автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Развитие математических моделей анализа балансовой надежности сложных электроэнергетических систем

РГб од 1 и МАЯ 1993

российская шдаия наук

СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ СИБИРСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТШТ ям. ак.Л.А.Мелвнтьова

На правах рукописи

Иванов Владимир Викторович

УД{ 621.311.16

РАЗБИТОЕ ШЕШИЧЕСКИХ ИОДВЛЕЙ АНАЛИЗА БАЛАНСОВОЙ 1Ш8Н0Ш СЯОЗШ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ '*

Специальность 05.13.16 - Применение вычислительной техники,

математического моделирования и математических методов в научных ■ исследованиях (внергетика)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иркутск - 1993

Работа выполнена в Сибирском внергетическом институте СО РАН км. ак. Л.А.Ыелентьепа (СЭЙ).

Научный руководитель: академик РАН О.Н.Руденко

Официальные оппоненты: доктор технических наук В.И.Зоркальцвв кандидат технических наук О.Н.Шепилов

Ведущая организация*. ЦДУ ЕЭС России

Защита состоится * " >-С-с<Д 2993 г. в ~ ч.

на васодшши специализированного совета Д 002.30.01 при Сибирском энергетическом институте СО РАН км. ак. Л.А.Манентьава (СЭИ) по адресу} 664033 г.Иркутак, ул. Лгрмштова, 130, СЭИ, к. 355.

С диссертация!} можно ознакомиться в библиотека СШ,

Автореферат разослан * * л^и-.Ц 1993 г#

Ученый секретарь специализированного сопэта

к.т.п.

ОНЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

А^^э^ность проблемы. Надежность - одно из вэжнеяших свойств электроэнергетических систем (ЭОС), характеризующих »Активность их функционирования- Без анализа данного свойства невозможно принимать обоснованный решения по управлению системой как при проектировании, так и при эксплуатации. Именно этим обгясняется усиливающееся внимание н методам исследования ^надежности. Как правило, эти метода ориентированы на применение вычислительной техники, поскольку современны« ЭЭС настолько сложны, что более или менее серьезный анализ их надежности вручную невозможен. Поэтому в данной работе рассматриваются и методические прпб.яеш, возникающие при построении моделей анализа надежности, я задачи, связанные с разработкой аффективного программного обеспечения-

В этом плане далями данной диссертационной работы являются:

1) Анализ^ современного состояния исследований надежности сложных ЭЭС и определение, на ' этой основе, возможных путей совершенствования методов анализа балансовой надежности.

2) Совершенствование математической модели анализа балансовой надежности сложных ЭЭС по ряду направлений;

а> повышение достоверности результатов;

б) разработка и развитие моделей элементов системы;

в) разработка и усовершенствование блока оценки минимального дефицита мощности в системе;

г) разработка способов отсеивания состояния-

3) Создание работоспособной программы, позволяющей анализировать надежность реальных электроэнергетических систем.

4) Оданка влияния учета различных факторов на вычисляемые показатели надежности.

В результате работы по указанным направлениям были созданы модель и программа, ряд особенностей которых обладает опро доленной научной новизной.

Основной результат - математическая модель анализа балансовой надежности ЭЭС на долгосрочный период, обладающая широким набором возможностей по учету разнообразных, реально существующих, факторов- Наиболее важными из зтих возможностей являются:

- использование различных законов распределения (в том числа стареющих) для моделирования поведения генераторов;'

- использование условных распределений для той же дали;

- учет особенностей генераторов ГЭС, связанных с приточностью воды;

- сдвиг плановых ремонтов генераторов в зависимости от ситуации в системе!

- подробное моделирование нагрузки;

- определение достаточности числа испытаний о помощью вычисления количества точных знаков у заданного показателя надежности;

- оценка влияния отдельных связей на надояшость системы;

- учет влияния потодаых условий на интенсивность отказов линий электропередачи;

- моделирование одновременных отказов даухцопкга линия и линий, ' • проходящих по общей трассе (зависимые отказы);

- применение оригинальных способов отсеивания бездефицитных состояний.

