автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Разработка методов и моделей исследования процессов восстановления ЭЭС после крупных аварий

и -г ЙЗ,

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК СИБИРСКОЕ ОШШИШЕ

СИБИРСКИЙ Э1ШТЕТИЧВСШ ИНСТИТУТ им.ак. Л. А.МЕЛЕНТЬЕВА

На правах рукописи

1{РСЖЬ Александр Михайлович

УДК 6'Л.ЗИ.Г

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И МОДШИ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЭЭС ПОСЛЕ КРУПНЫХ АВАРИЙ

Специальность 05.E3.I6 - Применение вычислительной техники, га тематического моделирования и математических методов в научных исследованиях (энергетика). л

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических паук

Иркутск-1992

Габота выполнена в Сибирском энергетическом институте СО РАН им. ек. Л.А.Мелентьева (СЭП)

Научный руководитель: доктор технических наук Н.И.Боропай

Официальные оппоненты! доктор технических наук,

профессор В.М.Чебан

кавдидат технических наук Л.В.Массель Ведущая организация: ЦЕУ ЗЭС Россш

Защита состоится 2о января 1993 г. в 9 ч. на заседании специализированного совета Л.002.30.01 при Сибирском энергетическом институте СО РАН им. ак. Л.А.Лелентьева (СЭИ) по адресу: 66-5033. г.Иркутск, ул.Лермонтова, 130, СЭП, к.355.

С диссертацией мояио ознакомиться, в библиотеке СЭИ

Автореферат'разослан декабря 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета к.т.н.

- А .!>!. Тришечкин

Bllkh

ОВЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Современные крушше электроэнергетические системы (ЭЭС) находятся в состоянии постоянного развития, которое характеризуется охватом большой территории, концентрацией генерирующих мощностей и нагрузок, усложнением конфигурации электрической сети, усложнением структуры и функций средств управления. Все это приводит к повышении вероятности каскадного развития аварий, классифицируемых как системные. Восстановление ЭХ после таких аварий представляет собой трудоемкий и продолжительный процесс, часто затрагивающий значительную долю отраслей народного хозяйства, плохо поддающейся типизации. Поэтому моделирование и анализ-процессов восстановления может служить весьма действенным и полезным средством для поддержки решений управляющего персонала ЭЭС в послеаварийшх ситуациях.

В последние годы наблюдается устойчивый рост интереса во всем мире к данной проблеме." й поскольку исследования различных аспектов проблемы восстановления получило развитие лишь в последнее время, многие вопросы изучены недостаточно. Так, большинство теоретико-методических разработок относятся к исследованию процессов развития аварий и выбору средств их предотвращения. Вопросы же обоснованного выбора рациональной стратегии восстановления, вопросы имитации процесса восстановления,методики исследования особенностей этого процесса сейчас изучены недостаточно.

В работе рассматривается задача функционирования ЭХ' и та составляющая проблемы восстановления, которая относится к восстановлению нормального электрического режима ЭХ из послеаварий-ного установившегося режима после крупных аварий на уровне оперативно-диспетчерского управления энергообъединением..

Цель работы: постановка задачи исследования процессов восстановления ЭЭС после крупных аварий; разработка методики имитации процесса восстановления и исследования особенностей этого процесса; создание математических логических моделей анализа ситуации и синтеза алгоритма управления; разработка моделей выбора рациональной стратегии восстановления; разработка методов эквива-лентирования ЭЭС как средства повышения эффективности исследования процессов восстановления ЭЭС; содержательные исследования динамики восстановления конкретной ЭЭС СОЭЭС Украины).

Научная новизна работы.включает следующие основные результаты: сформулирована общая постановка задачи исследования процессов

восстановления УЭС после крупных аварий и предложена схема ее решения; разработаны методы и модели исследования процессов восстановления ЭЭС; разработаны и реализованы методы эквивалентирования ЭЭС, существенно повышающие эффективность имитационного исследования процессов восстановления.

