автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Верификация цифровых динамических моделей крупных энергообъединений по данным СМПР

На правах рукописи

Смирнов Андрей Николаевич

ВЕРИФИКАЦИЯ ЦИФРОВЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ КРУПНЫХ ЭНЕРГООБЪЕДИНЕНИЙ ПО ДАННЫМ СМПР

Специальность 05.14.02 - Электрические станции и электроэнергетические системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 3 ОКГ 2014

005553631

Санкт-Петербург - 2014

005553631

Работа выполнена в Открытом акционерном обществе «Научно-технический центр Единой энергетической системы» (ОАО «НТЦ ЕЭС»).

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент Есипович Аркадий Хаимович

Официальные оппоненты:

Сацук Евгений Иванович,

доктор технических наук, доцент, ОАО «СО ЕЭС», Начальник Службы внедрения противоаварийной и режимной автоматики

Фишов Александр Георгиевич,

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный технический университет», заведующий кафедрой «Автоматизированные электроэнергетические системы»

Ведущая организация: ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»

Защита состоится «11» декабря 2014 г. в 13.00 часов на заседании диссертационного совета Д 512.002.01 на базе ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС» по адресу:

115201, г. Москва, Каширское шоссе, д.22, корп.З, 3 этаж, зал НТС

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС» по адресу ntc-power.ru.

Автореферат разослан «/3» октября 2014 г.

/

Ученый секретарь диссертационного совета, д.т.н.

<

Леонтьевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В современных условиях для обеспечения системной надежности ЕЭС России необходимо проводить достоверную количественную оценку запасов колебательной и динамической устойчивости эксплуатационных режимов, а также детальную экспертизу технических решений, принимаемых при вводе новых или модернизации действующих энергообъектов, с позиций выполнения требований нормативно-технических документов. Получение такой оценки возможно только путем проведения расчетов электромеханических переходных процессов в подробных цифровых моделях энергосистем, повышение адекватности которых как правило достигается за счет увеличения степени детализации расчетной схемы и математических моделей отдельных элементов электроэнергетической системы (ЭЭС). До недавнего времени оценивалась лишь адекватность моделирования отдельных элементов ЭЭС (турбин, нагрузки и т.д.), а оценка достоверности воспроизведения в модели поведения реальной энергосистемы в целом не выполнялась. Это было связано, прежде всего, с отсутствием инструмента, позволяющего получать достоверную информацию о параметрах реального переходного режима. Кроме того, значительное количество учитываемых элементов ЭЭС в подробных цифровых моделях крупных энергообъединений сильно затрудняло поиск ошибок, допущенных при разработке данных моделей.

Прорыв в области измерения параметров электрического режима произошел в конце 80-х годов прошлого столетия, когда в практику эксплуатации крупнейших энергообъединений мира начали внедряться системы измерений, использующие технологию синхронизированной векторной регистрации параметров (СВРП) электрического режима электроэнергетической системы, получившей за рубежом название Wide Area Measurement Systems (WAMS).

Российским аналогом систем WAMS является система мониторинга переходных режимов (СМПР), внедрение которой в ЕЭС России началось в 2005 году. С созданием в ЕЭС России СМПР появилась возможность получать в различных точках энергосистемы детальную синхронизированную по времени информацию о параметрах установившихся и, главным образом, переходных режимов ЕЭС/ОЭС, возникающих вследствие различных технологических нарушений. СМПР обеспечивает регистрацию основных режимных параметров энергосистемы (напряжение на шинах и его угол, частоту, ток, активные и реактивные мощности на отходящих от подстанции линий) с дискретностью 20 мс. Это позволяет использовать технологическое нарушение как натурный эксперимент и получать новые сведения о динамических свойствах системь1 для повышения качества управления ее электрическими режимами, а также значительно повысить точность и достоверность динамических моделей сложных ЭЭС путем их актуализации н верификации по данным СМПР. Верифицированные цифровые модели больших протяженных энергосистем могут использоваться для исследования динамических свойств реальных энергообъедннений (определение частот и амплитуд межзональных колебаний, уточнение статических и динамических характеристик нагрузочных совокупностей и т. п.), а также для анализа причин возникновения крупных системных аварий и технологических нарушений. Создание и верификация таких моделей является комплексной и трудоемкой задачей.

Цели работы. Разработка технологии актуализации и верификации цифровых динамических моделей крупных энергообъедннений, предназначенных для исследования динамических свойств реальных энергосистем.

Для реализации указанной цели поставлены и решены следующие задачи:

1. анализ принципов оценки адекватности моделей, степени сходства объектов, а также методов обработки временных рядов;

2. обзор и анализ существующего опыта верификации цифровых динамических моделей энергосистем;

3. разработка технологии актуализации и верификации динамических моделей сложных энергосистем, которая включает в себя:

• принципы и методы создания, актуализации и верификации динамических моделей;

• критерии качества динамических моделей, с помощью которых выполняется их верификация;

• количественные показатели качества, позволяющие получить формальное подтверждение адекватности разработанной динамической модели, представленное в виде количественной оценки степени соответствия модели реальной энергосистеме;

• развитие методов настройки динамических моделей для обеспечения требуемого уровня их достоверности;

4. проверка эффективности применения разработанной технологии для получения объективной оценки качества динамических моделей сложных ЭЭС.

Методы исследования. Приведенные в диссертации научные положения базируются на теории подобия и методологии комплексного оценивания качества объектов. В работе использованы методы качественного анализа, концептуального проектирования и математического моделирования, обеспечивающие адекватную декларированным целям постановку задач и их решение, адаптированное для технологического применения. Использованы современные численные методы, обеспечивающие достоверность полученных в работе результатов. Прикладные разделы диссертации разработаны с применением современных алгоритмов вычислительной математики и технологий визуального программирования.

Научная новизна диссертационной работы

• разработана методика верификации цифровых моделей крупных энергообъединений по данным СМПР;

• разработаны количественные показатели качества, которые позволяют объективно оценивать адекватность разрабатываемых моделей и выявлять допущенные при моделировании ошибки;

• предложены способы настройки динамических моделей для обеспечения требуемого уровня их достоверности.

