автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Разработка и исследование нечетких регуляторов систем возбуждения бесщеточных синхронных генераторов

а правах рукописи

□0305800Э

Карачев Александр Александрович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЧЕТКИХ РЕГУЛЯТОРОВ СИСТЕМ ВОЗБУЖДЕНИЯ БЕСЩЕТОЧНЫХ СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ

Специальность 05 09 03 - Электротехнические комплексы и системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт - Петербург - 2007

003058009

Работа выполнена в Санкт-Петербургском 1 осударственном электротехническом университете «ЛЭТИ» им В И Ульянова (Ленина)

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Поляхов Н Д

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Юрганов А А кандидат технических наук, Соколов П В

Ведущая организация - ОАО Научно-исследовательский институт по передаче электроэнергии постоянным током высокого напряжения (ОАО «НИИПТ»)

Защита диссертации состоится «¿?3» 2007 г ъ^ Часов на заседании

диссертационного совета Д 212 238 05 Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им В И Ульянова (Ленина) по адресу 197376, Санкт-Петербург, ул Проф Попова, 5

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета Автореферат разослан » 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета

Дзлиев С В

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы Работа синхронного генератора i¡ энергосистеме обеспечивается системой возбуждения, поэтому проблема построения регулятора возбуждения, гарантирующего устойчивость энергосистемы и обеспечивающего требуемое качество поддержания напряжения, инвариалтность настроек к изменению режима работы генератора и сети, является актуальной, особенно в связи с постоянно растущими требованиями к качеству вырабатываемой электроэнергии Объединение электроэнергосистем, строительство новых и модернизаци i уже существующих крупных гидро- и атомных электростанций, расширение присутствия российских производителей на мировом рынке электроэнергетической продукции и возрастающая конкуренция со стороны зарубежных производителей систем возбуждения требует разработай нового поколения цифровых систем возбуждегия с реализацией на серийных микроконтроллерах Необходимость разработки современных автоматических регуляторов возбуждения связана с требованием повышения эффективности алгоритмов управления и микроконтроллерной реализацией регулятора Перспективными являются два направления исследований в области создания регутяторов возбухдения развитие традиционных законов регулирования и использование интеллектуальных, в частности, нечетких и нейросетевых систем управления

Бесщеточные системы возбуждения обеспечивают работу синхронных генераторов с максимально возможной на сегодня мощностью в диапазоне от 300 МВт до 1200 МВт, устанавливаемых на атомных и крупнейших гидроэлектростанциях Недостатком бесщеточных систем является низкое быстродействие и качество поддержания режимных параметров синхронного генератора по сравнению со стагическими тиристорными системами возбуждения Разработка нечетких регуляторов системы возбуждения позволит улучшить динамические характеристики и точность поддеряания режимных параметров бесщеточного синхронного генератора В тс> же время разработка методик синтеза и структур нечетких систем возбуждения, исследэвание эффективности и устойчивости нечетких регуляторов является необходимым условием создания высокоэффективных нечетких систем возбуждения бесщеточного синхронного генератора

Цель работы Развитие и исследование теоретических и прикладных еопросов синтеза интеллектуальных регуляторов систем возбуждения бесщеточных синхронных генераторов в составе энергосистемы, работающих в различных схемно-режимных условиях

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решены следующие задачи

1 Оценка современного состояния и определение пути повыше ния эффективности с® л-ем возбуждения синхронных генераторов в направлении разрабогки полностью цифровых систем с реализацией интеллектуальных, в частности, нечетких алгоритмов регулиров<щия возбуждения

2 Синтез нечетких регуляторов с обеспечением устойчивости и грубости при управлении объектами с ограниченной неопределенностью на основе предложенного подхода, основанного на применении квадратичных неравенств и концепции универсального аппроксиматора

3 Разработка методик синтеза интеллектуальных peí уляторов систем возбуждения бесщеточного синхронного генератора

4 Оптимизация коэффициентов усиления каналов регулирования для трех типов современных российских систем возбуждения АРВ-СДП1, АРВ-СДС и АРВ-М и синтез в соответствии с предложенными методиками интеллектуальных регуляторов систем возбуждения бесщеточных синхронных генераторов с обоснованием выбора структуры и параметров системы возбуждения и разрабатываемых регуляторов

5 Сравнительное исследование эффективности работы и энергозатрат на управление разработанных интеллектуальных регуляторов со стандартными и субоптимальными регуляторами сис темы возбуждения бесщеточного генератора

6 Разработка программного комплекса моделирования систем возбуждения синхронного генератора в состава энергосистемы

Методы исследования При решении поставленных задач использованы математический аппарат современной теории автоматического управления, методы пространства состояний, метод функций Ляпунова, теория нечетких множеств, основные положения нечеткого и нейросетевого управления, методы оптимизации, методы математического моделирования, программный пакет МаЙаЬ

Научные роультаты, выносимые на защиту

1 Подход, основанный т применении нечетких и нейросетевых моделей как универсальных аппроксиматоров и квадратичных неравенств, характерных для метода функций Ляпунова

? Методикл синтеза интеллектуальных регуляторов систем возбуждения бесщеточного синхронного генератора

3 Нечеткие регуляторы напряжения и системные стабилизаторы, разработанные для трех типов систем возбуждения АРВ-СДП1, АРВ-СДС и АРВ-М

4 Программный комплекс моделирования систем возбуждения синхронного генератора в составе энергосистемы

Новизна научных результатов

1 Подход, основаннЕш на применении нечетких и нейросетевых моделей как универсальных аппроксиматоров и квадратичных неравенств, характерных для метода функций Ляпунова, на основе которого получены в виде теорем результаты в исследовании устойчивости и грубости интеллектуальных систем управления динамическими объектами с ограниченной неопределенностью

2 Методики синтет интеллектуальных регуляторов систем возбуждения бесщеточного синхронного генератора отличаются совместным использованием алгоритмов оптимизации, методов нечеткого управления и нейросетевых алгоритмов, что обеспечивает оптимальный выбор структуры и настройку всех параметров нечетких, нейросетевых и нейронечетких регуляторов системы возбуждения

3 Нечеткие регуляторы напряжения и системные стабилизаторы, разработанные для трех типов систем возб /ждепия АРВ-СДП1, АРВ-СДС и АРВ-М, отличаются использованием при построении регулятора возбуждения пакетных и комбинированных нечетких регуляторов с настройкой паршетров с помощью адаптивной нейронечеткой сети А№1Б

4 Программный комплекс модетирования систем возбуждения синхронного генератора в составе энергосистемы отличается тем, что охватывает полный цикл проектирования, формирования структуры, оптимизации, обучения, моделирования, мониторинга, оценки и протоколирования результатов исследования традиционных и интеллектуальных систем возбуждения синхронных генераторов

Практическая ценность работы.

1 Подтверждено применение нечетких алгоритмов управления для улучшения динамических характеристик, точности поддержания режимных параметров и энергосбережения систем возбуждения при изменении схемно-режимных условий работы бесщеточного ситронного генератора, а также для повышения качества вырабатываемой бесщет очным генератором электроэнергии

2 Разработаны практически ргализуемые нечеткие регуляторы различной структуры для трех типов современных российских систем возбуждения АРВ-СДП1, АРВ-СДС и АРВ-М

3 Программный комплекс моделирования си( тем возбуждения в составе энергосистемы может бьггь использован для синтеза и исследования существующих и разрабатываемых перспективных интеллектуальных регуляторов статических тиристорных и бесщеточных диодных систем возбуждения синхронного генератора

4 Результаты работы являются теорешческой и алгоритмической базой для реализации на серийных микроконтроллерах высокоэффеюивных нечетких систем возбуждения бесщеточных генераторов для мощных энергогенерирующих объектов, обеспечивая конкурентоспособность российских систем возбуждения на внутреннем и мировом рынке электроэнергетической продукции

Достоверность научных выводов и рекомендаций.

Достоверность научных выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, подтверждаются корректным использованием математического аппарата современной теории автоматического управления, метода пространс гва состояний, метода функции Ляпунов, теории нечетких множеств, основных положении нечеткого и нейросетевого управления, методов оптимизации, методов мат емалгческого моделирования, достаточной апробацией и публикациями полученных результатов

Реализация результатов работы. Теоретические положения, методики синтеза интеллектуальных регуляторов систем возбуждения и разработанные нечеткие регуляторы систем возбуждения использованы в НИР

1) Теоретические основы разработки интеллектуальных регуляторов возбуждения мощных синхронных генераторов, № госрегистрации 01 2003 03 990, Источник финансирования - федеральный бюджет РФ, министерство образования и науки РФ Сроки - 01 01 2003-31 12 2004

2) Разработка нового поколения систем возбуждения бесщеточных синхронных генераторов на базе нечеткой логики Шифр - ИИД/САУ-72, № госрегистрации 7Ь43б Источник финансирования - федеральный бюджет РФ, министерство 0бр,130вания и науки РФ, программа «Развитие научного потенциала высшей школы» Сроки - 1 01 200531 12 2005

3) Теоретические основы разработки интеллектуальных систем зозбуждения бесщеточных синхронных генераторов, № госрегистрации А04-.! 14-493 , 2004 г, Источник финансирования — персональный грант федерального агс нтства по образованию министерства образования и науки РФ для поддержки научно- исследовательской работы аспирантов государственных образовательных учреждений высшего профессионального образования 2004 года Сроки - 1 10 2004-31 12 2004

4) Разработка и исследование системы регулирования во:буждением бесщеточиого синхронного генератора № госрегистрации М05 3 1К-245 Источник финансирования -персональный грант правительства Санкт-Петербурга для студентов и аспирантов вузов и академических институтов Санкт-Петербурга 2005 года Сроки 1 05 2005 31 12 2005

Практическая полезность результатов работы подтверждается актами использовешия на предприятии филиала ОАО «Силовые Машины» «Электросила» в Санкт-Петербурге и в учебном процессе СПбГЭТУ "ЛЭТИ"

Апробация результатов работы Основные т£еретические и прикладные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждал? сь на 10 международных, всероссийских и региональных конференциях, в том числе

- на XVI международной конференции по электрическим машинам "ICEM - 2004" (г Краков, Польша, 5-8 сентября 2004 г ),

- на VIII и IX международных конференциях по мягким вычислениям и измерениям SCM-2005 и SCM-2006 (г Санкт-Петербург, СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 27-29 июня 2005 и 2006 г )

- на XII международной научно-технической конференции «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (г Москва, МЭЩТУ.), 2-3 марта 2006 г),