¡{роме того, опыт проведенных расчетных исследования позволил сделать некоторые выводы относительно влияния различных факторов на вычисляемы© показатели надежности-

Практическая ценность работы заключается в возможности сравнения различных альтернатив рззвэтия при долгосрочном планировании режимов работы ЭЭС. С другая сторону. разработанная модель может рассматриваться как 'эталонная при проведении различных научных исследований.

Апробация работ Основные положения диссертационной работь обсуждались на заседаниях Всесоюзного научного семинара "Ыатода-ческиз вопросы исследования надобности больших систем энергетики": КркутскЯ'ЭЭД; Санкт-Гйтербург,1993; на Всесоюзной конференции "Моделирование электроэнергетических систем": Рига,1987 КаунэсЛйЭЬ на конференциях молодых ученых СЭ№ Кркутск,1887 1888. . '

Публикации. Основные полошния диссертации. и результат исследования представлены в 9 опубликованных работах и I отчет о НИР. .

Структура и об:ем работы. Диссертация состоит из введен» четырех глав и заключения, списка литературы, включающего 1

наименования, и 'грех приложения. Общий об:ем диссергзцш - 125 страниц, основной текст занимает 103 страницы. Рисунков 10, таблиц - 3 (основной текст), 9 (приложения).

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, сформулированы дали и задачи исследования, отмечена новизна полученных результатов, освещено содержание работы.

Первая глава начинается с определенна сложной электроэнергетической системы и балансовой надежности, как базовых понятий для данной работы. Здесь приводится принятая в настоящее время иерархическая структура задач анализа балансовой надежности. Лается обзор существующих методов и программ анализа Залансовой надежности сложных ЭЭС, анализируются преимущества и вдостатки этих методов, а такие сфера их применения. Отмечено, что с методической точки зрения, все существующие модели, учитывавшие вероятностную природу надежности, можно разделить на даа класса: аналитические и статистические. Анализ особенностей )тих методов показывает, что последние обладают болов широкими юзможностями для моделирования самых разнообразных, влияющих на гадежность. факторов и, следовательно целесообразно их грименение как в исследовательских, так и в практических целях [ри разработке мероприятий по управлению ЭЭС на долгосрочный вриод. Вместе с тем очевидно, что такие модели, как правило, называются более трудоемкими,, чем аналитические.

На основе изложенного анализа формулируется основная цель аботы - создание модели и, соответственно, программы для анали-а балансовой надежности, в которой будут на современном уровне эшены задачи построения модели функционирования злектроэнерге-ических систем с точки зрения описания процессов отказов и вос-гановления и учета электрических законов функционирования ЭЭС.

Вторая глава посвящена разработке и развитию методического шарата для анализа балансовой надежности электрооаергегических лстем. Эта глава содержит четыре раздела, каждой из которых )священ совершенствованию модели по некоторому, относительно »зависимому направлении.

Первый раздел рассматривает общемето.цический вопросы приме-

нения последовательного метода статистических испытания к дянног проблеме. Здесь дается состав моделируемых элементов системы, л которым относятся генераторы на электростанциях, линии электропередачи и трансформаторы, потребители, в качестве которых обычно рассматриваются шины распределительных подстанция.

Описывается новый способ определения достаточности числа испытании. который был разработан с целью ' повышения эффективности программы-

Традиционный подход к решению этоя задачи состоит в следуе-шем. Начиная с некоторого числа испытания ы по известной формуле

е . о а х

£ " НСхД • Ун

«где - средпеквадратическое отклонение, а - параметр зависящий от доверительного коэффициента ») вычисляется погрешность метода г. Сравнивая затем полученную величину с с заранее заданным пороговым значением погрешности, принимают решение лиЗо о прекращэвии расчетов, либо о их продолжении.

Пусть некий показатель надежности может принимать значения в интервале го,и. Как правило, рассматривая такие показатели исследователь принимает во внимание ограниченное число знаког после запятой (обычно от 3-х до 5-ти).

Предположим, нас интересует к знаков после запятой ; показателя х. Это означает, что мы должны потребовать» чтоб! значение « удовлетворяло условиям

-к -к ММ--— < М£хЭ.+ МГх1* < М1х-3+ —-

или, что равнозначно

М1к1-е < —.

