроэнергетическими ГТУ;

-теоретические основы, методы и алгоритмы построения структурно и параметрически настраиваемой динамической математической модели для воспроизведения множества режимов работы и множества вариантов структурной организации ЭЭС;

- методику построения быстрорешаемых моделей ЭЭС по результатам компьютерных экспериментов с использованием первичной структурно сложной динамической модели ЭЭС;

- методику структурно-параметрической настройки и оптимизации САУ ГТУ на основе применения первичных нелинейных и быстрорешаемых компьютерных моделей ЭЭС;

- программный комплекс моделей и алгоритмов для автоматизации испытаний САУ ГТУ, обеспечивающий гибкость по отношению к изменяющимся последовательностям испытаний и характеристикам ЭЭС.

Достоверность приводимых в работе результатов и выводов обеспечивается принятыми за основу объективно существующими физическими законами и закономерностями термодинамики и электромеханики, непротиворечивостью и воспроизводимостью результатов, полученных теоретическим путем, хорошим совпадением результатов компьютерного моделирования с экспериментальными данными. Достоверность основных положений диссертации подтверждена положительными результатами внедрения разработанных моделей и алгоритмов в промышленности.

Практическая значимость работы.

Совокупность предложенных в работе идей, теоретических и прикладных результатов составляет новое направление в области автоматизации испытаний САУ электроэнергетическими ГТУ.

Разработаны методики и алгоритмы моделирования, идентификации и испытаний, реализованные в составе математического, программного, информационного и методического обеспечений САИ промышленных предприятий. Автоматизация испытаний обеспечила существенное (в два раза и более) сокращение затрат времени на проведение испытаний как уже существующих, так и вновь разрабатываемых САУ; сокращение времени на выявление причин возникновения сбойных и аварийных ситуаций при проведении испытаний (на 20-30 %); повышение оперативности в получении, обработке и использовании информации о характеристиках САУ; повышение уровня интеллектуализации испытаний и универсальности САИ ГТУ; улучшение характеристик САУ и повышение качества вырабатываемой ГТЭС электроэнергии на 15-20 %, что подтверждается документами о внедрении.

Результаты диссертации патентно защищены и внедрены на предприятиях: ОАО «Авиадвигатель», ОАО «Протон-ПМ», ООО «ЛУКОЙЛ -Пермнефтеоргсинтез», ООО «Пермнефтегазпереработка», в Научно-образовательном центре энергосбережения (НОЦЭС) при ПНИПУ.

Научные аспекты исследований нашли отражение в лекционных курсах, читаемых автором студентам Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), в публикациях и выступлениях на всероссийских и международных научно-технических конференциях и семинарах.

Апробация результатов работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на V, VI, VII Международных научно-практических конференциях «Энергопотребление и энергосбережение: проблемы и решения» (Пермь, 2002, 2003, 2004 гг.), Международной научно-практической конференции «САКС-2002» (Красноярск, 2002 г.), Всероссийской (с международным участием) конференции «Информация, инновации, инвестиции» (Пермь, 2004 г.), Международном научно-практическом семинаре «Современные программные средства для расчетов надежности и оценивания состояния режимов электроэнергетических систем» (Иркутск, 2004 г.), Международной научно-практической конференции «Энергетика, материальные и природные ресурсы. Эффективное использование. Собственные источники энергии» (Пермь, 2004 г.), Всероссийском электротехническом конгрессе «ВЭЛК-2005» (Москва, 2005 г.), Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Мехатроника, автоматизация, управление» (Уфа,

2005 г.), Международном конгрессе по механике, электроэнергетике и судостроению (Варна, Болгария, 2005 г.), Всероссийской научно-практической конференции «Управление инновациями: теория, инструменты, кадры» (Санкт-Петербург, 2009 г.), Всероссийских научно-технических конференциях «Энергетика. Инновационные направления в энергетике. CALS-технологии в энергетике» (Пермь, 2008, 2009, 2010 гг.), Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития авиации, наземного транспорта и энергетики» (Казань, 2009 г.), Международной конференции «Авиация и космонавтика-2009» (Москва, 2009 г.), Международной научной конференции «Актуальные направления развития прикладной математики в энергетике, энергоэффективности и информационно-коммуникационных технологиях» (Москва, 2010 г.), Международной научно-технической конференции «Электромеханические и электромагнитные преобразователи энергии и управляемые электромеханические системы» (Екатеринбург, 2011г.), Научно-техническом семинаре ФГУП «ЦИАМ им. П.И.Баранова» (Москва, 2012 г.).

Дальнейшим направлением использования разработанных методик является поиск путей решения проблемных ситуаций на этапах разработки, модернизации и эксплуатации ГТЭС на организационном и технологическом уровнях с учетом экономической целесообразности принимаемых решений.

Связь исследований с научными программами. Исследования выполнялись в соответствии с НТП «Инновационная деятельность высшей школы» 2002-2003 гг.; при выполнении госбюджетной НИР «Разработка теоретических основ математического моделирования и оптимизации мини-энергосистем» 2004-2005 гг.; в рамках договора 13.G25.31.0009 между ОАО «Протон-ПМ» и Минобрнауки РФ от 07.09.2010 об условиях предоставления и использования субсидии на реализацию комплексного проекта по созданию высокотехнологичного производства, выполняемого с участием российского высшего учебного заведения.

Публикации. Основные положения и результаты диссертации опубликованы в 64 научных работах (из них 19 входят в перечень рецензируемых изданий, рекомендованный ВАК), в том числе одна монография.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, 6 глав, заключения, списка литературы, включающего 298 наименований и приложений. Основная часть работы содержит 372 страницы, 18 таблиц и 95 рисунков. Приложение содержит примеры расчетов характеристик, результаты компьютерных и натурных экспериментов, документы о внедрении результатов работы.

6.4. Выводы по главе

1. В соответствии с предложенной концепцией разработана трехуровневая структура САИ с включением в состав подсистемы моделирования ЭЭС разработанных алгоритмом и моделей, реализованных в форме программных моделирующих комплексов. Предложены модифицируемые для различных видов испытаний структуры испытательных систем САУ, создаваемые на основе единого гибкого программно-технического комплекса САИ.

2. На основе разработанной методической и алгоритмической базы созданы и внедрены в эксплуатацию подсистемы моделирования ЭЭС для различных САИ. Рассмотрены оригинальные структурные решения и основные компоненты программных комплексов подсистем моделирования ЭЭС САИ.

3. Разработана методика сопряжения программных сред в задачах автоматизированных испытаний САУ ГТУ для совместного использования существующих моделей ГТУ и разработанных моделей ЭЭС.

Заключение

В результате исследований разработаны теоретические и методологические основы автоматизации испытаний САУ электроэнергетическими ГТУ, что позволяет утверждать, что цель диссертации достигнута. Научные и технические решения доведены до алгоритмов и комплексов программ, внедрение которых позволяет увеличить эффективность испытаний в условиях роста требований к показателям качества вырабатываемой электроэнергии.

В диссертационной работе получены следующие основные результаты.

1. Проанализированы характерные особенности конвертированных авиационных газотурбинных установок, предназначенных для создания ГТЭС. Рассмотрено текущее состояние и перспективы развития отечественной и мировой малой энергетики. Выявлены отличительные признаки систем управления ГТУ для ГТЭС и особенности их испытаний. Проанализировано существующее алгоритмическое обеспечение САУ электроэнергетическими ГТУ, в связи с тем, что испытания предполагают непосредственную настройку алгоритмов управления. Показано, что многообразие режимов работы ГТЭС требует разнообразных программ испытаний САУ ГТУ на воздействие различных параметрических, структурных, сигнальных, внешних и внутренних возмущений. Сделан вывод о недостаточной эффективности существующей методологии испытаний САУ ГТУ на основе сбросов-набросов статической нагрузки, и указано на необходимость использования математического моделирования ЭЭС. Предложена классификация испытательных систем по типу используемой компьютерной модели ЭЭС, сделан выбор в пользу испытательной системы с функциональной моделью ЭЭС. Сделан вывод о необходимости разработки имитационных моделей ЭЭС с различными структурами и составом элементов для анализа их функционирования при различных внешних и внутренних возмущениях. Выполнен анализ способов моделирования ЭЭС сложной структуры и сделан вывод о целесообразности использования методов моделирования на основе решения уравнений связи.