- на 3-ей и 4-ой всероссийских научных конференциях «Управление и информационные технологии УИТ-2005 и УИГ-2006» (г Санкт-Петербург, СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 30 июня - 2 июля 2005 г и 10-12 октября 2006 г),

- на Г\' всероссийской научно-технической конференции «Вузовская наука - региону» (г Вологда, ВоГТУ, 21 февраля 2006 г ),

- на научно-техническом совете филиала ОАО «Силовые Машины» «Электросила» в Санкт-Петербурге (25 января 200с г ),

- на 58-ой и 59-ой научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ЭТУ (СПбГЭТУ «ЛЭТИ», январь 2005 и 2006 г),

Публикации по теме диссертации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, из них — 4 статьи (2 статьи включены в перечень изданий, рекомендованных ВАК) и 8 работ — в материалах международных и межрегиональных научных конференций

Структура и объем работы Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения, списка литературы, включающего 125 наименований, и четырех приложений Основная часть работы изложена на 114 страницах машинописного текста Работа содержит 66 рисунков и 20 таблиц

СО ДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована апуальность темы диссертационной работы, определен круг решаемых задач, дана краткая характеристика работы и сформулированы цели и задачи исследований

В первой главе представтен обоор и сравнение современных российских и зарубежных систем возбуждения синхронных генераторов Дано краткое описание и общая структура бесщеточной системы возбуждения синхронного генератора в составе энергосистемы Рассмотрено развитие, современное состояние и перспективы дальнейшего совершенствования бесщеточных систем и регуляторов возбуждения синхронных генераторов Дан об:ор регуляторов возбуждения сильного действия серии АРВ, используемых в отечественных системах возбуждения, и отмечены особенности западных систем возбуждения

Показано, что статические системы возбуждения из-за наличия щеточно-контакшого узла не могу) обеспечить требуемые токи возбуждения синхронных генераторов повышенной мощности Бесщеточные системы возбуждения позволяют существенно повысить пре цельно-допус гимые уровни токов в обмотке возбуждения мощных синхронных генераторов однако быстродействие таких систем снижается из-за наличия совместно-вращающегося на валу бесщеточного возбудителя Повышение быстродействия бесшеточно'З системы достигается включением жесткой обратной связи возбудителя и повышенной кратности напряжения возбуждения возбудителя

Современные автоматические регуляторы возбуждения развиваются по пути повышения эффективности алгоритмов управления и микроконтроллерной реализацией регулятора Ведутся разрабо гки регуляторов возбуждения с различными интеллектуальными свойствами, это в первую очередь адаптивные и робастные регуляторы, известны примеры исследования нечетких и нейросетевых системных стабилизаторов Применение ин геллектуальных регуляторов в цифровых открытых системах является прогрессивным направлением развития систем возбуждения, поэтому в работе основное внимание при разработке системы регулирования бесщеточного генератора уделено созданию и оптимизации интеллектуальных, в частности нечетких, регуляторов возбуждения Отечественные системы возбуждения серии АРВ с

регуляторами «сильного действия» не только не уступают западным образцам, но и по функциональным возможностям превосходят их, поэтому при разработке бесщеточной системы в качестве базовых выбраны именно современные российские системы

возбуждения АРВ-СДП1, АРВ-СДС производства НИИ «Электромаш» и АРВ-М производства филиала ОАО «Силовые машины» «Электросила»

Во второй главе обоснован выбор математичесетх моделей синхронного генератора, бесщеточного возбудителя, диодного преобразователя и системы возбуждения На основе метода эквивалентирования внешней электрической сети станции [Юрганов А А ] построена модель бесщеточного синхронного генератора в составе энергосистемы для исследования внешнего движения Представлены математические модели бесщеточной системы возбуждения и автоматического регулятора возбуждения Выполнен расчет параметров установившихся режимов синхронного генератора в составе энергосистемы при изменении режимов работы и вариации внешнего реактивного сопротивления электросети Модель бесщеточного синхронного генератора приведена к форме пространства состояний и выделена ограниченная неопределенность и диапазон изменения параметров линеаризованной модели бесщегочного генератора в различных схемно-режимных условиях генератора относительно номинального режима работы Показано, что бесщеточный синхронный генератор в энергосистеме является техническим объектом управления с ограниченной неопределенностью параметров С помощью средств Ма1ЬАВ/8шш1тк построена модель системы возбуждения бесщеточного синхронного генератора в составе энергосистемы, испо тьзуемая далее при разработке и исследовании стандартных и нечетких регуляторов возбуждения

В третьей главе дана разработка теоретических ре1ультатов для построения интеллектуальных регуляторов возбуждения бесщеточного генератора как технического объекта с ограниченной неопределенностью В качестве основы предложен подход в исследовании устойчивости и грубости нечетких систем, основанный на использовании концепции универсального аппроксиматора и метода функций Ляпуьова (I Научпый результат)

Сформулированы и доказаны следующие теоремы

1 Нечеткая система обладает грубостью

Следствие Нечеткий регулятор можно представить объединением некоторого числа нечетких регуляторов С помощью указанного представления возможно

- построить пакетный нечеткий регулятор с усил?нным свойством грубое ги и удовлетворением требованию точности аппроксимации, а именно небольшое «шело правил в каждом нечетком регуляторе дает ему хорошее свойство обобщения, а объединение нечетких регуляторов позволяет получать хорошее аппроксимирующее свойство,

- построить комбинированные регуляторы со сгруктурой типа "нечеткий регулятор + традиционные регуляторы", в которых возмущения, приведенные к входу объекта управления, компенсируются нечетким регулятором как аппроксиматором этих возмущений

2 Нечетким регулятором обеспечивается асимптотическая устойчивость в целом и грубость нечеткой системы по отношению к ограниченной неопределенности объекта управления

Нечеткий регулятор является непрерывным оператором СД), где () совокупность

аргументов - переменные движения объекта управления и/или допустимые функции от них Возьмем нечеткую систему в виде Такаги-Сугено

у = ьс (1)

х = А^+В0']?С,1у+9, р = ?<0,0 = 2>()ЛМ), АЦОНЛ-^+ф-ВоУг-гЪ,

Ы

где А0 ,В0, Ь - постоянные матрицы (в том числе с номинальными значениями), ограниченная неопределенность управляемого объекта выражена в приведенных к входу

возмущениях ср , т]к - внешние ограниченные возмущения, п- число нечетких правил, х = х(/) - конечномерный вектор состояния

На основе теоремы 2 методом функций Ляпунова для нечеткой системы устанавливаются

- асимптотическая устойчивость в целом нечетким стабилизирующим управлением, если

Ер и — Кх - стабилизирующий четкий закон, обеспечивающий

желаемое качество управления системе с матрицами без учета приведенных

возмущений,

- грубость, если зир||во+9>- С/г || < ег, что означает нечеткую компенсацию возмущений

Здесь е2 - точности аппроксимации

Отметим, что увеличение числа правил нечеткого условного логического вывода приводит к улучшению точности аппроксимации, но к ухудшению обобщающей способности или свойства грубости Поэтому предлагается построение нечетких регуляторов по пгкетной структуре, состоящей из объединения, в простом случае -суммы, нечетких регуляторов с небольшим числом указанных правил Увеличение числа нечетких регуляторов в пакетной структуре обеспечит необходимые точности (е,,£2) аппроксимации стабилизирующего регулятора и приведенных к входу системы возмущений При необходимости компенсации возмущений с большим радиусом предельного множества наращивается число нечетких регуляторов

Таким образом, при исследовснии интеллектуальных систем управления технических объектов с ограниченной неопределенностью в работе получены следующие результаты

- предложено применение квадрстичных неравенств и универсального аппроксиматора как платформы синтеза и исследования нечетких регуляторов для систем управления техническими объектами с ограниченной неопределенностью,

- показано, что свойства универсального алпроксиматора и обобщения придают системам с интеллектуальными (нечеткими, нейросетевыми, нейронечеткими) регуляторам качество грубых систем при управлении техническими объектами с неопределенностью,

- обосновано свойство нечетких регуляторов компенсировать ограниченную неопределенность параметров динамических объектов и способность нечетких комбивированных систем сохранять свойства оптимальности при действии ограниченных внешних возмущений на объект управления,

- праведен анализ устойчивости и грз'бости нечетких систем управления и синтез пакетных (с расширенной об пастью грубости) и комбинированных нечетких регуляторов, включающих традиционные регуляторы (для систем возбуждения - регулятор напряжения + системный стабилизатор),

- разработаны процедуры синтеза нечетких, нейросетевых и нейронечетких регуляторов

В четвертой главе отмечены проблемы оптимизации и повышения эффективности функционирования бесщеточных систем возбуждения и предложены пути их решения Обосновывается выбор коэффициента жесткой обратной связи по напряжению бесщеточного возбудителя Представлены результаты оптимизации стандартных регуляторов современных российских систем возбуждения АРВ-СДП1, АРВ-СДС и АРМ-М Сформулирована методика синтеза интеллектуальных регуляторов бесщеточных систем возбуждений Анализ лруклся различные структуры нечетких регуляторов систем возбуждения Обосновывается выбор нечеткой системы Такаги-Сугено для синтеза нечетких регуляторов возбуждения бесщеточного генератора В соответствии с предложенной методикой выполняется синтез нечетких и нейросетевых регуляторов систем возбуждения бесщеточного генератора средствами пакета МаНаЬ Исследуется и

обосновывается выбор структуры, параметров и методов настройки нечетких регуляторов систем возбуждения Рассматриваются вопросы формирования обучающей выборки и пути повышения качества настройки и обучения нечетких регуляторов Выполняется сравнительное исследование в среде МаАаЬ разработанных нечетких регуляторов с нейросетевыми, стандартными и субоптималыгыми регуляторами систем возбуждения бесщеточного синхронного генератора в составе энергосистемы Даны оценки качества вырабатываемой бесщеточным генератором электроэнергии, быстродействия систем возбуждения и энергозатрат на управление бесщеточным генератором в различных схемно-режимных условиях работы энергосистемы Даны практические рекомендации реализации нечетких регуляторов в современных системах возбуждения Представлен разработанный программный комплекс моделирования систем возбуждения в составе энергосистемы

Традиционно входящие в состав системы возбуждения блок форсировки, блок обеспечения минимального возбуждения, система ограничения и защиты определяются в основном предельно допустимыми параметрами чспольз) емого в энергосистеме силового оборудования, технологическими режимами работы синхронного генератора, электросетью и другими факторами, поэтому, как правито, эти подсистемы и их параметры выбираются заранее и не меняются в процессе эксплуатации системы возбуждения Применение интеллектуальных, в частное ги, нечетких регуляторов эффективно в регуляторах напряжения и системных стабилизаторах

Методика синтеза интеллектуальных регуляторов систем возбуждения бесщеточных синхронных генераторов (И Научный результат).

