автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Структурная адаптация электроэнергетических систем к режимам

НОВОСИБИРСКИЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИ! ИНСТИТУТ

На правах рукописи УДК 621.311.

ФИЕОВ АЛЕКСАНДР ГЕОРГИЕВИЧ

СТРУКТУРНАЯ АДАПТАЦИЯ ЭЛЕКТРОЭНЛР1'КТНЧШШ СКСТШ К РЕВМАН

Сшзцчалыгасть 05.14.02 - Электрические станция (электрическая часть ), сети, влектровнергетические система я управление юга

Автореферат диссертация на соискание ученой степени доктора технически! наук

Новосибирск 1992

Работа выполнена в Новосибирском ¡электротехническом институте.

Сфщиалыше оппоненты:

- доктор технических наук, . засл. деятель науки и

техники РСФСР, профессор Д.А. Арзамасцев

- доктор технических наук, профессор А.З. Гамм

- доктор технических наук, профессор В.А. Строен

Вадуцая организация: Сибирский институт Энзргосатытроект .

с ■

Защита состоится " ^ апреля 19Э2 г. в ^ час на

заседании специализированного соаота Д 063.34-01 при

Иовосибирихоы олактротехннческоы института ( 6300Э2,

Новосибирск, пр. К.Маркса 20)

- С диссертацией исто ознакомиться в библиотека ЮТИ.

; о

Автореферат разослан " ' " марта 1992 г.

Учений секретарь спациолизированого совета,

к.т.н., доцент (и, В.Я. Ольховский

Актуальность проблемы.

Общественно-политические и экономические изменения в бывпнм СССР определяющим образам влияют на развитие электроэнергетической отрясли. Переоценка целей и критериев общественного производства ведет к его реструктуризации, формированию новых: отношений с электроэнергетикой, значительному повышению требований к минимизации экологических последствий энергетического производства. В этих условиях становится невозможным дальнейший экстенсивный путь развития электроэнергетики и электроэнергетической технологии. IIa первый план выходят задачи реконструкщй! производства, его автоматизации, внедрения а практику достижений науки и передовой технологии.

Длительное время развитие электроэнергетики в СССР было подчинено идее создаш1Я Единой электроэнергетической системы страны (ЕЭС СССР). В ее основу была положена концепция объединения энергосистем на переменном токе в одном из наиболее простых ее видов с инвариантной к режимам схемой коммутации сети. Этот выбор был обусловлен наряду с другими факторами ресурсными ограничениями коммутационной аппаратуры и недостаточностью структурно?! управляемости схем коммутации электрических сетей.

Значительный вклад в рэиение задачи обеспечения вЗфективности электроэнергетического производства на основе объединения энергосистем внесли работы многих советских ученых: Д.Л. Арзамасцева, Я.Д. Баркана, В.В. Бушуева, В.А. Беликова, Л.З. Гамма, В.М. Горн-штейна, A.A. Горэва, И.А.Груздева, П.С. Жданова, В.Г. Журавлева, В.И. Идэльчшса, Б.И. Иофьева, В.Г. Китушина, Л.А. Кощеева, Л.А. Круша, Э.С. Лукашева, М.Л. Левхшштейна, Я.И. Луганского, Г.М. Павлова, М.Г. Портного, H.H. Розанова, Ю.Н.Рудэнко, В.А. Семенова. В.А. Строева, Х.Ф. Фазылова, Л.В. Цукершша, В.М. Чебана, Р.В. Шнеля, О.В. Щербачева, В.К. Щербакова, Ю.В. Щербины и другие исследования и р'ярпботкл, выполненные во ВШ1ИЭ, СЗИ СО Ali СССР, МЭИ, ЦДУ ЕЗС СССР, Bl'iül и НИИ ЗСП, ЛШ1, НШПТ, ЮТИ, СпбНИИЭ, год АН УССР, ИЛИ, КПИ, ЭНМГ, РШ. ТялПИ.УЯ!, ОДУ Урала, ОДУ Северо-Запада и др. организациях.

В последующем проявились недостатки этой концепции при еысокой загруженности системообразующих связей:предраспологенность системы к каскадному развитии аварий; «шячния падеягастл электроснабжения пагробитолэйгфэпнчрное возрастание сложности функциональных, задач технологического и, особенно, противоаварийнного управлений:недоис-ттльзор'!!'!!^ ресурса cwvrwM в обеспечении ладегзгасти ¡»лектроспябГ'э-

пил погреОИТйлей.

Причины этого заключаются ые только в техническом несовершенства существукцих систем управления (нооптимальности настройки и неразвитости адаптивности к изменяющимся сюмио-рвшавшм условиям), но и и ограниченности ВООМОЗШОСТОЙ общих концепций обгедшшнип ЭЭС и построения систем управления, заложенных при формировании ЕЭС и ОЭС.

Эта проблема Сила отражена в дискуссии, проведенной в 1937 года на страницах, журнала "Электричество" . В ной были обсуждены вопроси развития н управления ЕЭС с учетом накопленного о.шта, представлены альтернитиви существующей стратегии. Проявилась необход-шость в формализованных системных исследованиях. концепций развития объединенных электроэнергетических систем, их обоснования для конкретных социально-экономических условий, уровней развития и автоматизации производств.

Данная диссертационная работа по своей постановке является следствием проблем, возникших в связи с созданием и равитием объединенных на церемонном тока электроэнергетических систем в условии недостаточных структурных резервов н запасов пропускной способности системообризущих сетей. Она посвящена синтезу эффективных конвенций и систем технологического и противоаварийного управлений на основе развития и широкого использования адаптации структуры внаргосистем к нормальным и аварийным условиям их функционирования.

Цель работы: разработка теории элэктроьнергетических систем и сетей переменного тока с адаптивной к рахимам структурой,а также методов и средств для обеспечения их аффективного функционирования.

Для достшквния отой цели ставились и решались следующие задачи:

- анализ ЭЭС и сетей,как искусственно-технических объектов с возможностями полизрганизации структуры при функционировании;

- разработка методологии системного анализа объектов такой природы, в которых выявлению подлежит на структурам определяющие ее условия;

- разработка методов синтеза структур 0Э0 и электрических сетей под опраделашшо условия функционировании;

- разработка моделей и методов анализа слтфэктшшости адаптации структури ОХ к внврготическим рожимпм;

- разработка математических методов и технических средств, обео печинипцих структурную наблюдаемость и управляемость ЗГ>С;

- синтез систем технологического и противоавярийного управлений ЭЭС ни основе концотпш систем с адаптивной к режимам структурой;

- реализация основных положений на конкретных объектах.

Методология и методы исследован и л.

Основу методологии работа составляет системный подход к объектам, которчо в полном смысла не могут быть классифицировали как система. Этому препятствует неопределенность границ системы, подсистем и их структуры. Для отражения этой особегаюсти ЭЭС и электрические сети иденткфищфувтся, как условные системы, а анализ и синтез становятся наразривтл/и шжпонентами системного подхода.При разработав методов исследовааний использовались основные принцишальтше положения системного подхода,такие как -комплексность постановки задач, целей и критериев, выделение существенных свойств системы, использование математического моделирования в качества основного инструмента.

В работе применены метода и теории надежности технических систем, исследования операций,графов,управления и энергетических систем. Научная новизна работы зшишчвэтся в сяэдупдвм:

1. На основе анализа ресурса пвдекаости вноргосистеи и его использования обобщены ц систематизированы концепции их объединения.

2. Для ОЭС с перегруженными системообразующими сетями переменного токв предложила и разработана концопцил оффэктивного развития и управления с адаптацией структуры систем к энергетическим рекгмр.м посредством изменений их схем коммутаций.

3. Разработана теория адаптации систем, допускащгас разделение и полкорганизацим структур! под условия функционирования. Ее базовкч понятием слупят пдвптиьная к условия!! г. г,озмуг,енипм азтопомоспосоО-ная подсистема.

4. Сформулировала и решена задача сопоп 1вительпой оценки оДОэк-тшшости концепций ¡фотивоаваряйного управления 030.

5. Для задач анализа ОЭС и ЭЗО предложена интервальная модель еноргетичоских режимов, осгавонпзч на преобразовании дшгачптевтагоа задачи и статичеисуп при изменении систеод координат.

6. Формализована е.'»дочэ и пр^длохэнч методы ее рззоняя д»я определения грштц подсистем с целью изменения хврвктпрч их !1г.гч'мпп°1'атг,ия или подтгтем для mojsipcmnmraro

- в -

онироЕания.

7. Сфомулировани и предлоапш методы решения задачи структурной адаптации распределительных электрических сетей к аварийным условиям работы.

8. Предложено решение проблемы структурной наблюдаемости и управляемости электрических сетей на базе распределенной иерархической системы управления.

Отдельные результаты работа (основный положзния теории адаптивных по структуре систем) могут использоваться в других отраслях техники.

Практическая значимость роботы.

Разработанная теории позволяет определять стратегии развития системообразующих сетей, концепции управления ОЗС, формулировать требоваш« к оперативной гибкости узлов, осуществлять синтез систем технологического и иротиьоаварийного управлений

Предложенные модели энергетических режимов ОЭС,анализа эффективности систем нротиьоаьарийнох'о управления позволяют повысить качество и обосний.'-ниость решений цирокого круга проектных задач.

Идеология,заложенная ь иерархические распределенные системы оперативного управления электрическими сетями, обеспечивает возможность создания ¡/[фвктывних систем АСДУ ИЗО.

Реализация концепции ОЭС с адаптивной к режимам структурой позволяет в условиях недостаточных резервов пропускной способности системообразующих сетей значительно повысить надекность влектроснабжвния потребителей на основа достаточно шлного использования других составлявших ресурса надежности ЭЭС, существенно упростить функции и . подсистемы противоаварийного управления.

Реализация результатов. Разработанная теория ЭЭО с адаптивной к рекимвм структурой использована для выработки концепций развития противоаварийного управления ОЭС Востока, Новосибирской анергосистемы.

Предложенная модель энергетических регзшов ОЭС реализована в виде диалоговой системы на персональной ЭВМ и передана в Сибирский институт "Энергись'тьпроект"

Принципы и методы структурной адаптации электрических сетей заложены в проект базовой иерархической системы автоматизации диспетчерского упра&лекая РЭС и ТГЭС, создаваемой но основа пер ""льпих ЭНМ и распределенной по подстанциям сити коп тролле ров.

Система находится в стадии поэтапного ввода в Приобски* электрических сетях Новосибирскэнерго.