Практическая ценность и внедрение.Результаты работы могут использоваться как основа для создания комплекса средств поддержки решений диспетчера в тяжелых послеаварийных ситуациях. Кроме этого, результаты работы могут быть использованы при анализе особенностей восстановления ЭЭС заблаговременно при планировании режимов работы системы. Самостоятельное значение имеют разработанные в диссертации методы и программы эквивалентирования ЭХ. Разработанные методические подходы, методики, модели и результаты экспериментальных исследований внедрены в ОДУ Украины. Результаты работы были использованы в НИР "Будапешт" СУЙ СО РАН при разработке методических прйнципов, методов и моделей исследования етву-чести УЭС и нашли отражение в рекомендациях по направлениям повышения шгвучести ЭЭС. Программа эквивалентирования ЭЭС при анализе динамической устойчивости и исследовании стационарных реяимов для ИЭВ!Л внедрена в ЭШШ' им.Кржияановского.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были долояены и обсуждены на конференциях молодых ученых СЭИ (Иркутск, IS8Y, 1У88); на П и У Всесоюзном совещании-семинаре "Методы синтеза и плакирования развития структур крупномасштабных систем (Саратов, 1986; Москеэ, 1990); на четвертом Всесоюзном научно-техническом совещании "Уквивалентирсвание ЭЭС для управления их режимами" (Баку, 1987); менздународной конференции по технологиям в энергосистемах (Пекин,КНР,1УУ1), совместном китайско-советском семинаре по методам решения проблем развития и управления энергетикой и энергосистемами (Пекин, КНР, 1991).

Дубликации. Основные пояснения диссертации л результаты исследований представлены в У опубликованных работах и 3 отчетах о нИг.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изяояенных на 1С6 страницах основного текста, списка литературы из lüb наименований и 7 приложений. Раоота иллюстрирована 21 рисунком и b таблицами.

ь

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность теш диссертации, формулированы цели и задачи исследований, приведены положения, ыносимые на защиту, отмечена новизна полученных результатов,ос-ещено содержание диссертации и обоснована ее структура.

В первой главе дана характеристика проблемы восстановления ЭО после крупных аварий. Дан анализ современного состояния ис-ледованлй по данной проблеме. Описываются факторы, которые учи-ывались при исследовании. Анализ этих факторов, состояния иссле-.ований, а такяе существа проблемы восстановления приводит к вн-¡од7 о необходимости постановки задачи исследования процессов юсстановленпя ЭУС после крупных аварий и разработки методики юследований с использованием принципов имитационного подхода и 1етодов искусственного интеллекта.

Процесс восстановления ЭЭС представляет собой наращивание ;труктуры системы во времени при согласовании подготовки и ввода множества взаимосвязанных объекте®, работоспосооность которых зосстанавливается действием персонала. Этот процесс мочено предстл-зить последовательностью во времени состояний ЭЭС, каждое из которых характеризуется определенным сочетанием потребителей,источников и сетевых элементов, а также их количественными параметрами. При восстановлении для каждого состояния и переходов мезкду аими должны выполняться определенные схемно-технологические и ре-яимные требования и ограничения. Это связано с обеспечением существования электрического режима, с устранением возможных причин и условий срыва процесса восстановления и усугубления аварийной ситуации. В результате реализации процесса восстановления ЭЭС переводится в конечное состояние, при этом для кадцой конкретной аварийной ситуации существует некоторое множество стратегий (путей) восстановления и задача состоит в поиске в определенном смысле оптимального пути.

Из перечисленных особенностей процесса восстановления еидно, сколь это трудоемкий и нетривиальный процесс. Поэтому для поддержки решений диспетчера при восстановлении необходимы соответствующие методические и программные средства.

Анализ состояния исследований по данной проблеме показывает, что в ряде стран предусматривается использование советчиков диспетчера для помощи диспетчеру при восстановлении ЭЭС IМеркурьев Г.Б., \л/и. Е Е , МапЫсе1Сс А., КпСукЬ У. 6. , Д<Кь; М., З^ьища^ !.

и др.). Наибольшие успехи на данном этапе достигнуты в области

^ , ДКСПДРТНЫУ С|ГсТДМу

построения для восстановления распределительной сети (Мгго-г.-*о1, ОкиЛо. К., \л/ага.4К1мо. 2., Аокг к. ). в то же время недостаточно изучены вопросы обоснованного выбора рациональной стратегии восстановления, имитации процесса восстановления, методики исследования его особенностей, особенно для сложных, протяженных ЭЭС, в которых большую роль играют режимные и динамические процессы. Рассмотрению этих вопросов и посвящена диссертационная работа.