Методика позволяет выполнять оптимизацию стандартных регуляторов и синтезировать интеллектуальные регуляторы статических тиристорных и бесщеточных диодных систем возбуждения, а именно нечеткие, нейросетевые и нейронечеткие регуляторы напряжения и системные стабилизаторы, а также интегрированные регуляторы, сочетающие в одном блоке функции регулятора напряжения и системного стабилизатора. Методика объединяет все этапы проектирования, оптимизации, моделирования, испытания и реализации бесщеточной системы возбуждения

1 На основе технической документации и математических моделей основных составных компонентов электроэнергетической системы составляются модели синхронного генератора, бесщеточного возбудителя (если предполагается его использование) и системы возбуждения, а также формируется система мониторинга и оценки энергосистемы Все составляющие согласуются и интегрируются в рамках единой модели энергосистемы, учитывающей все особенности используемого оборудования, в том числе его резервирование Выбирается базовая система возбуждения, для которой проектируется регулятор

2 Выбираются режимы работы энергосистемы Рассчитываются параметры модели синхронного генератора в исследуемых режимных точках, выбранных в рабочей области

3 С помощью пользовательского интерфейса или файла инициализации задаются все необходимые параметры и ограничения силового и регулирующего оборудования, выбирается тип системы возбуждения и предполагаемые Еозмущающие воздействия, которые должен эффективно отрабатывать стандартный или интеллектуальный регул.ггор

4 Выполняется моделирование энергосистемы и данные мониторинга используются для формирования базы данных измерений и расчета показателей качества В соответствии с установленными требованиями, предъявляемыми к работе системы формируется функционал эффективности работы энергосистемы, по которому будет выполняться оптимизация коэффициентов усиления стандартного регулятора Например, с помощью КСБ-оптимизации или другого алгоритма Рассчитанные таким образом коэффициенты могут быть непосредственно использованы в базовой системе возбуждения в блоках регулятора напряжения и системного стабилизатора

5 Если требуется разработка ингеллектуалыгаго регулятора, то сначала выбирается его вид нечеткий, нейронечеткий или нейросетевой Для нечеткого регулятора выбирается его тип согласно используемом)' механизму нечеткого логического вывода (Мамдани, Цукамото, Сугено), формируется структура и настраиваются параметры, а затем регулятор включается в соответс гвующий блок системы возбуждения Нейронечеткие и нейросетевые регуляторы после формирования структуры настраиваются в процессе обучения в соотвегствии с предъявляемой обучающей выборкой, которая формируется из базы данных мониторинга, и также включаются в состав системы возбуждения

6 Выполняется моделирование энергосистемы с разработанными регуляторами и оценивается эффективность их работы, например, по сравнению со стандартными или зарубежными регуляторами Анализируется устойчивость и грубость энергосистемы Решается вопрос об оптимизации структуры регулятора возбуждения, использования интегрированных, пакетных или комбинированных структур интеллектуальных регуляторов

7 После окончания итерационною процесса синтеза регулятора возбуждения с помощью средств программирования или в автоматическом режиме формируются управляющие программы для микроконтроллеров систем возбуждения Далее следуют завершающие этапы реализации и испытаний системы возбуждения

В качестве оптимальною режима выбрана работа энергосистемы с регуляторами системы возбуждения, рассчитанными на основе алгоритма ЫСО-оптимизации В соответствии с требованиями, предъявляемыми к качеству вырабатываемой основным генератором электроэнергии с учетом ограничений параметров силового оборудования, для каждой из базовых систем во!буждения АРВ-СДП1, АРВ-СДС и АРВ-М рассчитаны субоптимальные коэффициенты усиления регулятора в восьми исследуемых рабочих точках при изменении режимов работы бесщеточного синхронного генератора и внешнего реактивного сопротивления электросети

В работе показано, что нечеткий регулятор Сугено 1-го порядка сочетает хорошие аппроксимирующие свойства и способность к обучению с помощью адаптивной нейро-нечеткой сети, поэтому он использован как основа для построения нечетких регуляторов систем возбуждения Выполнены исследования и обоснован выбор треугольной формы функций принадлежности и их количества на каждый вход нечетких регуляторов, а также сформированы обучающие наборы данных для настройки параметров функций принадлежности и заключений нечетких правил нечетких регуляторов

В соответствии с разработанной методикой синтезированы нечеткие регуляторы напряжения и нечеткие системные стабилизаторы для трех базовых систем

возбуждения (1П Научный_результат) При построении систем возбуждения

исследовались различные варианты включения блоков нечеткого регулятора возбуждения Два основных блока системы во)буждения (регулятор напряжения (РН) и системный стабилизатор (СС)) определяют следующие исследуемые структуры регуляторов систем возбуждения, представленные на рисунке 1 Интеграция в одном регуляторе системного стабилизатора и регуляторе напряжения приводит к увеличению входов нечеткого регулятора, количества правит управления к лавинообразному увеличению настраиваемых параметров Благодаря построению пакетных и комбинированных нечетких регуляторов и упрощена структура нечетких регуляторов возбуждения, сокращено количество правил управления Все нечеткие регуляторы имеют одинаковый тип Сугено 1-го порядка для входов выбрана треугольная форма функций принадлежности, выходами являются синглтоны, метод дефаззификации - центр тяжести Количество функций принадлежности на каждый вход различно по 2 функции принадлежности для нечеткою регулятора напряжения (НРН), по 3 функции принадтежности для нечетких системных стабилизаторов по каналу частоты и произвол-

U,

рег

,Z3hph[->

HCC

и

'г-

и.

рег

—►

7

НАРВ —

БД - блок дифференциатора

С/,

рег

и

'г

Рис. 1 Структуры исследуемых регуляторов системы возбуждения

1) стандартный регулятор возбуждения стандартные РН и СС (РН+СС),

2) комбинированный нечеткий регулятор возбуждения РН и нечеткий СС (РН + НСС),

3) пакетный нечеткий СС РН и пакетный нечеткий СС (РН +НСС2),

4) пакетный нечеткий регулятор возбуждения нечеткий РН и нечеткий СС (НРН + НСС),

5) нечеткий регулятор возбуждения нечеткий РН и нечеткий СС в одном блоке (НАРВ)

ной тока возбуждения (НСС2), а также для нечеткого регулятора возбуждения (НАРВ), по 4 функции принадлежности для нечеткого системного стабилизатора (НСС) В современных системах возбуждения нечеткие регуляторы могут быть реализованы как программные модули микроконтроллера или как отдельные нечеткие процессоры

С помощью средств пакета Matlab на основе математических моделей основных структурных компонентов сформирована модель энергосистемы (рис 2)

Рис 2 Блок-схема математической модели энергосистемы в МаЙаЬ/Зштикпк

Разработан программный комплекс моделирования систем возбуждения в составе энергосистемы с пользовательским интерфейсом в пакете МайаЬ 7 0,охватывающий полный цикл инициализации настройки, моделирования, мониторинга, оценки и протоколирования результатов исследования стандартных и интеллектуальных регуляторов статических тиристорных и бесщеточных диодных систем возбуждения (ТУ научный результат") Модель энергосистемы может быть адаптирована к условиям работы и используемому оборудованию конкретной электростанции благодаря использованию наиболее общего математического описания отдельных элементов системы и электросети В модели предусмотрена возможность включения различных стандартных и интеллектуальных регуляторов возбуждения Комплекс состоит из девяти взаимосвязанных программных модулей, выполненных в виде исполняемых т -файлов

модуль инициализации, модуль пользовательского интерфейса, модуль визуализации и оценки работы энергосистемы, модуль формирования базы данных мониторинга энергосистемы, модуль расчета модели генератора в энергосистеме, модуль расчета бесщеточной системы возбуждения, модуль оптимизации регулятора, модули синтеза нечёткого, нейро-нечеткого и нейросетевого регулятора Запуск необходимых компонентов выполняется непосредственно из основной модели Simulmk энергосистемы Система мониторинга позволяет в автоматическом режиме контролировать все основные переменные генератора, бесщеточного возбудителя и системы возбуждения и рассчитывать показатели качества и оценочные функционалы При помощи графического пользовательского интерфейса можно установить параметры силового оборудования, электросети и системы возбуждения, выбрать структуру и тип всех регуляторов, входящих в энергосистему, а также задать режим работы генератора и возмущающие воздействия Система является открытой и позволяет добавлять новые блоки и подсистемы в модель, подключать дополнительные регуляторы, а также интегрировать подпрограммы, расширяющие возможности комплекса

Мониторинг и оценка эффективности работы систем возбуждения Оценка эффективности нечетких регуляторов систем возбуждения выполнена на основе результатов моделирования бесщеточного турбогенератора ТВВ-320-2УЭ в энергосистеме в различных схемно-режимных условиях работы При этом системой мониторинга контролировались переходные процессы, определяющие качество вырабатываемой электроэнергии и эффективность работы, быстродействие системы возбуждения и энергозатраты на управления бесщеточным синхронным генератором, и оценивались следующие параметры энергосистемы отклонения номинальных значений напряжения и частоты напряжения на статоре основного генератора в установившихся и переходных режимах, а также напряжения возбуждения главного генератора и бесщеточного возбудителя в различных схемно-режимных условиях работы энергосистемы

По данным мониторинга энергосистемы рассчитывались следующие показатели время регулирования частоты напряжения ft? /) и напряжения (/Р „), коэффициент

демпфирования частоты напряжения = y(t) = Ae'a(eot + ip0)) и перерегулирование

лг

напряжения (о) на статоре бесщеточного синхронного генератора, время регулирования напряжения возбуждения бесщеточного возбудителя (lPufr) и основного генератора (tpvfg), а также энергозатраты на управление бесщеточным возбудителем (Е ujv) и основным генератором (Е u/g), значения которых уменьшаются с ростом энергоэффективности систем возбуждения и соответствуют интегральным оценкам управляющих воздействий в течение переходного процесса управления (/о, ip)

Е^ = pfi(t)\dt, Evfg= )\U/S(t)\dt (2)

'» 'о

Общая оценка эффективности работы энергосистемы в динамических режимах выполнялась на основе комплексного анализа показателей качества вырабатываемой генератором электроэнергии При оценке использованы функционалы, значение которых уменьшаются с ростом эффективности поддержания режимных параметров генератора

1) эффективность работы в текущей рабочей точке / = — t-0 ll+0 5f , (3)

N

2) эффективность работы по всем режимам 1г = ^ /, , (4)

м

3) функционал энергозатрат на управление бесщеточным синхронным генератором в текущей точке Е - Eufv + EVfg , (5)

4) суммарный функционал энергозатрат на управление бесщеточным синхронным

N

генератором Еъ , (б)

<=1

5) функционал быстродействия системы возбуждения в текущей рабочей точке

V = + {Ри/в . (7)

6) суммарный функционал быстродействия системы возбуждения по всем режимам

(8)

где N - число исследуемых рабочих точек, для каждой базовой системы возбуждения (Я = 8)

Для сравнения различных систем возбуждения использованы относительные значения, рассчитанные как отношение показателей системы с исследуемым регулятором к соответствующим показателям при работе системы с субоптимальным регулятором (отмечен знаком *), рассчитанным для текущей рабочей точки

-Ьл.