Разработанные программные средства для анализа эффективности концепций противооварийного управления ОЭС, моделирования аварийных и послеаварийних релшмов используются при выполнении научно и учоб-но-иследовательских работ п НЭТИ.

В учебной процессе при подготовке инженеров-электроэнергетиков, теккке использувтся теоретические положения и предложенные метода, в частности, в курсах "Противоаварийное управление ЭЭС", "Основы автоматизации технологических процессов", при курсовом и дипломном проектировании.

В издательстве "Высшая школа" выпущена в соавторстве книга "Управление режимами электроэнергетических систем в аварийных ситуациях" (1990 г..учебное пособие для студентов электроэнергетических специальностей вузов).

По данному направлению под руководством автора выполнено несколько кандидатских диссертационных работ.

Апробация работы. Полученные результаты исследования в целом и по частям докладывались: на Всесоюзном совещании по надежности и устойчивости энергосистем СССР ( Душанбе, 1989); на 3-х заседаниях Всесоюзного семинара по методическим вопросам надежности больших систем энергетики( Иркутск, I98G-I988, Баку 1991); на X научной конференции "Моделирование электроэнергетических систем" (Каунас, 1991);на IV,т международных научных конференциях "Актуальные проблемы автоматики и энергетики" (Польша, Гливицы, 1985, 1989); на XI международном симпозиуме "Электроэнергетические систэ-мы - эксплуатация и проектирование" (Польша, Вроцлав, 1989); на 3-х координационных совещаниях по применению АС ЭМПЧ в энергосистемах (Новочеркасск, Новосибирск, Rira, 1980-1982); в отдэлв противоава-рийного управления института ВГПИ и НШ Энэргосетьпроект (Москва 1988); на объединенном семинаре кафедр электрических систем п стяп-ций Ташкентского технического уншзерсшмтп (1991); на семинаре кафедры электрических систем МЭИ (1991); на специальном научно-техническом семинаре работников энергосистем и кафедры электроэнергетических систем и высоковольтной техники Венского технического университета (Вепо, 1932).

II у б л и к а ц и и . По тема диссертации автором опубликовано более 40 печатных работ, в том числе в двух коллективных монографиях, штоущяно пость научно-исследовательских отчетов, получено дли

авторских свидетельства на изобретения.

Структура и объем работ. Диссертация содергшт 258 страниц основного текста, 54 - иллюстрация, 18 - таблиц,9 прилеганий и список использованной литературы, включающей 231 наименование. В соответствии с задачам! ее содержание разделено на семь глав,, введение и заключение. В приложениях содержатся вспомогательные и дополнительные материалы, а такие документы, подтвера-даюцие внедрение результатов работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

I. Электроэнергетические системы с адаптивной к репшаи структурой (сааооргвнцзукцаеся скатешд).Новое качество, тесопя. концепция управления.

Первая и вторая главы работа посвяяени анализу сгвеггва чесуоса

повыпенил надемюсти ЭЭС и электрических сетей , звклвчакцегося в адаптации их схем коммутации к рекимам работы, опрвдэленш) принципов его использовашм при управлении.

1.1. Основные концепции обеспечения надеяности объединений . энергосистем.

Ресурс влактрознэргетических систем для обеспечения надеашости мактроснабиэния потребителей состоит из дорогостоящих запасов пропускной спрособности сетей , резервов генерирующих моащостей, а также возмокностей в компенсации аварийных возмущений потребителями , допускающих отклонение частоты и напряквш1я с благоприятным для систем изменением при атом собственного влектропотребления. Полкота использования этого ресурса зависит от принимаемых концепций развитая и управления 030, Степана соответствия создаваемых слотом управления их функциональным задачам. Эта зависимость особенно проявляется в 0Э0 при недостаточных для аварийного резервирования запасах пропускной способности но многочисленным сечениям н связям. Она характерна для ЕЭС л большинства входящих в нее 030.

С позиций противоаварийного управления мокно сформулировать ряд принципов объединения энергосистем на параллельную работу, составляющих основу втих концепций.

Принцип функциональной идентичности и целостности предполагает сохраневдв в объединении систем качественных свойств его составляющих. Иначе говоря, при реализации втого принципа по отношению к противоаварийному управлении нэ проявляется свойство вмордлентности, т.е. нэ Юзникаат новые функциональные задачи. По своей сути за агам тринципом стоит формирование объединения на основе системооб-

- э -

рпзует.эй сети с достаточными структурными резервами и запвспга пропускной способности. При этом входящие в объединения подсистемы, как правило, утрачивает способность к полноценному самостоятельному фушсционировагшп.

Принцип сохранения автономии п о д -скоте м при их объединении означает сохранение у них способности к вфЗвктишоЯ изолированной работе и требует некоторых: дополнительных пояснений.

Конго о£ор:.!улировать два осноенчх условия способности подсистем к полноценному функционировании при аварийном ш технологическом разделении. Это -

Л - бездефидатнип энергобаланс мозду потреблением и ЕыработксЯ с учетом необходимых розервов;

В - адекватность систем управления функциональном задачи« при изолированной работе.

Реализация этого прищипа кожа угнать в 030 со "слабили" связями, отключение которых не является причиной систс?яшх аварий.

Принцип функциональной н о з а в и с и и о -с т и л о л с и с т в м предполагает, что объединение подсистем по создеэт путей передачи возмущений из одной подсистеш в другую. Такое объединение возмогло с помоцьи специальных устройств функциональной развязки (вставки постоянного тока, вмтхроккзироаонкш) синхронные елоктромэханичвекиэ преобразователи частота, линии пос-тошшого тока и другие).

Принцип автономии на основе адаптивных структур под систем использует специфическую способность ЭЗС Е1лталпять сноп фикции при (ягаговарнантном разделении 0Э0 па изолироввшнгэ или

слабосвлзанпко подсистемы. Согласно этого принципа системой управления создается и поддэргзтевтоя способность к nosnax'^jctíy фушсцЕонзфосатю подсистем о пзргизЕЕШТ* гретцжа, опрэд'эллаг-дл,'-" условие?! Аф.

Б COOTBGTCTEIBI С ОТПМ1 ПрПОДЭДСКП ШДОЛЯГЬ ГрЯ ОСЯОКПНЭ

копцзпцет объединения п развития 330 по харзктэру пспольсоезтп:л систокообразущой сети для достижения ?.;элаекнх скстзгзетх свойств:

- концепция спотэга, форструеноЯ ira порзкзпнем тока, с пасспгагай

к рогпмел систокосбразугщзй еэтьп.Обозначим во для соалчдуккпх сбрсг»лшй кск ( Y^oonat );

- концепция систв;.и, ргзекпя'змой на пэрзизнио?! токе с а^птянясТ

к режимам системообразуюцей сетью ( У°уаг ); - концепция оистемы, создаваемой с помощью устройств функциональной развязки подсистем или на основе постоянного тока ( У0//_) .

Каадая из концепций, в свою очередь, является некоторым множеством, дифференцируемым по Солее узким аспектам реализации (идеологическим, техническим и др.). При втом эффективность ЭЭС, как показатель их совершенства, определяется целым рядом системных качеств,таких как: гибкость развития, характеризующая их способность к структурной, режимной и функциональная трансформации, необходимой в связи с непрерывным измененном внешних условий¡элементное разнообразие ( или ему противоположная однородность), характеризующее размеры требуемого элементного множества для достижения желаемого системного качества; экономичность функционирования; надежность электроснабжения потребителей;сложность функциональных задач технологического управления; сложность противоаварийного управления.

Эти качества проявляются по разному в различных аспектах уп-• равления ЭЭС. Так, для большинства электрических сетей и отдельных линий электропередач в процессе развития возможны значительные изменения их роли в системе. Из системообразующих они могут трансформироваться в питащиа, из транспортных ЛЭП в межсистемнне и т.д. Очовидно, что при переходе на постоянный ток или использовании специальных вставок функциональной развязки возможности такой трансформации снижаются из-за технических ( электромагнитная несовместимость переманного и постоянного тока) или экономических ограничений.

Увеличение элементного многообразия системы повышает степень ее сложности, приводит к росту затрат на эксплуатацию.

Системы с пассивной к режимам системообразующей сетью переменного

.тока

Эта концепция была положена в основу формирования ЕЭС СССР. Надежность электроснабжения потребителей в реализущих ее системах определяется их устойчивоспособностьв и, правде всего, по сечениям о недостаточными для аварийного резервирования запасами пропускной способности.

Несоответствие маневренности генврирукцих мощностей ЭЭС и скоростей протекания электромеханических переходных процессов вызывает необходимость широкого использования в качестве унрпапящих про-

тивоаварийных воздействий внезапных отключений электропотребителей и генерирующих блоков.

Возникает противоречие между надежностью электроснабжения потребителей как целью при управлении и неизбегаостью отключения части этих же потребителей как средства ее достижения при недоиспользовании ресурса надекности. Кроме того в системах происходит резкое возрастание сложности функциональных задач противоаварийного управления, которое в свою очередь вступает в противоречив с техническими возможностями их выполнения. Результатом этого противоречия являются гипертрофически развитые сложные системы противовварийной автоматики (СПА) многоуровневой иерархической структуры.

Противоаварийное управление такими системами строится на достаточно корректном структурном вяализе и учете их динамических свойств. Методической кэ основой структурного анализа сложных ЭЭС являются современные формальные метода теории декомпозиции и теории возмущений.

Декомпозиция ЭЭО на всем многообразии их схемно-регашшх па рамэтров является основой синтеза структур СПА и выбора их управляющих воздействий в рамках концепции ( у~оопп4 ). в целом система данного типа характеризуются высокими показателя™ гибкости развития, экономичности, минимальным элементным разнообразием, доминированием сложности функциональных звдач противоаварийного управления над технологическим при недостаточных запасах пропускных способностей системообразующих сетей.

Системы о элем ватами функционального разделения подсистем ( Эта концепция являет собой разрешение проблема устойтавоспособности ЭЭО повышением элементного многообразия. В дтшмпчаскцц плане такая система приближается к некоторому множеству незавяси-.. ш подсистем. Она полоаэна в основу ряда коттгпшй развития ЕЭС на отдаленную перспективу:на базе системообразующей сети постоянного тока; о секционированием оиотвмообразутей сети переменного тока вставками постоянного тока или электромеханическими преобразователями частоты.

