автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Управление режимом реактивной мощности и напряжения промышленного предприятия

, од

- 8 ДЕЛ да

На правах рукописи

ФИЛАТОВ Алексей Николаевич

УПРАВЛЕНИЕ РЕЖИМОМ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ Н НАПРЯЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и сгетсмы, вюточчя >гх управление н регулирование.

АВТОРЕФЕРАТ яиссертгшш на соискание ученой степени кандидата технических наук

и

Красноярск - 1997

Работа ииполнена в Красноярском Государственном техническом унн-нсрсшеге на кафедре «Электроснабжение к электрически*! транспорт»

Научный руководитель :

Научный консультант :

Доктор технических наук, профессор ВЛ.Трошин Кандидат технических наук, доцент А.Ю.Южашшкоа

Официальные оппоненты :

Доктор технических наук, профессор В.И. Иванчура Кандидат технических наук, профессор Ю.М.Тюханов

Ведущее предприятие : ОАО "СИБЦВЕТМЕТЭНЕРГО"

Защита состоится « 26 » декабря 1997 г. в аудитории Д-501 о 14е" часов на заседании диссертационного Совета Д.064.54.01 Красноярского Государственного технического уннвераггета по адресу: 660074, г.Красноярск, ул.Киренского 26.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан «25» ноября 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета ,

доктор технических наук, профессор В.Н. Тимофеев

-il' "i лл (vr!i,;-thïc \ !>

i х-- ■;!■_' i"" 'V, г - : л л ; " л л ' \\ j. - r ■ i ' ' ? ^ í '':i ' -

: ■ i-T'_ ' Г, ; ,¡ 1 ч'!'■;'."! i! S 1 .'V . ■ ллл - ■ • . % - 1 " :.■■,■■

' : : " ; i ¡i Ci ; с ал-л; > h;' >ч нлллгл -i р лл i - л '¡'¡ л ; i ■ • л ■ ■ •

' i!.'-'и г"1 .¡-."i! - лл,- r;i 30 (,л> ?■'."< i-г сл'л: 'v-n -i,-.; • -, ■ л ■ •i ■ г j л л л ' л ' ! л r ■ ;rc; tr; " : л л-'Л ■ > -

. л ■) r - : ¡ 7 л : ; ! ■ : o —; ni ■ \ " ' :

C\ :.: ; _ . > лл ЛЛ. :cpi H y:' Л -л-i " л> Л < л -Л"

СО, i oл^лилл : íp.r'p л-лл ( •<•:■ л;> гл :л: v';>.л: •:.■-■• •

-..-.ir---; ■ ; , : i . ¡ ;.. . ^ ■ -. ; ; ;. ; :. ; ;, ; ; „'. ., ч л л л л ' '

!; с:.; ;'м ■ ¡■i-\ (ЗСПп) •: глл:л л.л "чллл- • ï : ; ■ ■ - "> ллл-л ул " .■■■■. •■ • г.7' гро"i;лллл-л^ i , ■ .. ;'л ллч.

•'Гл ; " ! ^ 7'C¡. < i " " ¡r ;лл'лл-.. .~л : !- \ ' "'Л'"^.. <* !.: ó'.T!--"¡ л'лслло гл:'1. р'лч p ; лл л) л л - : • с с,:-. лл" ¡,' <: .-лл-

л. r^íc.:- ):• ; m ;; л:л;ллллллллч лл>; :ссл|ч ï;"' t.«!:;,--;;

; ¡¡y-j.-jir; î ii;'•'■":;.л ' л:

_ : - • >1 ? r í : ; -p o Jí - í , f г ; гг, тле ч c.'ij":/; л ;лЛ -.--p.

Б C'.'cii с \т" í -°сл "'л' ; Л'Л лл -v.- л л л:т т, "Г л г. у--

lori Л'Лп -¡гл;!--; cki:-| i;r-¡ ;-a:p"Gor':í ц .л л:л -тюлп i л ■*>•

crcü'í

Ср:ли rp¿:i:!pi!/.ii¡r! гчл^лил, (;'оглт:;г-;;:;.(!Т!о г,у,к

cí'O aciieirra, п"!;!;<л. ПЛ! - ;í ¡л л ллр-рл'П п.- -ч

г^^зктсриоЯ осоСл;:погплэ :.wopt к япяйгтсч Сольтхч усгсиечгатш ; ¡отнест& c!»:!spui»i44>c д:.!татслсй (СД,) и итп'п'з ipaHC'î'fp.vaiPjHin с к-пгянп-тп рлу.'Г!фГйлн;гсм напр,-п;.-е«:!;» под тглругко!! (ГПП).

Упрзплсккс ¡л;::::-!!11! ре^лнгнгЛ í-ccümct:i и мл:рлтгетл ^Рг-.-л^:-ocyiKccïr-.'TMi ic,! путем (пмснгиля то^оа вой^кз;!«"» СД и положи;m pciy,"n-pot-o'üiMX ступгнгй тргисформаторо« с ГПН. В длльнсйшси под ЭСПИ почп-:;;:тотся элолрп':1Скле систсчм именно TriKiw гр""1'ричтпй.

В заиисимости от оперативной схемы электроснабжения, состава н за-■рузхм электропрнемников ЭСПП может находиться в различных состояниях, для которых оптимальные значения управляющих параметров существенно различаются.

В качестве ЭСПП, обладающей всеми перечисленными особенностями, б работе рассматривается часть электрической системы Ачинского глиноземного комбинат (АГК), который является одним из крупнейших потребителей ЭЭ Красноярского края.

Исследования выполнены в рамках целевых программ "Экономия энергии" и "Топливо и энергия".

Предметом исследований настоящей работы является оптимизация режима реактивной мощности и напряжения ЭСПП с учетом возможности пребывания ЭСПП в различных состояниях.

Цель работы : Разработать методы, алгоритмы и программы оптимального управления режимом реактивной мощности и напряжения ЭСПП, учитывающие многообразие состояний ЭСПП.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Выполнить экспериме1ггальные исследования состояний ЭСПП.

2. Разработать имитационную модель (ИМ), позволяющую исследовать различные состояния ЭСПП и осуществить ее верификацию.

3. Разработать методику управления режимом реактивной мощности м напряжения, позволяющую учесть многообразие состояний ЭСПП.

4. Разработать и экспериментально проверить комплекс алгоритмов и программ имитационного моделирования, идентификации, оптимизации, классификации и распознавания состояний ЭСПП.

Автор защищает:

I. Методику оптимального управления режимом реактивной мощности и напряжения ЭСПП с большой установленной мощностью СД и имеющих в своем

составе трансформаторы с РПН, основанную иа принципе 'ситуационного управления.

2. Принцип классификации состояний ЭСПП по оптимальным значениям по-ложешш регулировочной ступени трансформатора с РПН и токов возбуждения СД.

3. Методику распознавания состояний ЭСПП по совокупности измерений параметров релснма.

4. Имитационную модель, позволяющую воспроизводить на ЭВМ различные состояния ЭСПП, изменяя оперативную схему электроснабжения, состав и загрузку СД; напряжение в точке присоединения ЭСПП к внешней энергосистеме; величины активных и реактивных мощностей прочих электропрнешшков.