Достоверность. Степень достоверности научных положений и результатов работы, представленных в диссертации, определяется корректным использованием теоретических положений, математических методов исследования энергосистем и обработки информации, применением ЭВМ для моделирования на основе апробированных математических моделей.

Практическая ценность и реализация результатов работы

• динамические модели энергосистем, используемые в настоящее время в ОАО «НТЦ ЕЭС» для анализа электромеханических переходных процессов, верифицируются в соответствии с технологией, представленной в диссертации;

• применение разработанных количественных показателей качества позволит автоматизировать процедуру верификации динамической модели энергосистемы и получать объективную оценку качества модели без непосредственного визуального сравнительного анализа графиков переходных процессов;

• на основе материалов диссертационной работы подготовлены «Методические указания по принципам и критериям верификации динамических моделей (проект)», одобренные и принятые ОАО «СО ЕЭС».

Апробация результатов работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-практической конференции «Современные системы возбуждения электрических машин и устойчивость электроэнергетических систем», Санкт-Петербург, 2007; на II международной научно-практической конференции «Мониторинг параметров режимов электроэнергетической системы», Санкт-Петербург, 2008; на III Всероссийском Конкурсе молодых специалистов инжинирингового профиля в области электроэнергетики, Геленджик, 2009; на международной научно-технической конференции «Энергосистема: Исследование свойств, Управление, Автоматизация», Новосибирск, 2009; на Всероссийской научно-технической конференции «Электроэнергетика глазами молодежи», Екатеринбург, 2010; на Всероссийской научно-технической конференции «Повышение надежности и эффективности эксплуатации электрических станций и энергетических систем» ЭНЕРГО-2010, Москва, 2010; на III международной научно-технической конференции «Современные направления развития систем релейной защиты и автоматики энергосистем», Санкт-Петербург, 2011; на международной молодежной научно-технической конференции «Управление, информация и оптимизация в электроэнергетических системах», Новосибирск, 2011.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ, в том числе 2 научных статьи в рецензируемых изданиях, входящих в перечень ВАК РФ; 3 научные статьи в сборнике научных трудов, 2 статьи в научных журналах, 6 научных статей в сборниках трудов международных и всероссийских конференций.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованных источников из 192 наименований. Работа изложена на 202 страницах, включая 17 таблиц и 102 рисунка.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и задачи, раскрывается научная новизна и практическая значимость выполненной работы, приведено краткое содержание диссертации.

В первой главе диссертации описаны исходные положения, на которых основывается работа. Рассмотрено и определено понятие «качество объекта», приведены его основные свойства, характеристики, а также принципы оценивания.

Объектом исследования в данной работе являются динамические модели крупных ЭЭС, предназначенные для анализа электромеханических переходных процессов. Основным свойством любой модели, определяющее ее качество, является ее адекватность. Оценка адекватности всегда происходит путем сравнения оцениваемой модели с эталоном. Как качественно, так и количественно степень адекватности модели и объекта можно оценить путем сравнения их выходных сигналов при подаче одинаковых входных воздействий на объект и его модель.

Для количественной характеристики адекватности модели нужно выбрать меру близости модели оригиналу, определяя ее как расстояние (г) между моделью (М) и оригиналом (О) в некотором метрическом пространстве. Тогда требуемая адекватность модели определяется с помощью критерия пригодности, сформулированного в виде

r(0, М) < е > 0, (1)

где £ характеризует минимально допустимую степень близости модели оригиналу, достаточную для использования модели по своему назначению.

В настоящее время в энергетике широко распространен термин «верификация». Применительно к задачам моделирования энергосистем в работе вводится обобщенное понятие «верификация динамической модели энергосистемы», под которым понимается процедура формирования, проверки и необходимой настройки подробной динамической модели энергосистемы (т. е. верификация и актуализация модели) для достижения качественного и, с приемлемой точностью, количественного совпадения реальных зарегистрированных процессов, возникающих в энергосистеме при различных возмущениях, с аналогичными моделируемыми процессами при этих же возмущениях.

Значительное место в первой главе уделено рассмотрению существующих методов, которые могут быть использованы для оценки степени сходства объектов, а также методов обработки временных рядов.

Вторая глава работы посвящена описанию систем WAMS (СМПР), использующих технологию синхронизированной векторной регистрации параметров электрического режима, выполняемой с помощью сертифицированных измерительных приборов - цифровых регистраторов. Данные, получаемые от цифровых регистраторов, можно принимать в качестве эталонных измерений.

В данной главе изложены общие сведения о системах WAMS, приведены основные характеристики, принципы построения и области применения. Представлены основные направления использования СМПР в ЕЭС России.

Особое внимание во второй главе уделено обзору отечественного и зарубежного опыта верификации цифровых динамических моделей ЭЭС с применением информации, получаемой от систем WAMS. Анализ опыта верификации цифровых моделей энергосистем показал что:

1. Цифровые модели верифицируются по данным WAMS, полученным в результате регистрации различных технологических нарушений.

2. Процесс верификации, как правило, состоит из нескольких этапов:

• получение максимально подробной информации об электрическом режиме энергосистемы;

• сбор информации о параметрах силового оборудования, систем регулирования и управления, функционировавших в этом режиме;

• создание и верификация цифровых моделей генераторов, турбин, котлов, регуляторов скорости, возбуждения и т. п.;

• верификация цифровой модели энергосистемы в целом.

3. В качестве режимных параметров, по которым выполняется сравнение расчетных и измеренных величин, используются частота и напряжение в узлах сети, а также мощность по отходящим линиям.

4. Процесс верификации цифровой модели, в конечном счете, сводится к ее настройке на какой-то конкретный электрический режим, состав оборудования, характеристики нагрузки и т. п.

5. Адекватность цифровых моделей больших ЭЭС в целом оценивается исключительно по качественным критериям.

Таким образом, главным недостатком в существующих подходах к верификации цифровых моделей больших ЭЭС является отсутствие каких-либо объективных критериев, основанных на количественной оценке степени их адекватности реальным энергосистемам.

