автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Синтез адаптивных синхронизаторов для мини-энергосистем с управлением по программным траекториям движения генераторов и подсистем

На правах рукописи

АБЕУОВ РЕНАТ БОЛТАБАЕВИЧ

СИНТЕЗ АДАПТИВНЫХ СИНХРОНИЗАТОРОВ ДЛЯ МИНИ-ЭНЕРГОСИСТЕМ С УПРАВЛЕНИЕМ ПО ПРОГРАММНЫМ ТРАЕКТОРИЯМ ДВИЖЕНИЯ ГЕНЕРАТОРОВ И

ПОДСИСТЕМ

Специальность 05.14.02 - Электростанции и электроэнергетические

системы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

003457292

Томск-2008

003457292

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Томский политехнический университет» на кафедре «Электроэнергетические системы и высоковольтная техника» Электротехнического института.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Хрущев Юрий Васильевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Манусов Вадим Зиновьевич

кандидат технических наук, доцент Харлов Николай Николаевич

Ведущая организация:

Филиал ОАО «НТЦ Энергетики» -СибНИИЭ, г. Новосибирск

Защита состоится « 29 » декабря 2008 г. в 14 часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.269.10 при ГОУ ВПО «Томский политехнический университет» по адресу: 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ТПУ.

Автореферат разослан » //_2008 г.

Ученый секретарь совета по защите докторских и кандидатских диссертаций

Д 212.269.10, д.т.н., профессор

Кабышев А.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

К настоящему времени в России созданы автономные электроэнергетические системы (ЭЭС), в силу ряда объективных причин оставшиеся «островками», не связанными, либо «слабо» связанными с Единой национальной энергетической системой (ЕНЭС) электрическими сетями. К ним, в частности, относятся энергосистемы Якутии, Магаданской и Камчатской областей, Чукотского, Ямало-Ненецкого, Ханты-Мансийского автономных округов, острова Сахалин, полуострова Таймыр и множество энергосистем малой мощности, которые кратко можно обозначить как мини-энергосистемы (мини-ЭЭС).

Мини-энергосистема - это энергосистема, удаленная от основных энергетических центров, примыкающая к объектам ЕНЭС по «слабым» связям, либо работающая автономно и имеющая в своем составе одну или несколько электростанций малой мощности. В большинстве своем это газотурбинные (ГТЭС), газопоршневые (ГПЭС) и дизельные электростанции (ДЭС), установленная мощность которых колеблется от 0,1 до 24 МВт. Обобщенно эти станции далее называются мини-тепловыми электростанциями (мини-ТЭС).

Мини-ЭЭС и, соответственно, мини-ТЭС относятся к совокупности объектов «малой энергетики», как подотрасли энергетики в целом. Характерной особенностью этих объектов является слабая оснащенность средствами автоматического и автоматизированного управления, что приводит в целом к пониженным показателям надежности и экономичности работы электрооборудования.

В этих условиях актуальны задачи обеспечения эффективного управления режимами мини-ЭЭС. К ним в частности относится исследуемая в диссертации задача повышения эффективности систем синхронизации генераторов и подсистем.

Важность этой задачи объясняется тем, что используемые в мини-ЭЭС системы синхронизации несовершенны и не позволяют обеспечить быстрое и с приемлемым качеством переходного процесса включение генераторов и подсистем на параллельную работу.

Вместе с тем для разработки эффективных систем автоматического управления процессами синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС к настоящему времени накоплены достаточные теоретические знания. К ним, прежде всего, следует отнести высокий уровень развития теории автоматического управления в целом и развитие научно-технического направления «Автоматическое управление программным движением объектов» в частности. Основные теоретические положения этого направления в прикладном аспекте приняты за основу в разработке современных адаптивных синхронизаторов для мини-ЭЭС.

Цель работы

Целью работы является построение эффективных алгоритмов и структурно-функциональных схем систем точной синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС на основах теории автоматического управления программным движением объектов.

Для достижения цели работы поставлены и решены следующие задачи:

• обоснование возможности эффективного решения задач управления процессами точной автоматической синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС на основах теории автоматического управления программным движением объектов;

• разработка и алгоритмизация способов адаптивного управления процессами точной автоматической синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС по программным траекториям движения;

• обоснование и формирование структурно-функциональных схем систем автоматического адаптивного управления процессами точной синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС;

• синтез основных функциональных блоков адаптивных систем синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС, как элементов сформированных структурно-функциональных схем.

Методика проведения исследования

Работа основана на общей теории функционирования электроэнергетических систем, теории электромагнитных и электромеханических переходных процессов, положениях теории автоматического управления программным движением и принципах построения адаптивных систем управления программным движением (СУПД) технических объектов. Моделирование режимов работы ЭЭС выполнялось численными методами с использованием промышленного программного комплекса ДАКАР, и цифровой трехфазной динамической модели энергосистем разработанной специалистами Томских университетов, политехнического и университета систем управления и радиоэлектроники.

Научная новизна

Научная новизна диссертации заключается в том, что впервые осуществлены:

• постановка и решение задачи синтеза эффективных адаптивных систем точной автоматической синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС на основах теории автоматического управления программным движением технических объектов;

• построение алгоритмов формирования программных траекторий движения для адаптивных систем точной автоматической синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС;

• построение структурно-функциональных схем адаптивных синхронизаторов генераторов и подсистем мини-ЭЭС действующих на основе управления по программным траекториям движения;

• построение структурно-функциональной схемы адаптивного синхронизатора подсистем мини-ЭЭС с использованием программной траектории движения в качестве эталонной модели;

• обоснование применимости статического тиристорного компенсатора, как одного из существующих плавнорегулируемых устройств, для адаптивного управления процессами синхронизации подсистем мини-ЭЭС по программным траекториям движения.

Практическая значимость работы

Результаты разработки предлагаемых способов адаптивного управления по программным траекториям движения достаточны для создания синхронизаторов, обеспечивающих включение генераторов в сеть и объединения подсистем мини-ЭЭС с весьма малыми значениями потенциальной и кинетической энергий относительного движения и, следовательно, с высоким качеством последующих переходных процессов.

Реализация предлагаемых способов точной синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС представляет самостоятельный интерес, а также рассматривается в качестве базы для создания более совершенных систем точной синхронизации частей ЭЭС в цикле автоматического повторного включения, и как начальная ступень для их развития и применения в мощных энергосистемах ЕНЭС.

Основные результаты, выносимые на защиту:

1. Новый способ адаптивной синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС, позволяющий сократить время включения на параллельную работу, и повысить качество последующего переходного процесса.

2. Методические рекомендации к построению и примеры построения программных траекторий движения для синтезируемых адаптивных систем синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС.

3. Структурно-функциональная схема системы точной синхронизации подсистем мини-ЭЭС с использованием программной траектории движения в качестве эталонной модели.

4. Математическая модель функционирования статических тиристорных компенсаторов, в качестве силовых устройств управления в процессе адаптивной синхронизации подсистем мини-ЭЭС.

Реализация результатов работы

Результаты работы включены в план мероприятий по модернизации системы электроснабжения муниципального предприятия «Салехардэнерго», а также предусматриваются к использованию в проектной деятельности ООО «Томскэлектросетьпроект».