Таким образом, из выполнения последнего условия следуе" что с доверительной вероятностью а полученная оценка мех! имее к точных зндков после запятой.

Приводится список вычисляемых для каждого узла показателей надежности, на каждом заданном интервале времени.

Во втором разделе дается ' описание моделей отдельных элементов системы: нагрузки, генераторов, линий электропередачи и трансформаторов.

Требуемая мощность в каждом узле системы в каждый час рассматриваемого интервала, в соответствии с последовательным (хронологическим) подходом определяется единственным числом, которое вычисляется по формуле

пах

N N Л V ' V

I I

где - годовой максимум нагрузки в узле 1,

ч с-о - коэффициент снижения нагрузки в узле 1 в сезоне я,

- коэффициент снижения нагрузки в узле 1 в час суток

1 сезона

и - коэффициент снкишия нагрузки в узле 1 в сезоне я в день недели типа а, <1 = Г7з,

- среднеквадратическое отклонение нагрузки в относительных единицах,

п - нормальнораспраделенное случайное число.

Сомножитель а+^-ст.з в этой формуле введен для учета случайных отклонений нагрузки от средней величины в результате ошибок- прогноза.

Генерирующая часть в каждом узле представляется совокупностью реальных, наиболее . крупных и эквивалентных, замедаюоих основную массу относительно мелких, агрегатов. При этом эквивалентных генераторов в узле может быть несколько, что дзет возможность значительно упростить построение функций распре долот?я мощности, которыми описываются эквивалентные агрегаты, а также повышает 1« точность в случае, когда необходимо сэквивзлентировзть большое число генераторов разной мовшости и аварийности, поскольку число ступеней у Функции ограничено. Кроне того сама функция распределения мощности может изменяться в зависимости от рассматриваемого интервала, что

позволяет приближенно учитывать плановые ремонты генраторов, входящих в эквивалентный.

Процесс отказов и восстановлений для каждого реального генератора моделируется в соответствии со своими функциями распределения времени безотказной работы и времени восстановления, начиная с заданного времени его последнего восстановления. В случав если, это время не задано, процесс начинается с первого часа предыдущего года. В программе предусмотрены датчики, позволяющие имитировать:

- экспоненциальное распределение;

- распределение Релея;

- распределение Эрланга;

- табличные распределения.

Здесь следует особо отметить, что все (!) известные автору программы используют исключительно экспоненциальное распределение, хотя теоретически это, вообще говоря, никак не обоснованно и, как показали некоторые исследования, теоретические распределения Ееабулла и Эрланга более соответствуют практике, чем экспоненциальное.

Описанный выше принцип начала моделирований, либо с веданного времени последнего восстановления, либо с первого часа предыдущего года, вполне оправдан при анализе надежности на длительный период времени, каким является год, поскольку такие расчеты имеют смысл только в случае, когда они проводятся с достаточно большой заблаговременностыо и, следовательно, состояние генераторов и юс ' наработка на отказ к началу нссдздуекого периода не могут быть известны. Положение меняется в случае, если мы будем исследовать надежность на небольшом интервазе. времени Изобразим, схематически, такую ситуации на рис. I, где т - начало исследуемого интервала, - момент Бредни, в который проводится исследование, <с - момент последаев смены состояния генератора.

с н

рис. I

Очевидно, что если интервал с<-н,тз мал и для описания юведонил генератора используется стареющая функция ^определения, то моделировать такой агрегат следует начиная с гамеята <-н, но с учетом того, что он уже находится в данном остоянш время равное - <-с>

Для этого случая в диссертации приводятся, полученные втором, формулы для моде.яирования случайных ве.личин с условными «определениями Релея и Эрланга-

Среди моде.таруемых отказов генераторов могут быть как олные, так и. частичные, т.е. приводящие к неполному снижению стцности. Чтобы иметь возможность для некоторого генератора оделировать такие отказы, для него должна быть задана оотвотствующая информация в виде, представленном в Табл. I. •

Таблица I.