5. Методику калибровки ИМ ЭСПП по результата« производственных экспериментальных исследований.

Методы исследований : В работе использовались методы нм1Ггашюшюго моделирования, элементы теории классификации и распознавания образов, аппарат регрессионного и дисперсионного анализа, теория планирования эксперимента, прикладные методы нелинейного программирования.

Научную новизну работы представляют следующие ее результаты :

1. Методика управления режимом реактивной мощности и напряжеш1я, заключающаяся в распространение пришита ситуациошюго управлеш!Я на новый класс объектов - ЭСПП.

2. Принципы классификации и распознавать состоя>шй для решения задачи оптимального упраззлеши режимом реактивной мощности и напряжения ЭСПП.

3. Методика калибровки ИМ ЭСПП по результатам производственного экспе-римеигга, позволяююая минимизировать расхождения между выходами ИМ и реального объекта.

Прпктиуегкпя петюсть. Пракпмеская реаипащи предложенного принципа уяраплета, наряду с известными, позволяет минимизировать потери активной мощности в СД и элементах их электроснабжения прн поддержании за-

..чллло ¿ни,- ¡._;:л;л..лли .";л:цплсти ь т О'исс ; • п с и : г: о!! и ■ ЭСПП к з^Ц1-¡г.л.-к, и л "лгги..!--!;. м^^.'.'.^.ч оилзнскич илпр/иллл;

Г..,,: Счи.лл:;.;^ а.тюрш.-.ч) и ¡•рслр-'Ч'.лл могу! Ь-ЛЮ;-, ЗЛ: 1 > „ь-

'и'.. ¡¡.¡\..:П"1:1 '.ч <_•!.очс¡ш,: значен;!,ол 11(10..:;.:!'.1;^Л!11.и ьр^ллрл-т,,;, "Уприилсп;!.: риллл-.пл;".

П::л;:.ц;:л:.лл.; но, .'.V. :чъ :ст бпн. ¡¡:плл,У! ь к.'Л.:^ >!.; ^ лп: ..р., I л.^лг ¡ч^рлкоги 1,„р:_ лл..: ЭСПП, .члл ¡¡рог но".I1.'.. г. ;,;!;; н .р;:'Л,лрл:: р,л ЭСПП крл ги'рг.чл ■.: I.:; ил еллол, : ¡;-уго;;, ь качсст»..; уиллюго

й; • ;;л . студл;;«» 'ол^;.,|.лл^-исI!спл'п.а.'ч.нос'!

Д''¿М!.!:: Остит:.: пололсешн ,'л:^с;;р!..цлит1лл р;Счт: ;:о;:-.'V.,'', н плел лл Исесллллион ьлуллл-чсхнл'^сллл кон | >и:.::,=

!'ьмм...о - э.-опо-^пчсси;.' прлолсми злсюроьлрсо;:^.!',, ¡|:ч::|:,ш;й|н,!\ прслнри.пы"." (Мплсе, 1Уо7г., 19г;9г.), XI сессии исссо>-л.ьч ь и ьаучп им ¿¿.-л.л'Л-рл "]'илсрилшл! эд;<:грнч,;ск1:х систем" (АС;: ¡, конференции

"Крлк.рлл 01.и;!0>,; [члгпллюстп ¡-. эн.'ргсшкс" (! л-.-л>, 19Ь:л\), ссмллл-'¡■л "Л:,! о.л.л к ;лиг.; построит!;! модулирующих 'I рлилл.л: (X к л:>."11.л...;1.,,'.,

31, :ргстгл:л" (Кк;л , 19К9г.), рггпомалм.мн к..учн0-пр.л;-п1л>4!.0', колС:-рсшшк "Пте;шгкту«!Д!.»!ч.: ресурсы ХТИ (СГГУ - Хаклсслл" (Лй^ >.л• г,1997), иау'ШО-Нр.НЯиЧсСКОЙ КОИфсрОНШШ "ДоСТНЖСНИл ПлуК.Ч 1! 1С\И«1.Л - рЛЗЫГПЛС! город:! К]1,.сьо.л'..-::;|" (Кр"1Сп.'),;рС1:, 1997г.), нпучпьх сснннлрал .лгрслрм зл.л.-тро;1шо;кс1»и ¡'ГТУ.

П^пиуяпии. По результатам игслудо-лшы опубшио!аио 10 нечлткмч

работ.

Структура и об;,ем ртооты. Диссертационная раЗотд состоит ¡п введешь», четырех глав с еш.одши, здключенш, 'I нршкжеши! и списка литератури, [¡юноч.иощего 101 наименование. Основной текст, содерисащин 117 страниц машинописного текст, иллюстрирован 14 рисунками и 11 таблицами.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ В нерпой глпг'е делается обзор современного состояния исследосашш и области оптимизации режима реактивной мощности и напряжений ЭСПП. Анализ вы-

- ? ■

i!0.i.i;!i;ff.]\ i3î '->лл: • / г, ■ :су::- ryi ; rrvvvr- ■ ;; ,¡ -к:•..>••,- ¡ рсилноч С:'0:\ла .: мплмш.л'ли г."рлчярг'-i с."cto-í:С'СС'П с л.->

c;,".iy¡Gi':£-í ?п i'M¿¡í. ;ï r: л-.лч or л-лл-'^лл H v -ri л >-o ¡ЛЛЧ jí'irv ; ; .

Пг ; "т'л'-i y-:i:"ï!,':'c;ci о сстпл,1 ;;íл: г-;

ОСИП, ллч v.ü!-":;""; оп:• ■'ли.-ллк'.: . угрл?.'л~гл;-; л гч суллл-: üitio

л \лл:,л: ;!?,"< '. с i":; ; "Т.'Н ч ;лгр ~П,-у лгл-л'.ллi -пулен

i-rrv--'" .....if, ггг !:. -г-ее-'Л'„!"■:?■; ; ЛЛ-.. '.Л : ,. Л.

'II; ' Л 'ЛЛ^ "Л'' -i'-■■ .V" ™ — ; ".. уу гг; Г'.!. >

-■о,'.";л-"> ! л .-.-.д^тсч , , , • • ; ' ;■■-•: " 1 ";сл :л'V, "Г1 .....:■*-

лл.г ¿¡л:л:П'. ':, л и ::,л;рт:'гл"'; гелг;"!

DCÍIÜ. Tryг.лс сус;-? лл1е ОСПП р:-лл'л --..тс : :i j-2, i-i oi:::;.-:ni р~."У лр" ;;::;:c::s глллу-лл'о

Ее;:" -"i'2 г' стт. ?:-тмэ, то ргг:л~у гтгт :г'-.н (•:••$;• •-.лл:.! упр .■!„■£-i::;i Оле: 10 ).

1:с;л: ïc>ry;ui<-' со^тгтлл ! отллгт; ry нэ :cim ¡.к к." л-

cc;¡, Tipo;n:.ecn¡ 01гп;;пл:;:улп ( ice:: ) :: ил^-нтпллллпл'о ( б:илс 5 )

iiqpacnoEOitncro состоятю. Зысч .чллгепфакттч itesrc.ec?it>ro

сосгс :>v,n ( ûjton 6 ).