Выявлена проблема совершенствования автоматизированных испытаний САУ ГТУ на основе совместного моделирования ГТУ и ЭЭС при проведении испытаний. Показано, что решение этой проблемы позволит сократить время на подготовку и проведение испытаний, снизить энергоемкость испытаний, расширить функциональность испытаний и повысить эффективность настройки САУ для улучшения показателей качества вырабатываемой электроэнергии. Сформулирована цель работы и определены задачи, необходимые для ее достижения.

2. Предложена новая концепция построения САИ систем управления электроэнергетическими ГТУ. На основе критического рассмотрения существующей технологии испытаний САУ ГТУ предложено ввести в цикл испытаний математическое моделирование ЭЭС. Определен состав элементов математической модели ЭЭС и особенности взаимодействия моделей ГТУ, ЭЭС и УУ. Выполнена математическая постановка задачи испытаний САУ совместно с ЭЭС. Сформирована система унифицированных показателей качества электроэнергии и перечень типовых динамических режимов ЭЭС применительно к задачам испытаний САУ ГТУ, при этом рассмотрено решение задачи выбора последовательности режимов из возможного перечня. Предложено при проведении полунатурных испытаний САУ использовать компьютерную модель ЭЭС. На основе предложенной структурной модели процессов выполнена стратификация задач, решаемых подсистемой моделирования ЭЭС САИ, по основным функциональным слоям: моделирование, построение быстрорешаемых моделей, настройка и оптимизация, полунатурные испытания. На основании системного анализа проблем и принципов построения САИ и рассмотрения методологических основ автоматизации испытаний САУ электроэнергетическими ГТУ предложена концептуальная модель построения САИ, обеспечивающая проведение компьютерных, полунатурных и натурных испытаний САУ электроэнергетическими ГТУ с использованием математического моделирования ЭЭС. Предложено изменить традиционную структуру САИ: построить ее по трехуровневой схеме с включением в состав верхнего уровня САИ компьютерной имитации режимов ЭЭС, реализуемой подсистемой моделирования ЭЭС.

3. Разработаны теоретические основы, методы и алгоритмы построения математической модели ЭЭС с настраиваемой структурой и модельно-независимыми компонентами, обеспечивающие имитацию основных режимов работы многоагрегатных ГТЭС. Для этого определены основные принципы математического моделирования ЭЭС в задачах испытания САУ электроэнергетическими ГТУ. Сформулированы базовые требования к построению комплексной универсальной модели структурного элемента, включающей в себя внутреннюю и внешнюю модели элемента. Предложена и обоснована обобщенная векторно-матричная форма записи внешних уравнений структурных элементов ЭЭС в динамике и статике. Доказаны утверждения о форме уравнений связи для моделирования взаимодействия структурных элементов в составе структурно сложной модели ЭЭС для различных систем координат, в динамике и статике. Введено понятие матрицы структуры модели ЭЭС. Получен комплекс алгоритмов для расчета начальных условий эксперимента, расчета параметров структурных элементов, учета насыщения синхронных и асинхронных машин, учета несимметричных режимов работы, для сопряжения механической и электрической частей ЭЭС, для моделирования коммутации структурных элементов, для повышения устойчивости расчета динамических режимов, для автоматизированного формирования матрицы структуры ЭЭС и ряд других алгоритмов. Выполнена программная реализация разработанных алгоритмов и их апробация в составе программных комплексов, внедренных на производстве. Установлена адекватность полученных математических моделей.

4. Разработана методика построения быстрорешаемых моделей ГТЭС по результатам компьютерного эксперимента с использованием первичной структурно сложной модели ЭЭС. Показана необходимость введения иерархии моделей: первичная модель - быстрорешаемая модель. На основе разработанной классификации определены типовые структуры быстрорешаемых моделей, обоснован метод идентификации. Разработаны алгоритмы построения быстрорешаемых моделей по динамической характеристике (прямой алгоритм и алгоритм Б) и по квазидинамической характеристике (алгоритм А), алгоритм идентификации с ограничениями на основе множителей Лагранжа, алгоритмы для получения быстрорешаемых моделей в форме передаточных функций и в пространстве состояний. Разработаны алгоритмы учета нелинейности и нестационарности электрической нагрузки. Разработаны алгоритмы построения быстрорешаемых моделей относительно мощности и напряжения. Получен алгоритм структурной идентификации. Получен алгоритм общей методики структурно-параметрической идентификации, обеспечивающий поддержку открытого множества структур быстрорешаемых моделей, предусматривающий построение двух групп моделей: для электрической нагрузки и для ГТЭС, рассматриваемой совместно с ЭЭС. На основе разработанной методики получены и программно реализованы различные по сложности проблемно ориентированные быстрорешаемые модели для поддержки испытаний и структурно-параметрической настройки САУ ГТУ.

5. Разработана методика структурно-параметрической настройки и оптимизации САУ ГТУ при испытаниях с использованием первичной структурно сложной модели и быстроршаемых моделей ЭЭС. Предложен обобщенный алгоритм испытаний САУ с использованием математического моделирования ЭЭС. Разработан алгоритм задания режимов ЭЭС для компьютерных испытаний САУ. На основе разработанной системы унифицированных показателей качества вырабатываемой электроэнергии созданы алгоритмы структурной и параметрической настройки САУ ГТУ с заданными динамическими характеристиками при совместном использовании быстрорешаемой и первичной моделей ЭЭС. Исследовано влияние структуры быстрорешаемой модели, алгоритма настройки и начального приближения на результаты настройки. Изучены особенности настройки с нелинейными моделями. Исследованы возможности выбора варианта САУ по результатам испытаний. Для компенсации неточности применяемых при настройке быстрорешаемых моделей предложен и испытан алгоритм изменения границ допустимой области путем введения специальной векторной меры запаса точности. Показаны преимущества использования комбинированных регуляторов, учитывающих дополнительную информацию об объекте управления и внешних возмущающих воздействиях. Отдельно исследовалась важная для практики проблема взаимовлияния регуляторов САУ ГТУ и САУ СГ, в результате установлено, что за счет указанного взаимовлияния возможно добиться улучшения динамических характеристик ГТЭС по напряжению и частоте, увеличить запас устойчивости. Разработана процедура оптимизации показателей качества электроэнергии на основе анализа характеристик типовых переходных процессов, полученных при моделировании. При этом используется система контрольных показателей. Разработан алгоритм построения области парето-оптимальных решений. Испытания программно реализованных алгоритмов подтвердили целесообразность использования первичных и быстрорешаемых моделей ЭЭС при испытании и настройке САУ ГТУ с целью сокращение времени настройки и повышения показателей качества вырабатываемой электроэнергии. Возможности разработанной методики позволяют помимо рассмотренных задач синтеза и оптимизации САУ решать целый комплекс дополнительных оптимизационных задач для ЭЭС, среди них: выбор оптимальной структуры ЭЭС, выбор оптимального состава оборудования ЭЭС, выбор противоаварийной автоматики ЭЭС и др.

6. Созданная алгоритмическая база позволяет формировать подсистемы моделирования ЭЭС для различных САИ. На основе разработанной концепции реализованы программно-аппаратные комплексы методов, моделей и алгоритмов САИ в интересах ряда промышленных предприятий. При этом используется предложенная общая архитектура многоуровневой САИ ГТУ различных версий применения. Разработана методика сопряжения программных сред в задачах автоматизированных испытаний САУ ГТУ, объединяющая существующие модели ГТУ и разработанные модели ЭЭС для совместного исследования Экспериментальные исследования и опытная эксплуатация подтвердили эффективность практической реализации разработанного методологического аппарата и основные теоретические положения настоящей диссертации.

Полученные результаты прошли апробацию на предприятиях авиационного двигателестроения при испытании САУ проектируемых и внедренных в эксплуатацию ГТУ, для оценки характеристик и возможностей совершенствования алгоритмического обеспечения САУ, для выбора режимов работы многоагрегатных ГТЭС. При этом достигнуто снижение затрат времени на подготовку и проведение испытаний в два раза и более, на 20-30 % снижены затраты времени на выявления причин возникновения сбойных и аварийных ситуаций, достигнуто улучшение показателей качества электроэнергии в среднем на 15-20 % по каналу частоты вращения при одновременном соблюдении заданных показателей качества по каналу напряжения, экономия по заработной плате при внедрении одного ПМК составляет не менее 0,5 млн руб. в год.