Апробация работы

Основные результаты работы были доложены и обсуждены на семинарах кафедры электроэнергетических систем и высоковольтной техники Томского политехнического университета (ТПУ); . на Всероссийских научно-технических конференциях «Энергетика: Экология, надежность, безопасность». Томск, ТПУ, 2004, 2005, 2007 г.г.; на Международных научно-практических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых - «Современные техника и технологии». Томск, ТПУ, 2007, 2008 г.г.; на Международной научно-технической конференции «Электромеханические преобразователи энергии». Томск, ТПУ 2007г.; на Всероссийских научных конференциях молодых ученых -«Наука. Технологии. Инновации». Новосибирск, НГТУ, 2006, 2007 г.г.; на Всероссийском совещании «Энергоэффективность и использование возобновляемых источников энергии - основные резервы энергетической безопасности регионов России». Томск, ТМДЦ «Технопарк», 2007 г.; на Университетской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых - «Знания, умения, навыки - путь к созданию новых инженерных решений». Томск, ТПУ, 2007 г.; на Всероссийской научно-технической конференции «Электроэнергия: от получения и распределения до эффективного использования». Томск, 2008 г.

Публикации

По результатам исследований опубликовано 20 научных работ: статьи в реферируемых журналах - 3; материалы и тезисы докладов - 16; патент на полезную модель - 1.

Струюура и объем работы

Материалы диссертации структурно представлены введением, четырьмя главами, заключением, библиографическим списком из 96 наименований и приложениями. Основное содержание изложено на 165 страницах, иллюстрировано 28 рисунками, содержит 8 таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации и дана общая характеристика выполненной работы. Сформулированы цель работы, научная новизна и практические результаты.

В первой главе «Предметная область и задачи исследований» обозначены основные тенденции и проблемы развития мини-энергосистем. Дана оценка эффективности существующих способов и средств управления, используемых для точной автоматической синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС, выполнен обзор перспективных способов и средств. Сформулированы задачи разработки и реализации

современных эффективных систем управления процессами точной автоматической синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС и выделены задачи исследований.

На основе общего обзора показано, что применяемые системы и алгоритмы точной автоматической синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС построены на принципе регулирования частот синхронизируемых объектов в' сторону их сближения, и ожидании момента времени при котором угол разности фаз между векторами напряжений этих объектов попадет в допустимый диапазон, после чего подается команда на включение в «параллель». Данный принцип является очень «грубым» и в полной мере не отвечает таким требованиям, как быстродействие и точность управления.

Отмечено, что в мировой практике быстро нарастает использование некоторых многофункциональных средств управления, в частности, статических тиристорных компенсаторов, управляемых шунтирующих реакторов и т.д. Известны примеры и планы промышленного применения управляемых резисторов, устройств продольной компенсации, фазоповоротных устройств, сверхпроводниковых индукционных накопителей энергии и других устройств с плавным изменением параметров. Исследователями областей применения таких устройств неоднократно отмечались их потенциальные возможности для управления режимами ЭЭС в динамических переходах. Использование этих средств для управления процессом синхронизации подсистем мини-ЭЭС требует разработки гибких законов и систем, соответствующих их техническим характеристикам и задачам управления.

Содержательные предпосылки для разработки адаптивных систем синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС с требуемыми законами управления предоставляют результаты теоретических и прикладных исследований по вопросам построения адаптивных СУПД объектов, широко используемых в различных отраслях техники. Для решения задач точной автоматической синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС этот подход не применялся, поэтому дана развернутая трактовка наиболее важных путей решения этих задач.

Во второй главе «Теоретические основы построения систем адаптивной синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС» изложены положения применимости общей методологии построения законов автоматического управления по программным траекториям движения (ПТД) технических объектов для решения задачи управления процессами точной автоматической синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС. Представлены: основы построения ПТД генераторов и подсистем мини-ЭЭС; основы методики расчета управлений движением генераторов в составе синхронизируемых частей мини-ЭЭС; методика расчета управлений при одном управляющем устройстве;

методика расчета управлений при синхронизации одномашинной подсистемы мини-ЭЭС.

Современный подход к решению задач управления базируется на принципе адаптаг{ии систем управления (СУ) к заранее неизвестным свойствам конкретного объекта и условиям его функционирования. В ходе работы адаптивной системы синхронизации происходит ее приспособление к фактическим условиям и свойствам объекта, которое проявляется в перестройке параметров или структуры СУ в таком направлении, чтобы она к моменту завершения процесса синхронизации гарантировала достижение цели управления.

Для аппаратного построения систем синхронизации с управлением по ПТД генераторов и подсистем в реальных мини-ЭЭС использование принципа адаптации неизбежно. Существуют множество факторов, влияющих на движение синхронизируемого объекта в составе мини-ЭЭС, идентификация которых практически неосуществима.

Формирование ПТД, расчет управлений и УВ, постановка и пути решения задачи аппаратного выполнения адаптивных систем синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС в целом базируются на общих принципах и математических основах построения адаптивных СУПД объектов.

Программная траектория движения - это некоторое (вообще говоря, неединственное) целенаправленное движение объекта, которое в принципе может быть осуществлено выбором подходящего управления.

Применительно к мини-ЭЭС рассматриваются траектории движения входящих в ее состав генераторов и подсистем.

Математически такие траектории выражаются в форме подгрупп фазовых координат, изменяющихся во времени. Подмножество этих координат ху(/) рассматривается как подмножество управляемых

параметров, для которого производится построение ПТД л:р(0,

используемых для расчета (или аппаратной реализации) управлений и(1).

Таким образом, все множество х(1) параметров режима, отражающих движение генератора или подсистемы мини-ЭЭС в процессе синхронизации, содержит подмножества управляемых ху(0 и

неуправляемых хс(0 параметров. Принимая, что лгу(/) отражает движение

управляемого объекта, для которого строится ПТД, неуправляемую часть хс(?) можно рассматривать как параметрическое описание динамической среды, в которой управляется объект.

В качестве управляемых параметров процесса синхронизации рассматриваются небаланс мощностей на валу АРу(1), угол вылета <5у (?), и относительная скорость уу(/) ротора произвольно выбранного генератора мини-ЭЭС с постоянной инерции Т:. Связь между этими управляемыми

параметрами однозначно определяется через известную подсистему дифференциальных уравнений

Чм-^й. 0>

представленную в форме, соответствующей размерностям параметров: 'И; Т] [с]; ду [рад]; уу [рад/с]; АРу [отн.ед].

Объектом управления в рассматриваемом случае является изображающая точка ху =со1оп[/,Д/,у)уу,5у], которой искомым

управлением предписывается перемещение по ПТД

= со1оп[/,ДРр,ур,5р] на подынтервалах управления. Для построения ПТД можно использовать уравнения (1), так как хр (I) - это одна из траекторий

движения объекта.

На интервале управления [г^/у] выделяются три подынтервала, на которых при формировании ПТД достигаются различные промежуточные цели (рис.1). На первом подынтервале происходит уменьшение

начальной дополнительной кинетической энергии ротора синхронизируемого генератора до нулевого значения. В конце этого подынтервала относительная скорость ротора становится нулевой 0р2 = 0)> а относительный угол принимает некоторое произвольное

значение На втором и третьем подынтервалах

осуществляется снижение относительного угла вылета ротора генератора до нулевого значения. При этом управлением и(1) в конце второго подынтервала достигается некоторая (экстремальная) относительная скорость ур3' = ех1г, которая уменьшается до нуля к концу третьего

подынтервала (у® = 0), то есть к конечному моменту Ц- = ^ всего

интервала управления. В этот же момент времени полностью снимается управление: и(гг) = АР(*г) = 0.