Применительно к проблеме, исследуемой в диссертации, можно сказать, что практически невозможно полностью формализовать задачу и целесообразно разрабатывать имитационный подход к решению проблемы, который является эффективным методом как раз в подобных условиях (невозможность полной формализации, многокритери-альность, наличие алгоритмических ограничений, сложность исследуемой системы, динамический характер процессов в системе). Кроме того, задачи восстановления ЭЭС относятся к области так называемых слабофортализованных проблем, что обусловлено наличием неопределенности в целях управления, нечеткостью классификации допустимых диапазонов значений параметров, отсутствием четкой внутренней структуры. Наиболее перспективным направлением для преодоления такого рода .слабоформализованностн является использованием принципов искусственного интеллекта, когда нехватка времени или нечеткие цели управления компенсируются принципами решения подобных задач человеком, формализацией его опыта.

На основе изложенного анализа в диссертации сформулированы методические основы, на которых будет строиться дальнейшее исследование проблемы восстановления ЭЭС после крупных аварий. Ими являются: имитационный подход и использование принципов искусственного интеллекта. Базируясь на этой основе, далее формулируются постановка задачи исследования процессов восстановления.

В главе г рассматривается общая постановка задачи исследований процессов восстановления ЭЭС после крупных аварий и предлагается путей ее решения в виде создания советчика диспетчера, сочетающего экспертную систему и функциональные имитационные алгоритмы. Для решения ряда электротехнических задач (оценивание состояния, контроль допустимости режима, расчет и ввод режима в допустимую область,оценка динамической устойчивости, расчет длительных переходных процессов), предлагается использование уже существующих вычислительных комплексов. Отдельный параграф посвящен вопросу использования методов искусственного интеллекта при восстанов-

лении ЭЭС. Рассматриваются разработанные логические модели ЭЭС, позволяющие решать задачи анализа ситуации и синтеза алгоритм» управления. Далее приводятся сформулированные автором методика имитации и модели выбора рациональной стратегии восстановления. На основе изложенных постановок и моделей разрабатывается схема функционирования советчика диспетчера по восстановлению ЭЭС.

Пусть после аварии система находится в послеаварийном состоянии 30= , где б - структура системы, Б -внешние факторы, X - режим системы. Восстановление ее может быть представлено последовательной сменой во времени состояний во —5-1— ... — , причем в| = и<-50-) = 5п = и.и-бл-1 г где и; -операции восстановления или управления функционированием ЭЭС с помощью средств автоматического и оперативно-диспетчерского управления. В общем виде задача восстановления монет быть представлена так; определив послеаварийное состояние ?>о, необходимо найти последовательность состоянии ¿ = *,и и соответствующих управлений и:, с = 1~1 , которые обеспечивают перевод системы в конечное состояние , которое приближается к доаварийно'.у состоянию £>* в той мере, в какой параметры G¿)X)¿)X<. при I —- п стремятся к С*, X" и на каждом шаге достигается ех^г при соблюдений ограничений С5) <о ,

и , где К - шожество крите-

риев, Рк'Ч55) - критерии, оптимизируемый параметр ^ монет включать реяимы системы X и структуру системы О . - ана-

литические ограничения, ^ - тек называемые алгоритмические ограничения, которые не могут оыть заданы аналитически и для их проверки необходимы соответствующие иглитационные расчеты.

Основные проблемы решения данной задачи связаны с ее много-критериальностыо и выполненпем алгоритмических ограничении, я качестве критериев могут выступать требования минимизации времени восстановления; минимизации недоотпуска электроэнергии потребителям; минимизации риска срыва процесса восстановления, их ком— бинации и другие. Алгоритмические ограничения имеют вид систем нелинейных дифференциальных и алгеораических уравнений высокого порядка, описывающих установившиеся режимы и переходные процессы в ЭУО, что приводит к практической невозможности непосредственного использования алгоритмических ограничений 2 рамках задач оптимизации.

Учитывая изложенное, в диссертации предложена схема решения рассматриваемой задачи, основанная на имитации переходных процес-