Разработанные в диссертации теоретические положения и методологический аппарат использованы при создании подсистем САИ САУ электроэнергетическими ГТУ на базе авиационных двигателей Д-30 и ПС-90 для ОАО «Авиадвигатель» (г. Пермь), при разработке интеллектуализированного комплексного испытательного стенда для ОАО «Протон-ПМ», разработанные методики использованы при создании систем компьютерной поддержки оптимизации энергопотребления для ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез» и ООО «Пермнефтегазпереработка». Результаты работы используются в деятельности Научно-образовательного центра энергосбережения при ПНИПУ, в учебном процессе кафедры микропроцессорных средств автоматизации ПНИПУ.

Внедрение результатов работы на ОАО «Авиадвигатель» позволило достичь существенного улучшения характеристик САУ ГТУ и перейти к дальнейшему развитию систем автоматизации испытаний САУ ГТУ в направлении решения проблемных ситуаций на этапах разработки, проектирования, модернизации и эксплуатации ГТЭС с учетом всего их жизненного цикла на организационном и технологическом уровнях с учётом экономической целесообразности принимаемых решений и обеспечения выполнения предъявляемых требований по энергобезопасности.

Внедрение результатов на ОАО «Протон-ПМ» позволило повысить уровень интеллектуализации испытаний, функциональности и универсальности САИ ГТУ, более полно использовать возможности человеко-машинного интерфейса, реализовать элементы АСНИ.

Внедрение результатов на ООО «Пермнефтегазпереработка» позволило повысить уровень автоматизации при проведении расчетов, сократить в два раза и более временные затраты за счет компьютерной имитации нормальных эксплуатационных и аварийных режимов работы автономных и неавтономных систем электроснабжения произвольной конфигурации.

Внедрение результатов на ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез» позволило существенно сократить время принятия решений, повысить толерантность систем электроснабжения.

Внедрение результатов в Научно-образовательном центре энергосбережения при ПНИПУ позволило автоматизировать и визуализировать процессы расчетов, сократить затраты времени на проведение расчетов, построить программные комплексы для проведения расчетов систем электроснабжения произвольной конфигурации и состава структурных элементов, для выполнения научно-исследовательских работ и для обучения.

1. Аветисян Д.А. Автоматизация проектирования электрических систем. -М.: Высш. школа, 1998. 332 с .

2. Авиационные ГТД в наземных установках. / С.П. Изотов, В.В. Шашкин, В.М. Капралов и др. Л.: Машиностроение, 1984. - 228 с.

3. Автоматизация настройки систем управления / В.Я. Ротач, В.Ф. Кузищин, A.C. Клюев и др. Под ред. В.Я. Ротача. М.: Энергоатомиздат, 1984. - 272 с.

4. Автоматизированное проектирование средств и систем управления Электронный ресурс.: курс лекций / Е.Е. Носкова, Д.В. Капулин, Ю.В. Краснобаев, C.B. Ченцов. Электрон, дан. (4 Мб). - Красноярск: ИПК СФУ, 2009.-266 с.

5. Автоматизированные испытания в авиастроении/ Р.И. Адгамов, М.М. Берхеев, И.А. Заляев. -М.: Машиностроение, 1989. 232 с.

6. Алгоритмы подсистемы автоматического управления двигателем ГТУ-16 в составе системы комплексного управления мультипроцессорной МСКУ-5000-01-03 / ОАО «Авиадвигатель», 2002. 30 с.

7. Алексеев А.П., Кудряшов Г.Ф., Чекменев Е.С. Дизельные и карбюраторные электростанции. М.: Машиностроение, 1973. 560 с.

8. Алексеев А.П., Чекменев Е.С. Передвижные электростанции. -М.: Воениздат, 1974. 336 с.

9. Аналитическое и машинное проектирование автоматизированных испытаний авиадвигателей / Ю.В. Кожевников, B.C. Моисеев, Ю.В. Мелузлов, А.Х. Хайруллин. М.: Машиностроение, 1980. - 272 с.

10. Андрианова Л.П. Контроль и диагностика отказов САУ ГТД. Уфа: УГТУ, 1997.- 182 с.

11. Андриевская Н.В. Разработка математических моделей гидромеханических агрегатов систем автоматического управления ГТД на базе методов идентификации: Дис. к.т.н., Перм. политехи, ин-т. Пермь: Изд-во НИИ, 1992 .- 242 с.

12. АСУ ТП испытательного стенда ГТЭС. Техническое задание ТЗ 6ц/048-05, Пермь, 2005.

13. Ахмедзянов A.M., Дубравский Н.Г., Тунаков А.П. Диагностика состояния ВРД по термогазодинамическим параметрам. М.: Машиностроение, 1983.-206 с.

14. Ахмедзянов Д.А., Кишалов А.Е., Суханов A.B. Обмен данными между SCADA-системой и системой имитационного моделирования авиационных двигателей в процессе испытаний // Молодой ученый. 2011. - №8.Т.1. -С.50-53.

15. Ахмедзянов Д.А., Ямалиев P.P., Кишалов А.Е., Суханов A.B. Автоматизация процесса испытания авиационных ГТД на базе SCAD А-системы LabView/УИзвестия УГАТУ. Т. 13, № 2 (35) - С. 61-68.

16. База данных «Energy Data Ware» (БД «Energy Data Ware») // Петроченков А.Б., Ромодин A.B., Кавалеров Б.В., Мыльников JI.A. / Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 201162047 5 РФ./ Дата регистрации 28.06.2011.

17. Башарин A.B., Новиков В. А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами: Учебное пособие для вузов. Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1982. - 392 с.

18. Белоусенко И.В. Моделирование аварий при эксплуатации газотурбинных электростанций//Промышленная энергетика. 1999. -№5. - С. 26-30.

19. Беляев A.B. Защита, автоматика и управление на электростанциях малой энергетики (Часть 1). М.:НТФ «Энергопрогресс», 2010. 84 с.

20. Беляков Ю.С. Методика расчета параметров электрической сети, представленной многополюсниками/Электричество. 1994. - №12. -С. 16-21.

21. Берж К. Теория графов и ее применение. М.: Изд. ин. литературы. 1963. -318 с.

22. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. М.: Высш. шк., 1996.-640 с.

23. Бешелев С.Д., Гурвич Ф.Г. Математико-статистические методы экспертных оценок. М.: Статистика, 1974. - 159 с.

24. Блохин В.Г., Глудкин О.П., Гуров А.И., Ханин М.А. Современный эксперимент: подготовка, проведение, анализ результатов. М.: Радио и связь, 1997.-232 с.

25. Боднер В.А., Избицкий Э.И., Брускин Н.З. Стенд для испытания топливо-регулирующей аппаратуры ТРД: Сб. статей № 63. М.: ЦИАМ, 1968. -С. 63-69.

26. Боднер В.А., Рязанов Ю.А., Шаймарданов Ф.А. Системы автоматического управления двигателями летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1976.-247 с.

27. Большакова A.A., Каримов Р.Н. Методы обработки многомерных данных и временных рядов. М.: Горячая линия - Телеком, 2007. - 552 с.

28. Борисов Ю.В., Гуревич Ю.Е., Пойдо А.И. и др. О применении газотурбинных генераторов в энергосистемах России // Электричество. -1995.-№11.-С. 2-8.

29. Брандт 3. Анализ данных. Статистические и вычислительные методы для научных работников и инженеров. М.: Мир, ООО «Издательство ACT», 2003.-686 с.

30. Булгаков Б.В. Колебания. М.: ГИТТЛ, 1954. - 891 с.

31. Буров И.В. Методология построения распределенных АСУ по совокупности производственно-экономических показателей качества. Дис. докт. техн. наук.- СП, 2009. 251 с.

32. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. М.: Наука, 1978. - 440 с.

33. Быков Ю.М., Бодрягина Н.В. Система регулирования напряжения автономного генератора на основе микроЭВМ //Электричество. 1991. -№4. - С. 40 - 44.

34. Важнов А.И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1969. - 768 с.

35. Веников В. А. Кибернетические модели электрических систем. -М.: Энергоатомиздат, 1982. 328 с .

36. Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах. М.: Высш. шк., 1985. - 536 с.

37. Веников В.А., Журавлев В.Г., Филиппова Т.Л. Оптимизация режимов электростанций и энергосистем. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 352 с.

38. Веников В.А., Идельчик В.И., Лисеев Н.С. Регулирование напряжения в электроэнергетических системах. -М.: Энергоатомиздат, 1985. 214 с.

39. Веретенников Л.П. Исследование процессов в судовых электроэнергетических системах. Теория и методы. Л.: Судостроение, 1975.- 376 с.

40. Веретенников Л.П., Потапкин А.И., Раимов М.М. Моделирование, вычислительная техника и переходные процессы в судовых электроэнергетических системах. Л.: Судостроение, 1964. - 384 с.

41. Веретенников Л.П., Целемецкий В.А. Общий алгоритм исследования несимметричных режимов в автономных энергетических системах// Электричество. 1970. - №6. - С. 20-26.

42. Веретенников Л.П., Яковлев В.П. Вопросы алгоритмизации переходных процессов в автономных электроэнергетических системах// Электричество. 1967. - №12. - С. 22-29.

43. Верлань A.B., Галкин В.В. Имитация динамики энергетических объектов в системах испытания программных средств управления. Киев: Наук. Думка, 1991.- 184 с.

44. Винокур В.М. Математическое моделирование газотурбинных мини-электростанций и мини-энергосистем: моногр./ В.М.Винокур, Б.В .Кавалеров, А.Б.Петроченков, М.Л.Сапунков. Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2010. - 299 с.

45. Винокур В. И., Жежелев Ю. Г., Самусин С.И. Система управления стендом для полунатурных испытаний аппаратуры регулирования ГТД // Электромеханические и электромагнитные элементы систем управления. -Уфа: Уфим. авиац. ин-т. 1983. - С. 104-107.

46. Винокур В.Н., Жежелев Ю.Г., Самусин С.И. Специфика полунатурного моделирования ГТД с применением микроЭВМ / Авиационная промышленность. 1985. - №4. - С. 73-74.

47. Винокур В.И. Жежелев Ю.Г., Самусин С.И., Шаймарданов Ф.А. Автоматизация стендов для испытаний топливорегулирующей аппаратуры ГТД // Авиационная промышленность. 1985. - №5. - С. 19-21.

48. Винокур В.М., Кавалеров Б.В. Математическое моделирование газотурбинных электростанций на базе конвертированных авиационных двигателей/САКС 2002:Тез. докл. Междунар. науч.-практ. конф. / СибГАУ.Красноярск, 2002. - С. 150-151.

49. Винокур В.М., Кавалеров Б.В. Программный комплекс для математического моделирования автономных мини-электростанций//Всероссийский электротехнический конгресс ВЭЛК-2005: Материалы конгресса. М.: РАН, 2005.-С. 91-93.

50. Винокур В.М., Кавалеров Б.В., Петроченков А.Б. Программный комплекс для математического моделирования автономных мини-электростанций// Электричество. 2007. - № 3. - С. 2-7.

51. Винокур В.M., Кавалеров Б.В., Полулях А.И. Принципы построения программного комплекса для расчета динамических режимов работы автономной электростанции // Annual Proceedings of Technical University in Varna, 2004. C. 333-337.

52. Винокур В.M., Кавалеров Б.В., Ромодин A.B. Математическое моделирование взаимодействия структурных элементов в системе электроснабжения // Годишник на техническия университет във Варна/ Технически университет. Варна, 2001. - С. 506-511.

53. Вишеневский JI.B., Мироненко В.П. Универсальная математическая модель генератора переменного тока//Известия вузов Электромеханика. - 1986. -№3,- С. 33-40.

54. Волкова В.Н., Денисов A.A. Основы теории систем и системного анализа. -СПб.: Издательство СПбГПУ, 2003. 520 с.

55. Воеводин В.В., Кузнецов Ю.А. Матрицы и вычисления. М.: Изд. Наука, 1984.-320 с.

56. Востриков A.C. Синтез систем регулирования методом локализации : монография / Востриков A.C. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2007. - 252 с.

57. Гаганов П.Г., Зубковский А.Н., Крылов A.M., Козлов А.Б. Применение имитационного моделирования для динамической отладки и испытаний комплексов программ управления// УСиМ. 1984. - №3. - С. 56-60.

58. Газотурбинная установка ПС-90ГП-1. Методика расчета дроссельных характеристик ГТУ. ПМ 08.143. Пермь, 1992.

59. Газотурбинная электростанция ГТЭС-4000. Тех. характеристики. НПО «Искра», Пермь, 1991.

60. Гамазин С.И. Определение расчетных параметров синхронного двигателя с массивными полюсами// Промышленная энергетика. 1980. - № 9.

61. Гамазин С.П., Понаровкин Д.Б., Цырук С.А. Переходные процессы в электродвигательной нагрузке систем промышленного электроснабжения. -М.:МЭИ, 1991.-352 с.

62. Гантмахер Ф.Р. Теория матриц. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. - 560 с.

63. Герасимович А.И. Математическая статистика. Мн.: Выш. школа, 1983. -279 с.

64. Гласс Р. Руководство по надежному программированию. М.: Финансы и статистика, 1982. - 256 с.

65. Глебов И.А. Научные основы проектирования систем возбуждения синхронных машин. Л.: Наука, 1988. - 330 с.

66. Глебов И.А., Логинов С.И. Системы возбуждения и регулирования синхронного двигателя. Л.: Энергия, 1972. - 113 с.

67. Гмурман В.Е. Руководство к решению задач по теории вероятностей и математической статистике. М.: Высш. шк., 2004. - 404 с.

68. Гольберг Ф.Д., Батенин A.B. Математические модели газотурбинных двигателей как объектов управления. М.: Изд-во МАИ, 1999. - 82 с.

69. ГОСТ 7217-87 Машины электрические вращающиеся. Двигатели асинхронные, методы испытаний.

70. ГОСТ 10511-83 Системы автоматического регулирования частоты вращения (САРЧ) судовых, тепловозных и промышленных дизелей.

71. ГОСТ 29328-92. Установки газотурбинные для привода турбогенераторов. Общие технические условия.

72. ГОСТ 20440-75. Установки газотурбинные. Методы испытаний.

73. ГОСТ Р53178-2008 Установки электрогенераторные с бензиновыми, дизельными и газовыми двигателями внутреннего сгорания. Методы испытаний.

74. ГОСТ 13109-97 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.

75. ГОСТ Р 50783-95 Электроагрегаты и передвижные электростанции с двигателями внутреннего сгорания. Общие технические требования.

76. Гриценко Е.А., Данильченко В.П., Лукачев C.B., Резник В.Е., Цыбизов Ю.И. Конвертирование авиационных ГТД в газотурбинные установки наземного применения. Самара: СНЦ РАН, 2004. - 266 с.

77. Гроп Д. Методы идентификации систем. М.: Мир, 1979. - 304 с.8 7. Груздев H.A. Системы автоматического регулирования возбуждения синхронных генераторов. Л.: ЛИИ, 1978. - 79 с.

78. Гуревич О.С. Управление авиационными газотурбинными двигателями: Учебное пособие. М.: Изд-во МАИ, 2001. - 100 с.

79. Гуревич Ю.Е., Каспаров Э.А., Лабунец И.А. и др. О применении турбогенераторов различных типов на парогазовых и газотурбинных электростанциях//Электричество. 1996. - №4. - С. 2-7.

80. Гусейнов Ф.Г. Упрощение расчетных схем электрических систем. -М.: Энергия, 1978.- 184 с.

81. Гусейнов Ф.Г. Оценка параметров и характеристик энергосистем. -М.: Энергоатомиздат, 1988. 152 с.

82. Гусейнов Ф.Г., Мамедяров О.С. Планирование эксперимента в задачах электроэнергетики. -М.: Энергоатомиздат, 1988. 161 с.

83. Даринцев О.В. Методологические и теоретические основы управления микроробототехническими системами с использованием интеллектуальных алгоритмов и модели виртуальной среды. Дис. докт. техн. наук,- Уфа, 2008.-365.

84. Дейч A.M. Методы идентификации динамических объектов. М.: Энергия, 1979.-240 с.