Если состоит: мотого »snccu ^япфсвать ¡.тх пркгзигеияаее о;;по;гу нз излссиплх классов, осуществится уточиенке зсп;сслф:пя:рп1 ( блок 9 ) ( к ош:е?лкпо класга добдзлястся откаииг TcxjTincro состояшм ), в лрог?геном слу-пс ( блок 8 ) класс5!фнктшя пополгастея ( от.^'пттгтел иопдГ( класс состояний ). После этого реализуйся глпн оптимального уттргвлени;! ( блс;: 10), который был получен в результате ршгшп задачи оптнмнгг.тпш.

-s-

Блок - схсмА алгоритма ситуационного управления

j Пуск- ]

Pite. I.

Для практического осуществления принципа ситуационного управления необходимо получшъ выборку из множества возможных еостояшЛ ЭСПП и решить задачи идентификация, оптимизации и классификации.

i-ivecKiw чо~елен, опиаилмошнч 'imxumocim мел;ду улр^пллкил>-;11 ü-р '-кч-}'ячц и ïrp'i.ierp'iMii сое го-пин ЭСПП » -¡яле ноли»«»-».» нгр-и»! сюгени:

+1 ___

Y - D.j + Ü ¡(+ £Д í, • J ' t-L ( 1 )

1-2 - '

где Y, - параметр cocw »sura; L - колччестго г-лрпЕпч'н cpctosiuh; R - wiw*.

üi-e p-»r,'.'¡i'in"" о'шоп ctvneîin трачс$'0рлпгерл с 1'ГШ; 1 — с>т»рс»г»е.«ни,с w* а

Mî-:ie юч-оя i. <гсбу*,тмяп СД /-ой руг.пя; Л» - клткен-о груг-м СД

Коэффициента Btj определяются кссдг (¡CpaC-'-rni рглульглоч up »«•оди-р;-.«),!!,).. í,ó'e;rrc <п нччтаць-гч'сп млдел;! аллнлл' TÍ-I, Г! -ЛП \Г!.!Ч ;¡ r.l"VC"í"'' .' ^ЛГрС! Г! ¡ZT)Л 'Or pcnv'lipo"«':!!:-;! СГуЛ'Л".

;ro;v¡ с ГПП телд : i iчугл СД, a v качсст >c стлал -о л - >ia-

rp ллеллл i> ¡-.i.-aavrr-n-'S :<с;:;:.с-сти а кочгр\г.ных точках DГПП.

C'pvorxa рс-улматол гчг'лслчтслм'сго т-сг-.^ч'чеит.' ллллол-ется п р-:чстй ::егодоч нлж'екмл:« ^члратоа (ÀÎHK) о не hp к m л; нпч-енюн /?.,:

Б - ( FT F FTY (2)

r.r: /' - чатрлп !\'"!!С-л-.елл;; :;э; ¡"'ллл^сп^л Л, ; /*"' - тр'ч>::л'ллр"-""л'" : мат-fí'MT пл"!"< гхепер'Л'ента; (FTF) - 'ч"Ьатш."< чтршп гротгег/ли«:! [•' и /•'; члгрннд отклг:кот5.

Крсчо OÎICÎ'CK КОЭу'}->'«»С!ГГОЯ [!;;, ПО реЗу.Л'ЛГД Я'Í решеНМЧ ЗЛДа'Л! НД.Л1-Тл' "лггл!;ч;| д„т? олрелд^клч дл1:-р':гелмл 1\ ллг;р"ЛЛлл ¡е.рееегч лч-

•Ktcr.iíOTCi сумлм гплдрагел остапетя ка-.чдого отклика:

у/

глг }'., Yij • онеигн j-го отклика полулечные в ахеперлчент': л по Mf4"--::!! ( 1 ); N - количество опыте» и эксперт-лиге.

Задача оптимизации состояния ЭСПП заключается в тон, чгобм шмш такой ьсктор управляющих параметре;»:

(4)

чтобы показатель качества состояния достигал своего экстремального змачеши:

Арг г.йп ( 5 )

где Арг- суммарные потери актитшоП мощности » СД, трансформаторе с РПП и и элементах енг.те?.«.: внуфсшюк» электроснабжения (шннопрокодзх и кзое;;.'.-ных лишшх, трансформаторах с ПБВ, реактор.":': н т.д.).

При этом дол-.чпы соблюдаться задаваемые ограничения на регклншгую мошиость и точке присоединена* ЭСПП к энергосистеме Оюс, ограничение на управляющие параметры м параметр» сосюли;»::

ОЛОвж^О. (6)

ЦйП ¿К-,' ( 7 )

ЫЦ <8>

2!

1±]<и.йй), (9 )

« о

где К, I - ситнмадинле значения положен)м регулировочной ступени тгане-*21

форматора с РГШ и тока «оабукдеши /' - он групп!.! СД; ,Я,1и,И- юшшс и верхние предельно допустимые знзчеши токоа иозбу^сдешм СД к подохнем регулировочной ступеш! трансформатора с РПП; О, О — н:г«;нес И верхнее ог-

р ишчеинд на Оюс-

Исходными данными для решети задач!! классификации состояний ЭСПП служит миоахстсо С?, состоящее ш Мс элементов. Элементами О ».плюются векторы = )• ' = Л №<• , характеризующие положение /-го состояния в т-мерном пространстве признаков классификации:

- п -

G -

•п

...

%

f ¡O )

.....•"•/

П КЛ'ЛСТГЛ' ЛьЛ;лКОП КЛИССН-' H1Л1Г.М НС11:М1.чу!0 IC;! r-irncr;i.'¡!.»! >c H

pr.tv.'i: uíc рск.лл i лл : ,;!

уггрл-тлпинч стшет,;™ Л', нспуел'п'! u'

Oüiwsí janttü ( ■! )-('-> ).

3 ¡дача :;;:а:с : ' н;лцл1 ^¡к.п лк.; р:л-.лл:*м • . лл-;ссп a íi í л" ."--л*.

рес;ч:г;о:т:1!\сч нг.тмюжеств (•-•hscth) G,, c>i->mtrep.«tii с np-.vi'irt-

:i'»-í4íf.!M üpüiüiin.';"«.

д;; " К, cccio".ï:HîIi пр'пидлюкзсгчх озночу клд.-су 0'(> рллюсг». ьоср -«¡нат xnpss.TfpH-íj'íotrjtit ¡ix м'ггсреп fie рреяьггизег заданное п.-.рогок«« -ыичатв ■

>:к, О., (М)

ec-i ^ ¿„¡У* » ífy* » TT,i / - ( 12)

Tcr.'M pirseir.« зг,тга классиЛикяяии f;o::nio с:;;-cru к cfpn'posKC строк нптр',:Ш!, п результате которой si ( 10 ) ш.!ле.т",отс1 Споки i-.îinopoft, удокагт: о-рхичинх усяотьш (11), (12).