ч

/ =-

Р!

I

«■ =

у?

/

= Д- + 07/'

р/

+ 0 5г"

/=4. /

Еф -

-Ф_ Г

Е и/у

Е — Е ир 4- Е

т

№

ЕУ =-

Ри/г

РЦ/»

/

_ РЩ

7-Ь. г У\

(9)

(10)

(И)

V = / рцр, + ? Ри%, V = — рцр " • ''у/® ^

Энергосистема рассматривалась в трех основных режимах работы синхронного генератора, в каждом из которых предусматривалось изменение внешнего реактивного сопротивления сети на 50% В качестве тестового сигнала использовалось ступенчатое управляющее возмущение в канале регулятора напряжения, приводящее для всех исследуемых систем к 5%-ому отклонению напряжения от номинального значения Для оценки систем возбуждения с нечеткими регуляторами менялись базовые структуры систем возбуждения, режимы работы генератора и внешнее реактивное сопротивление Работа нечеткого регулятора сравнивалась с стандартным применяющимся регулятором в рассматриваемой системе возбуждения и с субоптимальными для текущего режима настройками, рассчитанными в каждой рабочей точке с помощью алгоритма N00-оптимизации

На рисунке 3 приведены графики переходных процессов при работе энергосистемы с бесщеточной системой возбуждения на базе регуляторов АРВ-СДП1, АРВ-СДС и АРВ-М для 3-х режимов работы генератора с номинальными параметрами и 50%-ым увеличении внешнего реактивного сопротивления электросети На итоговых диаграммах (рис 4-5) представлены результаты сравнительного исследования эффективности работы энергосистемы, быстродействия системы возбуждения и энергозатрат на управление бесщеточным синхронным генератором Значения показателей и функционалов рассчитаны в каждой рабочей точке и отнесены к соответствующим показателям работы энергосистемы с субоптимальным регулятором Номера рабочих точек соответствуют исследуемым состояниям энергосистемы согласно таблице 1

Режим Номинальный Перевозбуждение Недовозбуждение

Лбн 0 2 1 0 46 07 02 0 46 0 54 02 0 46

АРВ-СДП1 1 2 3 4 5 6 7 8

АРВ-СДС 9 10 11 12 13 14 15 16

АВР-М 17 | 18 19 20 21 22 23 24

а)АРВ-СДП1, Номинальный режим, Агвн=0 46 б)АРВ-СДП1, Недовозбуждение, Лвн=0 46

Frequency

Voltage

1

t, s

в) APB-M, Номинальный режим, Хвн=0 7 Frequency

Frequency

О 3 [ 02 0 1 О -О 1 -02

А ..

!i Ti ti л

/ "

J»

РП'

0 0

-0 01 \ t t -0 01

Э -0 02 1 3 -0 02

О. о.

СП -0 03 О) -0 03

э

-О -0 04 \ "О -0 04

-0 05 -0 05

г) АРВ-СДС, Перевозбуждение, Хвн=0 54 Frequency

га -0 04 ■о

-0 06

у ■ -

-

4 6 t, s

10

Рис 3 Переходные процессы на статоре бесщеточного синхронного генератора

_- нечеткий регулятор системы возбуждения,-----стандартные настройки регулятора,

..... - субоптимальные настройки регулятора для текущего режима

Относительный функционал энергозатрат на управление бесщеточным

Относительный суммарный функционал энергозатрат на управление

Относительный функционал быстродействия системы возбуждения

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Система возбуждения и режим работы энергосистемы

Относительный функционал быстродействия системы возбуждения

Рис. 4 Результаты оценки энергозатрат на управление бесщеточным генератором и быстродействия систем возбуждения во всех схемно-режимных условиях работы

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Система возбуждения и режим работы энергосистемы

АРВ-СДП1

АРВ-СДС АРВ-М

Базовая система возбуждения бесщеточного генератора

АРВ-СДП1 АРВ-СДС АРВ-М

Базовая система возбуждения бесщеточного генератора П Су&оптимальный регупятор возбуждения О Пакетный нечеткий регулятор возбуждения СЗ Комбинированный нечеткий регулятор возбуждения □ Пакетный нечеткий системный стабилизатор в Нечеткий автоматический регулятор возбуждения ■ Стандартный регулятор возбуждения

1 г 3 4 5 « 7 0 3 10 11 12 13 14 15 1в 17 18 19 20 21 12 23 24 Система возбуждения и режим работы энергосистемы

Относительный суммарный функционал эффективности по всем режимам

Л РВ-СДП1 АРВ-СДС АРВ-М

Базовая система возбуждения бвсщето'шого генераторе

регулятор возбуждения в Пакетный нечетки регулятор возбуждения

О Комбинированна и ьочеткии регулятор возбуждения ■ Пакотыый нечеткий системный стабилизатор а Нечеткий автоматический регулятор возбуждения ■ Стандартный регулятор возбуждение

Рис. 5 Результаты исследования эффективности работы нечетких регуляторов систем возбуждения бесщеточного генератора во всех схем но-режимных условиях

Заключение, В диссертационной работе реализована заявленная цель и решены следующие задачи:

1. Показано, что бесщеточный синхронный генератор, работающий в энергосистеме, является объектом управления с ограниченной неопределенностью, обусловленной как режимами работы генератора, так и состоя г: и ем электроэнергетической сети. Прогрессивным направлением развития систем возбуждения является микроконтроллерная реализация регулятора с интеллектуальными алгоритмами управления, поэтому в работе разработаны и исследованы нечеткие регуляторы для трех современных российских систем возбуждения АРВ-СДГП ,-СДС (НИИ «Электромаш») и АРВ-М (АО «Электросила»).

2. Предложено применение квадратичггых неравенств и универсального алпроксиматора как платформы синтеза и исследования нечетких регуляторов для систем управления техническими объектами с ограниченной неопределенностью. Проведен анализ устойчивости и грубости нечетких систем управления и синтез пакетных и комбинированных нечетких регуляторов, включающих традиционные регуляторы. Обосновано свойство нечетких регуляторов компенсировать ограниченную

неопределенность параметров динамических объектов и способность нечетких комбинированных систем сохранять свойства оптимальности при действии ограниченных внешних возмущений на объект управления

3 Разработана методика синтеза интеллектуальных регуляторов систем возбуждения бесщеточных синхронных генераторов, объединяющая все этапы проектирования, оптимизации, моделирования, испытания и реализации бесщеточной системы возбуждения В методике используются методы оптимального, нечеткого и нейросетевого управления, чем достигается оптимальный выбор структуры и настроек всех параметров стандартных, нечетких и нейросетевых регуляторов возбуждения

4 В соответствии с требованиями, предъявляемыми к качеству вырабатываемой основным генератором электроэнергии, быстродействию и ограничениям параметров силового оборудования, выполнена оптимизация систем возбуждения в исследуемых рабочих точках В соответствии с разработанной методикой для трех базовых систем возбуждения синтезированы нечеткие регуляторы напряжения и системные стабилизаторы Благодаря построению пакетных и комбинированных нечетких регуляторов была упрощена структура традиционного нечеткого регулятора возбуждения, сокращено количество правил управления

5 Разработан программный комплекс моделирования систем возбуждения в составе энергосистемы с пользовательским интерфейсом в пакете МаЙаЬ 7 0, охватывающий полный цикл инициализации, настройки, моделирования, мониторинга, оценки и протоколирования результатов исследования стандартных и интеллектуальных регуляторов статических тиристорных и бесщеточных диодных систем возбуждения

6 На основе результатов моделирования бесщеточного синхронного генератора в энергосистеме в различных схемно-режимных условиях работы выполнена сравнительная оценка разработанных нечетких регуляторов систем возбуждения по отношению к стандартным, субоптимальным и нейросетевым регуляторам Результаты оценки качества вырабатываемой бесщеточным синхронным генератором электроэнергии, эффективности работы энергосистемы, быстродействия системы возбуждения и энергозатрат на управление бесщеточным синхронным генератором показали

1) все системы устойчивы во всем исследуемом диапазоне,

2) нечеткие регуляторы обладают грубостью по отношению к ограниченным изменениям внешнего реактивного сопротивления сети и режимам работы генератора,

3) наиболее эффективной структурой регулятора возбуждения является параллельное включение нечеткого системного стабилизатора и нечеткого или стандартного регулятора напряжения,

4) разработанные нечеткие регуляторы обеспечили высокоэффективное демпфирование электромеханических колебаний бесщеточного синхронного генератора, сокращение времени переходных процессов, улучшение стабилизации параметров вырабатываемой электроэнергии, повысив в среднем на 70 % эффективность работы энергосистемы по сравнению со стандартными регуляторами базовых систем возбуждения, сократив при этом на 10% энергозатраты на управление бесщеточным синхронным генератором

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 А А Карачев Российские и зарубежные системы возбуждения синхронных генераторов [Текст]/ H Д Поляхов, И А Приходько, А А Карачев и др // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ» (Известия государственного электротехнического университета), Сер «Электротехника» -СПб СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2004 -Выл 1 -С 33-43

2 А А Карачев Superior electrical systems by voltage and frequency controlled brushless excitation (Бесщеточная система возбуждения с улучшенным регулированием по напряжению и частоте) [Текст]/ О Drubel, A Lacaze, A Karachev // Proceedings of XVI International conference on electrical machines (ICEM-2004), 5-8 September 2004, Cracow-Poland, 2004 -P 457-463