Вероятность *>1

Мощность р 1 р X

При наличии такой информации, в момент отказа данного энератора, в соответствии с заданными вероятностями, одзлируется величина снижения его мошности. Таким образом одобный агрегат представляется не двумя состояниями, как это 5ычго бывает, а несколькими. (

В результате моделирования для каждого генератора являются звестными периоды его работоспособного и неработоспособного эстояния, а такие состояния работоспособности со сниженной зщностыо, как это показано на рис. 2. Мощность, которую кошт срабатывать каждая генератор в работоспособном состоянии, эляется заданной. Однако имеется возможность специального учета ;обенностея ГЭС, связанных с приточностыо воды.'

Для любого генератора ГЭС могут быть заданы ограничения на уммарную выработку электроэнергии за год со своими зроятностями. В начале каждой реализации метода Монте-Карло, ззыгрывается номер ограничения. Установленная мощность таких операторов полагается равной отношению вырабатываемой за год таргш к числу часов использования мощности станции.

иг

Ш1СШ!

Е

1 . I I 1

й - СОСШШ ГОШМЗПИ

I - сосшш оегоюбизсти

С • сосшш са снишша ашостки

зги

-1,4

- попет мссшдмти

- «апаш чкшиоп оиш

Сие.

состояния питого гшшш.

В настоящее время предусмотрена возможность задания не болев трех таких ограничений для одного генератора, что можно расценивать как ограничения для маловодного, ерздаеводного и многоводного года.

. Для любого реального агрегата могут быть заданы сроки проведения плановых ремонтов. В процессе работы программы эти сроки могут быть изменены в двух случаях. Во-первых, перед тем как разрешить начало планового ремонта проверяется не приведет ли это к дефициту в час максимума нагрузки этого узла (в предполокении, кто все ЛЭП в этот момент будут в работоспособном состоянии). В случае, если окажется, что дефицит в этот час слишком велик, то начало планового ремонта переносится на ближайший час, когда в системе восстанавливается какой-нибудь генератор. Во-вторых, возможно совмещение планового ремонта с аварийным в случае, если

\> * '"ал 5 *в

и

где ь0 - время аварийного отказа,

время начала планового ромонта, •'в ~ и^мя восстановления и^ аварии,

г - наперед заданная положительная величина, смысл которой состоит в возможностях системы по ускорению начала планового ремонта. Длительность такого ремонта полагается равной шах^в-«.0.,пз>, где гпл

заданная длительность планового

ремонта.

Поскольку в качестве уравнений сети модель использует либо потоковые уравнения, либо уравнения, идеализированные по постоянному току то, следовательно, в этим случае между линиями электропередач и трансформаторами нет разницы. Поэтому в дальнейшем будет идти речь только о моделировании линия, понимая под этим и моделирование трансформаторов также-

Для каждой линии процэсс отказов и восстановлений моделируется в соответствии с экспоненциальной функцией распределения, предполагая, что в начальный момент рассматриваемого периода воа линии находятся в работоспособном состоянии. Однако учитывается зависимость интенсивности отказов от погоды (могут быть заданы два типа погоды - нормальная или неблагоприятная>■

Моделируются как одиночные отказы линий, так и одновременные отказы двухцепных ЛЭП и линия проходящих по общей трассе, а также возникаывде да лмбой общей причине. Для этого должна быть задана информации о зависимых отказах, как это показано в Табл. 2. В этом случае отказ линии и с вероятностью р повлечет за собой отказ линии в тот же момент времени. Отметим, что возможность р - » не исключается.

Таблица 2.

Структура данных для учета зависимых отказов.

Линия I Линия 2 Вероятность

1. > и * ■ р

Одной из наиболее' важных задач при анализе надежности -задаче оценки минимального дефицита мощности в системе посьжщэн

третий раздал второй главы. Эта задача заключается в следующем: при известном состоянии всех элементов системы и заданном уровне потребления определить .способна ли система доставить требуемую мощность ко всем узлам системы и, в случае если неспособна, минимизировать недоотпуск мощности по системе (в более общем случае, иногда ставится задача минимизировать ущерб от недоотпуска).

Основной характерной особенностью этой задачи,' независимо от метода анализа надежности, является то, что решать ее приходится многократно при очень широких границах изменения исходных данных. Это накладывает достаточно жесткие требования на алгоритмы, используемые для решения этой задачи.