В третьей главе представлена разработанная автором технология верификации динамических моделей сложных энергосистем, которая представляет собой комплекс мер, приемов и процедур, позволяющий создавать адекватные цифровые динамические модели больших протяженных ЭЭС, предназначенных для исследования их динамических свойств, а также выполнять объективную оценку их достоверности. Технология включает в себя принципы создания моделей, методические основы и критерии верификации цифровых динамических моделей энергосистем по данным СМПР, количественные показатели качества модели, а также способы настройки моделей для повышения их достоверности.

В диссертации рассмотрены типовые подходы к моделированию крупных энергообъединений и отдельных элементов энергосистемы, корректное представление которых оказывает наибольшее влияние на адекватность воспроизведения в цифровой динамической модели электромеханических переходных процессов, что, в свою очередь, позволяет достоверно воспроизводить в модели поведение реальной энергосистемы. Такими элементами являются генератор, система возбуждения (СВ) генератора со своим автоматическим регулятором возбуждения (АРВ), турбина со своей системой регулирования (регулятором частоты вращения) и нагрузка.

Динамическая модель энергосистемы должна адекватно воспроизводить общее, групповое и индивидуальное движение синхронных машин. В связи с этим при расчетах электромеханических переходных процессов синхронные машины моделируются на основе уравнений Парка - Горева с учетом демпферных обмоток и по возможности задаются своими индивидуальными параметрами.

Регулирование возбуждения генераторов оказывает существенное влияние на переходные процессы в энергосистеме при малых и больших возмущениях, поэтому корректное моделирование систем возбуждения и входящих в их состав АРВ является одним из основополагающих факторов при создании адекватных динамических моделей энергосистем. Современные регуляторы возбуждения являются сложными техническими устройствами, выполняющие одновременно несколько важнейших системных функций, которые обеспечивают надежную работу не только отдельных генераторов, но и всей энергосистемы в целом (рис. 1). В связи с этим для корректного учета действия таких регуляторов необходимо применять их подробные и верифицированные цифровые модели.

Для адекватного воспроизведения длительных электромеханических переходных процессов в электрической системе, которые, как правило, связаны с изменением частоты и абсолютной скорости вращения роторов синхронных генераторов динамическая модель энергосистемы также должна содержать цифровые модели первичных двигателей и их систем регулирования.

1)АРВт|п

Рисунок 1 - Укрупненная структурная схема АРВ синхронного генератора

Нагрузка является наиболее сложным для моделирования элементом энергосистемы. Опыт верификации цифровых динамических моделей крупных ЭЭС и практика их использования для решения системных задач показывает, что приемлемое качество моделей обеспечивается при представлении нагрузочных совокупностей статическими характеристиками по напряжению и частоте.

В диссертации подробно изложены принципы верификации, заключающиеся в разделении задачи верификации на отдельные подзадачи, решение которых следует выполнять различными методами и средствами. Этими подзадачами являются:

• актуализация базы данных генерирующего оборудования;

• актуализация и верификация моделей устройств автоматического регулирования и управления;

• верификация цифровой модели энергосистемы в целом.

Качество верификации цифровой динамической модели энергосистемы напрямую зависит от успеха решения каждой из перечисленных задач.

Актуализация базы данных генерирующего оборудования

Создание подробной и достоверной базы данных по характеристикам и параметрам силового оборудования, характеристикам и настройкам устройств регулирования и управления должно выполняться по данным, приведенным в станционных формулярах, протоколах настройки и уточняться в случае необходимости путем проведения консультаций с заводами-изготовителями электротехнического оборудования, сервисными службами и наладочными организациями. В случае отсутствия каких-либо из перечисленных данных допустимо использовать справочную литературу.

Особое внимание необходимо уделять правильности определения основного динамического параметра агрегата - его инерционной постоянной, которую целесообразно уточнять расчетным путем по данным изготовителей генераторов, турбин и электромашинных возбудителей.

Актуализация и верификация моделей устройств автоматического регулирования и

управления

Для корректного моделирования электромеханических переходных процессов реальной энергосистемы при расчетных возмущениях (авариях, связанных с ослаблением основной сети и возникновением небалансов мощности) ее цифровая модель должна содержать адекватные модели систем автоматического регулирования возбуждения синхронных машин, частоты и мощности паровых, газовых и гидравлических турбин.

Верификация моделей устройств автоматического регулирования и управления должна выполняться с учетом их влияния на характер протекания электромеханических переходных процессов. Наиболее сильное влияние при этом на стабилизацию режимов и демпфирование больших послеаварийных колебаний оказывают АРВ «сильного действия», включенные в состав современных быстродействующих тиристорных и бесщеточных систем возбуждения, а также автоматические регуляторы скорости вращения турбин.

Верификация цифровых моделей АРВ «сильного действия» должна выполняться путем сравнения частотных характеристик этих моделей и натурных АРВ. Критерием достоверности цифровых моделей регуляторов является совпадение их частотных характеристик с частотными характеристиками соответствующих промышленных образцов АРВ.

В отличие от АРВ, каждая турбина в совокупности с ее системой регулирования по существу имеет уникальные характеристики: скорости набора и сброса мощности при изменении частоты, зависящие от ряда факторов, многие из которых также являются переменными величинами. Поэтому для учета в динамической модели энергосистемы первичных двигателей и их систем регулирования целесообразно использование обобщенных цифровых моделей, верификация которых может быть осуществлена по внешним характеристикам реальных энергоблоков. При этом модели турбин и их системы регулирования должны учитывать особенности гидроагрегатов и турбоагрегатов.

В диссертации приведена методика верификации моделей устройств автоматического регулирования и управления.

Верификация динамической модели в целом

Верификация цифровой модели ЭЭС в целом осуществляется путем сопоставления результатов расчетов электромеханических переходных процессов, выполненных с использованием этой модели, с данными, полученными с помощью цифровых регистраторов СМПР при технологических нарушениях.

В качестве аварийных возмущений, используемых для верификации динамических моделей, принимаются технологические нарушения, связанные с аварийным отключением крупных энергоблоков и транзитных линий электропередач, приводящие к небалансу мощности и сопровождающиеся значительными колебаниями частоты и мощности. Такие технологические нарушения можно рассматривать как «пассивные» эксперименты, позволяющие оценить адекватность цифровой модели и в случае необходимости уточнить ее динамические характеристики.