При 3X'i?.!;'!«.rí iioporobux аиач-.чит d¡\¡ получим сбге^кнение coctcw.hI ЗСПП в классы, кнутрн которых они сущгсгвеино и« различаются с точки зрения оптш:алмв.к знлчгьий упрхзлззотнч парзметрок. Длт состояний из рашш кяассоз oîniriXTiiibii з!ШСГ!И5 угрзал-мщнх параметре» будут рамичаться cj'i:i?cT!ie»i>'o, то ест;, m гол:г!и;<у. препосходч!.чу»э по nvtihieíí пера одна из кг пороговых зпп'.'гнг::":.

Задача распознагашм заключается в определении пршмдг.гжкостн (либо иепрг.надледлтети) Teqanero состояние w к одно?|у из К классов на основании

масснг..! и îvicpciiHH параметров текущего состояшы Y л мдеемьа измерений 5np.íi¡.í.¡;t>¡:.4¡4 Плрлметров Л w .

Решение о принадлежности сосюапня w классу </, припишется па основании апалтл imKaiaie.'M сходства мозду w и состо.чинямн 1-ю класса. Длч оп-ределепи.ч иок.ттеяя сходе гм дьух cocio::im.'i »• и рассмотрим матрицу-строку i!{J¡....и,...d¡_), элемент которой dj припишет значение Î, сслн ьы-полм.чегсп уело;.не:

где !0]}- долсрнклиИыГ! п.лгерилл д;и/-ой составляющей вектора Г", определяемый i. peiy.Ti.TuTO решешп залз"н идешнфчиапши. В нротимюм случае if, причет значение 0.

i - \r ¿i A 1 ' н

Координаты ьскторл I onpe.xe;n¡o ¡'e;¡ по vi ¡¡ опнеаньто состояния из í-ro класса согласно ( 1 ) но амрахетм :

Г'!,+1> __

у Г - у = (и)

I--1

D ¡.a4i.cnе г.оулчакдд емдеп.а sbj-x состояний ir и <"« буд:я использовать сумму элементу» матрилм if:

■ < 15 )

Если г;ол.с_те;и. сходства прнгшмаег максимальное значение для одного из состоянии, принадлежащих G, :

D(yr,g'k) = _ilia,\__ (D(w,g[)), ( 16)

я — I,К : i~!.K j

то текущее состояние н- огнопгтея к классу G,.

Трем я тлям »¡освящена вопросам магматического модсяиро&гиш и tcpi: ¡;и-кащш разработанной имитационной модели ЭСПП.

Математическая модель ЭСПП представлена о виде множества:

д/зсяя = (К!т ■ -'чу ' ^ т-'п- '".у / - ^ /. ( '>

элгияпг.чн которого ¡-к.тлоаея чятсмагнческне модели: М.у - »рднс-.}и>ри.иор » г Г'ПП, Д/,, - элегенгол снлечи лнутрениего 1л:ктр'',снаС>:1Х1шч <СВ*>) ь,.то-

ч.:.ч 1ллголролоди, к.ллелллше лпнли, гр .л^Дирчатори е Г1ЬII, р-ччорч. ►.оччч-

тгцно.лчие аппага-лл, М , - группы з";л.чропр;лл;лшлч.1, ; клл>члл' прле^-елл-•V

неикие к и-нне.ч однего и того л:>- р'-.енредслитс.ч.нлш п\пкта СД и ири-п;? эл--)сгрелр!!^-:(!!1лл!, ¡дпорме зхгш-.ч сут:.:рл! ?мн селллмилми алчтчкт и рлл!---¡¡•л-нсГ! мели от; /';.". (]щ.

На мкг-зсп-; '■' кпп определена оиерлич ; огемги есетолог--, ч-.;.".н>-люлч' е-; » расчете кг^рлипат ¡'е'-ггора пар: мегома состн.мчм :

У ^-(■!)гО;ги11, г, = 0,77) (1К)

и Гиигзлтеая глчестял согточнчя:

йр}.^&рг;1+&рт + <\ра,, (¡9)

дйч зал:лл-лго «екгораупранл.оотнх пг-реметроя:

И = (П,! = (20)

"Г!

и фггс1<роптн;юй опера плшоц схем? злеетроен-.б лолм, состаче и 1-й руке электроприемннкоп. Здесь /V. (?;„ - эначеннч я:лн"ких, релстинных мощностей н н;ч-р ллет.Л к коту-'\ли>и-; толлпх ЗСГШ; //- колнч-стпо коагрси.них то1;:!:; Лр^ - сунмгрнн; пэтерн алтнпной мощности п СД, трансформаторе с РПП и элементах СВЭ.

Под ИМ понимается программная реализация на ЭВМ описанной выше натечлшческой модели ЭСПП, огушсстедлющая расчет параметром установившегося релетт разомкнутой электрической сети с одним источником. Различные состояния ЭСПП посппсизподлтся ¡¡а ЭВМ путем нмигацнн операпт-шлх схем электрсснебженич, состсла и загрузки СД.

3 1

Ноииаеш; СКГ.С1Ш адекватности ИМ реальному о&.ехту обгснгчивзст-с,1 килнброьхой модели. Процедура хал;.бро;.кп состоит и мнничнззцин болнчи-шл рлсхой;;:еы;д Е иемку значениями о кошкой, получгшшчп на (пильном оиъ-¡1 на ИМ :

Г- £ X (Г- - Л)г ~и .ип (21)

Кгйпсрозьа х^ллгкел зддгкй кслн;;сйн;>го к^огр&.'дмирогаш!« <*-ез огра-|<,пе!Ш>"; н решена «¿-шдл:? дс.{ эрмр/вшо иьэгмрмше.'а Полле р.) - Мила. В капее1!!.« иеизиснммх ¡|Ср£1«г1!и; ниетуно.от здздеши г-::г.:»ных нрсрктн.тпх Ы'.п.лл^к-п групп оггекг; ипр1;'::.::;;..;г,а ¡'¡у, '{¿¡ц.

В;р:.фн.аиЬ:< ИМ осг.оыц'дсгси '¡.л гхгнг.иого

крипдоле цепкого 1;.сиер:!ме1ггг. на рс;и,..ис>.г сС/,..;.ге с кол/чекл; ги; » гичнг-/пп ел (.¡ю.ч З'.епер.таенге.

Посколысу и ПйСккаие отсугоьуст-обсагк^.г.ишЗ е«иамй грнгг-рпн яло).!аП|ОС1К, г.редста^'легел игл¿совирлиаго с5.'сг.!~.5»ь грпгодисеть разработанной И?-' одновременно по раду критериев:

1. По срел.алч значеши.м откликов объекта н модели.

2. По ;и¡опелей.^: отклонении откликов моделл от средл^го о^енпов объекта.

3. По проценты.-! соотношением дпепереш! лдекгатпосш -и кгл;с:;:-::.л;лц.:>; значений отклнкоз объекта. "

Будем считать модель адекютной реальному ооье;ау и отношении нг-сг.ед>е:.п.г; зависимостей горлмгтроп ре;лнм:! от управляющих-параметров, если для каждого отклика различи-; ысжху результатами прошаодгтх.енны^и.личне-лнтельн'иСч экспериментов, оцененные по всем критерии, -не -превышают заданную предельную величину.