Методическое и алгоритмическое обеспечение зтого блока зависит от содержания решаемой задачи надежности на том или ином уровне управления ЭЭС, то есть от вида минимизируемого функционала и вида ограничений математической модели.

Одной из самых простых и в то же время, имекяцих значительную область применения, является постановка, в которой требуется минимизировать дефицит мощности при линейных ограничениях и учете только первого закона Кирхгофа, причем распределение дефицита по узлам должно осуществляться пропорционально нагрузкам в узлах. Эта постановка, по крайней мерз на ранних этапах развития, использовалась во многих существующих моделях и, в ряде случаев', используются и в настоящее время. В общем случае задача формулируется следующим образом:

min D - £ <Рм - Рн >, <3>

U1 V V

г>

Га Р + Р - Р ш О, 1 • t,m, <4>

" II I, н. о.

J"» j i i

о s р sF , i - ГГй, <в>

о sp < р , t - ггш, <«>

5 Ри - ■ ' 1 - ^

) > I

т т - число у&гов, п - число связей, - вектор требуемых згрузок в узлах. &а - вектор располагаемых мощностей в узлах, р_ - вектора ограничений по пропускной способности линий, , - генерации в узлах, рн - нагрузт в узлчх, г^ - горотлки по-шиям. ^ - элементы матрицы, отражающей структуру сети.

Хорошо известно, что задачи, подобные <з>-с7>, эффективно, точки зрения затрат машинного времени, решать потоковыми подами. Для того, чтобы применять эти метода необходимо щоизменить постановку задачи, т.е. представить ЭЭС в виде ^квитированного графа с т вершинами (уздами) и п дугами ;вязями) и ввести затем два вспомогательных узла - источник и гок. Тогда задача поиска минимального дефицита будет свивалентна задаче нахождения максимального потока в тзкоя ¡ти-

Первым потоковым алгоритмом, предложенным для решения задач щобной структуры, был алгоритм, предложенный ЛР. Фордом и Р. Фзжерсоном. •Впоследствии были разработаны другие, болзэ Активные алгоритмы. исиользуюгда тот же основной принцип -юиск в ширину. Одал из них, основанный на работах Е.А. икца, с незначительными модификациями, учитывающими специфику щачи и позволяющими останавливать работу алгортма как только дат определено, что в системе нет дефицита, применяется' в исываомоя модели.

Принципиальным отличкеа этого метода от классического пгода Форда и Фажэрсона является следующее: однократный проход оиска в ширину и соответствущео ему наращивание потока в та приводят к исключению одной воршины и всех инцидентных еа г при . применении этого алгоритма. Алгоритм же Форда и 1Лкерсона исключает в этом случае только одну дугу.

Нетрудно видеть, что задача <31-<г> минимизируют доотпуск мо!цности по всей системе, однако никоим образом не ксирует распределение этого недоотпуска по отдельным узлам ic.tr мы. Отсюда следует, что лпя получения показателей дежности не только для всей системы, но и для отдельных узлой.

необходимо, в случае если решение задачи показывает, что в системе есть дефицит, решить задачу распределения энергии по узла« некоторым специальным образом. Эту задачу обычно называют задачей распределения дефицита мощности, само же распределение обычно стараются сделать таким образом, чтобы дефициты в отдельных узлах были пропорциональны нагрузкам этих узлов.

Для решения этой задачи автор использует собственный алгоритм, который эксплуатирует идеи впервые щюдюданную КШ Чукреевым - деление системы на части, но несколько иным образом И с применением потоковых алгоритмов. Данный алгоритм, а также доказательство его сходимости, приведены в диссертационной работе.

Принципиально более сложной является постановка, учитывающая также и второй закон Кирхгофа, хотя и в идеализации по постоянному току- Данная постановка наиболее широко распространена в настоящее время в зарубежной фактике. Ее общий вад выглядит следующим образом:

min D - s <Fn - Pn > ш>

i=i i i

при следующих ограничениях

у6-Гу<5«Р-Р,1» 1 ,1», <9>

7v. i i . t". ik к о N

<10> Ш) <12>

(.Vi) < 14 >

P » у <<S - S >, i.J » 1 .III, L W • l I

4

О £ P < P , I » 1 ,m.