85. Деменков Н.П. Программные средства оптимизации настройки систем управления. М.:Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2006. - 244 с.

86. Демирчан К.С., Бутырин П.А. Моделирование и машинный расчет электрических цепей. М.: Высшая школа, 1988. - 334 с.

87. Денисенко В.В. Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием. М.: Горячая линия-Телеком, 2009. - 608 с.

88. Денисенко В.В. ПИД-регуляторы: принципы построения и модификаци. 41.// СТА. 2006. №4. - С. 45-50; 42. 2007. - №1. - С. 90-98.

89. Денисенко В.В. Разновидности ПИД-регуляторов // Автоматизация в промышленности. 2007. № 6. С. 45-50.

90. Двигатель ПС-90А. Предъявительское и приемосдаточное испытание. Инструкция 94-00-807 И1, 1994.

91. Джагаров Н.Г. Расчет переходных процессов в электрических системах со сложной структуройЮлектричество 1990. - №1. - С. 9-14.

92. Дорф Р., Бишоп Р. Современные системы управления. М.: Изд-во «Лаборатория Базовых Знаний», 2004. - 832 с.

93. Дрейпер Н., Симт Г. Прикладной регрессионный анализ. М.: Финансы и статистика. 1986, кн. 1. - 366с.; кн. . - 351 с.

94. Дьяков А.Ф. Малая энергетика России. Проблемы и перспективы. -М.: НТФ «Энергопрогресс», 2003. 128 с.

95. Ефимов И.Г., Соловьев A.B., Викторов O.A. Линейный электромагнитный привод. Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1990.-212 с.

96. Желокова М.З., Максимова И.Р. Прогноз мощностных показателей высокооборотных генераторов с предельной степенью использования для малой энергетики // Известия РАН. Энергетика. 2008. -№ 6. - С. 127-131.

97. Жильцов В.В., Рычкова В.В., Святный В.И. Моделирующая технологическая система для автоматизированных испытаний топливных регуляторов ГТД // Авиационная промышленность. 1986. №1. - С. 36-39.

98. Жуков B.B. Короткие замыкания в узлах комплексной нагрузки электрических сетей. М.: Изд-во МЭИ, 1994. - 224 с.

99. Жуков В.В. Короткие замыкания в электроустановках напряжением до 1 kB. М.: Издательство МЭИ, 2004. - 192 с.

100. Зиглер К. Методы проектирования программных систем. М.: Мир, 1985.-328с.

101. Зингер Н.М., Белевич А.И. Развитие теплофикации в России // Электрические станции. 1999. - №10. - С. 2-3.

102. Ивахненко A.M. Научные основы комплексной автоматизации и моделирования характеристик технологических процессов в системе контроля качества продукции промышленного производства. Дис. докт. техн. наук Москва, 2008.

103. Иглин С.П. Математические расчеты на базе MATLAB. СПб.: БХВ-Петербург, 2005.-640 с.

104. Идентификация и диагностика в информационно-управляющих системах авиакосмической энергетики/ Б.В.Боев, В.В.Бугровский, М.П.Вершинин и др.-М.: Наука, 1988.- 168 с.

105. Идентификация систем управления авиационных газотурбинных двигателей/ Августинович В.Г., Акиндинов В.А., Боев Б.В и др. -М.: Машиностроение, 1984. 200с.

106. Иноземцев A.A., Нихамкин М.А. и др. Автоматика и регулирование авиационных двигателей и энергетических установок, Т. 5. -М.: Машиностроение, 2008. 190 с.

107. Интегральные системы автоматического управления силовыми установками самолетов/Под ред. Проф. А.А.Шевякова. -М.: Машиностроение, 1983. 283с.

108. Испытания авиационных двигателей: Учебник для вузов/ под общей редакцией В.А.Григорьева и A.C. Гишварова. М.: Машиностроение, 2009. -504 с.

109. Кавалеров Б.В. Автоматизация испытаний САУ ГТУ газотурбинных мини-электростанций при проектировании и настройке//Автоматизация в промышленности. 2011. - №1. - С. 12-17.

110. Кавалеров Б.В. Идентификационная модель электрической нагрузки для испытания систем управления газотурбинных мини-электростанций// Вестник Воронежского государственного технического университета. -2011. Т.7, №1. - С. 85-91.

111. Кавалеров Б.В. Математическое моделирование в задачах автоматизации испытаний систем управления энергетических газотурбинных установок// Известия Юго-Западного государственного университета. 2011. - №1.-С. 74-83.

112. Кавалеров Б.В. Математическое моделирование мини-энергосистем с газотурбинными установками. Дис. канд. техн. наук. Пермь: Изд-во ПГТУ, 2000.- 157 с.

113. Кавалеров Б.В. Математическая модель мини-электроэнергетической системы/Информационные управляющие системы: Межвуз. сб. научн. тр./Перм. гос.техн. ун-т., Пермь, 1999. С. 204-209.

114. Кавалеров Б.В. Математическая модель электрогенератора и нагрузки на основе совместного решения уравнений//Информационные управляющие системы: Сборник научных трудов/ Перм. гос.техн. ун-т., Пермь, 2005. -С. 56-60.

115. Кавалеров Б.В. Математическое моделирование электроэнергетических систем для совершенствования САУ ГТУ//Тезисы докладов 8-й международной конференции «Авиация и космонавтика 2009». - М.: Изд-во МАИ-ПРИНТ, 2009. - С. 180-181.

116. Кавалеров Б.В. Парето-оптимальные решения в задачах испытания САУ энергетических ГТУ// Вестник Ижевского государственного технического университета. 2010. - № 4(48). - С. 120-123.

117. Кавалеров Б.В. Последовательный способ моделирования взаимодействия элементов в электроэнергетической системе// Системы управления и информационные технологии, №4.1(42), 2010. С. 158-163.

118. Кавалеров Б.В., Завьялов А.А. Математическое моделирование взаимодействия электрических элементов в установившемся режиме работы//Аппиа1 Proceedings of Technical University in Varna. Publisher: High-Technology Park. - Varna. - 2004. - C. 345-351.

119. Кавалеров Б.В., Казанцев В.П. Математическая модель электроэнергетической системы для оптимальной настройки регуляторов газотурбинных мини-электростанций//Вестник Ижевского государственного технического университета. 2011. - № 2(50). - С. 21-24.

120. Кавалеров Б.В., Казанцев В.П. Математическое моделирование электрической системы в задачах испытания и настройки средств управления газотурбинных энергетических установок// Электротехнические комплексы и системы управления. 2011. - №1. - С. 2-8.

121. Кавалеров Б.В., Казанцев В.П., Шмидт И.А. Компьютерные и полунатурные испытания средств управления энергетических газотурбинных установок// Информационно-управляющие системы. 2011. - № 4 - С. 34-41.

122. Кавалеров Б.В., Кузнецов М.И., Шигапов А.А. Математическое моделирование автономных систем электроснабжения с учетом насыщения электрических машин// Электротехника. 2009. - №11. - С. 13-18.

123. Кавалеров Б.В., Петроченков А.Б. Математическое моделирование газотурбинных мини-электростанций и мини-энергосистем// ЭЛЕКТРО Электротехника. Электроэнергетика. Электротехническая промышленность. -2010. №6.-С. 19-23.

124. Кавалеров Б.В., Петроченков А.Б. Моделирование электрической нагрузки для настройки систем управления конвертированными газотурбинными установками// Электротехника. 2011. - №11 - С. 11-16.

125. Кавалеров Б.В., Полулях А.И., Шигапов A.A., Лисовин И.Г. Программный моделирующий комплекс для испытания и настройки САУ ГТУ наземных электростанций//Вестник Московского авиационного института. 2010. - Т. 17, №5. - С. 200-211.

126. Кавалеров Б.В., Ромодин A.B. Мини-электростанции на базе конвертированных авиационных двигателей: проблемы управления и испытания САУ ГТУ//Вестник Северо-Восточного федерального университета имени М.К. Амосова. 2011. - Т. 8,№3. - С. 42-49.

127. Каган Б.М., Урман Е.Л. Расчет на цифровых вычислительных машинах переходных процессов в синхронных машинах по дифференциальным уравнениям с периодическими коэффициентами// Электричество 1961. -№4. - С. 43-48.