Для нее характерны: улроцэпио управления па систем-

ном уровне, достижение высокого качества по надеетости.-

Системы с адаптивной к ренинам системообразующей сетью переменого

тока ( У?аг)

Эта концепция призвана обеспечить вффактавность энергосистем в условиях малых резервов пропускной способности СЭО, т.е. разрешить противоречия, свойственные концепции ( )- В ео ослом л«г;ат:

ослабление взаимосвязи надэзшости электроснабжения потребителей с устойчиваспасобнаотью ЭЗС, на обеспечиваемой запасал пропускных способностей по различным сечениям¡повышение полноты использования ресурсов иадежпости п дефицитных подсистемах; снижение предрасположенности ЭЭС к цепочечному развитию аварий;снижение сложности функциональных задач управления ЭС в аварийных режимах.

Представим структуру ЭЭС, задаваемую режимной конфигурацией (схемой коммутации) системообразующей сети (У), как множество входящих в нее подсистем с некоторыми подлежащими определению границами

у •{ у,. Уг... Уп ) ( I )

Зададим на втом множестве отношение надежности Ъ и будем искать для каждого режима ЭЭС или некоторых их совокупностей разбиэ-шш У па непересекающиеся или слабопересекапциеся подмножества

Г ( 2 )

таким образом, чтобы соблюдалось условие

ш1п [г(Ух. Ук)]>=тх {г(Гг. ( 3 )

Г^, г^, гг/у1

Решение этой задачи для систем с системообразующей электрической сетью (СЭС) на переменном тока приводит к концепции ( ). Еэ ддэ о логические и технические аспекта образуют

множество возможных реализаций (рис.1). В частности, уха в 1932 году при формировании планов развития внэргосистем предлагалась концепция системы с .возможностями ее секционирования по переменным границам, определяемым энергобалансом.

Это достаточно известное представление о структурной адаптации является одним из элементов данного множества. Достаточно полная его характеристика и анализ содержится во второй главе работы. В ЭО при реализации втого принципа возможно приведению качества системы а 030 на пэремавном тока по ыадекноста к уровни качества систем с сиотоыообразувщей сетью постоянного тока или систем с применением специальных устройств функциональной развязки ( ВОТ, АОЭЫЧ ). 0 системных позиций речь идет о достижении еквиаалентного качества при меньшем элементном разнообразий.

1.2. Самоорганизующиеся электроэнергетические системы (СЭЭС). В общем виде модель ЭЭС как дшажгшскоЯ системы макет быть представлена в следующем виде: х = Г(з:Д,7),

X = Ят, ( 4 )

Г ^ 7*,

где 2 - вектор координат системы;? - вектор возмущений;? -

матрица связей,задаваемая схемой, когямутацни СЭС;ПХ - шгагкзстзэ

б

доаЕэрпйних рэжимов ЗЭС;У - мног:эство возмущэтй, которгм она подвержена.

При известной схема кок-?утсц:п! СЭО ( конздгшкл У . , у"7"-)

Л СОГСЯс

а ра?ясах систотшого подхода для осуществления БЗфэктивного протино-овариЛного управления иообходгма дэкоигозшдая дншягаэскоЯ сястекн вида (4),которая связана о некоторым гладгаш преобразованием ео ко-ординвт

а = 7:'(х) ( Б )

в результата которого система (4) с учэтогл (5) зачэнлэтся некоторой ой эквявалэнтной

з = д,у), ( 6 )

Я е Я", Т <3 У*.

Прзобразопзгнэ (Б) ОСУШ.ОСТВЛПЭГ ДЭКОГ.ТГОЗПЩШ СНСШ'И (4), ОС.™ г^Гз^з^ в (5) представляется слодуггу"':: составлпгс?гя пр-д независимости подсистем 1,п -

2 = фг(3;1?) , ( 7 )

г - ч»п(в„.т) ,

пря иерархичности подсистем 1,и

- Ф1<вх»т> • ( а )

ьг -

Таким образом в отнопккл сястеич (4) дшсолпозацгт является средством ео пассивной структуризации для организации управления. 13 свмоорганизугадосся 330 адоптация схем ютдутоцпл 030 к рзкпм&ч по своей сути является активной, шзлэнспрасгэшгай ця поизэгаго надежности электроснабжения потребителей, структуризацией дагш-ичесюто объекта вида (4) пря условия Т ^ у*,

гдэ у" - нокотсроэ кспечтюэ гтазгаство совмогинх ЕЕриантоа схем комчутащги СЗС.

Эта структуризация ге.гает скысл на пассивного выявления "строе-

ния" системы, а активного воздействия на него.

Учитывая эти общие принципы теории декомпозиции и формулировку задачи (1-3) при адатации схемы коммутации СЭС, проведем анализ применительно к одному из вариантов реализации концепции ¥иаг .

Выберем из множества, представленного на рис I. вариант с управлением схемой СЭО без деления 030 в нормальных рекимвх, но с.изменением связанности системообразующей сети. Этот вариант в нормальных режимах характеризуется минимальными технологическими ограничениями по отношению к , т.к. сохраняется синхронность параллельной работы всех подсистем. В аварийных жэ режимах не возникает проблем с разделением ОЭС, поскольку сечения для деления заранее подготовлены при адаптации схемы коммутации СЭО к режимам. Согласно с (1-3) структура ОЭС ( у ) в нормальных режимах представляется совокупностью слабопересекапцшсся подмножеств, соответствующих сформированным подсиотемаы

Г = . ( 9 )

По отношении к спектру аварийных возмущений у динамическая модель системы о учетом ее адаптированной структуры будет иметь вид . (7), т.е. отвечвть условиям независимости подсистем

V »V ( 10 >

где п - число образованных при адаптации СЭО подсистем; 1 - индекс подсистемы.

При такой декомпозиции системы аварийные возмущения локализуется в пределах границ сформированных подсистем и множество аварийных возмущений представляется совокупностью подмножеств для каждой из подсистем

* -«2, • . ( и )

Получим условия функционально-ресурсной активной структуризации ЭЭО в соответствии о постановкой задачи (1-3). В качестве отношения надежности £ примем суммарную величину отключаемой для локализации аварии нагрузки, определенную по отношении к множеству аварийных возмущений V. Представим отдельные подсистемы ( ) в следующем видя

У,- Г0 + ОТ, ( 12 )

где ядро 1-ой подсиотемы;ОУ{-адаптивное к режимам дополнение, определяемое условием (3).

Здесь под ядром подсистемы понимается ее некоторая базовая часть,

структура которой не изменяется в процессе адаптации. В пределе orto может бить нулепш ( yo{/ у{ -> 0 ) или единичным ( у0{/ у(~> 1 ). В первом случае подсистема у{ при адаптации к режимам не содэргэтт неизменных внутрзпши структур, во втором - ее структура инвариантна к резаком и изменений не требуется.

Согласно принятых принципов структурной адплтации ЭЭО для достижения требуемой н.чтэ.тности выполнения ее основной функции квгщяп из под систем у должна обладать следующими свойствами:

С - сбалансированностью по мощности на интервале структурной стабильности с учетом оптимального энвргетичвского реккмэ ОЭС; Р - абсолютной или прадельнодзстижимой соглосованностьп ре ■ сурса надегсгасти подсистемы с уроняем аварийных возмуЕэтй ■ инокества v (; •

i - достаточной надежностью вндэлония i-ой подсистемы при воздействии на нее аварийного возмущения.

Сбалансированность податстеш i означает существование п ней баланса по мощности мекду регамр.мя выработки п потребления электроэнергия с точностью до допустзотого уелонлямл ав■ толомиости уровня взаимодействия с впегшивд подсистемами. Это взаимодействие обусловлено нэличивм некоторого планового обмена моп-иостьо мог-сду подсистемами и его нерегулярной составляет?,ей, ярлягь щойся следствием их параллельной работы.

Допустимый уровень взаимодействия подспстеш i с шешгай сис темой задается рядом условий:

в) ограничение сверху определено автономностью подсясте?® гг- от-попзшш к лнутроттим и вноинпм аварийтшм возмущениям, п тнкпэ необходимостью обостюченип для нее свойства F;

б) ограничение снизу определено необходимость!) синхрошвкрует.зго взаимодействия при параллельной работе и вопмоянастып роалкзвцот изменений плэтюрого обмена на интервалах структурного постоянства подсистем. При этом следует иметь ввиду, что интенсивность(частота) необходимых структурпнх коррекций будет зависеть от дикушей оттти-мзлышх нормальны! ректаов шшргообиоив t-чуду подснстемпта ОЭО, а с другой - от допустима величины irr взаимодействия.

Согласованность росурса нпдп^щгти тодопгтчкч •• уровнем воздер.ти'/ггг.'х по нее аварийных рэгмуцштя яплр<»т''Л слоя-ствлеи ус.тгня ее враоткгопостя п г>л°ктрогна'5гпт»и потреО'неле'4.

Это услонзп для i-ой подс^стета г,аг:от Пить щк>пстп!у:п?г> er«--дужг?м образе?.:

грях р „ = щах Р + ™т р < min Р _ ( 13 )

^^ ав.нб. воза ^^ ей.св. коып 4 '

гда ркоип "'ргеи + ^Раагр ~ суммарное изменение генерации и потребления в 1-ой подсистема после ее отделения;Рвози~ аварийное возмущение из спектра Vi; PBJJ - увеличение возмуцэшш вследствие выделения подсистеш до внешним связям;^Рген - величина используемого резерва генерации в подсистеме;лРнагр - величина саморазгрузки потребителей при снижении частот до допустимого уровня.

При невозможности выполнения услоеия безотказности (13) даже за счет изменения структуры ее выбор сводятся к минимизации несогласованности уровня возмущений с ресурсом надежности подсистемы (i).

min (max PBQ3U PBH-CB.- min Ркоцп> ( 14 )

l

Вшюлнэкшшй в главах 1,2 анализ существа и принципов использования ресурса надежности ЭЭС, связанного с адаптацией кх структуры к режимам, показал необходимость и перспективность подхода к ЭЭС как к самоорганизующимся системам.Сформулированные принципы адаптации схем коммутации ЭЭС и влектрических сетей послукили основой концепций организации диспетчерского и противоаварийного управления рядом об'ектов, разработанных в рамках договор!шх научно- исследовательских работ(ОЭС Востока, Приобские алектросоти Новосибирскэнерго,Новосибирская энергосистема).

2. 1!од&хпрова1ше и анализ вффективксстн концепций управдшшл ОЕС в условиях их иыогорегшшсстп.

Задачшл атого раздела носвшцош 3 и 4-ая глаьн работы.

2.1. Задача оценки u моделирования Бффоктшшости концепций управления ОЭС.