3 А А Карачев Анализ грубости нечетких регуляторов в управлении динамическими объектами [Текст]/ H Д Поляхов, И А Приходько, Нгуен Вьет Чунг, А А Карачев // Материалы VIII междунар конф по мягким вычислениям и измерениям (SCM-2005), 27-29 июня 2005 г -СПб СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2005 -Т 1 -С 193-196

4 А А Карачев Исследование эффективности структур нечетких регуляторов в задаче управления динамическими объектами [Текст]/ H Д Поляхов, И А Приходько, А А Карачев // Материалы 3-ей всероссийской научной конф «Управление и информационные технологии» (УИТ- 2005), 30 июня - 2 июля 2005 г -СПб СПбГЭТУ «ЛЭТИ»,2005 -Т1 -С 218-223

5 А А Карачев Бесщеточные системы возбуждения синхронных генераторов [Текст]/ H Д Поляхов, И А Приходько, А А Карачев // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ» (Известия государственного электротехнического университета), Сер «Автоматизация и управление» -СПб СПбГЭТУ «ЛЭТИ»,2005 -Вып I -С 9-14

6 А А Карачев Разработка и исследование системы регулирования возбуждением бесщеточного синхронного генератора [Текст]/ А А Карачев // Материалы X Санкт-Петербургской ассамблеи молодых ученых и специалистов, 16 декабря 2005 г Аннотации работ по грантам конкурса 2005 года для студентов и аспирантов вузов и академических институтов Санкт-Петербурга -СПб СПбГУ, 2005 -С 44-45

7 А А Карачев Нечеткие системные стабилизаторы в современных системах возбуждения синхронных генераторов [Текст]/ А А Карачев // Материалы IV всероссийской научно-технич конф «Вузовская наука - региону», 21 февраля 2006 г -Вологда ВоГТУ, 2006 -Т 1 -С 216-218

8 А А Карачев Разработка и исследование интеллектуальных систем возбуждения бесщеточного синхронного генератора [Текст]/ А А Карачев, H Д Поляхов // Материалы XII междунар научно-технич конф «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», 2-3 марта 2006 г -М МЭИ, 2006 -Т 3 , -С 336-337

9 А А Карачев О построении нечетких регуляторов систем автоматического управления [Текст]/ H Д Поляхов, И А Приходько, А А Карачев, А В Беспалов, Нгуен Вьет Чунг // Материалы IX междунар конф по мягким вычислениям и измерениям (SCM-2006), 27-29 июня 2006 г -СПб СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2006 -Т 1 -С 176-179

10 А А Карачев Программный комплекс моделирования систем возбуждения в составе энергосистемы [Текст]/ H Д Поляхов, И А Приходько, А А Карачев // Материалы 4-ой всероссийской научной конф «Управление и информационные технологии» (УИТ-2006), 10-12 октября 2006 г -СПб СПбГЭТУ «ЛЭТИ»,2006 -С 237-242

11 А А Карачев Разработка и исследование бесщеточных систем возбуждения на базе нечеткой логики [Текст]/ H Д Поляхов, И А Приходько, А А Карачев // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ» (Известия государственного электротехнического университета), Сер «Автоматизация и управление» -СПб СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2006 Вып 1 -С 9-13

12 А А Карачев Нечеткие регуляторы системы возбуждения бесщеточного синхронного генератора [Текст]/ А А Карачев // Технические и естественные науки, ISSN 1684-2626, 2006 -№5 -С 195-199

Подписано в печать 16 04 07 Формат 60*84 1/16 Бумага офсетная Печать офсетная Печ л 1,0 Тираж 100 экз Заказ 30

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии Издательства СПбГЭТУ "ЛЭТИ"

Издательство СПбГЭТУ "ЛЭТИ" 197376, С -Петербург, ул Проф Попова, 5

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР СИСТЕМ И РЕГУЛЯТОРОВ ВОЗБУЖДЕНИЯ БЕСЩЕТОЧНОГО СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА.

1.1. Современные российские и зарубежные системы возбуждения.

1.2. Развитие и совершенствование бесщеточных систем возбуждения.

1.3. Регуляторы возбуждения сильного действия серии АРВ.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1.

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ БЕСЩЕТОЧНОГО СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА И СИСТЕМЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ В СОСТАВЕ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ

2.1. Математическая модель синхронного генератора в составе энергосистемы.

2.2. Математическая модель бесщеточного диодного возбудителя.

2.3. Математическая модель автоматического регулятора возбуждения АРВ-СДП

2.4. Расчет параметров математической модели синхронного генератора в энергосистеме.

2.5. Математическая модель энергосистемы в Matlab.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2.

ГЛАВА 3. ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЕМ СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ КАК ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ С ОГРАНИЧЕННОЙ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЬЮ.

3.1. Искусственный интеллект и системы возбуждения синхронных генераторов (аналитическая справка).

3.2. Необходимые сведения из теории нечетких систем.

3.3. Алгоритм синтеза нечеткого регулятора.

3.4. Исследование грубости и устойчивости нечетких систем управления динамическими объектами с ограниченной неопределенностью.

3.5. Построение пакетных и комбинированных нечетких регуляторов.

3.6. Алгоритм синтеза нейросетевого регулятора.

3.7. Построение нейронечеткого регулятора.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3.

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЧЕТКИХ РЕГУЛЯТОРОВ СИСТЕМ ВОЗБУЖДЕНИЯ БЕСЩЕТОЧНЫХ СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ

4.1. Постановка задачи оптимизации бесщеточной системы возбуждения.

4.2. Исследование оптимальных законов управления при построении бесщеточной системы возбуждения.

4.2.1 Выбор коэффициента усиления жесткой обратной связи по напряжению бесщеточного возбудителя.

4.2.2. Синтез оптимальных регуляторов бесщеточных систем возбуждения

4.3. Разработка и исследование нечетких регуляторов бесщеточных систем возбуждения.

4.3.1. Структура интеллектуальных бес щеточных систем возбуждения.

4.3.2. Нечеткие регуляторы систем возбуждения бесщеточного генератора

4.3.3. Методика синтеза интеллектуальных регуляторов систем возбуждения бесщеточных синхронных генераторов.

4.3.4. Сравнительное исследование эффективности структур нечетких регуляторов.

4.3.5. Обучение нечетких регуляторов бесщеточной системы возбуждения

4.3.6. Формирование данных обучающей выборки нечетких регуляторов

4.3.7. Выбор формы функций принадлежности нечетких регуляторов.

4.3.8. Выбор количества функций принадлежности нечетких регуляторов и оценка ресурсов обучения регуляторов Сугено различной структуры

4.3.9. Сравнение стандартных и субоптимальных настроек регуляторов с нечеткими регуляторами систем возбуждения бесщеточных генераторов

4.3.10. Оценка быстродействия бесщеточных систем возбуждения и энергозатрат на управление бесщеточным синхронным генератором.

4.3.11. Реализация нечетких регуляторов в системах возбуждения.

4.4. Исследование нейросетевых регуляторов бесщеточных систем возбуждения

4.5. Программный комплекс моделирования систем возбуждения в составе энергосистемы.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4.

Работа синхронного генератора в энергосистеме обеспечивается системой возбуждения, поэтому проблема построения регулятора возбуждения, гарантирующего устойчивость энергосистемы и обеспечивающего требуемое качество поддержания напряжения, инвариантность настроек к изменению режима работы генератора и сети, является актуальной, особенно в связи с постоянно растущими требованиями к качеству вырабатываемой электроэнергии. Объединение электроэнергосистем, строительство новых и модернизация уже существующих крупных гидро- и атомных электростанций, расширение присутствия российских производителей на мировом рынке электроэнергетической продукции и возрастающая конкуренция со стороны зарубежных производителей систем возбуждения требует разработки нового поколения цифровых систем возбуждения с реализацией на серийных микроконтроллерах. Необходимость разработки современных автоматических регуляторов возбуждения связана с требованием повышения эффективности алгоритмов управления и микроконтроллерной реализацией регулятора. Перспективными являются два направления исследований в области создания регуляторов возбуждения: развитие традиционных законов регулирования и использование интеллектуальных, в частности, нечетких и нейросетевых систем управления.

Бесщеточные системы возбуждения обеспечивают работу синхронных генераторов с максимально возможной на сегодня мощностью в диапазоне от 300 МВт до 1200 МВт, устанавливаемых на атомных и крупнейших гидроэлектростанциях. Недостатком бесщеточных систем является низкое быстродействие и качество поддержания режимных параметров синхронного генератора по сравнению со статическими тиристорными системами возбуждения. Разработка нечетких регуляторов системы возбуждения позволит улучшить динамические характеристики и точность поддержания режимных параметров бесщеточного синхронного генератора. В то же время разработка методик синтеза и структур нечетких систем возбуждения, исследование эффективности и устойчивости нечетких регуляторов является необходимым условием создания высокоэффективных нечетких систем возбуждения бесщеточного синхронного генератора.

Цели и задачи диссертационной работы.

• Развитие и исследование теоретических и прикладных вопросов синтеза интеллектуальных регуляторов систем возбуждения бесщеточных синхронных генераторов в составе энергосистемы, работающих в различных схемно-режимных условиях.

Поставленная цель диссертации достигается на основе решения следующих задач:

• оценка современного состояния и определение пути повышения эффективности систем возбуждения синхронных генераторов в направлении разработки полностью цифровых систем с реализацией интеллектуальных, в частности, нечетких алгоритмов регулирования возбуждения;

• синтез нечетких регуляторов с обеспечением устойчивости и грубости при управлении объектами с ограниченной неопределенностью на основе предложенного подхода, основанного на применении квадратичных неравенств и концепции универсального аппроксиматора;

• разработка методик синтеза интеллектуальных регуляторов систем возбуждения бесщеточного синхронного генератора;

• оптимизация коэффициентов усиления каналов регулирования для трех типов современных российских систем возбуждения АРВ-СДП1, АРВ-СДС и АРВ-М и синтез в соответствии с предложенными методиками интеллектуальных регуляторов систем возбуждения бесщеточных синхронных генераторов с обоснованием выбора структуры и параметров системы возбуждения и разрабатываемых регуляторов;

• сравнительное исследование эффективности работы и энергозатрат на управление разработанных интеллектуальных регуляторов со стандартными и субоптимальными регуляторами системы возбуждения бесщеточного генератора;

• разработка программного комплекса моделирования систем возбуждения синхронного генератора в составе энергосистемы.

Методы исследования.

При решении поставленных задач использованы: математический аппарат современной теории автоматического управления, метод пространства состояний, метод функций Ляпунова, теория нечетких множеств, основные положения нечеткого и нейросетевого управления, методы оптимизации, методы математического моделирования, программный пакет Matlab.