В четвертой гд:ин* излагаются результаты производственных экспериментальных исследований ЭСПП ЛГК, калибровки и оценки адекватности ИМ ЗСПП, кшгтацнн состояний ЭСПП ЛГК, их идентификации, оптимизации н классификации. Экспериментально проверена методика распознавший состояний ЭСПП.

>■-. . ' : M'H-V1 ч Í Л Л Л Л ' "'..'¡ ¡i ; /. í " í : 1 ' : > ' - . '1 ' ■ ' 1 1 ' . ' '

-■■.< p :■■ -I.,.. ¡ л; 1 П ; • ; - .• ■ r ■. .■:: Xr ■ - . :

. ! , :: :1 i 'í . Л ' Л . Л . i ni!. . '; V, -'.:>.:! ¡ Л ' " ■ '".!í, - ' ' ..Л-Л ' : •.

¡: ■ ¡л i y o; [Л л лу : г. ; лу ■ л1 " !■ * ;л.у\ • ■ ' л >a . л л ¡.л5 . * . -

í ,'í л л ■ ' л ' . r 'i. л"1-'r'-' ■ ' ' "".'"л л~ ; i ü i :■■' ■ 's, J л ' ■ : ' > ! : ; л ; л , ' л ;' ■ i1 ï i : ï, ■ i - л : , •, - • r \ >;:■.1 : \ 1 ; P ' " - ■ ... ; л л r- .

Г Л ' Л. " ' - Л Л Л. Л ; л.

л:;-' у !.. '.-к ;... i ¡t .'■■ ! л ;¡ ; 'Л i л: л - i >: л л л • ' • .л ■ 1 ■11

и.' .'. л л;';, : у л у . у;- : л >'■ ■. л. л ' " ., л .. л •-

? ' ' ' ' ' л." í ■. " л ; ллллл ллллл ллллллт ь..ллллл'.л ЛЛ1;': ; : , тлллл -

= лл, л : у > л л И ¡ г , '. . л; ! ; ; M : > л л i ■ : л'./,

! ! i ! ; M !' Л. лллл Л л..Г ул> ,п J '-' Г-JC г. Л < л "i '.'"С Л Л,\л: . Л. • : л:., л • ::

i' ......-f Л ! ,.1 1ч "Л С'-. Л ; . ■ ! " Л" Л.'р Л!. ■'.] С'Л 1 ■ • Л Л у J Л !

Г'! " ' л '■ Г 1 .-, Л-4 I у ' ,.У Л ' t Л., ..-!... / .Л' 'Л' - ' • Л ! ' .! :< ' Л •

í' у .; ■лчлрно: ,", л у.' i и: л .? , ремл л\ л ' > i ! f ■ л > л 'J л-л ! лл : ! .M'' >' ;■.-!!' •■! • ' -л<> ¡г. -' -лгл>_".т •'•:."л'[О /»"¡¡ус--' ' глл":--.!' ¡:

«?/.;.-. С:, - O.J; Iя ¡.П; R ^ /,- R - /о- (/) s-.0.9J;Uj = 1.05.

Au . т. t pf-y.--m iio!i p-: >:• •:!■!■ : m ел; ллу л (л>Сл:л> i i i irïicû" л, ■по ;u¡ i рачднчннх cockhiwü ЭСПП оптнмальм! • ; 'намечн* yitpssie'.ami'x rn-

рЛЛ-.Л";','.'; CV!:!CC II CUM рЛ.З.'ПИЛОТСЛ тлц нптеррог'м !Др!.!'р'ЛР.я.,М1Г1 OíITSIM;1 Tullir; im '¡•■ниц /im нгсл^лонл!"«!« состочннй cocivi'.-'iiot: á'i : ïî—10; X¡ : О.б'зО-0.770; Л'; : 0.61 1-0.? Î5; Aj : 0.510-1.0; Л'5: 0.53Л-0 : 0 65I-0.U7.Î.

В соотгетстгни с прея.ю:*еит!ч прнтр'поч ( II ), ( 12) ¡ч.'Гюркя разбит та II нег.ерсеекаюшнхся «слассоп (тйЗлниа 1). Пороговые значения заланм с

Результаты решения задачи классификации состояний

Таблица 1.

Класс Номер состояния Оптимальные значения управляющих параметров

-V, А'; X, X, х,

1 26 9 0.660 0.674 0.942 0.536 0.651

2 9 0 681 0.685 0.981 0.597

17 9 0.684 0.666 0.957 0.593

2 3 9 0.674 0.638 0.994 0.560 0.677

21 9 0.667 0.614 0.971 0.573 0.659

3 27 10 0.669 0.679 0.510 0,558 0.668

18 10 0.686 0.631 0.531 0.584 0.685

4 13 8 0.684 0.723 0.990 0.596

12 8 0.670 0.706 0.986 0^584

14 8 0.689 0.730 0.934 0.'582

25 8 0.690 0.695 0.994 0.578

20 8 0.692 0.716 0.985 0.621 0.703

1 8 0.699 0.742 0.943 0.623

24 8 0.702 0.719 0.974 0.571

4 8 0.710 0.756 0.990 0.618 0.725

11 8 0.713 0.729 1.000 0.619 0.000

5 5 8 0.677 0.645 0.994 0.592 0.674

9 8 0.706 0.680 0.932 0.595

19 8 0.696 0.669 0.987 0.582

6 22 8 0.700 0.678 0.863 О.бЩ

16 8 0.684 0.642 0.876 0.625

10' 8 0.698 0.651 0.872 0.619

7 7 8 0.717 0.694 0.937 0.658 0.749

6 8 0.719 0.731 0.981 0.635 0.748

8 15 8 0.720 0.719 0.989 0.<Й6

30 8 0.726 0.731 0.958 0.^13

9 23 8 0.733 0.771 0.960 0/590

28 8 0.770 0.816 0.948 0632

10 29 8 0.749 0.768 0.754 ц653

11 8 8 0.808 0.845 0.868 О1,670 0.873

Платежная матрица

Таблица 2.

N. Класс Состояние\ Реактивная мощность в точке раздела с ВЭС

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 П

17 0 2534 3230 -5028 -2637 -2675 -6410 -6936 -10931 -10231 -15560

21 -1552 0 708 -7223 -5262 -10337 -9375 -13356 -16132 -15895 -18889

27 -1333 г 1008 0 -4461 -3379 -7541 -5758 -8823 -9953 -9987 -10620

24 2047 2606 3209 0 547 374 -865 -934 -2096 -2112 -4257

. 5 2325 3295 4519 -3001 0 -5687 -5012 -8536 -11152 -10933 -13875

10 2117 2858 3976 -496 258 0 -1533 -1645 -3174 -3151 -5908

7 4677 5279 6075 1250 2354 -484 0 -2365 -4095 -3972 -6036

30 6768 8070 9346 2162 3489 3240 439 0 -2630 -2455 -7353

23 3260 3810 4406 1252 1816 1659 470 399 0 -7 22 -2764

29 5574 6320 7069 2849 3590 3478 1809 1607 -132 0 -3018

8 10456 11025 11790 7148 8198 5472 5823 3623 1895 2070 0

учли ; I ¡,1 ■„т;|, ,.ч:лк>ча1елл РПП чрппефсрмлю;'* и не-

коллшелил..; . <е.\л.ч.; плм ¡>;гул/.тсроь тоги 1иг,Г)у:;;'!ешл СД и сосги.:;; ;ют одну с туне»!. п >;.'\1|шлл..1ИЧО г;; а л о!; I!; еоеть'.тетгелиО.