Выбор и формирование концепций управления функционированием 030 в силу особенностей объекта является слогшой проблемой управлэ-ния, решаемой на основе методологии системного анализа. При етом принцшш Парато и Калдора-Хшсса позволяют призвести еа декомпозиции в условиях многокритериальное™ эффективности ЭЭС. В результате выделяется проблема выбора альтернативы концепции противоавврийного управления (ПУ) по критериям надогшасти электроснабжения

потребителей в 030. Эти альтернативы диф!аренцируются принципа!,и использования избыточности ОЭО (структурной и параметрической ), предусматриваемой при проектировании енергосистем и нзмашгацвйся в вавлсЕ.дстп от условий функционирования ( енергообеспеченности,

спроса па элокгро и тепловую энергто, реализуемости планов ввода и модернизации оборудования и т.д.).

Прэдстаипл проблему виборз альтернативы противоаварийного управления 0Э0 п пидэ слэдукщей формализованной оптпг.язациошюЯ задачи:

rain il[min Z] { 15 )

с u

пря С а О,

Z = z(u, а, л, t), я = S,

i = ьсх.и.з;,

S0= f(b(t)), 11 = (A(R[F(o)]},z и а и,

где Z - показатель рЭДмктпености управления;с - концепция ПУ; О - конечное глгаяэство концепция ПУ;з - аварийное воз!лущэга;е в ОЭС;S - конечно? гнотество учитнвпомнх аварийных возмущений, очд^пые'Г'.ч. случчРн!."-'!! ирои,ессачк;х - ректор координат дпнт.и-ческой модчли рг'кгаюв 0Э0;и - вектор управляющих воздействий, формируемый системой протипоавсрпйпого и технологического улрав-jr3intít ОЭС; b - вектор режимов выработки и потребления электроэнергии п СЭС на анализкрувком интервале еа функционирования, как прагагло, соотввтствундчм годовому циклу; F - фуптсцкл

противоаварийного управления в 0Э0, опродэляомчэ пргаглмаэмнил ксп-цэпцпгоо! эго осуществления;Л - структура систем! протшзоаппряйлого 5"праллз1п:п;И - алгоритм: получения упрзвлягтдлх воздействий.

Рапогаш приведенной задачи ослоктно рядом прггппт. К их числу слэдует отпасти многомерность и динамический характер процессов в 0Э0 при аварийных Еэзиулуэтгапх, тогореиггатость в нормальных усло-1Я1ЯХ ФУШЗДТ01П1Р0ВВЧИЯ, неодпози.ттость пря определении струт.турн систега протогооавпрттйюго упрзп.пеш'я n ti п.тгсритчоп ее фупкцпстп!-ponsram, пэ позволяйте строго л одпогзг.тпта решать задачу гЛп я. Поэтому в сяоой исходной постановке впятп (15) относится к классу ппяорроктпэ П0СТЯПЛ91ШНХ, тле. по котят ."чть гштолпопо одпэ илл несго.гько уо.говгЯ Я.Адччарэ для корректно ноета&г^ппгг. радзч.

Учтен ряд СООбЭРПОСТЭй, ЕиТвКЗГГрХ хтз СУЦОСТЕО P53SG»:0~ П8ДЗ-чи, длт прггабрвзопап-и од клтгпп. Пр-згагэ тзегго эти осоОэенозп спя-згпч с тосо'яти niрярлпосктз» ушвпям уиряялзтгкя ОЭС!, нэ тробугт';;

подробного ( Г'Ч'рЗЧГД'Э.ЯТТГО.ЧППТТЯ ) ВСЭХ ЗЛОГМГТтеп п

процзссот? р гт!стп;"° Л'ри ч?с*1 г "ото яг? пз часто гсяоль-

3Vo"!or;% тт " л. гу..пг1 г—''п'ггпгэ, ут:;?[г-"г::л мчс*! сло-'чтзо

модель, там точнее результат", а из признания целесообразности применения модели оптимальной для конкретной задачи и условий сложности.

При выборе концепций управления принципиально вазашм является исклкчоние из задачи неоднозначно определяемых переменных -структур ( и ) и алгоритмов противоаварийного управления ( А ) и предяолоке-шш об идеальности выполнения ими возложенных на них функций ( Р ).

Ь основе такого допущения лежит ориентация постановки задачи на сопоставление общих концепций управления ОЭС, а не вошющащих их технических подсистем. При атом необходимо, чтобы структуры п алгоритмы систем ПУ отвечали ограничениям но технической ревлизуе-. мости и экономической целесообразности.

Тогда принимаемые оптимальные противоаварийные воздействия функционально будут определяться выражением

и - /(Р(0),хо.о), < 16 )

т.е. зависеть от концепций, функций управления, доаварийних райков и аварийшх возмущений. ■

Ввэдэ1шое допущение об идеальности (эталонное™) шполнения функций противоаварийного управления для однозначности моделирова-гзля динамических процессов в ЭЭО вне зависимости от настроечных параметров технологических систем регулирования распространим и на шполнвшш функций технологического управлении. При атом появляется возможность замещения "идеальных" динамических проциссон в ЭЭО конечным множеством квазиуствновившихся режимов, .характеризуемых вектором состояния где 1 <= У, а У - множество квазиустановиваихся режимов.

Тогда векторы состояния и управления и{ функционально представятся следущим образом:

2

Ъ{&(0),хо,5), ( 17 )

В,- 1{(Р(0),Хо,3),

а показатель аффактишюстз управления при воздействии аварийного возмущения &

£ = £ < 18 ) где 1;{ - продолжительность 1-го квазцуствновившегося раюма.

Для перехода к мвкромодэла системы осуществим структуризацию 030 ы представим ее совокупностью внергоузлов и сечений с активными ограничениями по пропускной способности в аварийных раимах. Гасчет показателей надешооти влектроснвСжепия потребителей ( /, ) в 030 по ее макромодели мозат быть построен на идеях метода обношенного

БквиваленткроЕэшш систога, основанного на последовательном эгсеп-валсштировакии системы относительно этих показателей при пошаговом исключении онзргоузлов и некоторых их групп по мэре возрастания их порядка. При этом вез внергоузлы и подсистемы макроструктуры 0Э0 моют классифдцпровзть по четырем порядкам: к нулевому порядку будут отнесены изолированные энэргоуз.ш; к первому - внергоузлы, присоединенные к одному из онергоузлов 03G или входящие в цепочечные радиальные части структуры;ко " второму порядку - подсистемч, образующие 3-х узловые земкнутые структуры;!! третьему порядку -подсистемы, образующие многоузловые зашенутые структуры.

Наконец, последним шагом на пути преобразования задачи будет сшгаэниэ регкотшго многообразия за счет дискретизации рекикоп по уровням и перехода от реального времени протекания нормальных рт-ззпгав х('0 к условным временным интервалам продолжительности однотипных рекпмов x(T¡) на исследуемых циклах функционирования системы

xDft) = 7(z0(t)). ( 19 )

Для решения этей задачи в работе предложена интервальная модель опергэтичоских репмоп ОЭС. В конечном итога задача выбора концепции управления 030 будет иметь коррэктнуп постановку и приют вид:

ain ЯГ 2 mía Z 1 , ( 20 )

) и

при с « О

Zj = 2 Vй{,s,x{,30,t,tt;,

3t = h{ rP(C),xa,S), У

ut f it сF(C)a0,s),

x0ft) = т (xa,(t)), в e SL_

i = 1,П,

где я - число сагоа обобщенного t глзизалзптировалпя " ws:tpo-струнтуры 030.

2.2. Фактор шогорэгзшосгп 330 п электрических сетей и его моделирование в системных задачах.

Ирл рззЕптаи соврвкешшх энергосистем существенно проявилась тендоятгтя услогптз1Л1я их рокпмоа. 1С числу основных причин во еязелл-папэгпп п усиления следует отпоатп: объэдии-злгтэ снэргаскстом, посп-пвсг,эа стопзаь свободы рэпзтах пзралзтроз; споцаалззпцгл спорголс-точласов по характеру шполряэчах Eít фушецнй п системе (от Спзошх

до пиковых электростанций, различных накопителей анергии); появление новых ограшгшващих факторов, отражающие неблагоприятные экологические ситуации в тох или иных энергоузлах и т.д.

Эта тенденция привела к тому, что реккшшй аспект функционирования энергосистем помимо вкономического в возрастающей степени приобретает надежностный характер, порождает проблему обеспечения режимной управляемости ЭЭС как в теоретическом, так и в практическом плане.

Анализ эффективности концепций и систем управления 0Э0 является лишь одной из системных задач, требующих учэта режимного фактора. Границы множества таких задач охватывают широ1сий их спектр от обоснований структуры генерирующих мощностей, системообразующих сетей до выбора настроек и согласования различных подсистем управления вплоть до устройств ролзйной защиты.

В современной практике проектирования ЭЭС широкое распространение получил метод учета режимного фактора через набор представительных реюамов с балансированием по мощности в вкстремалышх реки-ыах и по энергии на завершенных циклах работы. Соответственно и существующие модели режимов, как правило, подразделяются на модели мгновенных рехимов (режимов по мощности) и интегральных режимов (режимов ЭЭС по анергии).

Такой подход к моделированию режимов имеет целый рад недостатков :неоднозыач1шм и трудоемким является формирование мнокоства представительных реишов; в медалях теряется их дтачика и, соответственно, услогшявтся решэшш задач по оптимизации баланса маневренных ресурсов и потребностей в ЭЭС, быстродействия систем управления.

В даныой работе необходимость в разработке модели внергетачас-ких рекимов возникла именно в связи с невозможностью качественного решения задач оценки вф^шстивностн концепций управления, определения показателей динамики адаптации структуры системы к режимам ее работы.

Энергетические рекиш 030 на различных циклах функционирования могут быть разлоиены и представлены рядом состааляицих в зависимости от пр!гшн их возникновения к характера проявления:

а) регулярная составлявшая ремша, обусловленная цикличностью производств и общественной кизш, планированием режимов выработки цдектроонерпш на станциях;

б) нерегулярная составляющая, отрэжящая стохастичпость рекишв

влектропотрэбления, изменений климатических услоеий, флуктуации параметров технических систем при функционировании и т.д.;

в) трзвд, определяемый развитием системы, хярпктермугаций тенденции изменений ее уровней на длительных промежутках времени.

Проблема учета репвшого фактора при системных иследоввниях. 030 в основном сводится к моделирования регулярной составллицэй. При этом ого основу составляют цикличности режимов електропотребле-Ш1Я (сезонная, недельная, суточнап)"и оптимизация выработан электроэнергии на станциях с учетом их ресурсных ограничений, а также ограничений по пропускной способности системообразующей сети.