В результате в момент интервала управления выполняются граничные (конечные) значения всех параметров ПТД хрТ =со1оп[^,А/>р7.,урГ,(УрГ] = со1оп[Гг,0,0,0], удовлетворяющие условиям

подключения генератора к электрической сети без дополнительных кинетической и потенциальной энергий.

Рис.1. Пример построения ПТД синхронизируемого генератора

Вид зависимостей ДРр(/),ур(/),£р(/), то есть форма ПТД, полностью

определяется принятым типом функции одной из этих компонент ПТД. При кусочно-постоянной (трехступенчатой) зависимости небаланса мощностей АРр (?) на основе подсистемы уравнений (1) получены формулы для расчета

всех компонент ПТД синхронизируемого генератора.

Обоснована и представлена математическая модель управляемого по ПТД динамического перехода синхронизируемой подсистемы произвольной сложности. Применительно к мини-ЭЭС дано подробное описание этой модели для частного случая, когда синхронизация подсистемы с одним генератором осуществляется с помощью управляющего устройства (УУ) реактивного типа (рис.2). Эта модель позволяет вычислять управления в виде переменной проводимости статического тиристорного компенсатора (СТК) и = Ь(г), обеспечивающего движение генератора по заданной ПТД. При этом управление электромагнитным моментом генератора осуществляется через изменение мощности статической нагрузки (СН) и параметров сети.

Сеть

Рис. 2. Схема одномашинной энергосистемы со сложной сетью

В третьей главе «Алгоритмы и примеры расчета процессов синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС» сформулированы задачи и условия формирования ПТД и управлений в мини-ЭЭС. Предложены алгоритмы формирования ПТД для задачи точной автоматической синхронизации генераторов при заданной длительности управления и при заданных параметрах интенсивности управляющих воздействий на валу ротора генератора. Представлен алгоритм расчета ПТД и управлений для задачи синхронизации подсистем мини-ЭЭС, а также алгоритм формирования ПТД для адаптивной синхронизации подсистем мини-ЭЭС. Приведены результаты моделирования разработанных алгоритмов синхронизации.

Обоснование применимости методов построения адаптивных СУПД к решению задач синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС требует проведения исследований в области формирования ПТД и управлений. Важным этапом этой работы является разработка алгоритмов синхронизации и их численное моделирование на ЦВМ для конкретизации задач исследований, связанных с аппаратной реализацией адаптивных систем синхронизации.

Для подробного исследования на данном этапе для синхронизации генераторов приняты штатные системы регулирования, а для синхронизации подсистем мини-ЭЭС УУ поперечного включения, моделируемые реактивными проводимостями, подключаемыми в управляющих узлах. Из них в примере предпочтение отдано СТК, как наиболее распространенному устройству, позволяющему осуществлять

управление обоих знаков.

Для аппаратного формирования ПТД и управлений одним из важнейших является требование к быстродействию соответствующих алгоритмов. В таких алгоритмах желательно исключить расчеты переходных режимов по каким-либо математическим моделям ЭЭС и использовать специально подобранные функции, обеспечивающие высокую скорость расчета ПТД и их коррекция по ходу реального процесса управления.

Наиболее простыми являются алгоритмы построения ПТД при заданном трехступенчатом изменении небаланса мощностей АРр(<). В

этом случае подсистема уравнений (1) отражает равноускоренное относительное движение ротора управляемого генератора, при котором

= = (2) 1J

/=и, (3)

где нижним индексом помечены начальные значения х(р'/, / = 1,3

параметров ПТД на обозначенных верхним индексом подынтервалах управления.

На основании этого алгоритма разработаны алгоритмы синхронизации генераторов с сетью мини-ЭЭС при заданной длительности подынтервалов управления, и при заданных небалансах мощностей (моментов) на валу ротора. При этом последний представлен в двух вариантах, когда управление процессом синхронизации начинается с частоты ниже и выше номинальной.

В задаче синхронизации подсистем мини-ЭЭС с использованием СПС вычисление управлений по ПТД осуществлено для одномашинной системы. Алгоритм этого расчета может быть использован при обосновании применения и проектировании современных систем синхронизации в мини-ЭЭС.

Разработан алгоритм расчета параметров ПТД новой формы, предназначенный для адаптивной синхронизации подсистем мини-ЭЭС. Отличительной особенностью этой формы является отсутствие скачкообразных переходов управления м = на стыках подынтервалов управления, что важно для практической реализации систем.

Важно и то, что ПТД строится для виртуального объекта - вектора напряжения в узле подключения синхронизируемой подсистемы. Этим исключается значительная часть информационных связей между объектами подсистемы.

В алгоритме построения ПТД, ускорение ар(г) вектора напряжения

представлено гладкой функцией, вследствие чего и управления

(управляющие воздействия) будут иметь непрерывный, а не кусочно-непрерывный вид. Для вычисления компонент ПТД ар,ур,с>р получены

следующие выражения:

Все алгоритмы расчета ПТД и управлений реализованы программно в математическом приложении MS Excel.

Результаты моделирования алгоритмов синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС показали их работоспособность и высокую эффективность. Они могут быть применены для разработки систем точной автоматической синхронизации.

В четвертой главе «Элементы и схемы адаптивных систем синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС» проанализирована обобщенная структура адаптивных СУПД объектов с позиций ее применимости к синтезу синхронизаторов. Дана оценка технической реализуемости адаптивных систем синхронизации. Представлены структурно-функциональные схемы адаптивных систем синхронизации генераторов, а также подсистем мини-ЭЭС с использованием СТК в качестве силовых элементов управления и ПТД в качестве эталонной модели. Обобщенная структурно-функциональная схема этих систем приведена на рисунке 3.

В этой схеме на объект управления (ротор генератора или подсистему мини-ЭЭС) помимо управляющего сигнала u(t) действуют неизмеряемые параметры в внешней среды и неопределяемые внешние возмущения n{t). Адаптация процесса управления производится по отношению к этим параметрам. В процессе управления программатор-анализатор рассчитывает ПТД хр (t), сравнивает реальные x(t) и

рассчитанные xp(t) значения параметров и подает рассогласование Ax(t) = x(t) - хр (/) на вход изменения уставки регулятора. Последний формирует управляющий сигнал u(t), соответствующий рассогласованию Ax(t), преобразует его в силовое воздействие с помощью силового элемента и подает на объект управления.

2я$$ . 2x(t-t2)

=--—j sin—--—;

(tT —12) tr-t2

sin

(4)

(5)

(6)

Рис.3. Обобщенная структурно-функциональная схема адаптивных систем точной синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС

Информационно-измерительная система регистрирует значения текущих параметров объекта управления и передает их на

программатор-анализатор системы. Цель управления и ограничения на параметры х(() и хр(?) формируются как задание для программатора-

анализатора, исходным (задающим) блоком системы.

По этой обобщенной схеме в диссертации построены и приведены полные структурно-функциональные схемы систем точной синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС.