При сравнении электромеханических переходных процессов, зарегистрированных при возмущениях в реальной энергосистеме, с аналогичными процессами, воспроизведенными на цифровой модели, предлагается использовать следующие параметры энергосистемы:

• частоты напряжения в узлах установки цифровых регистраторов;

• перетоки активной мощности по линиям электропередачи, на которых производится регистрация аварийного процесса;

• взаимные (относительные) углы напряжения между различными точками энергообъединения.

В связи с тем, что частота и взаимный угол являются системными параметрами, характер их изменения наиболее полно отражает динамические свойства ЭЭС в целом. В свою очередь характер изменения активных мощностей по линиям отражает динамические свойства отдельных районов.

Требуемое качество модели энергосистемы задается условиями или требованиями, которым должны удовлетворять возможные значения показателей ее качества. Эти условия называются критериями оценивания качества модели.

Сравнение поведения динамической модели при технологическом нарушении с записями цифровых регистраторов предлагается осуществлять по следующим критериям:

• совпадение частот межзональных колебаний (в диапазоне 0.05 Гц - 0.8 Гц);

• воспроизведение фазы межзональных колебаний в различных местах сети;

• совпадение характера колебаний (воспроизведение амплитуд колебаний рассматриваемых параметров и времени их демпфирования);

• временной сдвиг отклонения частоты, наблюдаемый на различных участках;

• совпадение частотных характеристик, таких как скорость изменения частоты, максимальное и установившееся отклонение частоты в узлах установки цифровых регистраторов.

Анализ точности совпадения кривых по предложенным критериям имеет смысл выполнять в диапазоне 30-35 секунд с момента возникновения аварийного возмущения, так как на более длительных интервалах на характере протекания электромеханического переходного процесса в энергосистеме начинает сказываться действие систем АРЧМ, и в управление режимом вмешивается оперативный персонал.

Применение при верификации только качественных критериев является недостаточным условием для оценки степени адекватности модели энергосистемы, так как эта оценка основана на субъективном мнении эксперта, выполняющего верификацию. Для объективного подтверждения качества разработанной цифровой модели необходимо выполнять количественную оценку ее достоверности.

Количественные показатели качества дииамической модели

Для количественного оценивания качества динамической модели энергосистемы разработаны следующие показатели:

1. максимальные отклонения частоты напряжения в точках установки цифровых регистраторов СМПР;

2. установившееся значение частоты напряжения;

3. максимальные амплитуды колебаний взаимных углов напряжения между различными точками ЭЭС;

4. коэффициенты корреляции между измеренными и расчетными изменениями рассматриваемых параметров в точках установки цифровых регистраторов СМПР;

5. величины наблюдаемых регулярных частот колебаний.

Адекватность моделирования характеристик первичного регулирования, включая характеристики нагрузки в различных частях энергосистемы, следует оценивать по точности совпадения расчетных и измеренных максимальных отклонений частоты напряжения в местах установки цифровых регистраторов.

Значения максимальных отклонений частоты напряжения определяются по графикам переходного процесса. Метод определения максимальных отклонений частоты напряжения от исходного значения в местах установки цифровых регистраторов приведен на рисунке 2. Погрешность воспроизведения максимальных отклонений частоты напряжения (^МА1СС) в динамической модели вычисляется по формуле:

ОТ

/т

100%

(2)

где Уоткл , - максимальное отклонение частоты напряжения, определенное по экспериментальным данным; /от ы - максимальное отклонение частоты напряжения, полученное при цифровом моделировании.

20 25 30

Рисунок 2 - Определение величин измеренного и расчетного максимальных отклонений

частоты напряжения

Точность совпадения расчетного и измеренного установившегося значения частоты в энергосистеме после возникновения небаланса мощности позволяет сделать вывод о достоверности учета в цифровой модели энергосистемы вращающихся резервов мощности и статизмов регуляторов скорости энергоблоков.

На рисунке 3 показан метод определения отклонений частоты напряжения от исходного значения до установившегося. Погрешность воспроизведения установившегося значения частоты (^уст) в динамической модели вычисляется по формуле:

^уст _

Л

■/от к Л

100%.

(3)

где /)ТКЛ _, - отклонение частоты напряжения от исходного значения до установившегося, определенное по экспериментальным данным; /,ткл м - отклонение частоты напряжения от исходного значения до установившегося, полученное при цифровом моделировании.

Рисунок 3 - Определение величин измеренного и расчетного установившихся значении

частоты напряжения

Достоверность учета инерционных постоянных генераторов, присутствующих в модели, следует оценивать по точности совпадения расчетных и измеренных максимальных отклонений взаимных углов напряжения между различными точками энергосистемы при технологическом нарушении.

Так как в отличие от частоты, предаварийные величины взаимных углов между различными точками энергосистемы, а также разности между их начальным и максимальным значениями могут значительно отличаться, сравнение абсолютных величин будет неэффективным. Для получения количественной оценки адекватности модели рекомендуется сравнивать относительные величины максимальных отклонений взаимных углов.

Метод определения начальных и максимальных значений взаимных углов приведен на рисунке 4. Относительные максимальные амплитуды колебаний вычисляются по формулам:

Аэ = -

А\л —

(4)

где

- максимальное отклонение взаимного угла,

экспериментальным данным; 8макс_„ - максимальное отклонение

определенное по взаимного угла, начальное значение

¿н.-с

- начальное

полученное в результате цифрового моделирования, Онац^ взаимного угла, определенное по экспериментальным данным; значение взаимного угла, полученное в результате цифрового моделирования.

Погрешность воспроизведения максимальных амплитуд колебаний взаимных углов напряжения (ЛМАКС) в динамической модели вычисляется по формуле:

•100%.

(5)

В случае, если взаимный угол между двумя точками энергосистемы в ходе переходного процесса меняет знак, относительные максимальные амплитуды колебаний рассчитываются следующим образом:

Рисунок 4 - Определение величин измеренного и расчетного относительных максимальных отклонений взаимных углов

Оценка точности воспроизведения на цифровой модели характера и скорости изменения параметров энергосистемы выполняется путем определения корреляционной связи между расчетным и измеренным изменением параметров энергосистемы. Для этого применяется коэффициент корреляции Пирсона:

К*,-*Му-у)

¡и

» (7)

V/=1 <=1

где х = (х1,...,х/!) - выборка измеренных значений параметра верификации; у = (}'\.....}'„)

— выборка расчетных значений параметра верификации; х,у — средние значения выборок х и у.