В работе предложено решение проблемы учета режимного фактора в системных задачах за счет выбора рациональной системы координат. В качестве основных требований к ней выступают: пригодность к моделированию цшимчностей и динамики режимов ОЗС ¡возможность оптимизации режимов ЕыраОопш энергии на электростанциях;ииформативность координат, характеризующих ренины; возмокность учета режимных ограничений; простота получения обобщенной информации о режимах для системных задач.

Любая система может Сыть определена кис совокупность ее координат. Это в полной мэре относится и к рекимному аспекту ЭЭО как системы. В частности, вноргетическио ремам могут быть заданы с учетом их даиакшш п система координат, состоящей из мощностей (узловых или по некоторым сечошнид системообразующей сети) и времени

F(t) = ( Pf(t), P2(t)...Pjt)¡. { 21 )

Здесь динамика система отражается зависимостями от времена для Р{. Обобщешиэ (енорготичоскиэ) показателя режимов опредэлккт-ся иптегралышм преобразованием для P{(t). Недостатки такой системы координат связанн с необходимостью учета как мгновенных значения Р{ (в общем случае бесконечного числа), так и интегральных. Прэдстатм себе некоторую иную сиотому коорднат

? - I 1',, Р2.....Рп h ( 22 )

где р,-статическая векторная коордилптп i-ro рэпима мощности, однозначно зодакцая 1?<Ч);Г-Евктор статических векторных координат

Если существует однозначное преобразование Г{(t) -> Е>( л ему обратнсэ Г{ -> F{(t), то существует возможность преобразования ди-намяччсгсой систем! (21) в статическую (22).

Систем я координат гармонического

разлозения (СКГР) для моделирования энергетических ренинов.

Регулярная составляющая режимов влактропотребления в ЭЭО представляет собой квазипериодаческую непрерывную временную функции Pj (t) .Обычным допущением при решении большинства задач проектирования ЭЭО и планирования их режимов является ее пориодическоа преде-, тавление с заданием тремя характеристикам!: сезошшм графиком месячных максимумов нагрузки P(t), недельным графиком суточных максимумов нагрузки PH(t) и суточным графиком олектропотребления Pc(t). Это допущение такке принимается для предлагаемой модели энергетических режимов, а приведенные характеристики используются п качестве исходных для задания регулярной составляющей режимов електропотреблония.

Как.исходная квазипериодическая функция P(t), так а ее периодическое приближение целиком удовлетворяет достаточны!,! условиям Дц--риое.опрадолящим сходимость" к ней "ее" ряда Фурье (РФ) .Это в полюй мере справедливо и для режимов любого элемента системы (линий электропередач или сечений системообразущой сети, электрических станций).

Для интегрируемой функции P(t) ее коэффициенты ряда Фурье стремятся к нули при 1->т,а в соответствие с теоремой Плакшереля анергия ее колебаний равна сумме энергий гармонических компонент.

По сьоей сути разложение в PC' представляет из себя два необходимых преобразования, прямое i>(t) -> Р и обратное Р -> P(t), где Р «(Г'0,а,Ъ) является статической векторной коорд;лигой риаима P(t).

Для принятых допущений рекимы влоктропотреОлашш t-ro узда системы продставляются первоначально в виде

Pl(t) - Р+ (Pit)- Ро JHPJt) - ? ) HPJt) - Р ) ( 23 )

I I Tjl iij I Cj

где P - среднегодовая мощность влоктролотреблэшя; г

СР„ (t)- Р ) - годовая неравномерность графика месячных

I г

х максимумов;

(Рп (t) - Р ) - недельная неравномерность графика суточных .

1 ni максимумов;

(Рв (t) - Ро ) - суточная неравномерность режима -

1 °i влектронотребления;

Разложением (2э) в ряд Фурье с учетом лишь значиьшх ковффициен-топ ряда получим полный спектр годового цикла изменения мощности.

Статическая векторная координата этого регима ыогат Сыть прод-

стозлапа твкяа с разделением по частям спектра

Р.= (Р , ап,Ь ,Ь ,а ,Ъ ). ( 24 )

< 1 о' г' г' п' п' о' с

Таким образом, внергетичоские рэхиш электропотреблешш.а п после-дукцвм и режимы всех элементов ЭЭС, определены системой координат, образованной коэффициентами их рядов Фурье.

В практике проектирования ЭЭС широкое распространение для ранения системных задач получили линейные внергетические модели. Как правило, ОЭС или ЭЭС представляются совокупностью знэргоузлов, линейной связью мзхду узловыми я сетевыми параметрами режимов.

При атом потери мощности и энергии в сатях приближенно отражаются сответствувднмн добавками к узловым параметрам. Погрешность такой модели вполне соизмерима с погрешностью исходной информации, принимаемой на этапах проектирования ила исследования пршщипиалышх свойств внаргосистем.

Очевидно,что линейная модель системы хорошо согласуется с приведенной вша систе?.юй координат, т.к. обе они ш огранкчшшпт воз-глозеостой суперпозиции,необходимой для моделирования рэгзмов систэ-в целом. Моэдосга анергоузлов системы тогда определятся суммированием режимов выработки и влектропотреблетга

V Рген - ^ . < 25 )

а рента,01 яламэнтов сиатомооСрпг^щоЯ сети или ее отдельных сечений

определятся дшейшш преобразованием раг.^мов узлов

?я= ( 26 ) где С - матрица ' коэффициентов тскорпспродэлсния г.истемообра-зунцей сети.

В а л а н с и энергии, мощности и и а и 8 а р о н а о о г и в ОЭС. В СКГР все спяг.а, отрахащнэ балпнсн мощности. яияргаи и маневренности для ЭЭС «кокг .'твбршгт.сжую форму:

а) для Бнэргкл и т

Е?г -Е ; ( 27 )

с о£ 3 а

б) для мощности и маневренности

га

2 »V - 2 а, ; { яч )

113 3

-I ь,

113 3

где к - тесло электростанций в ЭЭС;ю -число узлов с нагрузка;,ш в 930; I' -сроднегодовыв мощности рогимов выработки или потребления олвктроэнергии.

Элеионтарноать.форш втих связей позволяет ьКвкишно решать задачи по проверке существования названных балансов для заданных условий функциояироашя и их учета при оптимизации ренинов роботы ЭЭО. Следует заметить, что "напряженность" балансов моиуюсги и БКерпш для большинства энергосистем часто приводит к сирогдаша задачи оптимизации рэкимзв выработки влектроэпергш в вадичу минимизации дефицита мощности и энергии. Представим задачу проварки баланса мощности, энергии и маневренности для ЭЭС в СКГР следующим образом: ввдвш рошшы элвктропотрабдепия в внэргоузлох

Г - ГР ,а, , Ь ( 29 )

} оЛ ■> ■>

^ = Г^т.

Для электростанций- (кроме балансярущшс) заданы:" анэргообеспочепность Рго[ = Э / 8760,гда 3 - годовая электроэнергии; технические и ресурсные ограничения по и шшимуку мовщости

гаг Р <

тШ Рг{ >

г 1

СТ1П

ргс

выработка максимуму

( 30 )

ограничения по маневренности

4 е

£

( 31 )

где 1{ - подгякшество номэров папулашх гарг/ошгчаских компонент из шкшства полного спектра (базиса систош )дпя регшма 1-ой станции;! - ипоиэство поморов гврмошчэсккх компонент, отвечающих маневренным возможностям отшцеП и вконохляеской целесообразности их использования для покрытия наравномзрностой олектропотраблошш некоторой части сшктра. Для спстемооброзущой сшти заданы ограничения по пропускная способности сечений ( й ) в слодущом виде:

шх Р

таг (Р

а.

ь )< Р са сл

( 32 )

п1п Р = т1п (Р с . * о

Л с ,

Ь )> Р са

п1тг

где

- £ - Ъ

1"-3 С10.<* 3

а

с

а

I

а - -Евр.

л {еЗ 1 ^3 *

V - 2 ь - Е Ь .

а «ез 1

Я - множество узлов, выделяемых сечением й.

Здесь, при формировашт ограничений по маневренности (31) следует иметь ввиду существование функциональной дифференциации электростанций в системе по отношении к неравномерностям суммарного режима элвктропотрвбления. Так, атомные электростанции пока неспособен по условиям безопасности принимать участие в регулировании и покрывают лишь его базовую часть, т.е. для них мноивство Ь ограничивается нулевым номером компонент гармонического разложения. Гидростанции и гидроаккуыулируючиэ станции наряду о необходимостью полной шрвботки енергорвсурса по своим маневренным и экономическим характеристикам наиболее предпочтительны для покрытия высокочастотных (суточных, затем недельных) компонент разложения.

Теплоэлектроцентрали по своим режимам сильно коррелировав с сезонными циклами и норавномэрностгага олектропотрэбления, поэтому для гак основную часть мнокоства 1< составляют номера низкочастотных гармонических когяюнент. Наконец, ЕЭС являются ¡а этом списке замыкающими и призваны обеспечить покрытие оотвшейся части сукмяр-ного спектра электропотрэблепия.

Границы подмнозаств ь являются пересекапцимися, чем как бы обеспечивается иокотороа функциональное резервирование станций раз-шх типов в ЭЭО.Для балкпсг.пуювця стшщиа задала воемоезшй диапазон по энергии и ограничения по мощности.

Требуется ответить на вопрос о возможности выполнения всех условий при заданных параметрах электростанций или, иначе говоря, ответить на вопрос о существовании рэиения.

При втом мохэт оказаться дефицит энергии, носкости или маневренных возможностей. Часто возникновение дефицита обусловлено эффектом "запирания" энергии пли мощности на электростанциях системы. Поэтому проверку баланса в 330 следует пошагать в более широком плане, имея ввиду выявление и анализ причин невозможности использования гвнэрирущнх рсурсов систеш, определите величины "яапер-тпх" метцностеа II энергии.

Оптимизация о п о р г о т н ч о с к и т р а а и м о в в системе координат г а р мо нп ч о с к о г о разложения.

Условия оптимального расщзеделешш нагрузки между КЭО. О позиций больЕвй наглядности результатов используем часгша условия постановгш дшшой задачи для сокращения ОЕшиса система. Основой к этому является скнфазность режимов вкрабопш к потребления влэкт-ровнэргии Ррв и P-j0. Преобразуем ортогональную СКГР в полярную, т.е. предстатзл режим любого элемента система в вида

Р; - (Р0.й, о(.; . ( 34 )

Вектор фаз гврыошгчесшсх компонент d определен режимом сугл-fsapHoi! нагрузки КЭО и в силу его синфазцости для гармонических компонент с режимами выработки но каждой из электростанций является Евкторнон константой для данной постановки задачи. Таким образом, оптимизации подлегай распределение кэвду КЭО лишь вкплнтуд гармонических компонент .