Заключение

Существующие тенденции развития мини-ЭЭС предопределяют необходимость дальнейшего развития средств и методов управления процессами синхронизации генераторов и подсистем, как одной из задач актуальной проблемы повышения эффективности работы этих систем.

Теоретические предпосылки и полезные практические аналоги для создания более эффективных систем точной автоматической синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС содержатся в разработках и положениях теории построения адаптивных систем управления программным движением объектов. Принципиальную основу этой теории составляет положение о раздельном решении задач

формирования ПТД объектов и построения управлений, обеспечивающих движение по этим траекториям.

В теоретическом плане важно обосновать соответствие методов построения адаптивных СУПД технических объектов задачам синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС. В практическом плане для применения этого подхода к решению задач синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС необходимо решение ряда методических и технических задач.

Наметившееся в последние годы интенсивное распространение плавноуправляемых устройств в энергосистемах позволяет с новых позиций рассматривать задачу точной синхронизации подсистем мини-ЭЭС. Использование этих устройств в качестве силовых элементов позволит с большей гибкостью формировать законы и синтезировать системы точной синхронизации подсистем мини-ЭЭС.

Основные результаты по достижению поставленной цели исследований представлены в виде выводов к разделам диссертации. Наиболее важные из них формулируются так:

1. Разработаны способ и структурно-функциональные схемы устройств точной автоматической синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС, реализующие принцип управления по программным траекториям движения объектов.

2. Предложена новая форма ПТД управляемого объекта в составе синхронизируемой подсистемы, позволяющая исключить скачкообразные изменения параметров управляющих устройств.

3. Разработана структурно-функциональная схема адаптивного синхронизатора для подсистем мини-ЭЭС с использованием ПТД в качестве эталонной модели и СТК в качестве силового элемента.

4. Показано, что обобщенная структурно-функциональная схема, используемая в теоретических исследованиях адаптивных СУПД управляемых объектов, может быть принята в качестве концептуальной основы для разработки адаптивных синхронизаторов мини-ЭЭС. Задачи функционирования подсистем, предполагаемых к разработке адаптивных синхронизаторов мини-ЭЭС, логически согласуются с задачами функционирования блоков обобщенной схемы.

На основании этих и других результатов работы можно говорить о том, что к настоящему времени обоснована применимость принципа управления по программным траекториям движения для решения задач синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС. Создание синхронизаторов, работающих на этом принципе, позволит управлять процессами движения до полного выполнения условий точной синхронизации. Результаты моделирования работы алгоритмов и синтеза структурно-функциональных схем подтверждают тезис о реализуемости и потенциальной эффективности адаптивных синхронизаторов, построенных на этом принципе.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ПРЕДСТАВЛЕНО ВПУБЛИКАЦИЯХ

1. Абеуов Р.Б., Барановский И.Д. Рассмотрение регулирующих способностей газотурбинных электростанций (ГТЭС) малой мощности // Материалы десятой Всероссийской научно-технической конференции «Энергетика: Экология, надежность, безопасность». -Томск: Изд-во ТПУ, 2004.- С.49-50.

2. Абеуов Р.Б., Барановский И.Д. О применении нетрадиционных средств для управления режимами децентрализованных электроэнергетических систем // Материалы одиннадцатой Всероссийской научно-технической конференции «Энергетика: Экология, надежность, безопасность». - Томск: Изд-во ТПУ, 2005-С. 46-48.

3. Абеуов Р.Б., Барановский И.Д., Хрущев Ю.В. Условия работы газотурбинных станций в электроэнергетических системах // 38 Вестник УГТУ-УПИ. «Проблемы управления электроэнергетикой в условиях конкурентного рынка»: Сборник трудов/ отв.ред. П.И. Бартоломей. - Екатеринбург: ГОУ ВПО «УГТУ-УПИ», 2005. -№12(64).-С.306-308.

4. Абеуов Р.Б., Барановский И.Д. Управление динамическими переходами малых электростанций // Наука. Технологии. Инновации.: Материалы Всероссийской научной конференции молодых ученых в 7-ми частях. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2006. - С. 89-90.

5. Абеуов Р.Б., Хрущев Ю.В. Задачи построения систем автоматического управления динамическими переходами децентрализованных энергосистем // «Известия вузов «Электромеханика». - Новочеркасск: Изд-во ЮРГТУ, 2006. - №3. -С. 107-111.

6. Абеуов Р.Б. К вопросу синтеза адаптивных систем автоматического управления динамическими переходами децентрализованных энергосистем И Современные техника и технологии: Материалы тринадцатой Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Томск: Изд-во ТПУ, -Т. 1.-2007.-С. 13-15.

7. Абеуов Р.Б., Батаршинов Т.Р. Анализ возможностей комплексов моделирования режимов энергосистем // Современные техника и технологии: Материалы тринадцатой Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. -Томск: Изд-во ТПУ,-Т.1.-2007.-С. 18-19.

8. Абеуов Р.Б. Управление генераторами электростанций по программным траекториям движения технических объектов // Электромеханические преобразователи энергии: Материалы

Международной научно-технической конференции. - Томск: Изд-во ТПУ,- 2007,- С. 95.-97.

9. Абеуов Р.Б., Батаршинов Т.Р. О проблемах эксплуатации электростанций малой мощности в автономных энергосистемах // Энергосбережение и энергетическая безопасность регионов России: Материалы восьмого Всероссийского совещания. - Томск: ТМДЦ «Технопарк». - 2007. - С. 89-92.

10. Абеуов Р.Б. Алгоритм синхронизации несинхронно работающих частей энергосистемы в паузе автоматического повторного включения И Материалы тринадцатой Всероссийской научно-технической конференции «Энергетика: Экология, надежность, безопасность». - Томск: Изд-во ТПУ.-2007 - С. 5-7.

11.Абеуов Р.Б., Батаршинов Т.Р. Разработка способа управления процессом синхронизации генераторов с сетью с использованием статического тиристорного компенсатора // Знания, умения, навыки - путь к созданию новых инженерных решений: Материалы Университетской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых посвященная 100-летию со дня рождения Н.В. Никитина. - Томск: Изд-во ТПУ. - 2007 - С. 7-8.

12.Абеуов Р.Б., Батаршинов Т.Р. Разработка способа автоматической точной синхронизации генераторов с сетью с фиксированным временем управления // Наука. Технологии. Инновации.: Материалы Всероссийской научной конференции молодых ученых в 7-ми частях. - Новосибирск: Изд-во НГТУ. - 2007.- С. 186-189.

13.Абеуов Р.Б., Заподовников К.И., Тановицкий Ю.Н., Хрущев Ю.В. Автоматическое управление процессом синхронизации генераторов мини-ТЭС по программным траекториям движения технических объектов // «Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники». - Томск: Изд-во ТУСУР, 2007.-№2(16).-С. 180-185.

М.Абеуов Р.Б., Шелякина Е.В., Батаршинов Т.Р. Использование управляемого шунтирующего реактора для решения задач управления динамическими переходами электростанций малой мощности // Современные техника и технологии: Материалы четырнадцатой Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Томск: Изд-во ТПУ, -Т.1.-2008.-С. 121-123

15..Абеуов Р.Б., Романов P.O., Батаршинов Т.Р. О возможности управления синфазным АВР по программным траекториям движения // Современные техника и технологии: Материалы четырнадцатой Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Томск: Изд-во ТПУ, — Т.1. - 2008-С. 96-97.