128. Казанджан П.К., Кузнецов А.П. Турбовинтовые двигатели. Рабочий процесс и эксплуатационные характеристики. М.: Воениздат, 1961. - 264 с.

129. Казанцев В.П. Методологические и теоретические основы автоматизации испытаний изделий авиационной и ракетной техники на ротационных стендах. Дис. докт. техн. наук. Пермь, 2001. - 405 с.

130. Казанцев В.П., Москоков А.Ю. К вопросу автоматизации испытаний изделий авиакосмической техники на ротационных стендах// Вестник ИжГТУ,-2010.-№3(47), С. 11-15.

131. Кетнер К.К., Козлова И.А., Сендюрев В.М. Алгоритмизация расчетов переходных процессов автономных электроэнергетических систем. Рига: Зинатие, 1981. - 166 с.

132. Кириллов И.И. Автоматическое регулирование паровых и газовых турбин и газотурбинных установок. Л.: Машиностроение, 1988. 447 с.

133. Клиот-Дашинский М.И. Алгебра матриц и векторов. СПб.: Лань, 1998.- 160 с.

134. Ключев В.И. Теория электропривода: Учебник для вузов. -М.: Энергоатомиздат, 1985. 460 с.

135. Комплекс математических моделей электрогенератора и сети. Технический проект. НИР2003/90 - Пермь: ПГТУ, 2005. - 147 с.

136. Кожевников Ю.В. Теория вероятностей и математическая статистика: Учебное пособие для вузов. М.: Машиностроение, 2002. - 416 с.

137. Копылов И.В. Математическое моделирование электрических машин. М.: Высш. шк, 1994. 320 с.

138. Короткое Б.А., Попков E.H. Алгоритмы имитационного моделирования переходных процессов в электрических системах. JL: Изд-во Ленинградского университета, 1987. - 280 с.

139. Крон Г. Исследование сложных систем по частям (диакоптика). -М.: Наука, 1972.-544 с.

140. Крюков A.B., Абрамов H.A. Редукция моделей питающей сети при расчетах режимов систем тягового электроснабжения//Электротехнические комплексы и системы управления. 2010. - №1. - С. 43-50.

141. Кузнецов Н.Д., Гриценко Е.А., Данильченко В.П., Резник В.Е. Основы конвертирования авиационных ГТД в газотурбинные установки наземного применения. Самара: СГАУ. - 1985 - 89 с.

142. Куо Б. Теория и проектирование цифровых систем управления. -М.: Машиностроение, 1986. 448 с.

143. Кухарчук В.Г. Современные принципы построения комплексных систем управления авиационных газотурбинных двигателей. Пермь: Изд-во ПГТУ, 1995.- 164 с.

144. Лукас В.А. Теория автоматического управления. М.: Недра, 1990. 416 с.

145. Машнин Т. Современные Java-технологии на практике. СПб.: БХВ-Петербург, 2010. - 560 с.

146. Методы классической и современной теории автоматического управления: Учебник в 5 тт. ТЗ: Синтез регуляторов систем автоматического управления/ Под ред. К.А. Пупкова и Н.Д. Егупова. М: Издательство МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2004. - 616 с.

147. Методы оптимизации испытаний и моделирования систем управления газотурбинными двигателями / В.Т. Дедеш, В.М. Герман, В.Г. Августинович и др.; под общей редакцией В.Т. Дедеша. М.: Машиностроение, 1990. -160 с.

148. Мирошник И.В., Никифоров В.О., Фрадков A.JI. Нелинейное и адаптивное управление сложными динамическими системами. -СПб.: Наука, 2000. 549 с.

149. Михайлов А., Агафонов А., Сайданов В. Малая энергетика России: классификация, задачи, применение // Новости Электротехники. №5 (35). http://www.news.elteh.ru/arh/2005/35/04.php (последнее посещение 21 октября 2011 г.).

150. Михайлов А., Агафонов А., Сайданов В. Малая энергетика России: классификация, задачи, применение // Новости Электротехники. №6 (36). http://www.news.elteh.ru/arh/2005/35/04.php (последнее посещение 21 октября 2011 г.).

151. Михальцев В.Е., Панков О.М., Юношев В.Д. Регулирование и вспомогательные системы газотурбинных и комбинированных установок. -М.: Машиностроение, 1982. 256 с.

152. Моисеев H.H. Математические задачи системного анализа. М.: Наука, 1981.-488 с.

153. Моисеев H.H., Иванилов Ю.П., Столярова Е.М. Методы оптимизации. -М.: Наука, 1978.-352 с.

154. Морозовский В.Т. Многосвязные системы автоматического регулирования. М.: Энергия, 1970. - 288 с.

155. Мыльников JI.A. Автоматизация интеллектуальной поддержки процессов оперативного управления электроснабжением промышленного предприятия: Дис. к.т.н., Перм. гос. техн. ун-т. Пермь: Изд-во ПГТУ, 2003 - 135 с.

156. Николаев Ю.Е., Вдовенко И.Л. Эффективность комбинированной выработки электрической и тепловой энергии на газопоршневых, газотурбинных и парогазовых ТЭЦ//Промышленная энергетика. №1. -2011.-С. 2-6.

157. Норенков И.П. Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и систем. М.: Высшая школа, 1980. - 311 с.

158. Овчаренко Н.И. Автоматика энергосистем. М.: Издательский дом МЭИ, 2007.-476 с.

159. Ольховский Г.Г. Применение ГТУ и ПТУ на электростанциях// «Энергорынок» №5, 2004.

160. Ольховский Г.Г. Энергетические газотурбинные установки. М.: Энергоатомиздат, 1985. 303 с.

161. Оптимизация многомерных систем управления газотурбинных двигателей летательных аппаратов/ А.А.Шевяков, Т.С.Мартьянова, В.Ю.Рутковский и др.: Под общей ред. А.А.Шевякова и Т.С.Мартьяновой. -М.Машиностроение, 1989. 256 с.

162. Ope О. Теория графов. М.: Наука, 1980. 336 с.

163. Официальный сайт компании «Новая генерация» http://www.manbw.т/analitvcs/ (последнее посещение 12.11.2010).

164. Петроченков А.Б. Автоматизация выбора режимов функционирования систем электроснабжения нефтеперерабатывающих предприятий: Дис. к.т.н., Перм. гос. техн. ун-т. Пермь: Изд-во ПГТУ, 2003. - 168 с.

165. Петроченков А.Б., Ромодин A.B., Кавалеров Б.В., Мыльников Л.А., Куприн В.П. База данных и система управления базой данных «Energy Data

166. Ware» Электронный ресурс.: учебное пособие- Электрон, дан. и прогр. (49,7 Мб).- Пермь: Изд-во ПГТУ, 2008,- 1 электрон, опт. диск (CD-ROM): 326 с.

167. Плахтына Е.Г. Математическое моделирование электромашинно-вентильных систем. Львов: Вища шк. Изд-во при Львов, ун-те, 1986. -164 с.

168. Подсистема испытания энергетических установок, испытания и настройки САУ энергетических установок на имитационной динамической многорежимной модели электроэнергетической системы// Руководство оператора- Пермь, ПНИПУ, 2011. 49 с.

169. Полулях А.И., Лисовин И.Г., Кавалеров Б.В., Шигапов A.A. Автоматизация настройки регуляторов газотурбинных мини-электростанций при компьютерных испытаниях//Автоматизация в промышленности. -2011,-№6.-С. 14-17.

170. Поспелов Г.Е., Федин В.Т., Лычев П.В. Электрические системы и сети: Учебник. Мн.: УП «Технопринт». - 2004. - 720 с.

171. Применение авиационных двигателей в энергетических установках народного хозяйства. Силовые приводы и энергетические установки. -М.: Труды ЦИАМ, №1001, вып. 2, 1982.

172. Применение МСКУ5000 для решения задач генерирования электрической энергии / С.Д. Альтшуль, К.А. Васильев, Д.М. Гайдаш, A.A. Липатов, A.B. Черников ЗАО «НПФ «Газотурбинные технологии» №8, 2007.

173. Принципы построения гибридных систем поддержки принятия решений с открытой структурой, инвариантных к предметным областям. Монография/ А.Б. Николаев, В.Ю. Строганов, A.M. Ивахненко. -М.: Техполиграфцентр, 2006. 196 с.