N N

V I

о < P < F , 4 - l, m,

а о

P < e ■£. P , l,J - l,m, ь l. l-

• ) ч ч

6 < <5 ^ 5,

где у - элементы матрицы узловых проводамостей. <5 - вектор фазовых углов.

Очевидно, что в оптимальном решении этой задачи среди

переменных р лишь некоторые могут быть равны одному из своих «У •

предельных значений. Более того, во многих случаях все эти переменные лежат строго внутри допустимого интервала. Чтобы воспользоваться этим обстоятельством для уменьшения трудоемкости задачи автор использует, так называемый, метод релаксации.

Применительно к данной задаче это делается следующим образом: прежде чем приступить к решению задачи часть

(или даже все) неравенств пз> и соответствующих им уравнений <ю) исключается из рассмотрения, что приводит к постановке со значительно меньшим числом ограничений и переменных. Поело решения -полученной задачи проверяется выполнение исключенных неравенств. В случае, если все они выполняются, решение исходной и сокращенной задачи совпадают. Если же некоторый исключенные неравенства не выполняются, то они добавляются к сокращенной постановка и процесс повторяется.

Как показывает опыт, в большинстве случаев бывает достаточно одного шага для решения задачи, и крайне редко требуется более двух шагов.

Авторюм была написана программа, реализующая этот подход, где задача линейного программирования решается методом внутренних точек ИИ- Дикина. Программа написана с использованием методов работы только с ненулевыми элементами аатриц, поскольку это дает значительный выигрыш и во времени и в Требуемой оперативной памяти из-за сильний разреженности мятрицы троводимостей.

Строго говоря, задачу минимизации дефицита мощности следует зешать для каждого часа рассматриваемого интервала. Однако, это ючребовало бы с.яишком больших затрат машинного времени Поэтому з' модели имеется возможность использовать различные способы >тсеивания заведомо бездефицитных состояний или состояний. ;ефицит в которых очень маловероятен, и следовательно анализ ^аких состояний не приведет к заметному изменению результирующих юказателей надежности В четверном разделе п|еддагабтся

несколько таких методов от чисто эмпирических . до строго математических. Кратко ониием их.

1. Известно, что в - субботние дни, по сравнению с рабочими, нагрузка значительно ниже, а" в воскресные и праздничные дни еще ниже. Основываясь на этом, можно .либо, для всех этих дней, либо только для воскресений И праздников отказаться от расчета дефицита мощности, полагая, что его не будет.

2. Если рассматриваемая система не расположена на слишком большой территории, то ночной провал нагрузки наступает почти одновременно во всех узлах. Значит, если в момент наступления ночного провала в системе не было дефицита, то можно быть уверенным, что дефицита в системе не будет до тех пор пока .либо не закончится период провала, либо не произойдет отказа какого-либо элемента.

3. Для относительно небольших схем вероятность того, что все генераторы и 'линии будут в работоспособном состоянии достаточна велика- Вместе с тем логично полагать, что в этом случае любая система способна обеспечивать своих потребителей в любое время суток и, следовательно анализировать такие состояния нет необходимости. Более того, зачастую можно не анализировать и состояния с одним отказавшим элементом.*

4. Для более крупных схем предыдущий метод малоэффективен, поскольку в любой, момент времени велика вероятность того, что хотя бы один элемент (или дан© более) будет в простое. В этом случае можно для каждого узла подсчитать величину средней генрирующей мощности равную сумме произведения установленных мощностей генераторов на их коэффициенты готовности.

Если затем в некотором рассматриваемом состоянии во всех узлах установленная мощность генераторов, находящихся в работоспособном состоянии, больше средней генрирующей мощности и все .линии работоспособны, то логично полагать, что такое состояние будет бездефицитным.

5. Последний способ является строгим. Его основная идея заключается в том, чтобы основываясь на некотором бездефицитном состоянии, вычислить m-мерную область, внутри которой совокупные изменения генераций и нагрузок в узлах не приводят к появлению дефицита мощности ' в системе. Для получения такой т-мерной

области необходимо решить задачу распределения избытков мощности, аналогичную задаче распределения ее дефицитов, описанноа выше.