Вычисление коэффициента корреляции Пирсона выполняется для двух явлений с равным шагом выборки по времени и по возможности проводится для всех сравниваемых параметров (частота, мощность и взаимный угол) во всех точках установки цифровых регистраторов СМПР. Оценка достоверности динамической модели по коэффициентам корреляции осуществляется в соответствии со шкалой Чеддока.

Адекватность моделирования частотных свойств энергосистемы следует оценивать по точности воспроизведения наблюдаемых регулярных частот колебании, и в особенности частот межзональных колебаний.

Для определения показателей качества воспроизведения регулярных частот колебании в цифровой динамической модели ЭЭС можно использовать любые методы анализа временных рядов, позволяющие вычислять основные частоты колебаний, присутствующие в процессах изменения рассматриваемых параметров, рассчитанных на цифровой модели и полученных в результате измерений с помощью регистраторов СМПР. Например, можно воспользоваться преобразованиями Фурье для обработки откликов системы после возмущения, т. е. регистрируемых и моделируемых электромеханических переходных процессов, и рассчитать режимную частотную характеристику системы, из которой определяются основные частоты колебаний.

Полученные на основе измеренных и расчетных данных значения регулярных частот колебаний сравниваются между собой, и делается вывод о степени их совпадения. Основное внимание следует обращать на совпадение низких частот в диапазоне 0.05 - 0.8 Гц.

Сравнив измеренные и расчетные параметры энергосистемы, и вычислив указанные показатели, можно получить количественную оценку адекватности верифицированной модели.

Применение верифицированных с использованием данных СМПР цифровых моделей при выполнении различных научно-исследовательских и практических работ, связанных с анализом электромеханических переходных процессов в ЕЭС России, позволило определить требования к достоверности цифровых моделей, применяемых для решения той или иной задачи. В работе экспериментально путем многократной верификации динамической модели ЕЭС России по данным СМПР и после широкого обсуждения результатов определены значения показателей качества (табл. 1), которые соответствуют трем уровням градации достоверности динамических моделей энергосистем, определяющих области их применения.

Таблица 1 - Оценочные значения показателей качества

Степень совпадения /г 1 макс ' % г 1 уст ' % -^макс > % Коэффициент корреляции Расхождение в частотах, Гц

«отличная» <10 <5 <5 0.9-1.0 ±0.05

«хорошая» <15 < 10 <10 0.7-0.9 ±0.1

«удовлетворительная» <20 < 15 <15 0.5-0.7 ±0.2

Значения показателей качества модели, определяющие «отличную» степень достоверности, соответствуют наилучшим значениям, которые на данный момент удалось достичь в результате проводимых верификаций динамической модели ЕЭС России. Динамическая модель, обеспечивающая «отличные» показатели качества, может использоваться как для анализа динамических свойств реальных энергообъединенин, так и для решения любых задач оперативно-диспетчерского, режимного и противоаварийного управления. Кроме того такая динамическая модель крупного энергообъединения может быть использована в качестве эталона для разработки и верификации более мелких и детальных цифровых динамических моделей отдельных фрагментов синхронного энергообъединения (модели операционных зон уровня ОДУ и РДУ). Графики изменения параметров электрического режима энергосистемы для «отличной» степени достоверности динамической модели приведены на рисунках 5 (а, б, в):

50.01 50.00 49.99

49.93 49.97 49.96 49.95

49.94 49.93

(.Гц: :

1 —ПС 750 иВЛенинградская(СМПР)

ПС 750 кВ Ленинградская (МОДЕЛЬ) !

V» №

|1<Уг

; 1-е

-6 -8 -10 -12 -14

Относительный ; угол, град. ■>

—ПС Ленинградская - Жигулевская ГЭС (СМПР) —ПС Ленинградская-Жигулевская ГЭС (МОДЕЛЬ)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

а) б)

-ВЛ 500 кВ Звинсквя ГРЭС - ПС Киндери (СМПР) ~ ВЛ 500 кВ Заинская ГРЭС - ПС Киндери (МОДЕЛЬ)

Рисунок 5 - Сравнение изменений параметров верификации: а - изменение частоты напряжения; б - изменение взаимных углов напряжения; в - изменение активной мощности по линии электропередачи

Динамическая модель, обеспечивающая «хорощие» показатели качества может использоваться для решения большинства системных задач, связанных с анализом электромеханических процессов, возникающих в энергосистеме в результате технологических нарушений, и, в частности, таких задач как количественная оценка запасов динамической и колебательной устойчивости генерирующего оборудования, выбор уставок срабатывания противоаварийной автоматики (ПА) и объемов управляющих воздействий, настройка систем регулирования и управления и т. д. Опыт использования верифицированных динамических моделей энергосистем показывает, что «хорошая» степень адекватности модели обеспечивает корректное решение типовых эксплуатационных задач и получение достоверных результатов.

Динамическая модель, обеспечивающая «удовлетворительные» показатели качества не может использоваться для решения задач, связанных с количественным оцениванием свойств и характеристик энергосистемы. Однако такая модель пригодна для качественного анализа поведения реального энергообъединения, качественной оценки проявления системных свойств энергосистемы в различных схемно-режимных условиях, отработки принципов и алгоритмов разрабатываемых систем регулирования и управления и т. д. Графики изменения параметров электрического режима энергосистемы для случая «удовлетворительной» степени достоверности динамической модели приведены на рисунках 6 (а, б, в):

50.01 50.00

49.97 49.96 49.95 49.94 49.93 49.92

(.Гц

\

! .....СШ 500 кВ Костромская ГРЭС {МОДЕЛЬ})-

| \

1

1 У', ■ 7Г ^Г-ЧрЛ

1.с

Относительный :

у1 ; ;—ПС Ленинградская- Жигулевская ГЭС (СРЛПР)

ПС Ленинградская. Жигулевская ГЭС (МОДЕЛЬ);!