Представим суммарный расход условного топлива в ЭЭО ( и ) (целеауи функции для оптимизвцпп режимов КЭО) в следущом гида: h

min U = ЪВ,(Р..й,.а), (33)

d_____1=1 ' t t

где кс—число КЭО в система; в( - годовой расход условного тслшгаа i-оЯ КЭО в СКГР.,

С учетом баланса рэквдоп выработки к потребления электроэнергии кс

*о

Е ûr - й1 < 3S >

1=1 I в

и аппроксимации характеристик Bi получим условая интервального оптимального распределения нагрузки.В частности, при нзучохг ограничений типа неравенств и квадратичной аппроксимации В{ будем иметь:

для средних мок^юстей

д -,

р - (в 4 Ьг) *гь2 * Ро + 1/г*( ъ, - 1), )) < 37 )

'кс кс I в la с

Для j-нх гармонических коьяонент

й - (ÏS + ъ1 fi ь, . а ,

J \f в <

где

В2 ,Ь2 - квадратная матрица (( Ко - 1 ) » ( Ко - 1 )), и вектор, Ьо составленные из коэффициента Ь^ расходной характеристики балансирующей станции, Ь, -вектор, составленный из коэффициента Ь балаысирукцой

Ьо

станции,

Ь(. Ьг - векторы коэффициентов Ь/ и Ь2 остальных сташрй системы. Ро - Еектор средних мощностей остальных отанций системы.

- вектор д'-ых гармонических компонент остальных станций систем!.

На основа сдолшпшх формулировок задач, предлокэшшх моделей и методов их решения разработаны два диалоговых комплекса программ для ПЭВМ: моделирования и анализа энергетических режимов ОЭС в СКГР, (передал в СИ Энергосотшроикт); моделирования и анализа эффективности концепций пр-тивоавврийного управления ОЭО.С их помощью проведен анализ перспективных энергетических резашов, выполнено обоснование направлений развития противааварийного управления для ряда ОЭО и ЭО.

3. Синтез структуры (ЮС при аадапных энергетически! резинах.

Главы 5,6 работа посвящены задачам определения сечений СЭО слоаашх сакооргпнизующосся ООО, ¡¡заработке структур систем управления, роализухщих концепцию 3.1. Адаптивная к реким&м декомпозиция ОЭС как задача •топологического синтеза.

В самом общем виде задача синтеза структуры ОЭС применительно к концепции ( у^1 ) продставлена формулировкой (1,2,3). Ее с;.шсл в условиях многокритераальности эффективности ЭЭО сводятся к разбиения структуры системы У на некоторую совокупность непересекающихся или "слабо" пересекаюч^ясл псдсиотем с цэльн достижения максимальней надежности при условии сохранения экономичности. Для формализации этой задачи на йолоо детальном уииши воспользуемся теорией графов. Представим структуру ЭЭО, задаваемую схемой коммутации системообразующей сети, иерархическим (двухуроьшшш) неориентированным графом ( \Т,Е ), где V - непустое мнскаство вэраин верхнего уровня ОЭО (узлы станций и но.тгтпний); ч(й1 юшяестьэ всех л го двухэлементных поданснест; к - пи.'т-'и "от дг;тв~ зетвей (ребер) графа множества Ч(г{ к « чсг').

ЗэдшлШ граф "перхиого у роняя обозначим (} , г'кгп «тмн'-инп мнокэптно 41 «I нерпы? и ветвей - то , ЕО .

Илгдш) г-^чшл (1) мпокеси-а V прчдпт.чвпи»1 с-оой гриф ния-¡с-го ургт>-тп 4»., отрпмюш '•тр'.уктуру 1н:"Гч«г,'|,п >.ям1л»ч» упт

ройства (РУ) узла системообразующей сети. Его версинами будут являться сборные шиш или узлы многоуголъшковых схем v , а ветвями - устройства коммутации и шшш Е^ .Эти устройства обеспечивают, в зависимости от своего состояния, стягивание или рлсщзшепиэ вершин графов 7g{ ,т.а.над вершинами этого графа опредалеш операции стягивания и расцепления, огрантпешшо в своем многообразии типом ТУ и распределением по его вершинам присоединении (ЛЭП, трансформаторов и др.). Для графа верхнего уровня имеют значения лишь те изменения графов пигяего уровня, в которых нарушается их связанность. При этом происходит расцепление верши! графа верхнего уровня и, таким образом, над элементами множаства v также определены опорацш стягивания п расцепления.

В мяогомэрных системах определштэ оптимальных сечений, образуемых, как правило, расщеплением вершин, представляет собой достаточно сложную задачу. По характеру управгяхза^жвоздействий она является дискретной с выбором в общем случае из большого I,тожества вариантов. По составу учитываемых ограничений наряду а ограничениями на реЕшлшэ параметры содаргспт п аналитически неЕыракаемыо функции от mix ( ограничения по устойчивости ). Зависимость же от режимного фактора является непрерывной.

При постановке задачи выбора сечений мошо выделить насколько подходов к управленца, отличаидахся степенью адаптации структуры к режимам: с адаптацией к мгновенным (текущим) доаварийшм схемно-ролммннм условиям; с адаптацией к конечному мисг;эству схемпо-рогжшых условий, каадое из которых соотвэтсгвуот некоторой -us области. В пределе ото множество ног.вт превратитьсп в вырогдэпноо, что будет соответствовать пеадаптивной к рзкимам структура 030.

Тагам образом, как висвшй уровень вкотупаот постшюи'.а оадачг с адаптацией структуры к текущим (мгновенным) рэзпшаи 330. Hp;: погашении етого урОВЯЯ многпэ иостшюекп И рэВ'шшя свдочл1 ыогут быть сделаны на ео основе.

Дадим стой задаче следующую формулировку. Требуется определить свчеккэ s но направленно;.! различим rpojg арктической сета G по отношению к возмущении V, отвечайте кпшауму мотдостой отклшаемих олектропотреОптрлей при огранкчеплкя по балансу моакостоГ! б узлах, устойчивости сполем» и нйе.'лоцз сваче-ниЯ реютннх параметров за допустимые грани :

nln 2 Роткя1 (Y(S)) ( 33 )

а с

- SO -

m V ii, /) - роткл = о,

eQ( U, Л - QOTKJi - о,

Q = <p( P ),

откл отял"

Of u, /, Y(a)) e B,

U ell,

/ - Я,

где YfSJ - схема коммутации СЭО при реализации сечения S с уче-учотом возмущения Y;0 =0 - уравнения баланса активных мощностей в узлах;\7 =0 - уравнешш баланса реактивных мощностей в узлах; a,D -скаляр1шй или векторный показатель устойчивости и область его допустимых значений;и,У-В8КТор напряжений в узлах и область его допустимых значений;/,Е-частота системы и облать допустимых ее значений.

В качестве целевой функции мохет быть использована и величина суммарного ущерба от отключения нагрузки, снижения частота.

Пршоа решение сформулированной задачи существующим! методами практически невозможно. Это обусловлено дискретностью управлений S, многообразием мкозаства таких возмошшх управлений, а такг.о модностью учета всего комплекса ограничения на значения рэкимннх параметров. В втих условиях затраты на реализацию лпбых модификаций методов паробора вариантов пат.'шсловхея на недопустимо высокие потребности времени для получения реивнил.

Осуществим декомпозиции задачи с целью ее приведения к приегд-лкмому для решения виду, Очевидно, что репепие задачи будет найдено, если сечение s обеспечит предельное использование ресурса обеспечения надежности систеш для минимизации целевой функции. Это означает максимальное использование пропукной способности СЭО при передаче мощности в дефицитные части системы и вэделешэ этих дефз-щтшх подсистем с созреют;:-:,! v^zc^ (сальных потоков взаимопомощи для испольговашм резервов генарирусгзг :.!о:!т:остей и компенсирупцих возможностей олектропотребителей.

Соответственно и сформулированная задача mmt быть прчдстэн .пна двумя более частными:

тг

а) ntn У. Р„„„ЛУ , Vj,

Р Q OTKJIt

07X11

при V U, /) - Роткл - О, ( :v> )

V Л - Ро™ ' °>

О - ft V )

откл J 4 откл' '

а( и, f, Y ) е V,

х ' ' ' пах

и -О- U,

Г * Е,

где Y граф единой электрической сети, обеспочиващий возмоп-ности передачи потоков взаимопомощи по СЭС, близкие к максимальным.

б) min Z(Y(S),Y) ( 40 )

S

при IR(Y(S)) - < г,

где 2 - критерий выбора сечений для деления; R-вектор потоко-распред9леш1Я но СЭС при заданных решегагем задачи (а) узловых параметрах мощности;г-вектор допустимых изменений в потокораспреде-лонии по СЭС при реализации сечения S.

Задача а) относится к классу задач нелинейного программирования. В технологическом плане она предстввляэт собой определение оптимальных управляющих воздействий б узлах ЭЭС для предотвращения нарушений статической устойчивости л условий допустимости режима при заданной структуре СЭС ( У таг ) и аварийном возмущении v .

Здесь в качестве Yv мо^ет приниматься граф поолеаварий-ной схемы СЭС до ввода еэ структурных изменений s , т.к. при су-(дэствукдой практике схемы СЭС для нормальных ренинов прибликопы к максимш иозашспуттш - В свою очередь границы областей предельных режимов максимальнозамкнутых графов сети близки к границам областей предельных возможностей СЭС для передачи мощностей при изменениях связанности графа сети. В результате решения задачи а) будет получен ре кии СЭС и соответствующее потокораспределетш R , отвочащиэ условию передачи максимальных потоков бзшс.опомоез! в дефицитные районы, т.е. придельному использованию пропускной способности СЗС для мишпшзации отключений потребителей.

Задача ö) по отношении к исходной упрощэна главным образом зк счет изменания характера ограничений. Теперь она продотамяет собой задачу отыскания на направленном грвфо сети таких оитилалышх и;i критерию ?, сечений, которые существенно не изменяют потокораштре-делошш К и,соответственно,баланса мэзйду подсистемами, определенными на отпив в). Таим образом, она сводится к задаче отыскания оптимального сечения на направленном взвешенном графе сети. В качества s принципиально могут выступать различные критерии, в то;-.! числа структурою, например, тлело узлов, пцд^ляомых сочопипм s , число узлов и петгей, образу пцих сечение К г т.д.

3.?,. Определение опорного потокорпепрздэло :ия в сети для

декомпозиции ОЭС.