1л5ул;л„к>.. прплеиенил принципа сигуя'.пинчюго улрллленш г.; ,Ч!Ь.<>;«и»с:! крн тнтьи и.'1лтсл;ж>г> «иТркны лица 2), на гллмкщ ¿на-<сн.пи рлспач.^еш.! пиырн при нр.ш№>|.и;.| распо'пгшдшш, ., и-) ос'епм сторо-

Г.Л", ОГ нее - П0!ер,1 Нря НСПраШПи.ПЫХ реШСпНЛЛ.

: ¡ел;,.,..,, к-ьее ¡иеп.-зн.и.анпе, и:,пример опасение соечолнн; ¡7, ;лл.'!него ¡лассу ¡, к классу 11, г.ринялн! л тенер.ншн 15,6 Г.ШЛр ре^т^.яоп ?1 лее;о ллиллшго ьу;.с--ого зи^ченпл, ;; пелрлгплыл.е о/нссеппе "-юго л.е состоапп I ;; клаесу 3 при-.^диг г по1р-'.ч"!ленн;о 3,2 МВЛр.

Пр.'»>ер,:а алл.унгчл р.'.еиониалпнл , состо-инг-г 2? на

оенл.-.анпп »;ры елоле(ьл, нитлелчемой согласно ( 13 ) л по.'.лохлл >т:о л;\л эп.-то о.;еи1.;ь,!:; »¡ерл сходлиа принимает малсилмльное значен;.:: 24, 1. ти 1-ремл ь.:л длл я,оСч>к> .другого состокши эта ьелныш,! !;г нренмшлгт ¡2. ¡'езулллп; | кроьерйи иоп.лшот сделан. иппод о ¡^ОогоспссоСнис.и предлолхнлого алгоритма распознавания.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. и :л.»;>»их дгьеглукнагю произволетн» методом акть.-ного з;:сиерпчснга ».ынл-п.сии »¿сядошшм од..ого из состочннй ЭСПП ЛГК, полутени регрессной.а;е зг.-шсниостн п-раметрол ргжн?;а ог улрашигошнх 1М|»„чстрои.

¡'азрлбпына икшацтлшия. модель ЗСПП ЛГК, предложена методика се каллороьлн по результатам нрошводстшшых зкеперлмепгалип.гх нсследгаа-пнп. Проперла ¡;декг.атиосгп неизученной ну.иглцнонной модели по рллу статистически кригс(>;;си по.газала ее пригодность для решешм поставлен;;; ;х злплч.

2. Исследован;;; выборки кз апю;г<есты иозмол.'ных ссетолниЛ ЭСПП па полученной ИМ показало, что огггпмалышс зн&чехнч управлял;!:;!;;; параметров дл-т различных состояний существенно отличаются друг от друга.

3. Предложена методика ситуационною управления режимом реактивней мощности и напряжения, которая предполагает классификацию и расмогнаяа-нне состояний ЭСПП.

4. Предложены принципы классификации и распознавания, основанные на результатах решения задач оптимизации н идентификации состояний, проанализированы последствия нег.ериого распознавания состояний. Классифицировать состояния ЭСПП предлагается по оптимальным шаченияч управляющих параметров, а распознавать - по измеряемым параметрам режима.

5. Разработаны алгоритмы и программы имитационного моделирования, позволяющие проводить вычислительные эксперименты, статистическую '^работку полученных результатов, оптимизацию, классификацию и распознавание состоянии ЭСПП. Выполнена экспериментальная проверка предчожениыч алгоритмов и программ, которая показала их работоспособность.

Основные положения диссертации отражены в следующих работах:

1. Трошин В.А., Архипенко A.B., Филатов А Н. Экспериментальные математические модели синхронных двигателей. - В кн.: Тез. докл. Краев, науч. конф. "Автоматизация электроприводов к оптимизация режимов электропотребления". - Красноярск, 19S5, с.95.

2. Архипенко A.B., Шагеев B.C., Трошии В.А., Архипенко A.B., Филатов A.II. Применение трансформаторов с РПН для централизованного регулирования реактивной мощности. - В кн.: Оптимизация режимов электропотребленнк нро-мишленных предприятии. Красноярск, 1987, с.47 - 53.

3. Филатов А.Н. Имитационная модель электрической системы промышленного предприятия. - В кн.: Тез. докл. XI сессии Бсесоюз. науч. семинара "Кибернетика электр!гческнх систем". Абакан, 1989, с.150-151.

4. Архипенко В.В., Шагеев B.C., Архипенко A.B., Филатов А.Н. Экспериментальные математические модели синхронных двигателей и системы электроснабжения. В «я.: Тез. докл. IV науч.-тех. конф. "Техннко - экономические проблемы электропотребления промышленных предприятий". Челябинск, 1987, с.29-30.

5. Архипенко А В., Филатов А.II. Оценка эффективности системы управления режимами реактивной мощности и напряжения. В кн.: Тез. докл. Краеи. науч. конф. "Автоматизация электроприводов и оптимизация режимов электропо-треолення". - Красноярск, ¡988. с. 143.

6. Архипеню В.В., Шагеев U.C.. Трошин D.A., Архипенко A.B., Филатов А.И. Применение трансформаторов с РПН для централизованного регулирования релкгнпиой мощности. - Промышленная энергетика, 1988, № 2, с. 51 - 54.

7. Архипенко В В., Трошин В.А., Архипенко A.B., Филатов А Н. Автоматизированные системы управления энергетикой промышленных предприятий: Учеб. пособие/ КрПИ.- Красноярск. 1987, -73 с.

К. Трошин H.A., Филатов А.П., Юисанников А.Ю. Управление режимом реактивной мощности и напряжения промышленного предприятия. - В кн.: Оптимн-^ зациа режимов работы систем электроприводов. Красноярск, 1997, с. 163 - 169. '/. Пантелеев В.И., Попов 10.П., Филатов А.Н., 10;ханников А.Ю. и др. Управление режимом системы электроснабжсшв! с учетом классификации и распознавания состояний,- В кн.: Тез. докл. региональной кауч.-практч. конф. "Интеллектуальные ресурсы ХТИ КГГУ - Хакассии".- Абакан, 1997, с.20-21. Ю.Попов Ю.П., Филатов А.Н., Южашшков А.Ю. Имитационная модель электрической системы АГК.- В кн.: Тез. докл. науч.-практич. конф. "Достижения науки и техники - развитию города Красноярска". - Красноярск, 1997, с. 350.