сов и стационарных режимов ЭЭс и реализации различных способов повышения эффективности моделирования этих процессов. Кроме того, учитывая присущее задаче восстановления ЭЭС после крупных аварий такое качество, как слаооформализованность, то есть наличие таких проолем, решение которых с помощью традиционных алгоритмов потреоует большого времени, либо такое решение вообще невозможно найти (такие проблемы могут встретиться, например, при определении цели управления по системе в целом и в каждой из ее псдсистем; при синтезе алгоритма управления; при анализе текущего состояния системы; при поиске альтернативных решений по управлению с целью достижения поставленной цели в случае сбоев при реализации уже найденных решений и т.д.), а также включение в замкнутый цикл управления восстановлением диспетчера ЭУС, как лица, принимающего решение, логично предложить реализацию схемы решения задачи восстановления в виде советчика диспетчера, сочетающего экспертную систему (эо) и функциональные алгоритмы. На рис.1 приведена структура задач, решаемых в процессе восстановления и соответствующих им алгоритмов. 3 качестве таких алгоритмов предлагается использование существующих вычислительных комплексов для решения задач оценивания состояния, контроля допустимости режимов, расчета и ввсда режима б допустимую область, оценки динамической устойчивости, расчета длительных переходных процессов. При разработке интеллектуальной части советчика наиболее актуальной представляется задача анализа аварий, приводящих к распаду ОЭЭС на две и более частей. Это связано с уникальностью такого рода ситуаций и практическим отсутствием детальной заблаговременной проработки путей выхода из них. Кроме того, другие возможные ситуации более просты и могут рассматриваться как составная часть данной, функциями экспертной системы в этой задаче должны быть:

- анализ ситуации в каждом отделившемся районе ОЭЭС;

- анализ ситуации в общем по системе;

- принятие на основании предыдущего анализа решения-согета о первоочередном и последующих действиях на уровне управления ОДУ ОЭЭС.

Исходной информацией служат: количественная информация о состоянии системы, выбираемая из базы данных, и продукционные отношения для ЭС, выводимые из соответствующих диспетчерских инструкций, режимных проработок и имеющихся представлений о процессе принятия решений диспетчером. При этом на основании анализа ко-

личественной информации базы данных формируются лингвистические фразы, характеризующие ситуацию в каздом из отделившихся районов и являющиеся входами модели синтеза ситуации. Существует множество способов представления логических неделей для ЭС: модели формальной логики,.фреймы, семантические сети, продукционные отношения и др. Однако, поскольку возможности X определяются те™ знаниями, которыми они располагают, а не конкретными формализмами и схемами вывода, а с другой стороны в СЭИ СО РАН существует удобная инструментальная оболочка ЗС, использующая конечноавто-матные модели (автор В.3.Новорусский), то в качестве способа описания логической модели ЭЭС было Еыбрано конечноавтоматное моде-

лирование.

Рис.1. Структура задач, решаемых в процессе восстановления и соответствующих им алгоритмов

Модель анализа ситуации в каздом из отделившихся районов представлена на рис.2. Она состоит из двух подмоделей, названных условно "Угроза" и "Малые отклонения", что характеризует область их санкционирования е-части еыходних сигналов и тяжести состоянии. Xi и Хг - представляют собой входные алфавиты подмоделей, Vi и Va - выходные. Обе подмодели имеют конечное множество внутренних состояний и функций переходов; которые отражают реакцию модели на входное/выходное воздепстгие V/h ¡Три анализе ситуации

так оными воздействиями являются и У г , в результате которых модель принимает одно из своих состояний, которое характеризует ситуацию в районе ЭХ или в общем по ЭХ,

Таким образом, анализ ситуации в отделившихся районах ЭХ завершается определением состояния 5 с Б казддо из районов ^ . После этого проводится процедурный анализ ситуации в общем по системе, который завершается определением множества пар районов I- и ^ , для которых выполнены условия синхронизации, и оценкой приоритетов синхронизации каждой такой пары.

Далее, на основании предыдущего анализа необходимо принять решение о составе необходимых управлений в каждом районе и в общем по ЭХ,исходя из целей управления, которые принимаются следующими: в каждом районе - достижение нормального локального состояния, в общем по ЭЭС - синхронизация районов с наивысшим приоритетом.

Для поиска управления в районе ЭЭС используется та же модель, что и для анализа ситуации в районе ЭХ (рис.2) в силу свойств обратимости кокчно-автоттных моделей. Символы ^ на рис.2 обозначают входные алфавиты моделей, т.е. входные воздействия или, иными словами, управления. Эти управления могут быть найдены, если известны текущее состояние модели и цель управления. Текущее состояние определяется на стадии анализа ситуации, а цель управления - достижение нормального локального состояния, которое характеризуется набором выходов модели У . Таким образом, может быть найдена последовательность управлений , которая обеспечит перевод модели из текущего состояния в целевое. Описанная модель позволяет определить управление в самом общем виде. Для конкретизации найденного таким образом управления необходимо создать соответствующие модели. Рассмотрим модель, которая позволяет конкретизировать управление в районе ЭЭС по частоте (рпс.З). Подмодель "Частота" обеспечивает конкретизацию управления по частоте, найденного в подмоделях "Угроза" и "Малые отклонения". По назначенной цели управления, характеризуемой набором выходов и известным состоянием всех подмоделей определяется управление Хг в виде последовательности входных воздействий. В случае наличия в этой последовательности входного сигнала распознаваемого подмоделью "Частота", он становится для нее целью управления, т.е. У-1 = = Отсюда может быть найдено управление Ут, , которое обеспечит достижение цели У< ~Хг } и далее сигнал , поданный на вход подмоделей "Угроза" или "Малые отклонения", приведет к появлению