Основные научные результаты.

1. Подход, основанный на применении нечетких и нейросетевых моделей как универсальных аппроксиматоров и квадратичных неравенств, характерных для метода функций Ляпунова.

2. Методики синтеза интеллектуальных регуляторов систем возбуждения бесщеточного синхронного генератора.

3. Нечеткие регуляторы напряжения и системные стабилизаторы, разработанные для трех типов систем возбуждения АРВ-СДП1, АРВ-СДС и АРВ-М.

4. Программный комплекс моделирования систем возбуждения синхронного генератора в составе энергосистемы.

Новизна научных результатов.

1. Подход, основанный на применении нечетких и нейросетевых моделей как универсальных аппроксиматоров и квадратичных неравенств, характерных для метода функций Ляпунова, на основе которого получены в виде теорем результаты в исследовании устойчивости и грубости интеллектуальных систем управления динамическими объектами с ограниченной неопределенностью.

2. Методики синтеза интеллектуальных регуляторов систем возбуждения бесщеточного синхронного генератора отличаются совместным использованием алгоритмов оптимизации, методов нечеткого управления и нейросетевых алгоритмов, что обеспечивает оптимальный выбор структуры и настройку всех параметров нечетких, нейросетевых и нейронечетких регуляторов системы возбуждения.

3. Нечеткие регуляторы напряжения и системные стабилизаторы, разработанные для трех типов систем возбуждения АРВ-СДП1, АРВ-СДС и АРВ-М, отличаются использованием при построении регулятора возбуждения пакетных и комбинированных нечетких регуляторов с настройкой параметров с помощью адаптивной нейронечеткой сети ANFIS.

4. Программный комплекс моделирования систем возбуждения синхронного генератора в составе энергосистемы отличается тем, что охватывает полный цикл проектирования, формирования структуры, оптимизации, обучения, моделирования, мониторинга, оценки и протоколирования результатов исследования традиционных и интеллектуальных систем возбуждения синхронных генераторов.

Достоверность научных выводов и рекомендаций.

Достоверность научных выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, подтверждаются корректным использованием математического аппарата современной теории автоматического управления, метода пространства состояний, метода функции Ляпунов, теории нечетких множеств, основных положении нечеткого и нейросетевого управления, методов оптимизации, методов математического моделирования, достаточной апробацией и публикациями полученных результатов.

Практическая ценность работы.

1. Подтверждено применение нечетких алгоритмов управления для улучшения динамических характеристик, точности поддержания режимных параметров и энергосбережения систем возбуждения при изменении схемно-режимных условий работы бесщеточного синхронного генератора, а также для повышения качества вырабатываемой бесщеточным генератором электроэнергии.

2. Разработаны практически реализуемые нечеткие регуляторы различной структуры для трех типов современных российских систем возбуждения АРВ-СДП1, АРВ-СДС и АРВ-М.

3. Программный комплекс моделирования систем возбуждения в составе энергосистемы может быть использован для синтеза и исследования существующих и разрабатываемых перспективных интеллектуальных регуляторов статических тиристорных и бесщеточных диодных систем возбуждения синхронного генератора.

4. Результаты работы являются теоретической и алгоритмической базой для реализации на серийных микроконтроллерах высокоэффективных нечетких систем возбуждения бесщеточных генераторов для мощных энергогенерирующих объектов, обеспечивая конкурентоспособность российских систем возбуждения на внутреннем и мировом рынке электроэнергетической продукции.

Публикации: по теме диссертации опубликовано 12 научных работ, из них - 4 статьи [18,33,36,40] (2 статьи включены в перечень изданий, рекомендованных ВАК) и 8 работ - в материалах международных и межрегиональных научных конференций [5,19,20,21,30,34,35,68].

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения, списка литературы, включающего 125 наименований, и четырех приложений. Основная часть работы изложена на 114 страницах машинописного текста. Работа содержит 66 рисунков и 20 таблиц.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4

1. Для проведения всесторонних испытаний и сравнения эффективности работы различных стандартных и интеллектуальных регуляторов систем возбуждения (СВ) создана модель энергосистемы для исследования бесщеточного синхронного генератора (БСГ) в различных схемно-режимных условиях работы. Разработана система мониторинга и оценки энергосистемы, которая позволяет в автоматическом режиме контролировать основные переменные главного генератора, бесщеточного возбудителя и СВ и рассчитывать показатели качества и оценочные функционалы.

2. Разработаны методики оптимизации стандартных и синтеза интеллектуальных регуляторов систем возбуждения БСГ, объединяющие все этапы проектирования, оптимизации, моделирования, испытания и реализации бесщеточной СВ. В методике используются методы оптимального, нечеткого и нейросетевого управления, чем достигается оптимальный выбор структуры и настроек всех параметров стандартных, нечетких, нейросетевых и нейронечетких регуляторов СВ.

3. В качестве оптимального режима выбрана работа энергосистемы с регуляторами СВ, рассчитанными на основе алгоритма NCD-оптимизации. В соответствии с требованиями, предъявляемыми к качеству вырабатываемой основным генератором электроэнергии с учетом ограничений параметров силового оборудования, для каждой из базовых СВ АРВ-СДП1, АРВ-СДС и АРВ-М рассчитаны субоптимальные коэффициенты усиления регулятора в восьми исследуемых рабочих точках при изменении режимов работы БСГ и внешнего реактивного сопротивления электросети.

4. Нечеткий регулятор Сугено 1-го порядка сочетает хорошие аппроксимирующие свойства и способность к обучению с помощью адаптивной нейро-нечеткой сети, поэтому он использован как основа для построения нечетких регуляторов СВ. Выполнены исследования и обоснован выбор треугольной формы функций принадлежности и их количества на каждый вход нечетких регуляторов, а также сформированы обучающие наборы данных для настройки параметров функций принадлежности и заключений нечетких правил нечетких регуляторов.

5. В соответствии с разработанной методикой синтезированы нечеткие регуляторы напряжения и нечеткие системные стабилизаторы для трех базовых СВ. При построении СВ исследованы различные варианты включения блоков HP возбуждения. Интеграция в одном регуляторе системного стабилизатора и регулятора напряжения приводит к увеличению входов нечеткого регулятора, количества правил управления к лавинообразному увеличению настраиваемых параметров. Благодаря построению пакетных и комбинированных нечетких регуляторов упрощена структура нечетких регуляторов возбуждения, сокращено количество правил управления.

6. Разработан программный комплекс моделирования СВ в составе энергосистемы с пользовательским интерфейсом в пакете Matlab 7.0, охватывающий полный цикл инициализации, настройки, моделирования, мониторинга, оценки и протоколирования результатов исследования стандартных и интеллектуальных регуляторов статических тиристорных и бесщеточных диодных СВ.

7. Оценка эффективности нечетких регуляторов по отношению к стандартным, субоптимальным и нейросетевым регуляторам возбуждения выполнена на основе моделирования БСГ в различных схемно-режимных условиях работы. Даны оценки качества вырабатываемой БСГ электроэнергии, эффективности работы энергосистемы, быстродействия СВ и энергозатрат на управление БСГ. Результаты исследования HP систем возбуждения БСГ показали: 1) все системы устойчивы во всем исследуемом диапазоне; 2) нечеткие регуляторы робастны по отношению к ограниченным изменениям внешнего реактивного сопротивления сети и режимам работы БСГ; 3) наиболее эффективной структурой регулятора СВ является параллельное включение нечеткого системного стабилизатора и нечеткого или стандартного регулятора напряжения; 4) разработанные нечеткие регуляторы базовых СВ обеспечили: высокоэффективное демпфирование электромеханических колебаний БСГ, сокращение времени переходных процессов, улучшение стабилизации параметров вырабатываемой электроэнергии и выполнение энергосберегающих функций СВ. Эффективность работы энергосистемы с нечеткими регуляторами увеличена в среднем на 70 % по сравнению со стандартными СВ, снизив энергозатраты на управление БСГ на 10%.

8. Исследования нейросетевых регуляторов СВ показали, что работа энергосистемы в предельных режимах нестабильна, а в номинальных сравнима по эффективности с нечеткой СВ, но из-за сложности нейросети возникают трудности с ее реализацией.

9. В современных СВ нечеткие регуляторы могут быть реализованы как программные модули микроконтроллера или как отдельные нечеткие процессоры.

146

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Бесщеточный синхронный генератор, работающий в энергосистеме, является объектом управления с ограниченной неопределенностью, обусловленной как режимами работы генератора, так и состоянием электроэнергетической сети. Прогрессивным направлением развития систем возбуждения является микроконтроллерная реализация регулятора с интеллектуальными алгоритмами управления, поэтому в работе разработаны и исследованы нечеткие регуляторы для трех современных российских систем возбуждения АРВ-СДП1, АРВ-СДС (НИИ «Электромаш») и АРВ-М (АО «Электросила»).

2. Предложено применение квадратичных неравенств и универсального аппроксиматора как платформы синтеза и исследования нечетких регуляторов для систем управления техническими объектами с ограниченной неопределенностью. Проведен анализ устойчивости и грубости нечетких систем управления и синтез пакетных и комбинированных нечетких регуляторов, включающих традиционные регуляторы. Обосновано свойство нечетких регуляторов компенсировать ограниченную неопределенность параметров динамических объектов и способность нечетких комбинированных систем сохранять свойства оптимальности при действии ограниченных внешних возмущений на объект управления. Показана устойчивость системы с нейронечетким регулятором в рабочей области в случае, если обучение соответствующей адаптивной нейронечеткой сети проводится по данным устойчивой работы системы в режимных точках, представляющих рабочую область.

3. Разработана методика синтеза интеллектуальных регуляторов систем возбуждения бесщеточных синхронных генераторов, объединяющая все этапы проектирования, оптимизации, моделирования, испытания и реализации бесщеточной системы возбуждения. В методике используются методы оптимального, нечеткого и нейросетевого управления, чем достигается оптимальный выбор структуры и настроек всех параметров стандартных, нечетких и нейросетевых регуляторов возбуждения.

4. В соответствии с требованиями, предъявляемыми к качеству вырабатываемой основным генератором электроэнергии, быстродействию и ограничениям параметров силового оборудования, выполнена оптимизация системы возбуждения в исследуемых рабочих точках. В соответствии с разработанной методикой для трех базовых систем возбуждения синтезированы нечеткие регуляторы напряжения и системные стабилизаторы. Благодаря построению пакетных и комбинированных нечетких регуляторов была упрощена структура традиционного нечеткого регулятора возбуждения, сокращено количество правил управления.