Подписано к печати 20.11.97 Формат 60х84х 16. Бумага писчая )Ь1 Тираж 100 акэ. Заказ №64 Ротапринт КГТУ

КРАСНОЯРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

ФИЛАТОВ Алексей Николаевич

УПРАВЛЕНИЕ РЕЖИМОМ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ И НАПРЯЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы,

включая их управление и регулирование.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор В.А. Трошин Научный консультант : кандидат технических наук,

доцент А.Ю. Южанников

Красноярск - 1997г.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ............................................................................................................................................................4

1. УПРАВЛЕНИЕ РЕЖИМАМИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ И НАПРЯЖЕНИЯ ЭСПП..................................................................................................................................11

1.1. Особенности задачи управления режимами реактивной мощности и напряженияЭСПП....................................................................................................................................11

1.2. Современное состояние проблемы управления режимами реактивной мощности и напряжения ЭСПП....................................................................................................14

1.3. Применение принципа ситуационного управления и методов ТРО при управлении режимами реактивной мощности и напряжения............................................................................................................................................21

1.4. Задачи исследований............................................................................................................................26

1.5. Выводы..............................................................................................................................................................27

2. СИТУАЦИОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ СОСТОЯНИЯМИ ЭСПП........................28

2.1. Принцип ситуационного управления состояниями ЭСПП................................28

2.2. Идентификация состояний......................................................................................................30

2.3. Оптимизация состояний....................................................................................................................34

2.4. Классификация состояний................................................................................................................38

2.5. Распознавание состояний..................................................................................................................41

2.6. Выводы..............................................................................................................................................................44

3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СОСТОЯНИЙ ЭСПП ... 46

3.1. Имитация состояний ЭСПП............................................................................................................46

3.2. Структура ЭСПП........................................................................................................................................51

3.3. Структура и вид математической модели..........................................................................56

3.4. Адекватность имитационной модели......................................................................................61

3.5.Выводы ..............................................................................................................................................................65

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СОСТОЯНИЙ ЭСПП 67

4.1. Производственные экспериментальные исследования ЭСПП..................67

4.2. Адекватность и калибровка имитационной модели ЭСПП..............................79

4.3. Идентификация состояний ЭСПП АГК..............................................................87

4.4. Оптимизация состояний ЭСПП АГК....................................................................................91

4.5. Классификация и распознавание состояний ЭСПП АГК....................................98

4.6. Выводы ..............................................................................................................................................................110

ЗАКЛЮЧЕНИЕ....................................................................................................................................................112

ЛИТЕРАТУРА......................................................................................................................................................114

ПРИЛОЖЕНИЯ....................................................................................................................................................123

ВВЕДЕНИЕ

Экономия электрической энергии (ЭЭ) и повышение ее качества является одной из важнейших составляющих увеличения эффективности современного производства и развития социальной сферы.

Основными потребителями ЭЭ (до 2/3 от общего объема) являются промышленные предприятия, где находятся значительные резервы экономии и существуют дополнительные возможности повышения качества ЭЭ.

Существенно снизить потери и управлять таким показателем качества ЭЭ, как отклонение напряжения можно путем оптимального управления режимом реактивной мощности и напряжения электрических систем промышленных предприятий (ЭСПП) в рамках автоматизированной системы управления энергетикой промышленного предприятия.

Современные ЭСПП обладают свойствами больших управляемых систем кибернетического типа, режимы их работы тесно связаны с основными и вспомогательными технологическими процессами и подвержены влиянию многочисленных внешних и внутренних факторов. Изменения факторов носят как детерминированный, так и случайный характер.

В связи с этим особое значение представляют вопросы, связанные с учетом свойств таких систем при разработке и совершенствовании автоматизированных систем управления.

Значительный вклад в исследование и разработку способов оптимального управления режимами электрических систем внесли: В.В.Архипенко, Я.Д.Баркан, В.А.Веников, А.З.Гамм, В.М.Горнштейн, В.И.Идельчик, Л.А.Крумм, И.М.Маркович, Н.А.Мельников, В.А.Трошин, Ю.М.Тюханов, В.Г.Холмский и другие ученые и инженеры.

Среди предприятий можно выделить обогатительные фабрики, производство цемента, целлюлозы, шинные, газо - и нефтеперерабатывающие заводы, характерной особенностью которых является большая установленная мощность синхронных двигателей (СД) и наличие трансформаторов с автоматическим регулированием напряжения под нагрузкой (РПН).

Управление режимом реактивной мощности и напряжения этих объектов осуществляется путем изменения токов возбуждения СД и положения регулировочных ступеней трансформаторов с РПН. В дальнейшем под ЭСПП понимаются электрические системы именно таких предприятий.

В зависимости от оперативной схемы электроснабжения, состава и загрузки электроприемников ЭСПП может находиться в различных состояниях, для которых оптимальные значения управляющих параметров существенно различаются.

В качестве ЭСПП, обладающей всеми перечисленными особенностями, в работе рассматривается часть электрической системы Ачинского глиноземного комбината (АГК), который является одним из крупнейших потребителей ЭЭ Красноярского края.

Исследования выполнены в рамках целевых программ "Экономия энергии" и "Топливо и энергия".

Предметом исследований настоящей работы является оптимизация режима реактивной мощности и напряжения ЭСПП с учетом возможности пребывания ЭСПП в различных состояниях.

Цель работы : Разработать методы, алгоритмы и программы оптимального управления режимом реактивной мощности и напряжения ЭСПП, учитывающие многообразие состояний ЭСПП.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Выполнить экспериментальные исследования состояний ЭСПП.

2. Разработать имитационную модель (ИМ), позволяющую исследовать различные состояния ЭСПП и осуществить ее верификацию.

3. Разработать методику управления режимом реактивной мощности и напряжения, позволяющую учесть многообразие состояний ЭСПП.

4. Разработать и экспериментально проверить комплекс алгоритмов и программ имитационного моделирования, идентификации, оптимизации, классификации и распознавания состояний ЭСПП.

Автор защищает:

1. Методику оптимального управления режимом реактивной мощности и напряжения ЭСПП с большой установленной мощностью СД и имеющих в своем составе трансформаторы с РПН, основанную на принципе ситуационного управления.

2. Принцип классификации состояний ЭСПП по оптимальным значениям положения регулировочной ступени трансформатора с РПН и токов возбуждения СД.

3. Методику распознавания состояний ЭСПП по совокупности измерений параметров режима.

4. Имитационную модель, позволяющую воспроизводить на ЭВМ различные состояния ЭСПП, изменяя оперативную схему электроснабжения, состав и загрузку СД; напряжение в точке присоединения ЭСПП к внешней энергосистеме; величины активных и реактивных мощностей прочих электроприемников.

5. Методику калибровки ИМ ЭСПП по результатам производственных экспериментальных исследований.

Методы исследований : В работе использовались методы имитационного моделирования, элементы теории классификации и распознавания образов, аппарат регрессионного и дисперсионного анализа, теория планирования эксперимента, прикладные методы нелинейного программирования.

Научную новизну работы представляют следующие ее результаты :

1. Методика управления режимом реактивной мощности и напряжения, заключающаяся в распространении принципа ситуационного управления на новый класс объектов - ЭСПП.

2. Принципы классификации и распознавания состояний для решения задачи оптимального управления режимом реактивной мощности и напряжения ЭСПП.

3. Методика калибровки ИМ ЭСПП по результатам производственного эксперимента, позволяющая минимизировать расхождения между выходами ИМ и реального объекта.