Синтез оптимальных сечений для деления в соответствии с предлагаемым подходом к решению задачи состоит в. "распознавании" на графе сети таких подграфов, которые при выделении в состоянии сохранить предельную загрузку СЭО при передаче мощности в дефицитные подсистемы. Режим СЭО с ее предельной загрузкой является базовым (опорным) для топологического синтеза.

По своей постановка задача определения опорного режима является аналогичной задачам определения предельных по статической устойчивости режимов ЭЭС, выбору управляющих воздействий (УВ) для' предотвращения нарушений статической устойчивости и т.д.

В работе предложен и исследован метод решения вадач данного класса, основанный на совмещении расчета установившихся режимов, определения предельных по статической устойчивости режимов, выбора управлений для неустойчивых рэжимов о выводом их на границу статической устойчивости.

Для совмещения в одной задаче определения заданных существующих режимов, предельных по устойчивости при задании несуществующих режимов введем сладу иную целевую функцию:

? - ST О S. ( 41 )

где 8 - вектор УВ в узлах, обеспэчиьапцих устойчивость системы

S*- Рп )' K-J'

п - число узлов электрической сети; m - число узлов о генераторами; С-диагональная матрица весовых коэффициентов приоритетов узлов для привлечения их к управлению.

УВ включаются в уравнения баланса мощностей в узлах и образуют ограничения типа равенств для переменных целевой функции: S - ÍJ(X,YJ =0 ( 42 )

Если точка режима принадлежит области устойчивости, то вектор S должен быть равен О . В противном олучае необходимо определить такой вектор s, при котором обеспечивался бн вывод режима на границу области устойчивости при минимальном значении целевой функции.

Условие минимума используемой ЦФ:

groa р - г х) а я - о ( 4з )

где Я - вектор УВ;

ОТ

H(xj =f — 1 - матрица Якоби. ах

Это условие соблюдается в двух случаях:

а) если В = О и det W ( х ) ¥ О, т.е. точка режима расположена внутри области устойчивости, ограничения по устойчивости пассивны, значение ЦФ управления F = G;

б) если И * о и det t<( х ) = о - матрица Якоби вырождена, что соответствует условию а(п) = о.

В этом случае режим баз УВ расположен вне области статической устойчивости п с помощью управляющего вектора И еыводится на ее границу, следовательно, ограничения по устойчивости активны.

Следует учесть, что в силу дискретности характера большинства возможных УВ в реальных сиотемах управления полученный вектор Т, может служить дашь основой для выбора наиболее близкого к W вектора из дискретного множества.

Эти сложности применения целевой функции ("41 j для выбора УВ, предотвращающих нарушения устойчивости, снимаются при ее использовании для определения опорного потокораспредэлония в сети паи одного из этапов топологического синтеза структуры 030. В последнем случае задача состоит в выявлении ядер дэфнщтшх подсистем и читающих их сечений с предельной загрузкой. Для .ее рокэшш нет необходимости в даффэрэнцзации еосоеых коэффпционтоЕ е функции 41 и учете ограничений па управляющие воздействия. Тогда целевая функция н еа~ дача в целом могут бить существенно упрощены:

min £ - Vi ( 44 )

При этом ядра дафщатши и избыточную подсистем ЭЭО в режимах с активными ограничениями по устойчивости выявляется на получаемо:.! направленно:,: рогаг.шсш графа спатс.чп стягшзаккэм соответственно дефицитных и избыточных узлов.

3.3 Ызтоды топологического синтеза структуры 030.

В работе в раг-ких проведанной двухуровневой дэкомпозицга исходной задачи предлагаются ко года .определения сечений гргфп овтк в процессе топологичсскоо синтеза ее подграфов. Этот синтез осуществляется в результате направленного поиска с .использованием опз-циалышх структурных ©утщкй по следующей общей процедуре:

а) формирование пдэр (базовой часта) подграфов 1{ путем включения в них неделимых, энергодефнцитных или избыточных узлов сети, имещих кезду собой прямые связи. Ядра из дефицитных. узлов служат основой для определения сочений, выдэлякзих дефицитные подсистемы;

б) определения границ поиска сечешй для выделения каждой подсистемы*

в) анализа подграфов вершин внутри области поиска сечений, получения характеристик их комбинаторных возможностей;

г) определения сечения при последовательном наращивании базовой части подграфа за счет включения элементов на области поиска с Еыбором верлш!, подлежащих деланию и вариантов их состояния на основа измэнзппй структурных функций.

Успепность ращения задачи зависит от Ш5формативности характеристик комбинаторных свойств элементов (делимых Еерашн или подграфов с надэлимимл ядрам!) области поиска. В качестве такой характеристики для формализовашгой оценки возможностей узла к разделению может служить аддитивная структурная функция, идентичная по виду и свойствам энтропии, ыироко применяемой в качестве характеристики степени неопределенности состояния дискретной стохастической системы.

Применительно к вериине графа сети такой показатель моею назвать мерой структурного разнообразия. Его вид:

п

//.=-£ Р^говР. ( 45 )

где п - число возможных по кртпэрип делимости состояний узла; Р{-величнна, отракащая различного рода сложюсти или затраты на реализации 1-го состояния, например, расход коммутационного ресурса или число операций.

Таким образом, Р( может задавать предпочтительность состояний вераины. 11а основе этой меры также мокло получить показатель структурного разнообразия для базовой части подграфа Ы(атап а ) и для каждой делимой верпппш из области поиска графа сзти или их связанных групп:

и и

и = 2 2 10¿р1 - Е В ( 46 )

гда I - номер елемента графа сети! Я - число его делимых граничных узлов;^-число возмойных состояний узла

Если в процессе ресения для делимого узла ^ принимается одно аз возиоапых его состояний, то ^ ч 1, а его Н = о . Прп этом шхет происходить лзСо обьэдинашга пэдалггых элементов комбинаторного графа, либо исключение связей кеяду гена.

Сечение находится в процессе совершения ряда шагов по ограде-ленив очередной делимой граничной вершины базовой част грпфа, вы-

бора ев состояния, осуществляемых по характеру изменения показателя В конце процесса синтеза, т.е. когда сечение определено,Н»0. Таким образом, на направленном комбинаторном графе сети следует ре-, шить задачу

« О ( 47 )

Я' -> ш£п,

где -Р'- например, число вершин выделанного подграфа или число совершенных шагов.

Алгоритмы совершения шагов, постровные по условии максимального снижения на каждом шаге, т.е.

г i

где ¿-число совершенных шагов; ^-начальное значение показателя

Яь базовой части графа, дают решения, близкие к (47)-На основе сделанных формулировок и декомпозиции задачи определения сечений,изменяющих структуру ЭЭС при ее адаптации к режима;«, предложенных методов ее решения разработаны программы для ПЭВМ определения "опорных" режимов и топологического синтеза,. используемые при анализа технической осуществимости концепции самоорганизующихся ЭЭО, разработке систем технологического и противоава-рийного управления.

4. Структурные коррекции в распределительных сетях при . противоаварийиои управлении.

Седьмая глава работы посвящена задачам повышения надежности распределительных электрических сетей на основе использования в системах диспетчерского и противоаварийного управлений . коррекций схем коммутация сети..

4.1. Задачи управления с использованием коррекций схем коммутации сети. Данный раздел работы посвящен анализу возможностей повышения надежности электроснабжения потребителей в распределительных сетях на основе использования в системах диспетчерского и автоматического управлений структурных коррекций, представляющих собой изменения схемы коммутации сети. Эти коррекции рассматриваются как неотъемли-мая часть системы управления, обеспечивают .ей в электрических сетях выполнение основной их функции вд бе егор збойному электроснабжению потребителей.

Область и характер праменения структурных коррекций опредэля-

ются на основе представления управления режимами электрических сетей квк задачи векторной оптимизации по некоторым критериям вконо-МИЧКОСТИ (extrem N) И надежности (extrem Z).

На основе такого подхода для сложных и автоматизированных электрических сетей, обладающих достаточным структурными разнообразием и управляемостью, осуществляют декомпозицию комплексной задачи управления режимами с выделением ряда подзадач:

- Оптимизации нормального режима работы и важных для его

обеспечения особенностей схем коммутации СЭС ( задача определения

"опорного" режима);

- Доопраделеш!я схемы коммутации сети, заземления нейтралей и выполнения соответствующих структурных коррекций при условии сохранения "опорного" нормального режима;

- Обеспечения средства™ гг отивоаварийного управления Z .близкого к максимальному уровню надежности с использованием структурных коррекций при уже известных оптимальных нормальных режимах.

При такой декомпозиции задачи управления режимами электрической сети оптимизация нормальных режимов и схемы коммутации сети по критерию экономичности осуществляется при соблюдении некоторых необходимых условий (ограничений), создающих лишь основные предпосылки для надежного электроснабжения потребителей.

Задача обеспечения максимальной надежности в свою очередь решается при условии сохранения полученного уровня оптимальности нормальных режимов и это реализуется в виде необходимости сохранения "опорного" разима н нормальных условиях эксплуатации и быстрой ликвидации аварийных режимов сети, исключающей их существенное влияние на экономичность.

Во всех выделенных подзадачах схема коммутации сети или ее изменения входят в состав искомого управления. В технологических терминах существо задач прогивоаварийного управления сводится к коррекциям схем коммутации электрических сетей для ограничения токов симметричных и несимметричных коротких замыканий, напряжений и перенапряжений, связанных с взаимодействием сетей с землей, предотвращением и устранением недопустимых снижений напряжения, ограничением или устранением перегрузок вламентол сети.

Для выбора структурных коррекций при решении всего этегч множества задач нротиЕоаварийного управления прэдлгжотш метода токологического синтеза,которые формально близки к опвегооюну а рпвде.чь 3.

4.2. Концэпция АОДУ ПЭС и технические срэдсгва, обеспечивакщие структурную наблюдаемость к управляемость электрических сетей И ээс.