В Третьей главе описываются основные технические особенности программно-вычислительного комплекса. Особо здэляется параллельный принцип моделирования элементов, который гребует более тонкой организации вычислительного процесса, чем юследовательныя, однако дает выигрыш во времени и затратах >перативной памяти, поскольку в каждый момент времени он требует меть информацию только о текущем состоянии элемента и о времени вменения этого состояния.

Здесь также описана система прерывания расчетов и их »следующего продолжения, абсолютно необходимая дня подобных рограмм по причине значительного времени счета. Эта система меет двухуровневую структуру. Во-первых, после каждой эализации автоматически сохраняется определенный набор аформации, минимально необходимый для продолжения расчета. В остав этой информации входят и полученные к этому времени эказате.ш надежности, которые записываются в отдельный файл и эгут рассматриваться либо как промежуточные, либо как шнчательные результаты. Во-вторых, в произвольный момент эемени, посреди любой итерации, исполнение программы может быть ггановлено нажатием клавиши "esc", после чего опять же ютветствующий. минимально необходимый, набор информации будет »писан на диск-

Подробно описывается необходимый дян рнботы программы набор [формации куда входят данные о структуре сети, данные об ггервалах, данные о нагрузке, данные о генераторах, данные о ниях и трансформаторах и константы.

Результаты расчетов могут быть представлены как в адиционной - табличной - форме, так и графическом виде.

В четвертой главе приведены результаты исследования которых схем и их анализ-

Первая схема - концентрирована^ - усматривалась с лью изучения анияния различных факторов на показатели нежности. Исследовалось влияние вида функции распределения змани безотказной работы генераторов, вида Функции

распределения времени восстановления генераторов, величин среднего времени безотказной работы и восстановления генераторов при неизменной аварийности, учета предыстории поведения системы до начала рассматриваемого периода. Результаты показали, что все эти факторы (кроме, пожалуй,- вида Фунюдаи распределения времени восстановления генераторов) могут довольно сильно ми ять на показате.те надежности. Особенно заметно это влияние при вариации средних времен безотказной работы и восстановления генераторов и учете незкспоненциальных распределений при моделировании генераторов.

Вторая схема содержит 13 обобщенных узлов и I? межсистемных связей. Она была специально разработана для проверки работоспособности и сравнения различных программ анализа надежности. Для этой схемы помимо основного, был проведен расчет при безаварийных линиях электропередач. расчет без учета с.лучаяных колебаний нагрузки, расчеты при неэкспоненциальных функциях распределения Времени безотказной работы генераторов и расчеты при вариации средних времен безотказной работы и восстаноазения генераторов-По результатам этих расчетов делаются выводы о причинах разного уровня надежности в отдельных узлах, а также о влиянии тех или иных упроаюния на вычисляемые показатели надежности.

Для третьей схемы (тестовая схема сюяе, 85 узлов, 122 связи) проведен анализ надежности генерирукицей подсистемы для часа максимума нагрузки. &го дало возможность сравнить полученные результаты с результатами программ, представленными ведущими зарубежными организациями. Такое сравнение позволяет утверждать, что данная модель находится на уровне большинства других, существующих в мире.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ _

I. Дэн анализ современного состояния методического и про1раммногл обеспечения в области анализа балансовой надежности. Отмечены преимущества и недостатки, присущие сущестауюодм методам. Указаны характерные особенности метода статистического моделирования и предложены пути его возможного совершенствования, применительно к исследованию надежности электроэнергетических систем.

2. Разработана модель и программа анализа балансовой надежности ЗЭС на долгосрочный период, обладающая рядом орипта.лькых возможности, к которым относятся:

- использование хронологического принципа моделирования, что Позволяет учитывать возможность влияния предшествующего состояния на последующие: ■ •

- применение нового способа определения достаточности числа испытания, основанного, в отличие от классического подхода, не на относительной погрешности, а на вычислении ко.личества точных знаков у некоторого показателя надежности;

- определение величины влияния отдельных связей на ненадежность системы на основе использования специфических особенностей алгоритмов линейного программирования;

возможность использования неэкспоненциальных, стареющих, распределений для моделирования генераторюв, а также условных распределений, при наличии соответотвукипей исходной информации. Формулы для моделирования условных распределений выведены автор.:«:

- учет особенностей генераторов ГЭП. связанных с приточностью

ВОДЫ:

- возможность переносов плановых ремонтов генераторов при неблагоприятной ситуации в системе, а также совмещение их с аварийными ремонтами;

- возможность учета алияния погодных условий на интенсивность отказов линий электропередачи;

- возможность моделирования одновременных отказов двухцепннх .линий и .линия проходящих по общей трассе.