174. Программа «КМЭС». Руководство оператора. Пермь: ПГТУ, 2009. -28 с.

175. Программа «КМЭС». Руководство программиста. Пермь: ПГТУ, 2009. -65 с.

176. Проектирование систем автоматического управления ГТД (нормальные и нештатные режимы)/под ред. Б.Н. Петрова. М.Машиностроение, 1981. -400 с.

177. Программа «Power System Supply»// Винокур В.M., Петроченков А.Б., Мыльников JI.A. и др./Св. об официальной регистрации программы для ЭВМ №2005612141 РФ. Заяв. 05.07.2005; № 2005611666; Опубл. 19.08.2005.

178. РД 34.20.501-95 Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. РАО «ЕЭС России», 1995.

179. РД 51-015 86 23-07-95 Применение электростанций собственных нужд нового поколения с поршневым и газотурбинным приводом, РАО «Газпром», 1997г.

180. Рей У. Методы управления технологическими процессами. М.: Мир, 1983.-368 с.

181. Решение XLIII Научно-технической сессии по проблемам газовых турбин, Москва, ФГУП ММПП «САЛЮТ», 13-14 сентября 2006 г.

182. Ромодин A.B. Автоматизация управления миниэлектроэнергетическими системами в аварийных режимах работы: Дис. к.т.н., Перм. гос. техн. ун-т. -Пермь: Изд-во ПГТУ, 2004 .- 157 с.

183. Ротач В.Я. Теория автоматического управления: Учебник для вузов. -М.: Издательство МЭИ, 2005. 400 с.

184. Самусин С.И. Автоматизированная система настройки топливорегулирующей аппаратуры газотурбинных двигателей: Дис. канд. техн. наук. Пермь, Уфа, 1987. - 188 с.

185. Сарапулов Ф.Н., Иваницкий C.B., Карась C.B. и др. Математическое моделирование линейных индукционных машин Урал, политехи, ин-т им. С.М. Кирова. Свердловск: УПИ. - 1988. - 99 с.

186. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2005612141 РФ. Программа «Power System Supply» I Винокур В.M., Петроченков А.Б., Мыльников JI.A. и др. Заяв. 05.07.2005; № 2005611666; Опубл. 19.08.2005.

187. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011611839 РФ. Программный комплекс «Комплекс математических моделей электрогенератора и электросети» «КМЭС»//Кавалеров Б.В. и др./ Дата регистрации 28.02.2011.

188. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011620475 РФ. База данных «Energy Data Ware» (БД «Energy Data Ware») // Петроченков А.Б., Ромодин A.B., Кавалеров Б.В., Мыльников Л.А./ Дата регистрации 28.06.2011.

189. Сильверстов А.Н., Чинаев П.И. Идентификация и оптимизация автоматических систем. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 200 с.

190. Симою М.П. Определение коэффициентов передаточных функций линеаризованных звеньев систем регулирования. Автоматика и телемеханика. 1957. -№ 6. - С. 514-527.

191. Синяков А.Н., Шаймарданов Ф.А. Системы автоматического управления ЛА и их силовыми установками: Учебник для студентов высших технических учебных заведений. М.: Машинострение, 1991. - 320 с.

192. Сипайлов Г.А., JIooc А.В. Математическое моделирование электрических машин. М.: Высш. шк., 1980. - 176 с.

193. Система автоматического управления демонстрационного двигателя со свободной турбиной ПС-90ГП1. Руководство по технической эксплуатации САУ-90Г. Пермь, 1993.

194. Система автоматического управления двигателя Д-30ЭУ-1. Руководство по технической эксплуатации САУ-30ЭУ1. Пермь, 1994.

195. Система комплексного управления микропроцессорная МСКУ 5000-03007. Алгоритмы управления. СС 421457.03-007 Д50, 2007.

196. Система комплексного управления микропроцессорная МСКУ 5000-03-007.Программа и методика испытаний. СС.421457.03-007, 2007.

197. Система комплексного управления микропроцессорная МСКУ 5000-03007. Таблица подключения. СС.421457.03-009 ТЭ5, 2008.

198. Система электрической загрузки генератора стенда испытаний блочных электростанций «Урал». Рабочая документация. Электротехнический раздел. П20235, Пермь, 2005.

199. Скибин В.А., Солонин В.И., Цховребов М.М. Перспективы авиационных двигателей в развитии транспорта и энергетики // Конверсия в машиностроении 1999. - №2. - С. 29-35.

200. Соловьев И. И. Автоматическое регулирование синхронных генераторов. -М.: Энергоиздат, 1981.-248 с.

201. Сольницев Р.И. Автоматизация проектирования систем автоматического управления. М.: Высш.шк., 1991. - 335 с.

202. Способ полунатурного исследования системы автоматического управления силовой установкой // Куликов Г.Г.; Погорелов Г.И.; Минаев И.И. / Патент Российской Федерации №2039963. Дата публикации 20.07.1995.

203. Справочник по теории автоматического управления/ Под ред. A.A. Красовского. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. - 712 с.

204. Справочник судового электротехника, т.1/ под ред. Китаенко Г.И. -JL: Судостроение, 1980. 528 с.

205. СтарощукЛ.В. Эквивалентирование электрических систем М.: Изд-во МЭИ, 1987.-44 с.

206. Структурное моделирование электромеханических систем и их элементов/ В.А.Иванушкин, Ф.Н.Сарапулов, П.Шымчак. Щецин, 2000. -310 с.

207. Сулимов Д.Д., Сычев В.К., Белканов В.А. Новая газотурбинная установка ОАО «Авиадвигатель» для электроэнергетики// Газотурбинные технологии 2005, №5 С. 36-38.

208. Суханов O.A., Христов Х.К. Синтез устойчивых кибернетических моделей для исследования динамики электрических систем//Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт 1977. - С. 22-27.

209. Тейл Г. Эконометрические прогнозы и принятие решений. М.: Статистика, 1971. - 488 с.

210. Теория автоматического управления/ Под. ред. А.А.Воронова. Ч I, II. -М.:Высшая школа, 1986. 362, 382 с.

211. Теория автоматического управления силовыми установками летательных аппаратов. Управление ВРД./Под ред. д-ра техн. Наук, проф. А.А.Шевякова. М.: «Машиностроение», 1976. - 344 с.

212. Теория и расчет воздушно-реактивных двигателей / Под редакцией С.М. Шляхтенко. -М: Машиностроение, 1987. 568 с.

213. Техническое описание АСУ ТП «СКАТ-ЭГЭС» испытательного стенда №02., Пермь, 2006.

214. Токарев Б.Ф. Электрические машины. М.: Энергоатомиздат, 1990. -624 с.

215. Трефилов В.А. Безопасность жизнедеятельности. М.: Академия, 2011. -304 с.

216. Трефилов В.А., Костров А.Е., Лонский В.О. Управление безопасностью на производстве// Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. 2009 .- № 10 С. 79-82.

217. Трещев И.И. Методы исследования машин переменного тока. -Л.: Энергия, 1969.-236 с.

218. Ту Ю. Современная теория управления. М.: Машиностроение, 1971. -500с.

219. Тунаков А.П. Методы оптимизации при доводке и проектировании газотурбинных двигателей. М.: Машиностроение, 1979. - 184 с.

220. Уваров С.Н. Передвижные электростанции большой мощности. -Л.: Энергия, 1977.- 159 с.

221. Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах. M.-JL: Энергия, 1964. - 704 с.

222. Установка газотурбинная ГТУ-2.5П. Предъявительские и приемосдаточные испытания. Инструкция 32-00-950 И1, Пермь, 1994.

223. Устройства возбудительные бесщеточные БУВГ. Техническое описание. ИБЖК 651441.007 ТО. Пермь, 1994.

224. Фаронов В. Delphi 6: учебный курс. СПб.: Питер, 2002. -512 с.

225. Файбисович В.А. Определение параметров электрических систем. М.: Энергоиздат, 1982.- 120 с.

226. Фианко А., Мак-Кормик Г. Нелинейное программирование. М.: Мир, 1972.-318с.

227. Фильц Р.В., Лябук H.H. Математическое моделирование явнополюсных синхронных машин. Львов: Свит, 1991. - 176 с.