на их выходе сигнала Уг , т.е. к достижению первоначально назначенной цели управления.

С помощью такого рода моделей можно решать задачу анализа ситуации в разделившихся районах ЗЭС и поиска управлений. База знаний этих моделей построена на основании сведений, содержащихся в должностных инструкциях оперативно-диспетчерского персонала и режимных проработках. Рассмотренные модели иллюстрируют работу экспертной системы с позиций общей методики применения ЗС в задаче восстановления ЭХ. Дальнейшее развитие и углубление базы знаний неразрывно связано с конкретной предметной областью (ЗЭС,для которой строятся соответствующие модели).

х<

Паром

Малые

отхлон«иш1

У,

- ^Частота Е

V,

V,

Г> Ужрсла *

Малы* отклонания

Рис.2.Модель анализа ситуа- Рис.3. Модель поиска управ-

ции в отделившемся лений по частоте

районе

Имитация процесса восстановления проводится с целью выработки рациональной стратегии восстановления. В качестве исходного варианта принимается следующая трактовка рациональности стратегии: критерии гарантированности нормируется на каждом иаге процесса, внутри не каждого шага работает критерий минимизации времени, не-доотпуска электроэнергии или ущерба. За начальное приближение стратегии принимается та система ситуаций, соответствующих им целей и действий, которая содержится в диспетчерских инструкциях по восстановлению. Каждый же наг восстановления рационализируется с целью удовлетворения критерия, принятого на шаге. Таким образом, имитация процесса восстановления - это поиск рационально:': стратегии действий путем выбора вариантов на каждом иаге процесса восстановления с дальнейшей имитацией (расчетом) найденной рациональной стратегии. Имитацию процесса восстановления, исходя из требований ее эффективности, целесообразно проводить на схеме ОЗЭС, с-'эквивалентпрованной в соответствии с характеристика!'п! и ограничениями имеющихся программных и вычислительных средств, а также с характером конкретной аварийной ситуации. Потребность в упрощенных моделях ЗЭС при этом мог:;е? быть обусловлена: необход::-

мостью расчетов переходных процессов с целью оценки риска от предпринимаемого действия в условиях недостаточности информации, проведением серийных оценочных расчетов стационарных режимов и т.д. Поэтому наличие соответствующих методик и программных средств упрощения моделей ЭЭС является существенным фактором,повышающим эффективность исследования процессов восстановления. В Главе 3 приводится описание разработанных методов и алгоритмов, учитывающих специфические особенности исследуемой проблемы.

Рассмотрим вопрос выбора рациональной стратегии действий на какдом шаге при понимании рациональности как минимизации величины отключаемой нагрузки. Если использовать потоковую модель ЗЭС, где вершины града соответствуют узлам ЭЭС, а дуги - связывающим их линиям, то при известных конфигурации и параметрах сети в :.:о-ыент времени i - Л/^, распределению нагрузки по узлам I К-/*,'..., ¡•/"к распределению генерации по узлам [р,10,р^1} , д©аварийном распределении нагрузки ( К',0),, Ь*0) } и определенного вектору приращений к узловым мощностям генераций лр(1>= др^ ¿р" = + где др"- отражает появление (исчезновение) генерации в узлах, Ур - скорость набора (сброса') нагрузки, - рассматриваемый интервал времени, применяя потоковый алгоритм минимизации дефицита (АлЩ.), мо^но найти целевое распределение нагрузок по узлам -[НТ',1...,^'^ дающее минимальный суммарный дефицит в системе. Полученная таким образам информация колет служить первым приблике-нием для более уточненных расчетов по более полным моделям ЗЭС (это определяется кокретной ситуацией). Достоинства такого подхода: простота реализации, быстродействие, а такзке то обстоятельство, что результаты его работы отвечают диспетчерской практике управления режимами, то есть в первую очередь к покрытию дефицита привлекаются ближайшие резервы. Необходимость использования такого упрощенного подхода может возникать всякий раз, когда при конкретизации очередного шага стратегии, определенного с помощью ЭС, возникает необходимость быстро оценить возможности сети для передачи дополнительной мощности от генераторов к нагрузке с целью подключения максимально возможной б данной ситуации нагрузки.