3. Разработаны модели и программы для оценки минимального дефицита мощности в системе. Первая использует только балансовые уравнения и основана на быстродействуюнщх потоковых методах. Возникающая при этом проблема неоднозначности решения устраняется с помощью решения специальной задачи оригинальным методом, предложенным автором.

Вторая основана на уравнениях сечи в идеализации по постоянному току и применяет эффективны« алгоритмы метода внутренних точек в совокупности с методом ¡таксации, используя при зтом идеологию работы с разреженными матрицами.

го

4. Предложено насколько способов отсеивания бездефицитных состояний, от чисто эмпирических до стрлго математических.

Б. С помощью программы был проанализирована надежность для ряда схем ЭЭС. Приведено сравнение о другими программами получаемых результатов на основе тестовой схемы cigre, которое показало, что данная модель находится на уровне наиболее мощных разработок в этой области.

Основное содержания диссертации опубликован») в работах-1. Иванов В,В, Разработка способов ускорении блока минимизации дефицита мощности при анализе Нгу^жжюти сложных электроэнергетических систем (ЭЗС). АН СССР, Сибирюков отделение, СЗИ, Материалы ТЙ конференции молодых ученых. TD87 г. г. Г.В. Колосок, ИИ. Дикин. В-В- Иванов Развитие процедур! вероятностного моделирования пр>и анализе надежности сложных ЭЗС. Тезисы доклада. 9 Всесоюзная научная конференция "Моделирюьание электроэнергетических систем". Тезисы докладов. Рига, 1987, с-344-34Б.

3. Г.В. Колосок, ИИ- Дикин. В-В. Иванов Развитие процедур вероятностного моделирования при анализе надежности сложных ЭЭС. Ред. ж- "Изв. ВУЗов СССР. Энергетика".- Минск, Деп.м447-Ваз, 1988.

4. Колосок Г.В., Русанова Л.В, Иванов B.B Оценка алияния некоторых факторов на , показатели надежности-- Всесоюзное научно-техническое совещание "Вопросы устойчивости и надежности энергосистем". Тезисы докладов. Душанбе, 1989.

в. Иванов ЕВ • Обобщенный алгоритм распределения небалансов мощности в сложной транспортной системе. АН СССР, Сибирское отделение, СЭИ, Материалы 20 конференции молодых ученых. 1989 г.

6. ВВ. Иванов, ГВ Колосок Модель надежности основний структуры ЭЭС б краткосрочном цикле управления. 10 научная конференция "Моделирований электроэнергетических систем", тезисы докладов, Каунас, 10Я1.

7. В.В Иванов Диалоговый алгоритм нахождения tt©H уравновешивающих спрес и предложение в однопродуктовой тр,анспор>тноА системе. Материалы 22 конф. науч. молодежи Сиб. ьнернът института СО АН СССР, Иркутск, 1991.

>. ВВ. Иванов. Ю.Н. Кучеров, ОМ. Кучерова Методы и фограммнпе Обеспечение для иос.дадопяния надежности сложных ГОС. !ибирокий энергетический институт СО РАН.- Иркутск, 1092.- с. '9.- Л«п. в ВИНИТИ ЯПТ2.0?,. Н37Г»Й-ВЯ?..

». ВВ. Иванов, Г.В. Колосок Результаты исследования надежности )ЭС по тестовой схеме с помощью программы "ПОТОК-3". В сб-'Методические вопросы исследования надежности больгэтгх систем мергетики", вып. 4Т. Вычис.титтмьные модели исследования {здежности ЭЭС (сопоставительный анализ).- СЗЙ СО РАЯ. Иркутск, г9од.

Подписано к печати • Уел, 1,0 печ. лист. Заказ N Отпечатано в СЭН СО РАН

Тираа 100 экз.