16.Абеуов Р.Б., Батаршинов Т.Р. Программное управление процессом синхронизации генераторов с сетью // Современные техника и

технологии: Материалы четырнадцатой Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Томск: Изд-во ТПУ, - Т. 1. - 2008 - С. 11-12.

17.Абеуов Р.Б., Батаршинов Т.Р. Разработка алгоритма автоматической точной синхронизации генераторов с сетью с фиксированными небалансами мощностей не валу // Электроэнергия: от получения и распределения до эффективного использования: Материалы всероссийской научно-технической конференции. - Томск: Изд-во ТПУ.-2008,-С. 174-176.

18.Абеуов Р.Б., Барановский И.Д., Хрущев Ю.В. О задачах повышения эффективности использования нетрадиционных регулирующих устройств в системах электроснабжения нефтяных промыслов // Электроэнергия: от получения и распределения до эффективного использования: Материалы всероссийской научно-технической конференции. - Томск: Изд-во ТПУ. -2008 - С. 152-153.

19.Пат. 75106 РФ МПК51 Н021 3/42, Н02Р 9/42. Устройство для синхронизации возбужденной синхронной машины с сетью / Абеуов Р.Б., Джумик Д.В., Хрущев Ю.В. - Заявлено 03.03.2008; Опубл. 20.07.2008.

20.Абеуов Р.Б., Заподовников К.И., Хрущев Ю.В. О возможности автоматического управления процессом точной синхронизации генераторов мини-ТЭС по программным траекториям движения // «Известия вузов «Проблемы энергетики». - Казань: Изд-во КГЭУ. -2008.-№7-8/1.-С. 43-47.

Подписано к печати 23.11.2008. Тираж 100 экз. Кол-во стр. 18. Заказ № 123 Бумага офсетная. Формат А-5. Печать RISO. Отпечатано в типографии ООО «РауШ мбх» Лицензия Серия ПД № 12-0092 от 03.05.2001г. 634034, г. Томск, ул. Усова 7, ком. 046 тел. (3822) 56-44-54

ВВЕДЕНИЕ.

1 ПРЕДМЕТНАЯ ОБЛАСТЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1 Проблемы управления режимами мини-энергосистем.

1.2 Задачи и способы синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС.

1.3 Алгоритмы и устройства систем точной автоматической синхронизации.

1.4 Перспективные средства и способы автоматического управления процессами точной синхронизации.

1.5 Принципы построения адаптивных систем автоматического управления.

1.6 Выводы.

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ АДАПТИВНОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ ГЕНЕРАТОРОВ И ПОДСИСТЕМ МИНИ-ЭНЕРГОСИСТЕМ.

2.1 Основы общей теории управления движением технических объектов.

2.2 Основы построения программных траекторий движения синхронизируемых генераторов и частей (подсистем) мини-ЭЭС.

2.3 Основы методики расчета управлений движением генераторов в составе синхронизируемых частей мини-ЭЭС.

2.4 Расчет управлений при одном управляющем устройстве.

2.5 Расчет управлений при синхронизации одномашинной подсистемы мини-ЭЭС.

2.6 Применение принципа адаптивности для решения задач синхр онизации.

2.7 Выводы.

3 АЛГОРИТМЫ И ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ПРОЦЕССОВ СИНХРОНИЗАЦИИ ГЕНЕРАТОРОВ И ПОДСИСТЕМ МИНИ-ЭЭС.

3.1 Задачи и условия формирований ПТД и управлений в мини-ЭЭС.

3.2 Примеры алгоритмов формирования программных траекторий движения.

3.2.1 Алгоритм при заданной длительности подынтервалов управления.

3.2.2 Алгоритм при заданных небалансах мощностей (моментов) на валу ротора.

3.3 Примеры расчета ПТД и управлений при синхронизации подсистем мини-ЭЭС.

3.3.1 Алгоритм формирования ПТД и управлений движением генераторов при синхронизации несинхронно работающих частей мини-ЭЭС с использованием УУ реактивного типа.

3.4 Алгоритм формирования ПТД для адаптивной синхронизации подсистем мини-ЭЭС.

3.5 Моделирование алгоритмов синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС.

3.5.1 Моделирование алгоритма синхронизации генератора с сетью мини-ЭЭС при заданной длительности подынтервалов управления.

3.5.2 Моделирование алгоритма синхронизации генератора с сетью мини-ЭЭС при заданных небалансах мощностей на валу ротора.

3.5.3 Моделирование алгоритма синхронизации несинхронно работающих частей мини-ЭЭС с использованием УУ реактивного типа.

3.6 Выводы.

4 ЭЛЕМЕНТЫ И СХЕМЫ АДАПТИВНЫХ СИСТЕМ СИНХРОНИЗАЦИИ

ГЕНЕРАТОРОВ И ПОДСИСТЕМ МИНИ-ЭЭС.

4.1 Обобщенная структурно-функциональная схема адаптивных СУПД объектов.

4.2 Оценка технической реализуемости адаптивных систем синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС.

4.3 Структурно-функциональная схема устройства синхронизации генератора с сетью мини-ЭЭС.

4.4 Структурно-функциональная схема устройства синхронизации подсистем мини-ЭЭС.

4.5 Устройство адаптивной синхронизации подсистем мини-ЭЭС.

4.6 Выводы.

Актуальность темы

К настоящему времени в России созданы электроэнергетические системы (ЭЭС), в силу ряда объективных причин оставшиеся «островками», не связанными, либо «слабо» связанными с Единой национальной энергетической системой (ЕНЭС) электрическими сетями. К ним, в частности, относятся энергосистемы Якутии, Магаданской и Камчатской областей, Чукотского, Ямало-Ненецкого, Ханты-Мансийского автономных округов, острова Сахалин, полуострова Таймыр и множество энергосистем малой мощности, которые кратко можно обозначить как мини-энергосистемы (мини-ЭЭС) [1]. Основными причинами возникновения таких энергосистем можно считать:

• низкую степень социально-экономической освоенности территорий;

• территориальную удаленность от объектов ЕНЭС й, как следствие, экономическую нецелесообразность их объединения с ЕНЭС;

• привязку энергетических объектов к одному крупному потребителю (промышленному предприятию, месторождению полезных ископаемых, городу, поселку и пр.);

• малую плотность хозяйствующих субъектов и населения на территориях, и их концентрацию вокруг объектов электроэнергетики. Энергетический район, на территории которого располагаются подобные энергосистемы можно определить как территорию в малонаселенном и малоосвоенном регионе, обслуживаемую энергетическим комплексом, состоящим из одного или нескольких генерирующих источников (электростанций) и не связанным, либо «слабо» связанным с объектами ЕНЭС линиями электропередачи. Однако при рассмотрении вопросов управления режимами энергосистем использовать термин энергетический район» не совсем корректно, так как он характеризует некую территорию, на которой располагаются объекты энергетики, а не электроэнергетическую систему. Поэтому далее для обозначения таких ЭЭС используется термин «мини-энергосистема».