15

а)

20 б)

I : l i I...................t,c ;

—BJl 500 KB Братская ГЭС • Усть-ИлимскаяГЭС;: (СМПР)

— ВЛ 500 кВ Братская ГЭС - Устъ-ИлимскаяГЭС ;: I (МОДЕЛЬ)

Рисунок 6 — Сравнение изменений параметров верификации: а - изменение частоты напряжения; б - изменение взаимных углов напряжения; в — изменение активной мощности по линии электропередачи.

Динамические модели, количественные показатели качества которых не удовлетворяют значениям, приведенным в таблице 1, не могут использоваться для анализа динамических свойств энергосистемы, так как не позволяют достоверно отобразить поведение реального энергообъединения не только количественно, но и качественно (рис. 7). Такие модели нуждаются в обязательной коррекции.

50.02

50.01 50 49.99 49.98 49.97 49.96 49.95 49.9« 49.93 49.92 49.91

Г.ГЦ-.........I.................. 1 ! 1

; —-CUI 500 кЗ Троицкой ГРЭС {СМПР} ; — СШ 500 *В Троицкой ГРЭС (МОДЕЛЬ)

i ;

5 :

t ..... i \ 1 ; 1 ^¡fe 1 1 1 • V с

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

Рисунок 7 - Изменение частоты напряжения

Окончательная оценка адекватности динамической модели энергосистемы, как указывалось выше, выполняется на основе анализа значений всех количественных показателей качества, рассчитанных при сравнении расчетных и измеренных параметров энергосистемы во всех местах установки цифровых регистраторов СМПР. При этом вывод о степени достоверности и, соответственно, пригодности модели всей ЭЭС в целом делается исходя из наихудшего значения показателя качества.

Вместе с тем значения показателей качества модели, рассчитанные для различных точек энергообъединения (места установки регистраторов СМПР), позволяют выявить отдельные энергосистемы и энергорайоны, моделирование которых выполнено некорректно в части задания параметров и характеристик учтенного силового оборудования, устройств регулирования, нагрузки и т. д., а также использования моделей отдельных элементов энергосистемы.

Каждый из рассмотренных показателей характеризует те или иные динамические свойства реального энергообъединения. Величина показателя помогает понять, насколько точно и достоверно разработанная динамическая модель энергосистемы позволяет воспроизводить эти свойства. Неудовлетворительные значения каких-либо показателей свидетельствует о некорректности учета в динамической модели соответствующих характеристик и параметров элементов энергосистемы.

Настройка динамических моделей

Для достижения требуемого качества воспроизведения реальных процессов, удовлетворяющего предложенным критериям верификации, необходимо выполнять корректировку динамической модели. Для этого, как правило, используются характеристики и параметры элементов энергосистемы, значения которых достоверно не известны.

В качестве основных параметров для настройки модели в ходе верификации предлагается использовать:

• статические и динамические характеристики нагрузки;

• инерционные постоянные эквивалентных генераторов;

• параметры регуляторов скорости турбин, и в особенности, величины их статизмов и зон нечувствительности.

Современные программно-вычислительные комплексы (ПВК) для анализа электромеханических переходных процессов, например, ПВК ЕиЛОБТАй, РЗЗ/Е, ЫЕТОМАС и др., позволяют использовать указанные характеристики и параметры элементов энергосистемы путем варьирования их значений для настройки модели на качественно новом уровне.

Повышение показателей качества, основанных на точности воспроизведения в модели максимальных отклонений взаимных углов и регулярных частот колебаний, обеспечивается за счет варьирования значений параметров генераторов, входящих в состав их уравнения движения. Например, в ПВК ЕШЮБТАС уравнение движения роторов генераторов реализовано в следующем виде:

^¿•(Ст-Се)-^(а,-соге/), (8)

где со - угловая частота вращения ротора генератора; Н = - постоянная инерции агрегата (генератор + турбина); О - коэффициент демпфирования; Ст - механический момент на валу турбины; Се - электромагнитный момент генератора.

Инерционная постоянной времени, входящая в уравнение движения роторов генераторов имеет определяющее влияние на системные свойства энергообъединения. Также для настройки модели в соответствии с уравнением (8) допустимо использование коэффициента демпфирования колебаний ротора генератора, который учитывает дополнительные демпферные моменты.

Нагрузка, являясь наименее точно моделируемым элементом энергосистемы, позволяет в полной мере использовать свои параметры для корректировки динамической модели. Изменять характеристики нагрузки следует для обеспечения требуемых значений показателей качества, основанных на максимальном отклонении частоты напряжения, в соответствующих энергорайонах.

ПВК ЕШЮБТАС позволяет осуществлять моделирование нагрузки путем ее представления статическими характеристиками (СХН) по напряжению и частоте в следующем виде:

тя-л-^Г-О-^Г. «

чиНОМ/ * НОМ '

QW.n = QH0M■(¿-f[■(±)<i2, (ю;

где аь сь,- коэффициенты полинома СХН, отражающие зависимости активной мощности нагрузки от напряжения и частоты; Рь Р2 - коэффициенты полинома СХН, отражающие зависимости реактивной мощности нагрузки от напряжения и частоты.

Такое представление нагрузки удобно для задания ее параметров и позволяет воспроизводить поведение активной и реактивной нагрузки любого характера в зависимости от изменения напряжения и частоты. В связи с этим варьирование коэффициентов СХН является наиболее эффективным способом настройки модели.

Точность воспроизведения в модели установившегося значения частоты напряжения в энергосистеме после возникновения небаланса мощности, а также ее максимального отклонения, повышается путем корректировки параметров регуляторов скорости турбин, и в особенности, величин их статизмов и зон нечувствительности (рис. 8).

ст - статизм регулятора скорости турбины TR- постоянная времени регулятора скорости CVqp, CVcl - ограничения скорости сервомотора С^мах' CVM1N - ограничители положения клапанов Z - величина зоны нечувствительности р - перемещение регулирующего органа турбины (о - частота вращения вала агрегата

Рисунок 8 - Структурная схема модели АРС паровой турбины

Положение рабочей точки регулятора скорости в зоне нечувствительности в каждый конкретный момент случайно, и поэтому изменение мощности турбины при изменении частоты может начаться как практически мгновенно, так и с существенным запаздыванием.