5. Разработан программный комплекс моделирования систем возбуждения в составе энергосистемы с пользовательским интерфейсом в пакете Matlab 7.0, охватывающий полный цикл инициализации, настройки, моделирования, мониторинга, оценки и протоколирования результатов исследования стандартных и интеллектуальных регуляторов статических тиристорных и бесщеточных диодных систем возбуждения.

6. На основе результатов моделирования бесщеточного синхронного генератора в энергосистеме в различных схемно-режимных условиях работы выполнена сравнительная оценка разработанных нечетких регуляторов систем возбуждения по отношению к стандартным, субоптимальным и нейросетевым регуляторам. Результаты оценки качества вырабатываемой бесщеточным генератором электроэнергии, эффективности работы энергосистемы, быстродействия систем возбуждения и энергозатрат на управление бесщеточным синхронным генератором показали:

1) все системы устойчивы во всем исследуемом диапазоне;

2) нечеткие регуляторы робастны по отношению к ограниченным изменениям внешнего реактивного сопротивления сети и режимам работы генератора;

3) наиболее эффективной структурой регулятора возбуждения является параллельное включение нечеткого системного стабилизатора и нечеткого или стандартного регулятора напряжения;

4) разработанные нечеткие регуляторы обеспечили высокоэффективное демпфирование электромеханических колебаний бесщеточного генератора, сокращение времени переходных процессов, улучшение стабилизации параметров вырабатываемой электроэнергии, повысив в среднем на 70 % эффективность работы энергосистемы по сравнению со стандартными регуляторами базовых систем возбуждения, сократив при этом на 10% энергозатраты на управление бесщеточным возбудителем.

1. Д.А. Аветисян, Автоматизация проектирования электрических систем. М: Высшая Школа, 1998

2. О.Н. Агамалов. Нечеткий адаптивный стабилизатор мощности синхронного генератора // Электричество.-2004.-№ 9.-С.24-33.

3. А.Г. Александров. Оптимальные и адаптивные системы. М.: Высшая школа, 1989

4. А.А. Алексеев, Д.Х. Имаев, Н.Н. Кузьмин, В.Б. Яковлев. Теория управления. Учеб. СПб.: СПбГЭТУ, 1999

5. А.Н. Беляев, С.В. Смоловик, Проектирование адаптивных автоматических регуляторов возбуждения методами нейро-нечеткой идентификации, СПб.: СПбГТУ, 1998

6. Генетические алгоритмы, искусственные нейронные сети и проблемы виртуальной реальности / Г.К. Вороновский, К.В. Махотило, С.Н. Петрашов, С.А. Сергеев X.: Основа, 1997

7. С.Г. Герман-Галкин. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MatLab 6.0. Уч.пособие. СПб.: Корона-Принт, 2001

8. В. Говорухин, В. Цибулин. Компьютер в математических исследованиях. Учебный курс. СПб.: Питер, 2001

9. А.Н. Горбач. Нейроинформатика. СПб.: Наука, 1998

10. В. Дьяконов, В. Круглов. Математические пакеты расширения MATLAB: Спец. справ. СПб.: Питер, 2001

11. Б.JI. Ермилов. Совершенствование устройств бесконтактного контроля типа УБКИ // Бесщеточные системы возбуждения мощных синхронных машин: Сб.науч.тр.-Л.:ВНИИэлектромаш.-1986.-С.55-61.

12. Л. Заде. Понятие лингвистической переменной и его применение к принятию приближенных решений, пер. с англ. М: Мир, 1976

13. В.Н. Захаров, В.Ф. Хорошевский (ред.) Искусственный интеллект: программные и аппаратные средства. (Справочик). М.: Радио и связь, 1990. Кн.З.

14. А.С. Зеккель. Анализ условий работы ТЭС SIPAT в энергосистеме и разработка рекомендаций по адаптации системных стабилизаторов регуляторов возбуждения генераторов 1 очереди станций (промежуточный отчет). СПб.: НИИПТ, 2005

15. Исследование нечетких стабилизаторов возбуждения синхронного генератора / Ю. А. Борцов, Н. Д. Поляхов, И. А. Приходько, П. В. Соколов // Электричество.-1999.-№ 8.-С.50-55.

16. А.А. Карачев. Нечеткие регуляторы системы возбуждения бесщеточного синхронного генератора // Технические и естественные науки, ISSN 1684-2626, 2006,-№5. -С.195-199.

17. А.А. Карачев. Нечеткие системные стабилизаторы в современных системах возбуждения синхронных генераторов // Материалы IV всероссийской научно-технич. конф. «Вузовская наука региону», 21 февраля 2006 г. -Вологда: ВоГТУ, 2006. -Т.1. -С.216-218.

18. А. Кофман. Введение в теорию нечетких множеств, пер. с франц. М: Радио и связь, 1982

19. А.В. Леоненков. Нечеткое моделирование в среде MATLAB и fuzzyTECH. СПб.: БХВ-Петербург, 2003

20. А.Г. Логинов, А.В. Фадеев. Микропроцессорный автоматический регулятор типа АРВ-М для систем возбуждения АО «Электросила» // Электротехника.-2001.-№9.

21. А. В. Назаров, А. И. Лоскутов. Нейросетевые алгоритмы прогнозирования и оптимизации систем. СПб.: Наука и техника, 2003

22. Нейросетевые системы управления / В.А. Терехов, Д.В. Ефимов, И.Ю. Тюкин, В.Н. Антонов. СПб.: СПбГУ, 1999

23. Пат. РФ № 2195764 / Устройство регулирования возбуждения синхронного генератора. Н. Д. Пинчук, Н. Д. Поляхов, А. Г. Логинов и др.; Опубл. 27.12.2002. Бюл. №36.

24. Н. Д. Поляхов, И. А. Приходько. Нечеткие системы управления: Учеб. пособие. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2003

25. Н.Д. Поляхов, И.А. Приходько, А.А. Карачев. Исследование эффективности структур нечётких регуляторов в задаче управления динамическими объектами //

26. Материалы 3-ей всероссийской научной конф. «Управление и информационные технологии» (УИТ- 2005), 30 июня 2 июля 2005 г. -СПб: СПбГЭТУ «ЛЭТИ»,2005. -Т. 1.-С.218-223.

27. Прикладные нечеткие системы, пер. с япон. / К. Асаи, Д. Ватада, С. Иваи и др.; под ред. Т.Тэрано, К. Асаи, М. Сугэно. М: Мир, 1993

28. И. А. Приходько. Нечеткие структуры систем возбуждения синхронного генератора // Электричество.-2002.-№2.-С.46-50.

29. Робастные регуляторы систем возбуждения мощных синхронных генераторов / Ю. А. Борцов, А.А Бурмистров, А. Г. Логинов, Н. Д. Поляхов и др. // Электричество.-2003.-Ж7.-С.29-36.

30. Синергетическое управление нелинейными электромеханическими системами / А.А. Колесников, Г.Е. Веселов, А.Н. Попов, Ал.А. Колесников, А.А. Кузьменко. М.: Испо-Сервис, 2000

31. Совершенствование бесщеточных систем возбуждения мощных турбогенераторов / В.К.Воробей, В.А. Зискель, Г.К.Смирнов, В.Ф. Федоров, М.Н. Щустерман // Бесщеточные системы возбуждения мощных синхронных машин: Сб.науч.тр.-Л.:ВНИИэлектромаш.-1986.-С.5-15.

32. Тим Джонс М. Программирование искусственного интеллекта в приложениях, пер. с англ. Осипов А.И. М: ДМК Пресс, 2004

33. Л.Н. Токарев. Введение в электроэнергетику. СПб.: Алее, 1999

34. И.Г. Черноруцкий. Методы оптимизации в теории управления. Учебное пособие. СПб.: Питер, 2004

35. Электродинамическая модель энергосистем ВНИИэлектромаш. Л: Внешторгиздат, 1992

36. Энергетическая стратегия России на период до 2020 года. Министерство энергетики РФ, 2003

37. П.В. Этингов. Автоматический регулятор возбуждения на основе нечеткой логики // Труды молодых ученых ИСЭМ СО РАН. Вып. 29. Системные исследования в энергетике. Иркутск: ИСЭМ РАН.-1999.-С.82-90.

38. А. А. Юрганов. Сравнение российских и зарубежных стабилизаторов режима // Электротехника, энергетика, электроника: Сб. докл. науч. конф. СЗПИ, СПб.: СЗПИ.-2000.-С.30-47.

39. А. А. Юрганов, В. А. Кожевников. Регулирование возбуждения синхронных генераторов. СПб.: Наука, 1996

40. Н. Г. Ярушкина. Основы теории нечетких и гибридных систем. М: Финансы и статистика, 2004.

41. A new method of excitation control based on fuzzy set theory / E. Handschin, W. Hoffmann, F. Reyer, Th. Stephanblome, U. Schluecking, D. Westermann, S.S. Ahmed // IEEE Transactions on power systems. 1994. -February.- Vol.9, №1.- P.533-539.

42. M.A. Abido, Y.L. Abdel-Magid. A hybrid neuro-fuzzy power system stabilizer for multimachine power systems // IEEE Transactions on power systems. 1998. - November.-Vol.l3,№4.- P.l 323-1330.

43. An adaptive generator excitation controller based on linear optimal control / Chengxiong Mao, O.P. Malik, G.S. Hope, Jun Fan // IEEE Transactions on energy conversion. 1990. - December.- Vol.5, №4.- P.673-678.

44. An improved neural network procedure for assessing accelerated aging of hydrogenerator stator bars / H. Gleizer, L.P. Caloba, W.A. Mannheimer, J. K. Nelson // Electric power components and systems. -2003. -Vol.31. -P. 275-284.

45. ANN-based TCSC controller for enhancing power system transient stability / Dan He, Xianzhong Dai, Lingling Fan, Naihu Li, Heng Chen // 14th World Congress of IFAC, Beijing, P.R. China, -1999.-P.249-254.

46. Hans-Heinrich Bothe. Neuro-Fuzzy-Methoden: Einfuehrung in Theorie und Anwendungen. Berlin: Springer, 1994

47. J. J. Buckley. Stability and fuzzy controller/ZFuzzy Set and Systems.-1996,-Vol. 77.-P.167-173.

48. J.J. Buckley. Sugeno type controllers are universal controllers //Fuzzy Set and Systems.-1993.- Vol. 53.-P.299-303.

49. D. K. Chaturvedi, 0. P. Malik, P. K. Kalra. Performance of a generalized neuron-based PSS in a multimachine power system // IEEE transactions on energy conversion. 2004. -September.- Vol.19, №3.- P.625-632.