Мини-энергосистема — это энергосистема, удаленная от основных энергетических центров, примыкающая к объектам ЕНЭС по «слабым» связям, либо работающая автономно, и имеющая в своем составе одну или несколько электростанций малой мощности. В большинстве своем это газотурбинные (ГТЭС), газопоршневые (ГПЭС) и дизельные электростанции (ДЭС), установленная мощность которых колеблется от 0,1 до 24 МВт. Обобщенно эти станции далее называются мини-тепловыми электростанциями (мини-ТЭС) [2].

Мини-ЭЭС и, соответственно, мини-ТЭС относятся к совокупности объектов «малой энергетики», как подотрасли энергетики в целом.

Целесообразность обособления «малой энергетики» подтверждается наличием ряда особенностей функционирования ее объектов, таких как:

• отсутствие принципов диспетчеризации, характерных для мощных энергообъединений (ЭО);

• преобладание генерации электрической энергии на базе мини-ТЭС;

• отсутствие, или слабая оснащенность системами противоаварийного управления и противоаварийной автоматики;

• преобладание воздушных линий (BJI) электропередачи на опорах в деревянном исполнении над кабельными линиями;

• почти повсеместное отсутствие утилизации тепла и, как следствие, низкий коэффициент полезного действия электростанций. В условиях Сибири, Дальнего Востока и Крайнего Севера дополнительно проявляются:

• повышенные требования к надежности из-за работы в тяжелых климатических условиях;

• большая рассредоточенность объектов энергетики;

• продолжительное время, требуемое для доставки ремонтного персонала, а также материалов и инструментов при необходимости устранения аварий.

В таких условиях задачи обеспечения эффективного управления режимами мини-ЭЭС остаются одними из важных. Из всего разнообразия этих задач, одной из наиболее актуальных является задача повышения эффективности систем синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС. Это объясняется тем, что существующие системы синхронизации не всегда позволяют обеспечить быстрое и с приемлемым качеством переходного процесса включение генераторов и подсистем мини-ЭЭС на параллельную работу с сетью, а элементная база и алгоритмические схемы этих систем являются морально устаревшими. Решение задачи повышения эффективности систем синхронизации может быть достигнуто различными способами, в том числе с применением плавно управляемых технических средств изменения активной и реактивной мощностей. Появление интереса к подобным средствам продиктовано в настоящее время интенсивной реализацией концепции широкого применения управляемых (гибких) линий электропередач переменного тока, получившей в иностранной литературе название Flexible AC Transmission Systems (FACTS). В рамках работы исследуется возможность применения статического тиристорного компенсатора (СТК), как одного из существующих FACTS-устройств, в качестве средства управления процессом точной синхронизации подсистем мини-ЭЭС.

Широкое применение FACTS-технологий для управления процессами синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС сдерживается отсутствием рациональных законов управления и соответствующих этим законам автоматических систем. К настоящему времени более развиты способы и технологии непрерывных воздействий на нормальные режимы энергосистем. Между тем, широкие возможности средств плавного управления и их бурное развитие в последние годы продиктовали необходимость в оценке их применимости для управления переходными режимами ЭЭС. Важно отметить, что развитие FACTS-технологий в электроэнергетике поддерживается корпоративной программой «Создание в Единой Национальной Энергосистеме России гибких систем электропередачи переменного тока» [3]. Этот факт внес новые стимулы в разработку принципов, законов и FACTS-устройств для управления движением энергосистем в переходных режимах, в том числе и в режимах синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС.

Для разработки эффективных систем автоматического управления процессами синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС с применением, или без применения FACTS-устройств к настоящему времени накоплены достаточные теоретические знания. К ним, прежде всего, следует отнести высокий уровень развития теории автоматического управления в целом и развитие научно-технического направления «Автоматическое управление программным движением объектов» в частности [4]. Основные теоретические положения этого направления в прикладном аспекте для управления переходными режимами энергосистем проработаны и опубликованы в книге [5]. Потенциал прикладных разработок этого направления для энергосистем далеко не исчерпан. Предлагаемая вниманию работа является одним из первых шагов в этом направлении.

Цель работы

Целью работы является построение эффективных алгоритмов и структурно-функциональных схем систем точной синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС на основах теории автоматического управления программным движением объектов.

Для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи: • обоснование возможности эффективного решения задач управления процессами точной автоматической синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС на основах теории автоматического управления программным движением объектов;

• разработка и алгоритмизация способов адаптивного управления процессами точной автоматической синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС по программным траекториям движения;

• обоснование и формирование структурно-функциональных схем систем автоматического адаптивного управления процессами точной синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС;

• синтез основных функциональных блоков адаптивных систем синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС, как элементов сформированных структурно-функциональных схем.

Методика проведения исследования

Работа основана на общей теории функционирования электроэнергетических систем, теории электромагнитных и электромеханических переходных процессов, положениях теории автоматического управления программным движением и принципах построения адаптивных систем управления программным движением (СУПД) технических объектов. Моделирование режимов работы ЭЭС выполнялось численными методами с использованием промышленного программного комплекса ДАКАР, и цифровой трехфазной динамической модели энергосистем разработанной специалистами Томских университетов, политехнического и университета систем управления и радиоэлектроники.

Научная новизна

Научная новизна диссертации заключается в том, что впервые осуществлены:

• постановка и решение задачи синтеза эффективных адаптивных систем точной автоматической синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС на основах теории автоматического управления программным движением технических объектов;

• построение алгоритмов формирования программных траекторий движения для адаптивных систем точной автоматической синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС;

• построение структурно-функциональных схем адаптивных синхронизаторов генераторов и подсистем мини-ЭЭС действующих на основе управления по программным траекториям движения;

• построение структурно-функциональной схемы адаптивного синхронизатора подсистем мини-ЭЭС с использованием программной траектории движения в качестве эталонной модели;

• обоснование применимости СТК, как одного из существующих плавнорегулируемых устройств, для адаптивного управления процессами синхронизации подсистем мини-ЭЭС по программным траекториям движения.

Практическая ценность

Результаты разработки предлагаемых способов адаптивного управления по программным траекториям движения достаточны для создания синхронизаторов, обеспечивающих включение генераторов в сеть и объединения подсистем мини-ЭЭС с весьма малыми значениями потенциальной и кинетической энергий относительного движения и, следовательно, с высоким качеством последующих переходных процессов.

Реализация предлагаемых способов точной синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС представляет самостоятельный интерес, а также рассматривается в качестве базы для создания более совершенных систем точной синхронизации частей ЭЭС в цикле автоматического повторного включения, и как начальная ступень для их развития и применения в мощных энергосистемах ЕНЭС.

Основные результаты, выносимые на защиту:

1. Новый способ адаптивной синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС, позволяющий сократить время включения на параллельную работу, и повысить качество последующего переходного процесса.

2. Методические рекомендации к построению и примеры построения программных траекторий движения для синтезируемых адаптивных систем синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС.

3. Структурно-функциональная схема системы точной синхронизации подсистем мини-ЭЭС с использованием программной траектории движения в качестве эталонной модели.

4. Математическая модель функционирования СТК, в качестве силовых устройств управления в процессе адаптивной синхронизации подсистем мини-ЭЭС.

Реализация результатов работы

Результаты работы включены в план мероприятий по модернизации системы электроснабжения муниципального предприятия «Салехардэнерго», а также предусматриваются к использованию в проектной деятельности ООО «Томскэл ектр осетьпроект».