На основе изложенных постановок и моделей автором разработана схема функционирования советчика диспетчера по восстановлению ЭЭС, позволяющая объединить в единый комплекс функциональные имитационные алгоритмы, экспертную систему, информационное обеспечение и механизм взаимодействия советчика с диспетчером.

Как у;;:е отмечалось выше, эффективность исследования процес-

сов восстановления существенным образом определяется используемыми методами упрощения математических моделей ЭЭС. Применение этих методов позволяет значительно сокращать необходимое время расчетов стационарных и переходных режимов на ЭВМ, повышая тем самым возможность и целесообразность применения такого рода расчетов при оперативном управлении восстановлением ЭХ. Глава 3 содержит результаты разработки методов эквивалентирования ЭЭС. Проводится краткий обзор существующих методов, в разработку которых большой вклад внесли Н.И.Воропай, П.И.Галактионов, Г.Гусейнов, П.Димо, Л.А.Яуков, Н.А.Картвелиивили, С.А.Лебедев, С.Г. Соколов, И.П.Стратон, Л.В.Цукерник, Н.Н.Щедрин и ряд других, в там числе и зарубежных ученых. Анализ имеющихся результатов приводит к выводу о необходимости разработки методов и алгоритмов оценки синфазности движения генераторов и определения параметров эквивалентных моделей подсистем, описание которых содержится в двух параграфах. Приводятся тестовые примеры.

Процесс эквивалентирования можно разделить на две задачи: определения эквивалентируемкх подсистем и определение параметров эквивалентных моделей.

Для решения первой задачи представляется конструктивным использовать критерий синфазности движения генераторов. Существуют различные методы оценки синфазности (Н.И.Воропай, Ф.Г.Гусейнов, Л.А.Куков,Hot-iuüx 6-, Scl\2uete г ft. A. ,Wnf.F. И другие) , 0днзк0, практически все они ориентированы на использование в условиях стационарного исходного режима, т.е. строго говоря их нельзя применить к системе, находящейся в движении. Кроме того, показатели синфазности зачастую физически не наглядны. Разработанная в диссертации методика преодолевает эти недостатки. .Методика основана нп предстпвлешги взаимного движения пар генераторов на фазовой плоскости.-

Уравнение взаимного движения пары генераторов i- u j выглядит следующим образом

- E^S^S.O-^schCS^^), К = i7¡í , (I)

где ^ - число генераторов. В выражение для входит величина y¿¿ , а в выражение для E¿¿ входят значения y¿K и yjK Электрическая близость между генераторами, оценивается модулем взаимной проводимости Ум , является одним из условий, гарантирующих синфазность движения в переходном процессе и близость отклонений параметров режима ' при его изменении. Условие близости

пары генераторов ^ и о : у^ » У<.к, У0к • Предлагаемая методика оценки синфазноети применяется к тем парам генераторов с и ^ , для которых это условие выполнено. В этом случае выражение (I) может быть записано так:'

= 5/к) 4 6 (&„,В0к) - К:, ^

с/ *

где £ - малый параметр, введенный в правую часть на основании условия близости пары <1 и ^ . Принимая 6 — о и учитывая, что , получим

= е- V) , где индексы с и ^ опу-

щены для простоты. Введя переменную 00путем преобразований можно получить решение вида

Углы 1} Ъг на фазовой плоскости (рис.4) являются корнями уравнения сО- о , которое легко решается численно я представляют собой крайние значения угл 8 в колебательном переходном процессе.. Если обозначить д.5 = |5-<-&"г | - то эта величина представляет собой размах колебаний взаимного угла 5 роторов рассматриваемой пары генераторов и, следовательно, может служить показателем синфазности. Таким образам, имея рассчитанные показатели синфазности, можно определить группы синфазных генераторов. Проведенные тестовые расчеты показали хорошее совпадение рассчитанных и истинных величин размаха колебаний каадой пары генераторов.