Для примера на рисунке 9 приведены сравнительные графики изменения частоты до и после настройки динамической модели энергосистемы, разработанной в ПВК EUROSTAG. В качестве «настроечных параметров» использовались статические характеристики нагрузки по напряжению и частоте, а также зоны нечувствительности регуляторов скорости турбин.

50 44.99

49.93 49.97 49 Э6 49Э5

49.94 •19.93 49.91 49.91

49.9

1. Ги ! 1 1

Г~ •Ч ' \ Ч Назаровская ГРЭС {С ••! — Назаровская ГРЭС (М МПР) [• ОДЕЛЬ) ;

\. i ! /

\ \ ' ■ J ---/-------- ----------------

\

\ ,

1. С

SO 44 99 49.98 4ЧЧ1 4996 49.95

499? 4993 49.9Î 49.9

• Назаровская ГРЭС (СМПР) - — Назаровская ГРЭС (МОДЕЛЬ)

& ю

10 15

25 30

а) б)

Рисунок 9 — Результаты настройки динамической модели: а - сравнение изменений частоты напряжения до настройки; б - сравнение изменений частоты напряжения после настройки.

Необходимо отметить, что варьирование «настроечных параметров» для повышения достоверности модели следует выполнять лишь после тщательной проверки корректности задания в цифровой динамической модели энергосистемы основных параметров генерирующего оборудования, характеристик и настроек систем регулирования и управления, значения которых достоверно известны.

Численные значения показателей качества изначально существенно зависят от полноты и достоверности исходных данных о технологическом нарушении, необходимых для верификации динамической модели энергосистемы. Особое значение имеют точность воспроизведения предаварийного электрического режима, полнота и достоверность информации о характеристиках и параметрах, составе и загрузке энергоблоков, участвовавших в покрытии графика нагрузки, а также точность учета потребления энергообъединения в этом режиме. В связи с этим при получении неудовлетворительных количественных показателей качества (особенно это касается показателей, основанных на сравнении максимальных отклонений взаимных углов напряжения), прежде всего, следует выполнить проверку достоверности исходных данных о технологическом нарушении и предаварнйном электрическом режиме.

В диссертации подробно рассмотрены вопросы, связанные с подготовкой исходной информации, необходимой для успешной верификации динамических моделей энергосистем. Сформулированы основные требования к составу, объему и качеству исходных данных, обеспечение которых позволит получать приемлемое количественное совпадение моделируемых в динамической модели электромеханических переходных процессов с реальными процессами, зарегистрированными СМПР.

Четвертая глава посвящена практическому использованию разработанной технологии для верификации базовой динамической модели (БДМ) ЕЭС/ОЭС, подтверждению ее эффективности и применению верифицированных моделей энергосистем для анализа устойчивости и обеспечения системной надежности.

Базовая динамическая модель ЕЭС/ОЭС разработана в среде ПВК ЕиЛОБТАС. На рисунке 10 представлена структура ЕЭС/ОЭС и характеристики каждой из ОЭС.

Рисунок 10 - Структура схемы энергосистемы ЕЭС/ОЭС

БДМ включает модели всех параллельно работающих энергосистем ЕЭС/ОЭС: ЕЭС России и Казахстана, ОЭС Азербайджана, Беларуси, Грузии, Латвии, Литвы, Молдовы, Монголии, Украины, Эстонии. В состав БДМ включено 4250 узлов, из которых 520 - узлы генерации, и 7050 ветвей. В работе представлены результаты верификации БДМ ЕЭС/ОЭС по трем технологическим нарушениям. В качестве примера, в таблицах 2-5 приведены значения количественных показателей качества БДМ, рассчитанные в ходе верификаций базовой динамической модели ЕЭС России по двум технологическим нарушениям:

• отключение гидрогенераторов Жигулевской ГЭС в ходе системного эксперимента 24.09.2008 г. (дефицит мощности 1200 МВт);

• полное погашение Саяно-Шушенской ГЭС в результате аварии 17.08.2009 г. (дефицит мощности 4400 МВт).

Из анализа количественных показателей качества двух моделей (табл. 2-5) однозначно следует, что качество модели 2008 года выше, чем качество модели 2009 года. Действительно, значения всех количественных показателей для модели 2008 года не превышают оценочных значений, приведенных в таблице 1. Это свидетельствует о высокой степени достоверности разработанной цифровой динамической модели ЕЭС/ОЭС и точности воспроизведения предаварийного электрического режима на 24.09.2008 г., что также подтверждается приведенными рисунками 11-а, 12-а и 13-а, на которых представлены сравнительные графики изменения измеренных и расчетных параметров энергосистемы.

В модели 2009 года характер изменения частоты в различных точках ЭЭС воспроизводится с высокой точностью (табл. 2), однако квазиустановившееся значение частоты воспроизводится с большой погрешностью (табл. 3), что подтверждается сравнительными графиками изменения частоты (рис. 11-6). Это связано как с невысоким качеством подготовки предаварийного режима на 17.08.2009 г. (недостоверный учет суммарного потребления мощности в энергосистеме и т. д.) и некорректным учетом в модели 2009 года запасов вращающихся резервов мощности, так и с отсутствием всей достоверной исходной информации о развитии аварии и реализованных мероприятиях по ее устранению.

Таблица 2 - Максимальные отклонения и коэффициенты корреляции по частоте

Верификация модели по технологическому нарушению 24.09.2008

Показатели СШ 500кВ РфГРЭС СШ 500кВ СШГЭС СШ ЗЗОкВ СтГРЭС ПС 750 кВ Ленинградская СШ 500кВ ЖГЭС СШ 500кВ ЗаГАЭС

F % ' макс ' /0 13.016 13.03 7.6 8.17 10.11 10.82

Коэффициент корреляции по частоте 0.837 0.900 0.874 0.866 0.753 0.826

Верификация модели по технологическому нарушению 17.08.2009

Показатели СШ 500кВ РфГРЭС СШ 500кВ СШГЭС СШ ЗЗОкВ СтГРЭС ПС 750 кВ Ленин-я СШ 500кВ ЖГЭС СШ 500кВ ЗаГАЭС