Апробация работы

Основные результаты работы были доложены и обсуждены на семинарах кафедры электроэнергетических систем и высоковольтной техники Томского политехнического университета (ТПУ); на Всероссийских научно-технических конференциях «Энергетика: Экология, надежность, безопасность». Томск, ТПУ, 2004, 2005, 2007 г.г.; на Международных научно-практических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых - «Современные техника и технологии». Томск, ТПУ, 2007, 2008 г.г.; на Международной научно-технической конференции

Электромеханические преобразователи энергии». Томск, ТПУ 2007г.; на

Всероссийских научных конференциях молодых ученых - «Наука. Технологии. Инновации». Новосибирск, НГТУ, 2006, 2007 г.г.; на Всероссийском совещании «Энергоэффективность и использование возобновляемых источников энергии — основные резервы энергетической безопасности регионов России». Томск, ТМДЦ «Технопарк», 2007 г.; на Университетской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых - «Знания, умения, навыки - путь к созданию новых инженерных решений». Томск, ТПУ, 2007 г.; на Всероссийской научно-технической конференции «Электроэнергия: от получения и распределения до эффективного использования». Томск, 2008 г.

Публикации

По результатам исследований опубликовано 20 научных работ. Из них: статьи в реферируемых журналах — 3; материалы и тезисы докладов — 16; патент на полезную модель - 1.

Структура и объем работы

Материалы диссертации структурно представлены введением, четырьмя главами, заключением, библиографическим списком из 96 наименований и приложениями. Основное содержание изложено на 165 страницах, иллюстрировано 28 рисунками, содержит 8 таблиц.

Основные результаты по достижению поставленной цели исследований представлены в виде выводов к разделам диссертации.

Наиболее важные из них формулируются так:

1. Разработаны способ и структурно-функциональные схемы устройств точной автоматической синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС, реализующие принцип управления по программным траекториям движения.

2. Предложена новая форма ПТД управляемого объекта в составе синхронизируемой подсистемы, позволяющая исключить скачкообразные изменения параметров управляющих устройств.

3. Разработана структурно-функциональная схема адаптивного синхронизатора для подсистем мини-ЭЭС с использованием ПТД в качестве эталонной модели и СТК в качестве силового элемента.

4. Показано, что обобщенная структурно-функциональная схема, используемая в теоретических исследованиях адаптивных СУПД управляемых объектов, может быть принята в качестве концептуальной основы для разработки адаптивных синхронизаторов мини-ЭЭС. Задачи функционирования подсистем, предполагаемых к разработке адаптивных синхронизаторов мини-ЭЭС, логически согласуются с задачами функционирования блоков обобщенной схемы.

На основании этих и других результатов работы можно говорить о том, что к настоящему времени обоснована применимость принципа управления по программным траекториям движения для решения задач синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС. Создание синхронизаторов, работающих на этом принципе, позволит управлять процессами движения до полного выполнения условий точной синхронизации. Результаты моделирования работы алгоритмов и синтеза структурно-функциональных схем подтверждают тезис о реализуемости и потенциальной эффективности адаптивных синхронизаторов, построенных на этом принципе.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Существующие тенденции развития мини-ЭЭС предопределяют необходимость дальнейшего развития средств и методов управления процессами синхронизации генераторов и подсистем, как одной из задач актуальной проблемы повышения эффективности работы этих систем.

Теоретические предпосылки и полезные практические аналоги для создания более эффективных систем точной автоматической синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС содержатся в разработках и приложениях теории построения адаптивных систем управления программным движением объектов. Принципиальную основу этой теории составляет положение о раздельном решении задач формирования программных траекторий движения объектов и построения управлений, обеспечивающих движение по этим траекториям.

В теоретическом плане важно обосновать соответствие методов построения адаптивных СУПД технических объектов задачам синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС. В практическом плане для применения этого подхода к решению задач синхронизации генераторов и подсистем мини-ЭЭС необходимо решение ряда методических и технических задач.

Наметившееся в последние годы интенсивное распространение плавноуправляемых устройств в энергосистемах позволяет с новых позиций рассматривать задачу точной синхронизации подсистем мини-ЭЭС. Использование этих устройств в качестве силовых элементов позволит с большей гибкостью формировать законы и синтезировать системы точной синхронизации подсистем мини-ЭЭС.

1. Илъковский К.К., Ливийский А.П., Парников Н.М., Дьяконов П.М. Проблемы малой энергетики в энергоизолированных районах Сибири и Дальнего Востока // Горный журнал. 2004. - Спец. выпуск. - С 15-21.

2. Российское открытое акционерное общество энергетики и электрификации «ЕЭС России» Приказ от 29.05.2006 года, № 380 «О создании управляемых линий электропередачи и оборудования для них».

3. Тимофеев А.В. Построение адаптивных систем управления программным движением Л.: Энергия. Ленингр. отд-ние, 1980 - 88 с.

4. Хрущев Ю.В. Управление движением генераторов в динамических переходах энергосистем —Томск: STT, 2001. 310 с.

5. Борисов Ю.В., Гуревич Ю.Е., Пойдо А.И., Хвощинская З.Г. О применении газотурбинных генераторов в энергосистемах России // Электричество. 1995. - №11. - С. 2-8.

6. Гуревич Ю.Е., Мамикоиянц Л.Г., Шакорян ЮТ. Проблемы обеспечения надежного электроснабжения потребителей от газотурбинных электростанций небольшой мощности // Электричество. — 2002. №2. — С. 29.

7. Абеуов Р.Б.у Барановский И.Д. Управление динамическими переходами малых электростанций // Наука. Технологии. Инновации.: Материалы Всероссийской научной конференции молодых ученых в 7-ми частях. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2006. - С. 89-90.

8. А.С. №598179 СССР H02J 3/42. Способ синхронизации возбужденной синхронной машины и устройство для его осуществления. Опубл. 1967.

9. А.С. №1043787 СССР H02J 73/40. Способ синхронизации возбужденной синхронной машины и устройство для его осуществления. Опубл. 1983.

10. Пат. №2190917 РФ, МПК 7, H02J 3/42. Способ синхронизации возбужденной синхронной машины и устройство для его осуществления. Опубл. 10.10.2002

11. Хб.Овчаренко Н.И. Автоматика электрических станций и электроэнергетических систем: учебник для вузов / Под ред. А. Ф. Дьякова. — М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003. 504 с.

12. Электротехнический справочник. Т.З. Кн. 2. М.: Энергия, 1981. -640 с.

13. Методические указания по техническому обеспечению автоматического синхронизатора СА-1. — М.: Союзтехэнерго, 1980.

14. Аганичев К.С., Лукоянов В.Ю., Панфилов Н.И. Автоматический микропроцессорный синхронизатор «Спринт» // Электрические станции. — 1999.-№8.-С. 48-51.

15. Кочкин В.И., Нечаев О.П. Применение статических компенсаторов реактивной мощности в электрических сетях энергосистем и предприятий. -М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003. 248 с.

16. The Unified Power Controller: A new approach to Power Transmissioncontrol / L.Gyugyi, C.D. Schauder, S.L. Williams, et al. IEEE Transactions on Power Delivery. April 1995. Vol.10. № 2.