Необходимость качественно нового втапа в автоматизации диспетчерского управления электрических сетей и ЭЭО объективно обусловлена переходом на жесткие условия экономической самостоятельности, договорными отноиениямн внутри ЭЭО и с потребителями, требованиями более эффективного использования ресурса оборудования и энергосистем. При этом одним из основных условий автоматизации становится структурная и рвшмная наблюдаемость и управляемость. Решение этой проблемы такяа позволяет перейти к широкому применению структурных коррекций (изменений схем коммутации сети) в контурах диспетчерского и автоматического управлений. Это условие было полонено в основу разрабатываемой и поэтапно внедряемой в ПЭС базовой системы ЛСДУ, структура и состаЕ технических средств которой представлен на рис.3. Структурная наблюдаемость и управляемость сети обеспечивается:

- комплексным контролем состояния и готовности к работе средств коммутации;

- глубоким логически контролем допустимости всех команд на коммутация;

- выработкой на ШВЫ сложные структурных коррекций о их приведением к оптимальной последовательности простых и пошаговым контролем за выполнением.-

При это;,! иерархическая сеть ПЭЕЙ на верхних уровнях используется для дэцоптра^гзпц:!;! упропдгиш со подсистемам, что та:а;э поддергивает условие их автоноыоопособносги.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

С!овокупность научных положений, введенных понятий, ксглыекса сформулированных задач к предложенных методов решения моако рассматривать как теория самоорганизующихся электроэнергетических систем. Практическое ео применение к ОЭС с сильно нагруженным! системообразующими сетяыл переменного тока позволяет решать проблему надежности влактроснабгекия потребителей , синтезировать спстс:,н технологического и противоаварийного управлений.

Основные результаты работы: I. Выполненный анализ резерва повасе1Г1я эффективности энергосистем и электрических сетей.заклэчвнцвгск я в адаптации структуры к рекимам функционирования, показал вогмо.сность решения проблем

надекности и противоаварийного управления на основа подхода к ши как к самоорганизующимся системам. ■

2. Предложена целостная концепция структурной адаптации ОЭС) с системообразующей сетью переменного тока, не обладащей необходимыми для аварийного резервирования запасай! пропускной способности, к условиям функционирования. В отлична от систем, основу надекности которых составляет их устойчивоспособность, в системах с адаптивной структурой главным свойством является автономоспособность формируемых при адаптации подсистем.

3. Предложены и обоснованы комплекс задач, методы их решения, обеспечивающие реализацию концепции самоорганизующихся ЭЭС, проведение анализа ее эффективности в конкретных условиях:

•3.1. Сформулирована задача оценки эффективности концепций управления ОЭС на основе макромодели системы, предложен и реализован обобщенный метод эквивалентирования для еа решения;

3.2. Предложена хштервальная модель внергетических рекимов ОЭС для репения системных задач. Используемая в пей система координат гармонического разделения временных функций позволила преобразовать динамическую задачу в статическую и обеспечить задачи управления ОЭС, требующих учета маневренное^.!, дотамичэсгсма характеристиками энергетических режмов;

3.3. Сделана иерархичаская формулировка задачи определения границ автономоспособных подсистем для концепции самоорганизующихся ЭЭС, позволяющая свести ео к последовательности задач структурного анализа, нелинейного программирования и синтеза подсистем на направленном комбинаторном графе, а так:;э предложены метода их решения.

4. Проведены исследования пртае^лшя концепции самоорганизующихся ЭЭС для конкретных ОЭС и ЭЭС с оценкой системной эффективности, синтезом систем технологического и протиЕоавврийного управлений, анализом особенностей технической реализации. Показана возможность значительного повышения надеяности электроснабжения потребителей по отношении к системам с наадаптивной структурой. При атом изменяется технология ведения репимов в ОЭС, свивается значимость устой-чивоспособности системы и упрощаются Функции и технические средства противоаварийного управления.

Б. Предложен и обоснован комплекс задач протявоавпряйного управления в распрэделлтельннх сетях с выбором и ситуационной коррекцией схом коммутации для ограничения токов короткого зтжпчпя.

- за -

устранения перегрузок влементов сети, недопустимых отклонений напряжений. В основу методов их решения положена декомпозиция задачи, определения содержательных для выбора изменений схемы режимов и направленного спуска на ориентированном комбинаторном графе сети.

Б. Для решения проблемы структурной наблюдаемости и управляемости Блвктрических сетей разработана концепция и техническая система автоматизации управления ПЭС и РЭС на основе иерархической распределительной сети с локальными контроллерами на подстанциях и персональными ЭВМ на верхних уровнях. Наряду с другими функциями управления система обеспечивает надежный текущий контроль схемы коммутации и режима сети, осуществляет ситуационный ЕЫбор структурных коррекций и автоматическое их выполнение с глубоким логическим контролем допустимости и исполнения каждого шага их осуществления.

Основные публикации по теме диссертации:

1. Фишов А.Г.Использование принципа автономии адаптивных подсистем при управлении режимами ЭЭО.//Методы и средства повышения вко-мичносги и надежности энергосистем. Под ред. В.Ы. Чебана,-Новосибирск :НЭТИ,1989,-с.3-8.

2. Китушин В.Г., Фишов А.Г. Анализ и разработка концепций управления ОЭС с системообразующей сетью переменного тока.//Тезисы докладов к Всесоюзному научно-техническому совещанию "Вопросы устойчивости и надежности энергосистем в СССР".-Душанбе,1989,-с.7

3. Беленький А.И., Фишов А.Г. Анализ глубоких аварийных сбросов мощности тепловыми станциями и эффективности способов их предотвращения .//Изв.вузов, Энергетика.-1990,-N4,-с.59-64.

4. Чабан В.М., Ландман А.К., Фишов А.Г. Управление режимами електроенергетических систем в аварийных ситуациях.//Учебное пособие для вузов,-М.:Высшая школа,1990,-144 с.

Б. Китушин В.Г., Фишов А.Г. Анализ концепций управления энергосистемами с системообразующей сетью переменного тока. //Ar-tualne problem automatika т? energetioe. V Miedzynarodowa konferenoja nau-kona.-Gliwioi,19B9.-0.69-75.

6. Китушин В.Г., Фишов А.Г. Структурная адаптация влвктроэнерге-тических систем для повышения их режимной управляемости.//Тезисы докладов II iliedzynar-odowe Sympoziym "Systemy elektroenegetyozns -cksploataoja I Roet?oJ" .-Wroclaw, 19397. Fishow A.G., Theil Q. Steuerung der }onfigaration-elektriBoher-Synteran in normalen und geßtoerten Bet5ieb.//Klektroteolmik und Hasnhinenbau,-1984,-H10.-B.593-597-

а. Фишов А.Г., Денисов В.В., Балтшвев Ю.А. Расчет апериодической устойчивости секционированных систем.//Тез.докладов на координационном совещании по применению АО ЭМПЧ в .энергосистемах.-Рига,^-1989,-с.38-43.

11. Васильева Н.П., Денисов В.В., Фишов А.Г. Определение управляющих воздействий в вл.системе по условиям статической устойчивости. // Управление режимами и развитием ал.систем в условиях АСУ.-Новосибирск ,I980,-С.I36-I42.-(Сб.науч.тр.НЭТИ)

12. FiBohow А.О.,Huiler H. Eerueoksiohtigung von statieohen aperiodischen Stabilitatseinaohrankungen bei der Betribsfuhrunq elektrischer Energie Hetze.//Elektrotechnik und MaBOhinenbau,-1984,-H6,-B.292-297.

13. Кобец Б.Б., Фишов А.Г. Особенности противоаварийного управления при объединении энергосистем восточной части страны.//Повышение эффективности энергосистем средствами управления,-Новосибирск,1988. -c.B8-95 -(СО научн.тр./КЭТЙ).

14. Чебан B.Ii., Долгов А.П., Птушкин Г.С., Фишов А.Г. Специальные методы повышения устойчивости ЭЭС и управления переходными процессами.//Материалы симпозиума "Системы энергетшси - тенденции развития и методы управления".-Иркутск:СЗИ,1ЭВ0.-с.51-62.

15. Чебан В.М., Кижнер С.И., Фишов АЛ'., Швец О.В. Особенности управления режимами энергосистем, объединенных неоднородными связл-МИ./ZArtualne problem autornâtika w energetioe. Y Miedzynarodowa konferenoja naukcwa.-Gliwioi, 1989.-0.69-75.

16. Васильева H.П., Дюбанов Г.H., Фишов A.Г. Противоаварийное управление мощностью в послевварийных рекимах систем с АС ЭМПЧ //Тез.докл. на координационном совещании "Применение всинхронизированных электромеханических преобразователей частоты для снижения потерь в энергосистемах".-Новосибирск,1981.-с.32-35. ,

17. Васильева Н.П., Фишов А.Г. Алгоритм совмещенного расчета пос леаварийных режимов и управлящих воздействий в о л. системах, -М., 1982,-22с.,-Деп.в Информанерго, N11É0 ЗН-Д 82.

18. Денисов В.В., Мезенцева Г.В., Фишов А.Г. Методы и средств., управления для стабилизации рижима напряжений протяженных олектрн ческих сетей.//.Повышение эффективности энергосистем средствами уп равления.-Новосибирск, 1988, -с. I03-110, - (Сб.науч.'j р. 1ГГ.Ш1 ).

ID. Денисов В.Е., Кобец В.Б., Фишов А.Г. Способ рзгулироингч.., напряаения в узле елестричаскоЛ сети.//АС N1 Г/?4Ь5, РИ N'i.i'jfM.

-^О. Д'.-пипопг! НИ., Лобанов Г.II., Фишов АЛ', ()irpnr>Tr-n,i(> п^гjnr>)- ,

рийных режимов ел. систем с оптимальным иропшоаваркйгшм управлением. //Управление режимами и надежностью электрических систем.-Новосибирск ,1983,-с.23-29,-(Сб.науч.тр.НЭТИ).

21. Кучеров D.H., Фишов А.Г., Пщук Л.П. Алгоритмизация расчета па-, реходаых параметров аварийных режимов.//Изв.СО АН СССР. Сэр.техн. наук,-1982,-на,вып.2.

22. Денисова H.H., Фишов А.Г. Использование структурных резервов энергосистем и электросетей для повышения режимной управляемости. //Режимная управляемость систем энергетики.- Новосибирск:Наука, 1988,- c.I38-I45.

23. Дюбанов Г.Н., Фишов А.Г. Изменение структуры сети при управлении балансом мощности.//В сб."Применение математических методов и вычислительной техники в задачах функционирования и развития энергосистем". Депошф. сборник 1603ЭИ-Д84.

24. Китушин В.Г., Фишов Л.Г. Коррекция структур энергосистем при управлении для обеспечения их. юпзучести.// Методические вопроси исследования надежности больших систем энергетики.-Иркутск:СЗИ, 1983.

cm» у воя

lion

('гл'лжзя

Ii Гц.^ It,M C!

-JC

ь

riant.них wumoh

Структурная эвэшпаиия зс 6

«бапийннх режимам

Рис. I

Структура вариантов адаптации СЭС еежмнл! сзс. OSwRe чиспо ортогональных oapuanmoft о.