Практическая реализация предложенного принципа управления, наряду с известными, позволяет минимизировать потери активной мощности в СД и

элементах их электроснабжения при поддержании заданного значения реактивной мощности в точке присоединения ЭСПП к энергосистеме и заданных пределах отклонения напряжения.

Разработанные алгоритмы и программы могут быть использованы в автоматизированных системах управления энергетикой промышленных предприятий, подсистеме "Управление режимами".

Имитационная модель может быть использована в качестве тренажера для диспетчерского персонала ЭСПП, для прогнозирования параметров режима ЭСПП при переходе ее из одного состояния в другое.

Основные результаты диссертационной работы использованы на АГК, при выполнении научно-исследовательских работ ОАО "Сибцветметэнерго". По материалам работы выпущено учебное пособие, использующееся при обучении студентов электроэнергетических специальностей на кафедре "Электроснабжение и электрический транспорт" Красноярского Государственного технического университета.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всесоюзной научно-технической конференции "Технико - экономические проблемы электропотребления промышленных предприятий" (Миасс, 1987г., 1989г.), XI сессии Всесоюзного научного семинара "Кибернетика электрических систем" (Абакан, 1989г.), конференции "Критерии экономической эффективности в энергетике" (Киев, 1988г.), семинаре "Автоматизация построения моделирующих тренажных и диагностических систем энергетики" (Киев, 1989г.), региональной научно-практической конференции "Интеллектуальные ресурсы ХТИ КГТУ - Хакассии" (Абакан, 1997), научно-практической конференции "Достижения науки и техники -развитию города Красноярска" (Красноярск, 1997г.), научных семинарах кафедры электроснабжения КГТУ.

По результатам исследований опубликовано 10 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения, 4 приложений и списка литерату-

ры, включающего 101 наименование. Основной текст, содержащий 112 страниц машинописного текста, иллюстрирован 14 рисунками и 14 таблицами.

В первой главе делается обзор современного состояния исследований в области оптимизации режимов реактивной мощности и напряжений ЭСПП. Анализ выполненных работ показывает, что существующие подходы к решению задачи в основном сводятся к оптимизации параметров текущего состояния ЭСПП с последующей их коррекцией в зависимости от величины и характера возмущающих воздействий.

При этом не учитывается множество остальных возможных состояний ЭСПП, для которых оптимальные значения управляющих параметров существенно различаются.

Во второй главе излагается принцип управления режимом реактивной мощности и напряжения ЭСПП по ситуациям, рассмотрены вопросы идентификации, оптимизации, классификации и распознавания состояний.

Принцип ситуационного управления реализуется в виде алгоритма, блок-схема которого приводится на рис. 2.1. Для его практической реализации необходимо исследовать на реальном объекте либо его ИМ множество возможных состояний ЭСПП

Идентификация заключается в определении коэффициентов математических моделей, описывающих зависимости между управляющими параметрами и параметрами состояния ЭСПП в виде полинома первой степени:

Задача оптимизации состоит в поиске значений управляющих параметров, при которых:

1. Потери активной мощности в трнсформаторе с РПН, СД и элементах их электроснабжения минимальны.

2. Соблюдаются заданные ограничения на параметры режима и значение реактивной мощности в точке присоединения ЭСПП к энергосистеме.

Классификация сводится к разделению множества состояний ЭСПП на классы, внутри которых состояния существенно не различаются с точки зрения оптимальных значений управляющих параметров.

Задача распознавания заключается в определении принадлежности (либо непринадлежности) текущего состояния к одному из известных классов на основании результатов измерений параметров текущего состояния и управляющих параметров.

Третья глава посвящена посвящена вопросам математического моделирования и верификации разработанной имитационной модели ЭСПГ1.

Приводятся структура и состав математической модели ЭСПП.

Под ИМ понимается программная реализация на ЭВМ математической модели ЭСПП, осуществляющая расчет параметров установившегося режима разомкнутой электрической сети с одним источником. Различные состояния ЭСПП воспроизводятся на ЭВМ путем имитации оперативных схем электроснабжения, состава и загрузки СД.

Повышение степени адекватности ИМ реальному объекту обеспечивается калибровкой параметров модели. Процедура калибровки состоит в минимизации величины расхождения между значениями откликов, зафиксированных на реальном объекте во время проведения активного эксперимента и полученными при помощи ИМ

В четвертой главе излагаются результаты производственных экспериментальных исследований ЭСПП АГК, калибровки и оценки адекватности ИМ ЭСПП, имитации состояний ЭСПП АГК, их идентификации, оптимизации и классификации. Экспериментально проверена методика распознавания состояний ЭСПП.

В условиях действующего производства проведены активные эксперименты. В качестве факторов выступали токи возбуждения объединенных в группы СД и регулировочная ступень трансформатора с РПН, а в качестве откликов - реактивная мощность и напряжение на стороне НН трансформатора с РПН, а также напряжения на шинах четырех наиболее крупных распределительных пунктов.

Разработан комплекс алгоритмов и программ имитационного моделирования, проведения вычислительных экспериментов и статистической обработки полученных результатов; классификации и распознавания состояний.

После калибровки на ИМ воспроизведены условия производственного эксперимента и осуществлена верификация полученной ИМ.

На ИМ исследована выборка состояний ЭСПП, характеризующихся различными оперативными схемами электроснабжения, составом и загрузкой СД. Для каждого состояния проведены вычислительные эксперименты и решены задачи идентификации и оптимизации.

В соответствии с предложенным принципом выборка разбита на непересекающиеся классы.

Осуществена экспериментальная проверка алгоритма распознавания.

В заключении сформулированы основные научные результаты выполненной работы.

ГЛАВА 1

УПРАВЛЕНИЕ РЕЖИМАМИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ И НАПРЯЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПРОМЫШЛЕННЫХ

ПРЕДПРИЯТИЙ

1.1. Особенности задачи управления режимами реактивной мощности и напряжения ЭСПП

Главная задача электрической системы промышленного предприятия состоит в обеспечении основного и вспомогательных технологических процессов требуемым количеством электрической энергии (ЭЭ) заданного качества с максимальной эффективностью.

Одним из показателей эффективности работы электрических систем считаются потери ЭЭ на ее транспортировку и распределение потребителям. Вместе с этим ЭЭ является единственным видом продукции, транспортировка которой осуществляется за счет расхода определенной части самой продукции. Поэтому определенные потери ЭЭ при ее передаче неизбежны и задача состоит в определении оптимального уровня потерь и поддержании их фактического значения на этом уровне.

Основным мероприятием по снижению потерь электроэнергии в сетях энергосистем и промышленных предприятий [38, 47, 54, 59, 65, 91] является компенсация реактивной мощности (КРМ) электрических нагрузок.

Наиболее эффективным способом является КРМ непосредственно в местах ее потребления - в электроустановках промышленных предприятий [65, 96]. При этом 60% снижения потребления реактивной мощности достигается за счет мероприятий, проводимых в сетях потребителей электроэнергии, 20% - в сетях 35-1 ЮкВ энергосистем, 10% - за счет организационных (и в первую очередь режимных мероприятий) и 10% з