50. Hong-Chan Chang, Mang-Hui Wang. Neural network-based self-organizing fuzzy controller for transient stability of multimachine power system // IEEE Transactions on energy conversion. 1995. - June.- Vol.10, №2.- P.339-346.

51. Hong-Chan Chin. Fault section diagnosis of power system using fuzzy logic // IEEE Transactions on power systems. 2003. - February.- Vol.18, №1.- P.245-250.

52. Computer models for representation of digital-based excitation system // IEEE Transactions on energy conversion. 1996. - September.- Vol.11, №3,- P.607-615.

53. Control System Toolbox. For use with MATLAB. User's Guide. Version 4.2. The MathWorks Inc., 1999

54. Digital AVR Application to power plants / K. Hirayama, Y.Tone, K. Takagi, H. Murakami, M.Shibata, H. Nagamura, Y. Takagi // IEEE Transactions on energy conversion. 1993. - December.- Vol.8, №4.- P.602-609.

55. Maxwell C. Dondo, M.E. El-Hawary. An approach to implement electricity metering in real-time using artificial neural networks // IEEE Transactions on power delivery. 2003. -April.- Vol.18, №2.- P.3 83-386.

56. К.А. El-Metwally, G.C. Hancock, O.P. Malik. Implementation of fuzzy logic PSS using a micro-controller and experimenal test results // IEEE Transactions on energy conversion. -1996. March.- Vol.11, №1.- P.91-95.

57. Fuzzy Logic Toolbox. For use with MATLAB. User's Guide. Version 2.0, The Math Works Inc., 1999

58. H.J. Gandert. Schnelle Erregungssysteme und ihr Beitrag zur Netzstabilitaet bei grossen Generatoren // Energiebereitstellung.-1981.-Heft 6.-P.299-302.

59. A. Hariri, O.P. Malik. A fuzzy logic based power system stabilizer with learning ability // IEEE Transactions on energy conversion. 1996. - December.- Vol.11, №4,- P.721-727.

60. Abul R. Hasan, A.H.M. Sadrul Ula. Design and implementation of a fuzzy controller based automatic voltage regulator for a synchronous generator // IEEE Transactions on energy conversion. 1994. - September.- Vol.9, №3.- P.550-556.

61. M.A.M. Hassan, O.P. Malik, G.S. Hope. A fuzzy logic based stabilizer for a synchronous machine// IEEE transactions on energy conversion. 1991. - September.-Vol.6, №3.- P.407-413.

62. T. Hiyama. S. Oniki, H. Nagashima. Evaluation of advanced fuzzy logic PSS on analog network simulator and actual installation on hydro generators // IEEE Transactions on energy conversion. 1996. - March.- Vol.11, №1.- P. 125-131.

63. Takashi Hiyama. Real time control of micro-machine system using micro-computer based fuzzy logic power system stabilizer // IEEE Transactions on energy conversion. -1994. December.- Vol.9, №4.- P.724-731.

64. Takashi Hiyama. Robustness of fuzzy logic power system stabilizers applied to multimachnie power system// IEEE Transactions on energy conversion.-1994.-September.-Vol.9,№3.-P.451-459.

65. Takashi Hiyama, Yoshiteru Ueki, Hiroaki Andou. Integrated fuzzy logic generator controller for stability enhancement // IEEE Transactions on energy conversion. 1997. -December.- Vol.12, №4,- P.400-406.

66. Yuan-Yih Hsu, Chao-Rong Chen. Tuning of power system stabilizer using artificial neural network // IEEE transactions on energy conversion. -1991. December.- Vol.6, №4.-P.612-619.

67. Wael R. Anis Ibragim, Medhat M. Morcos. A power quality perspective to system operational diagnosis using fuzzy logic and adaptive techniques // IEEE Transactions on power delivery. 2003. - July.- Vol.18, №3,- P.903-909.

68. J.S.R. Jang, C.-T. Sun. Neuro-fuzzy modelling and control // The Proceedings of the IEEE. -1995. March. - Vol.83. - P.378-406.

69. Francisco Jurado. Adaptive control of a fuel cell-microturbine hybrid power plant // IEEE Transactions on energy conversion. 2003. - June.- Vol.18, №2.- P.342-346.

70. Y.L. Karnavas, D.P. Papadopoulos. A genetic-fuzzy system for the excitation control of a synchronous machine // Proceedings of the 15-th International conference on electrical machines (25-28 August 2002, Brugge-Belgium).-2002.-P.86.

71. Joshihiro Kitauchi, Haruhito Taniguchi. Experimental verification of fuzzy excitation control system for multi-machine power system // IEEE Transactions on energy conversion. 1997. - March.- Vol.12, №1.- P.94-99.

72. Jurgen Klaar. Buerstenloser rotierender Thyristor-Erregersatz seit 1986 in Betrieb // Antriebstechnik.-2000.-Heft 21.- P.36-40.

73. B. Kosko. Fuzzy function approximation // Internal Joint Conf. Neural Networks (7 -11 June 1992, Baltimore-MD).-1992.-Vol. 1.-P.209-213.

74. B. Kosko. Fuzzy systems as universal approximators // IEEE Internal Conf. Fuzzy Systems (8-12 March 1992, San Diego-CA).-1992.-P.1153-l 162.

75. Brock J. LaMeres, M. Hashem Nehrir. Fuzzy logic based voltage controller for a synchronous generator // IEEE Computer applications in power. 1999. - April.- P.46-49.

76. Jeu-Min Lin, Shyh-Jier Huang, Kuang-Rong Shih. Application of sliding surface-enhanced fuzzy control for dynamic state estimation of a power system // IEEE Transactions on power systems. 2003. - May.- Vol.18, №2,- P.570-576.

77. M. Lown, Е. Swidenbank, B.W. Hogg. Adaptive fuzzy logic control of a turbine generator system // IEEE Transactions on energy conversion. 1997. - December.- Vol.12, №4.- P.394-399.

78. Lim Choo Min, Li Qing. An enhanced adaptive neural network control scheme for power systems // IEEE transactions on energy conversion.-1997.-June.-Vol. 12, № 2.-P.176-173.

79. D. Nauck, F. Klawonn, R. Kruse. Neuronal Netze und Fuzzy-systeme. Braunschweig/Wiesbaden: Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, 1994

80. Nguyen H. Т., V. Krenovich, O. Sirisaengtaksin. Fuzzy control as a universal control tool // Fuzzy Set and Systems.-1996-№ 80,- P. 71-86.

81. Mihael Niestroy. Optimal controller approximation using neural and fuzzy-neural networks // The Proceedings. The University of Texas at Austin, 2001

82. Kevin M. Passino, Stephen Yurkovich. Fuzzy Control. California: Addison Wesley Longman, Inc., 1998

83. Gy. Rakovszky, B. Nagy. Ganz Ansaldo's microcomputer-based generator control systems // Mechatronics.-1998.-N8.-P. 13-20.

84. Timothy J. Ross. Fuzzy logic with engineering applications. Singapore: McGraw-Hill Book Co, 1997

85. W. Sabry. A voltage-frequency fuzzy logic controller for large scale power system // 14th World Congress of IF AC. (Beijing, P.R. China).-1999.-P.385-389.

86. Payman Shamsollahi, O. P. Malik. Real-time implementation and experimental studies of a neural adaptive power system stabilizer // IEEE Transactions on energy conversion. -1999. September.- Vol.14, №3.- P.737-742.

87. Simulink. Dynamic system simulation For MATLAB. Using Simulink Version 2.2. The Math Works Inc., 1999

88. Kazuo Tanaka, Hua O. Wang. Fuzzy control systems design and analysis. New York: John Wiley & Sons, Inc., 2001

89. M.A.L. Thathachar, P. Viswanath. On the stability of fuzzy systems // IEEE Transaction on fuzzy systems.-1997.-February.-Vol.5, №1.- P.145-151.

90. Ruhua You, Hassan J. Eghbali, M. Hashem Nehrir. An online adaptive neuro-fuzzy power system stabilizer for multimachine systems // IEEE Transactions on power systems. -2003. February.- Vol.18, №1.- P.128-135.1571. ИНТЕРНЕТ-РЕСУРСЫ

91. ОАО Березовский опытный завод Энергоцветмет, www.boz.ru , 2004

92. ОАО Научно-исследовательский институт Электроэнергетики (ОАО «ВНИИЭ»), Асинхронизированные турбогенераторы (АСТГ), www.vniie.ru. 2003

93. ЗАО Неваэлектромаш, НИИ Элекгромаш, www.zkem.ru/ru/achrp.html, 2004

94. ОАО Силовые машины. Годовой отчет за 2002 год, www.power-m.ru, 2003

95. АО Электросила. Системы возбуждения, www.electrosila.ru, 2004

96. ЗАО Энергоспецкомплект, www.energospec.ru, 2004

97. ABB. UNITROL F. Erregungssysteme fuer Synchronmaschinen mit und ohne rotierenden Erreger, www.abb.com

98. ABB. UNITROL 1000. Kompakter Spannungsregler fuer kleine Synchronmaschinen, www.abb.com, 2003

99. ABB. UNITROL 5000. Excitation systems for medium and large synchronous machines, www.abb.com, 2003

100. GANZ Transelektro Traction Electrics Ltd. Excitation systems for synchronous generator and motors, 2003

101. General Electric. EX2100 excitation control, www.geindustrial.com, 2001

102. General Electric. EX2000PC partial compound source excitation system, GE drive systems and turbine control, www.geindustrial.com, 2004

103. BASLER Electric. Power system stability, www.basler.com, 2004

104. BASLER Electric. PSS-100 power system stabilizer, www.basler.com, 2004

105. The MathWorks Inc. И.В. Черных. SimPowerSystems: Моделирование электротехнических устройств и систем в Simulink, www.matlab.ru, 2004

106. MITSUBISHI Electric. Thyristor-type static excitation systems for synchronous machines, www.meppi.com, 1998

107. MITSUBISHI Electric. Power system stabilizer (PSS). Integral of accelerating power type PSS, www.meppi.com, 2001

108. MITSUBISHI Electric. Digital Automatic Voltage Regulator, www.meppi.com, 1998

109. REIVAX. RTVX-100 Regulador integradode de tensao e velosidate, www.reivax.com.br, 2004

110. REIVAX. RTX 400 Regulador de tensao, www.reivax.com.br. 2004