228. Финагин В.И. Автоматизация формирования математических моделей автономных электроэнергетических систем// Электричество 1981. - №7. -С. 20-24.

229. Хижняков Ю.Н., Южаков A.A. Автоматизация автономных многоагрегатных электростанций на основе релейно-импульсного и нечеткого регулирования с применением нейронной технологии//Электротехника. 2011. - №11. - С. 40-45.

230. Хижняков Ю.Н., Южаков A.A. Адаптивное управление параллельной работой синхронных генераторов с сетью бесконечной мощности//Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2011. - №5. - С. 65-72.

231. Хрилёв Л.С. Основные направления и эффективность развития теплофикации // Теплоэнергетика, 1998. № 4. - С. 2-15.

232. Целемецкий В.А. Матричные математические модели электрических машин переменного тока в фазных координатах// Известия АН СССР. Энергетика и транспорт 1978. - №2. - С. 113-122.

233. Цифровая имитация автоматизированных систем/ A.A. Болтянский, В.А.Виттих, М.А.Кораблин и др. М.: Наука, 1983.-261 с.

234. Шалыгин A.C., Палагин Ю.И. Прикладные методы статистического моделирования. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1986. - 320 с.

235. Шевяков A.A. Автоматика авиационных и ракетных силовых установок. М.: Машиностроение, 1970 660 с.

236. Шеннон Р. Имитационное моделирование систем искусство и наука. -М.: Мир, 1978.- 192 с.

237. Шигапов A.A. Компьютерная поддержка автоматизированных испытаний систем автоматического управления газотурбинных электростанций на основе математической модели электроэнергетической системы. Дис. канд. техн. наук. Пермь, 2011. - 136 с.

238. Шигапов A.A., Кавалеров Б.В. Применение матричного подхода для расчета переходных процессов в электроэнергетических системах произвольной конфигурации//Системы управления и информационные технологии. 2007. - №4 (30). - С. 21-27.

239. Шигапов A.A., Петроченков А.Б., Кавалеров Б.В. Структурная схема математической модели системы электроснабжения для испытания алгоритмов управления//Электротехника. 2010. - №6. - С. 55-61.

240. Шмидт И.А. Автоматизация испытаний САУ ГТД на основе цифровых быстрорешаемых моделей: Дис. канд. техн. наук,- Уфа, 1991. 103 с.

241. Шмидт И.А., Кавалеров Б.В., Один К.А., Шигапов A.A. Сопряжение программных сред в задачах моделирования и тестирования системуправления энергетическими газотурбинными установками// Информационно-управляющие системы. 2009. - № 5 (42). - С. 25-31.

242. Щаулов В.Ю. Об опыте внедрения и эксплуатации газопоршневых мини-ТЭЦ// Материалы конференции «Малые и средние ТЭЦ. Современные решения», 7-9 сентября 2005 г., НП «Российское теплоснабжение», 2005. -С. 12-23.

243. Эйкхофф П. Основы идентификации систем управления. Оценивание параметров и состояния. М.: Мир, 1975. 685с.

244. Электрическая часть демонстрационной газотурбинной электростанции с приводом на базе двигателя Д-30ЭУ2. Рабочая документация. Система автоматического регулирования. П 17808. Пермь, 1995.

245. Электрическая часть демонстрационной газотурбинной электростанции с приводом на базе двигателя Д-30ЭУ2. Техническое задание на проектирование № 95-719. Пермь, 1995.

246. Электрические системы. Электрические расчеты, программирование и оптимизация режимов./Веников В.А. М.: Высш. школа., 1973.- 318 с.

247. Электроагрегат газотурбинной электростанции ЭГЭС «Урал-6000». Приемо-сдаточные испытания. Инструкция 326-00-974и1, Пермь, 2006г.

248. Юрганов A.A., Кожевников В.А. Регулирование возбуждения синхронных генераторов. СПб.: Наука, 1996. - 138 с.

249. Ясаков Г.С. Модель и алгоритмы решения уравнений связи автономной энергосистемы произвольной структуры// Электричество. 1991. - №3. -С. 5-12.

250. A Genetic Algorithm Solution to the Governor-Turbine Dynamic Model Identification in Multi-Machine Power Systems / G. Stefopoulos. In: Proceedings of the IEEE Conference on Decision and Control, Bd. 2 (2005), S. 1288-1294.

251. A Simple Simulation Technique of Proportional Integral Derivative Excitation Control of Synchronous Generator / A.P. Memon. In: Quarterly Mehran

252. University research journal of engineering and technology, Bd. 21 (2002), 1, S. 39-44.

253. A simulation tool for voltage control studies in power systems / G. Fusco. In: Mathematical and computer modelling of dynamical systems, Bd. 14 (2008), 2, S.127-145.

254. A two-loop excitation control system for synchronous generators / J. Alvarez-Ramirez. In: International journal of electrical power & energy systems, Bd. 27 (2005), 8, S. 556-566.

255. Adaptive nonlinear excitation control of synchronous generators / G. Damm. -In: Lecture notes in control and information sciences (2002), 281, S. 65-76.

256. Astrom K.J. Hagglund T. Advanced PID control. ISA. The Instrumentation Systems and Automation Society, 2006. - 460 p.

257. Davies P.I., and Higham N. J. "A Schur-Parlett algorithm for computing matrix functions," SIAM J. Matrix Anal. Appl., Vol. 25, Number 2, Pp. 464-485, 2003.

258. Distributed simulation. A new modeling technique is applied to a HALE UAV power system using detailed subsystem simulations of the turbine engine, generators, and loads In: Aerospace engineering, Bd. 24 (2004), 10, S. 24-27.

259. Dynamic model for power systems with multiple FACTS controllers / G.Radman. In: Electric power systems research, Bd. 78 (2008), 3, S. 361-371.

260. Feedback-linearization and feedback-feedforward decentralized control for multimachine power system / E. De Tuglie. In: Electric power systems research, Bd. 78 (2008), 3, S. 382-391.

261. Fusco G. A simulation tool for voltage control studies in power systems /Mathematical and computer modelling of dynamical systems, Bd. 14 (2008), 2, Pp. 127-145.

262. G. Troullions, J. Dorsey, H. Wong, and J. Myers, "Reducing the order of very large power system models," IEEE Transaction on Power Systems, Vol. 3, No. 1, February 1988, Pp. 127-133.

263. Giampaolo T. Gas turbine handbook: principles and practices. Published by The Fairmont Press, Inc. 700 Indian Trail Lilburn, GA 30047, USA, 2006 -450p.

264. Giuseppe Fusco and Mario Russo, Adaptive Voltage Control in Power systems, Italy: Springer, 2006. 169p.

265. IEEE Committee Report, "Excitation system Models for Power System Stability Studies, " IEEE Trans., Vol. PAS-100, Pp. 494-509, February 1981.

266. IEEE Recommended Practice for Excitation System Models for Power System Stability Studies, IEEE Standard 421.5-1992.

267. Kundur P. Power system stability and control. New York, McGraw-Hill, 1994,- 1176 p.

268. Linearisation of multi-machine power system: Modeling and control -A survey / N. Yadaiah. In: International journal of electrical power & energy systems, Bd.29 (2007), 4, S. 297-311.

269. M.Stubble, A.Bihain, J.Deuse, and J.C.Baader "STAG A New Unified Software Program for the Study of the Dynamic Behaviour of Electrical Power systems," IEEE Trans., Vol. PWRS-4, No. 1, Pp. 129-138, 1989.

270. Moler. C.B., and С. F. Van Loan, "Nineteen Dubious Ways to Compute the Exponential of a Matrix," SIAM Review 20, 1979, Pp. 801-836.

271. Multilevel Task Partition Algorithm for Parallel Simulation of Power System Dynamics / W. Xue. In: Lecture notes in computer science (2007), 4487, S. 529-537.

272. Power System Simulators for Design and Operations: Two Different Approaches?/ A. De Luca. In: ESA SP, Bd. 502 (2002), S. 201-208.

273. Sensitivity, Approximation, and Uncertainty in Power System Dynamic Simulation / I. A. Hiskens. In: IEEE transactions on power systems, Bd. 21 (2006), 4,S. 1808-1820.

274. PostgreSQL: http://postsresql.ru.net/(последнее посещение 11.12.2011)