17. Superconductor technology may save U.S. industries 26 billion per year // Transmiss and Distrib. 1992. - 44. - № 9. - C. 15.

18. Energizing systems with SMES/O' Connor Leo // Mech. Eng. 1992. -114. -№ 9.-C.132.

19. Астахов Ю.Н., Веников B.A., Тер-Газарян А.Г. Накопители энергии в электрических системах: учебное пособие для электроэнергет. спец. вузов. — М.: Высш.шк.,1989. 159 с.

20. Ъ\.Якимец И.В., Астахов Ю.Н., Лабунцов В. А. и др. Сверхпроводниковые накопители для электроэнергетических систем // Электричество. -1995. №9. - С. 2-7.

21. Ъ2.Якимец И.В., Наровлянский В.Г., Матвейкин В.М. Выбор параметров индуктивного накопителя для энергетической системы // Электричество. — 1992.-№6.-С. 18-24.

22. Воробьев А.Ю., Никитин Д.В., Хачатурова Е.А. Способ расчета и управления режимом работы накопителей электроэнергии в электроэнергетических системах // Электричество. — 1993. № 11. - С. 9-14.

23. Надежность систем энергетики. Терминология. / Под ред. Ю.Н. Руденко. Вып. 95. - М.: Наука, 1980. - 42 с.

24. Веников В. А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах. — М.: Высшая школа, 1978. — 415 с.

25. ЪЪ.Воропай Н.И. Упрощение математических моделей динамики электроэнергетических систем. — Новосибирск: Наука, 1981. 112 с.

26. Богатырев JJ.JJ. К вопросу управления переходными процессами в электроэнергетической системе // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. —1978.-№4.-С. 23-36.

27. Богатырев Л.Л. Выбор регулирующих станций для управления переходными процессами в электроэнергетических системах // Электричество. 1978. - №3. - С. 16-21.

28. Абраменкова Н.А., Воропай Н.И., Заславская Т.Б. Структурно-режимный анализ электроэнергетических систем для выбора принципов противоаварийного управления: учебное пособие. Новосибирск: НГТУ, 1996.-63 с.

29. Ефимов Д.Н. Методы и алгоритмы формирования расчетных условий при исследовании динамической устойчивости электроэнергетических систем: Автореф. дис. канд. техн. наук. / СО РАН. Иркутск, 1998. - 25 с.

30. Иофъев Б.И. Автоматическое аварийное управление мощностью энергосистем. — М.: Энергия, 1974. — 416 с.

31. Кулешов B.C., Лакота Н.А. Динамика систем управления манипуляторами. М.: Энергия, 1971. - 327 с.

32. Тимофеев А.В. Роботы и искусственный интеллект. М.: Наука, 1978.- 192 с.51 .Тимофеев А.В., Экало Ю.В. Устойчивость и стабилизация программных движений робота манипулятора // Автоматика и телемеханика.- 1976.-№8.-С. 67-75.

33. Лотош М.М. Основы теории автоматического управления. — М.: Наука, 1979.-256 с.

34. Попов Е.Н. Теория нелинейных систем автоматического регулирования и управления. М.: Наука, 1979. - 256 с.

35. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. -М.: Наука, 1976. — 768 с.

36. А.С. 744842 СССР. Устройство для измерения динамического изменения угла вылета ротора синхронного генератора / Хрущев Ю.В., Стальная М.И., Савич В.А. и др. БИ № 24, 1980. - 4 с.

37. А.С. 851628 СССР. Устройство для измерения скольжения синхронного генератора / Хрущев Ю.В., Стальная М.И., Савич В.А. и др. -БИ № 28, 1981.-3 с.

38. А.С. 855853 СССР. Устройство для измерения угла вылета ротора синхронного генератора / Хрущев Ю.В., Стальная М.И., Савич В.А. и др. — БИ№ 30,1981.-4 с.

39. Хрущев Ю.В., Стальная М.И., Савич В.А. Измерение скорости вращения ротора синхронного генератора с помощью дискретного логического устройства / АлтПИ. Барнаул, 1980. - 5 с. Деп. в Информэнерго. № Д/738.

40. Хрущев Ю.В., Плотников Ю.Н., Мастерова О.А. Использование отклонения периода частоты вращения ротора генератора для управления динамическими переходами энергосистем // Изв. вузов. Энергетика. 1986. — № 11.-С. 42-43.

41. Повышение надежности энергосистем Казахстана: Материалы Респ. науч.-техн. совещ. (Караганда, 1982). Алма-Ата, 1983.-С. 106-109.67 .Советов, В.А. Семенов. Противоаварийное управление в энергосистемах. -М.: Энергоатомиздат, 1988. — 416 с.

42. Р. С. Рабинович. Автоматическая частотная разгрузка энергосистем. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 352 с.

43. Приспосабливающиеся автоматические системы / Э. Мишкин, Л. Браун. — М.: Изд-во иностр. лит., 1963. 670 с.

44. Солодовников В.В., Шрамко JT.C. Расчет и проектирование аналитических самонастраивающихся систем с эталонными моделями. — М.: Машиностроение, 1972. — 270 с.

45. Земляков С.Д., Рутковский В.Ю.О синтезе самонастраивающихся систем управления с эталонной моделью // Автоматика и телемеханика. — 1966. -№3,- С. 70-77.

46. Громыко В.Д., Санковский Е.А. Самонастраивающиеся системы с моделью. М.: Наука, 1974. - 80 с.73 .Костюк В.И. Беспоисковые градиентные самонастраивающиеся системы. Киев: Техника, 1969. — 274 с.

47. Козлов Ю.М., Юсупов P.M. Беспоисковые самонастраивающиеся системы. М.: Наука. — 1969. - 456 с.

48. ПЪ.Лойко Е.Н., Путилова А.Т. Применение теории оптимального управления к электрическому торможению генераторов блочных электропередач переменного тока // Изв. СО АН СССР. Сер. техн. наук. -1971. вып.2. -№8. - С. 39-45.

49. А.С. 900365 СССР. Способ электрического торможения синхронного генератора и устройство для его осуществления / Хрущев Ю.В., Стальная М.И., Савич В.А. и др. БИ № 3, 1982. - 5 с.

50. Хрущев Ю.В., Савич В.А., Данилов С.Н. и др. Особенности сохранения динамической устойчивости промежуточных электростанций / АлтПИ. Барнаул, 1981. - 9 с. Деп. в Информэнерго. № Д/847.

51. Абеуов Р.Б. Управление генераторами электростанций по программным траекториям движения технических объектов // Электромеханические преобразователи энергии: Материалы Международной научно-технической конференции. — Томск: Изд-во ТПУ, 2007. С. 95-97.

52. Абеуов Р.Б., Хрущев Ю.В. Задачи построения систем автоматического управления динамическими переходами децентрализованных энергосистем // «Известия вузов «Электромеханика». -Новочеркасск: Изд-во ЮРГТУ, 2006. №3. - С. 107-111.

53. Пат. 75106 РФ МПК51 H02J 3/42, Н02Р 9/42. Устройство для синхронизации возбужденной синхронной машины с сетью / Абеуов Р.Б., ДВ. Джумик, Хрущев Ю.В. Заявлено 03.03.2008; Опубл. 20.07.2008.