Далее группа синфазных генераторов может быть представлена эквивалентным генератором, параметры которого определяются по соотношениям, вытекающим из принятых критериев эквивалентности.Для непреобразуемой части ЭЭС таким критерием является требование инвариантности параметров режима в узлах примыкания. Для эквивален-тиру ем ой части критерием является требование равенства мощности эквивалентного генератора суше мощностей замещаемых ш генераторов. Критерий инвариантности параметров режима в узлах приг.шка-нпя выглядит так:

Т/ = Те иди (Ое- 2 Йг; (0г~0.)

Имеются различные подходы к определению параметров эквивалента, удовлетворяющим рассматриваемым критериям (Н.И.Боропай, Е.К.Лоха-нин, С.Г.Соколов, И.П.Стратан, Л.Р0атоге и др.).Обычно

ОЭ задается, а унаходят из этого уравнения, ведет к появлению отрицательных действительных и мнимых частей в у^. Как показали численные .исследования различных многомашинных ЭЭС, это ведет к резкому отличию характера движения .эквивалентного генератора от эквивалентируемнх, а также и отличию в характере движения всей системы. Поэтому для устранения этого недостатка был предложен алгоритм с введением шунтов в узлы примыкания. В этом случае имеется возможность выбора Уо с зегедомо положительными действительными и мнимыми частями. В качестве иллюстрации в работе проведены расчеты 95-узловой ЭЭС. Проводилось сравнение предлагаемого метода и метода с исключением узлов. Результаты показывайт значительно более лучшее поведение эквивалента, построенного по предлагаемому метсду.

я У

/¡ах N. ^^ 1 в --^ Яз| / / * ,я

ш 1 1 1 1 1 1 г 1 ( 1 1 1 1 ' п' * г г» / * * 1 ?

Й2 аз-

Рис.4. Поведение базовых траекторий

В Главе 4 изложены основные результаты выполненных исследований процесса восстановления ОЭЭС Украины после крупной гипотетической аварии. Цель исследовании заключалась в иллюстрации поведения ЗЭС при восстановлении после такого рсда аварий; в подтверждении сложности и нетривиальное^ процессов восстановления и, как следствие, необходимости поддержки решений диспетчера и рационализации его действия; а также в подтверждении работоспособности и эффективности предложенного в диссертации методического аппарата исследования процессов восстановления ЭЭС после крупных аварий. Суть исследований заключалась в имитации предложенной ОДУ Украины базовой стратегии восстановления, поиска слабых мест в системе на различных этапах восстановления и формировании таких изменений схем и режимов, которые позволили бы устранить

слабые места и тем самым дополнить и уточнить базовую стратегию восстановления. Исследования проводились автором при участии Д.И.Мяконьких, С.А.Молькова и*В.М.Дорофеева.

Анализ режимов восстановления показал следующие отличия сформированной рациональной стратегии от базовой: I) слабые места в отделившейся восточной части ОЗЭС Украины, которые не могли быть выявлены заранее; 2) были просчитаны мероприятия по устранению этих слабостей; .3) определена линия, по которой синхронизация восточной и западной частей протекала с гораздо меньшим рискам срыва процесса восстановления, чем это было предложено в базовой стратегии; 4) определена величина нагрузки в западной части системы, которую мояно включить, не дожидаясь синхронизации; 5) уточнены значения ряда параметров режима: значение частоты в послеаварийных режимах, объемы срабатывания АЧР, проиллюстрирован возможный срыв процесса восстановления.

'ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. На основании анализа существа проблемы восстановления ЭОС после крупных аварий и состояния исследований по ее решению сформулирована постановка задачи восстановления. Анализ возможностей ее решения приводит к выводу о необходимости использования имитационного подхода и принципов искусственного интеллекта. Реализация схемы решения задачи восстановления с использованием этих принципов макет быть осуществлена в виде советчика диспетчера, как экспертной системы гибридного типа.

2. Разработаны логические модели для экспертной системы,позволяющие решать задачи анализа текущей ситуации и синтеза алгоритма управления на основании формализации знаний, содержащихся в должностных инструкциях оперативно-диспетчерского персонала.

3. Разработана методика имитации и выбора рациональной стратегии восстановления, основанная"на сочетании быстрых упрощенны): алгоритмов и более сложных детализирующих, и позволяющая повысить эффективность имитации и выбора рациональной стратегии.

4. Сформулирована и решена задача разработки схемы функционирования советчика диспетчера, позволяющей объединить функциональные алгоритмы, экспертную часть, информационное обеспечение и механизм взаимодействия советчика с диспетчером в единый комплекс.

5. Разработаши реализованы в виде программ для ЗВГ',-1 оригинальные методы реализации различных этапов упрощения моделей

ЭЭС, которые являются важным фактором, повышающим эффективность исследования процессов восстановления путем расширения области применения программ анализа стационарных и переходных режимов ЭХ в советчике диспетчера за счет существенного сокращения времени расчетов. К таким методам относятся: метод оценки локальной синфазности движения генераторов; метод определения параметров эквивалентной модели ЭХ.

6. Практический опыт использования методов и реализующих их алгоритмов показал их высокую эффективность и возможность формализации основных этапов упрощения моделей ЭХ на основе разработанных методов.

7. Приведенные результаты содержательных исследований процесса восстановления-0ЭХ Украины после крупной гипотетической аварии показывают, что восстановление ЭХ после крупной аварии не является тривиальным процессом; неочевидность результатов подтверждают необходимость иметь советчик диспетчера по восстановлению ЭХ с соответствующим набором функциональных имитационных алгоритмов с целью' поддержки решений диспетчера и рационализации его действий..

8. Результаты выполненных исследований подтвердили принципиальную правильность разработанных в диссертации методических принципов и методов исследования процессов восстановления ЭЭС, а также позволили подтвердить работоспособность и эффективность методического аппарата, разработанного в диссертации.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Декомпозиция, агрегирование и структурное моделирование при исследовании переходных процессов в ЭЭС / Лгарков O.A., Воро-пай Н.И., Кроль A.M., Некряченко О.Г. // Тезисы докл. П Всесоюз. совещ.-сем. "Методы синтеза и планирования развития структур крупномасштабных систем". - Саратов: Кзд.Саратовского ун-та,1906. - С.61-62.

2. Кроль A.M. Оценка синфазности движения генераторов ЭЭС в длительных переходных процессах // Материалы ХУШ конф. молодых ученых СЭИ. 4.2. - Иркутск: 1987. - С.61-70 - (Деп. в ВИНИТИ 14. 12.87, .158696-В87).

3. Воропай Н.И.,-Кроль A.ill. Зквивалентпрованне при исследовании длительных переходных процессов электроэнергетических систем // Тезисы докл. Всесоюз. н.-т.созещ."Зквивалентпрованпе ЗЭС для управления их режимами". - iL: Информэнерго, 1987. - С.35-37.

4. Разработка п реализация алгоритмов формирования расчет-

ных схем и условии при проектных исследованиях динамических свойств ЭЭС / Агарков О.Л., Ефимов Д.Н., Кроль A.M., Некряченко О.Г. // Труды XIX конф. молодых ученых СЭИ. - Иркутск, 1988. - С. 91-102. - (Деп. в ВИНИТИ 10.09.88 J56379-B88).

5. Структурно-иерархическое моделирование при исследовании процессов в электроэнергетических системах / Агарков О.А., Зоро-пай H.Ii., ЗфимоЕ О.Н., Кроль A.M., Некряченко О.Г. // Тезисы докл. У Зсосопз.сем. "Методы синтеза и планирования развития структур крупногласштабнкх систем". - f.l.: 1990. - С.21-22.

С. восстановление электроэнергетических систем после крупных аварий // Зоевода А.И., Воропай Н.И., Кроль А.И. и др. // Изв.АН СССР. Энергетика и транспорт. - 1901. - J.u. - C.I3-22.

7. Восстановление электроэнергетических систем посие крупных аварий (принципы и методические средства). Обзорная информация / Зоропай Н.И., Кроль A.M., Калентионок 2.А., Негневицкий М.В. ".!.: ]1ндормэ1;ерго, I99I-, 52 с., (Сер. Средства и системы управления в энергетике, вып.2).

8. Uoropai N.I., Krol А.К., Kashthanov Vu.U, et al. Development of the operator's adviser for pouer system restoration after major disturbances // EPRI-SEI Joint Seminar on methods for solving the problems on energy, power system development and control .-Beijing, China.-Sept. 21-26, 1991, p.77-88.

9. Uoropai H.I., Krol A.M. Equivalencing of pouer system models by the long-term transients // Int. Conf. on Pouer SySt. Tech.- Sept. 13-17, 1991.- Beijing, China.- p.167-175.

Подписано к печати 7.12.92

Усл. 1.0 печ. лист. Заказ Тира^ 100 экз.

Отпечатано в СЭИ СО РАН