^макс • 0//° 15.38 5.64 9.55 12.5 4.94 10.85

Коэффициент корреляции по частоте 0.674 0.648 0.810 0.786 0.742 0.786

Таблица 3 - Установившееся значение частоты

Показатели fycr, Гц (смпр) Í.CK. Гц (смпр) follui, Гц (смпр) fyc , Гц (модель) flICX, Гц (модель) foTK.i, Гц (модель) Fycr,%

Верификация модели по технологическому нарушению 24.09.2008

Значения 49.953 49.995 0.042 49.955 50 0.045 6.667

Верификация модели по технологическому нарушению 17.08.2009

Значения 49.895 50.007 0.112 49.9305 50 0.0695 61.15

50.00 4998 49 ее 4194 43 52 43 90

- СШ 500 кВ Жигулёвская ГЭС (СМПР[ —СШ 500 кВ Жигулёвская ГЭС (МОДЕЛЬ) i j

•СШ 500 кв 3*инск*я ГРЭС íGMftPí ; —СШ 500 кВ Звинсквя ГРЭС (МОДЕЛЬ)!

10 15 20 гь 30 35 40 «5 «О SS €0

а) б)

Рисунок 11 - Частота напряжения: а - верификация по аварии 24.09.2008 г.; б - верификация по аварии 17.08.2009 г.

Кроме того, значения показателя Ашкс между различными точками ЕЭС/ОЭС, рассчитанные для модели 2009 года, в большинстве случаев превышают 20 % (табл. 4), что однозначно свидетельствует о низком качестве оцененного предаварийного режима. Этот вывод проиллюстрирован на рисунке 12-6, из которого видно, что начальные значения взаимных углов (измеренные и расчетные) существенно отличаются друг от друга. Низкое качество подготовки предаварийного режима подтверждается сравнительным анализом балансов мощностей по отдельным ОЭС, значений межсистемных перетоков активной мощности, а также значений расчетных и измеренных взаимных углов и напряжений, полученными в оцененном режиме, с данными телеметрии и СМПР на момент аварии.

Таблица 4 - Максимальные отклонения и коэффициенты корреляции

Верификация модели по технологическому нарушению 24.09.2008

Показатели Взаимные углы векторов напряжения

РФГРЭС -ЗаГАЭС СтГРЭС -ЗаГАЭС жгэс-РФГРЭС СШГЭС -Ленин-я НазГРЭС - РФГРЭС СтГРЭС -В ГЭС Ленин-я -ЖГЭС

А о/ ^макс • /0 8.83 3.53 7.65 6.28 7.88 1.23 0.20

Коэффициент корреляции по взаимному углу 0.767 0.824 0.789 0.902 0.776 0.863 0.815

Верификация модели по технологическому нарушению 17.08.2009

Показатели Взаимные углы векторов напряжения

РФГРЭС -ЗаГАЭС СтГРЭС -ЗаГАЭС ЖГЭС -РФГРЭС СШГЭС Леннн-я БрГЭС -РФГРЭС СтГРЭС -ВГЭС Ленин-я -ЖГЭС

А % ^макс ' /0 33.78 152.89 4.49 71.06 8.81 26.82 38.07

Коэффициент корреляции по взаимному углу 0.897 0.721 0.894 0.967 0.950 0.750 0.886

: -—Ставропольская ГРЭС • Загорская ГАЭС (СМПР) ;Ставропольская ГРЭС * Загорская ГА$С (МОДЕЛЬ)::

160 140 С1 жхллгльмы« угол, град. ?■ !

120 100 ; .< ¡) i t * / ~ * ~ ~ '---— <

ао 60 ' ••-Харвнорская ГРЭС -•: (СМПР) Саяно-Шушенская ГЭС;

40 —Харвнорская ГРЭС (МОДЕЛЬ} Саяно-Шушенская ГЭС \

': : t.c

-20 5 Л ■ А И ^—тмггг..... —1...................

-40

•60

-во

а) б)

Рисунок 12 - Взаимный угол напряжения: а - верификация по аварии 24.09.2008 г.; б - верификация по аварии 17.08.2009 г.

Вместе с тем высокие значения большинства коэффициентов корреляции по частоте (табл. 2), взаимным углам напряжения (табл. 4) и перетокам активной мощности по линиям (табл. 5) подтверждают достоверность воспроизведения в цифровой модели 2009 года динамических свойств энергосистемы ЕЭС/ОЭС. Модель хорошо отображает низкочастотные межзональные колебания и адекватно воспроизводит характер электромеханического переходного процесса во всем энергообъединении, что подтверждается соответствующими графиками изменения измеренных и расчетных параметров энергосистемы (рис. 11-6, 12-6 и 13-6).

Таблица 5 - Коэффициенты корреляции по мощности

Верификация модели по технологическому нарушению 24.09.2008

Показатели Наименование ВЛ

НазГРЭС -КрГЭС ЖГЭС - ПС Азот ПС Ленинградская -ЛАЭС СтГРЭС - ПС Армавир ЗаинГРЭС -ПС Киндери

Коэффициент корреляции по мощности 0.728 0.825 0.802 0.797 0.809

Верификация модели по технологическому нарушению 17.08.2009

Показатели Наименование ВЛ

СШГЭС - ПС Новокузнецк ЖГЭС - ПС Азот ПС Ленинградская -ЛАЭС ТрГРЭС -ПС Сокол ЗаинГРЭС- ПС Куйбышевская

Коэффициент корреляции по мощности 0.984 0.895 0.607 0.925 0.893

~ВЛ 750 кВ Ленинградская ■ Ленинградская АЗС (СМПР)

—ВЛ 750 кВ Ленинградская-Ленинградская АЭС

-ВЛ 500 кВ Саяно-Шушенская ГЭС - Новокузнецкая = (СМПР) !

г1—ВЛ 500 КВ Саяно-Шушенская ГЭС - Новокузнецкая! 1 (ИОДЕЛЬ)

а) б)

Рисунок 13 - Переток активной мощности по линии: а - верификация по аварии 24.09.2008 г.; б - верификация по аварии 17.08.2009 г.

Таким образом, анализ количественных показателей качества позволяет выполнить объективную оценку адекватности разработанной цифровой модели ЭЭС и сделать выводы о достоверности воспроизведения в ней различных динамических свойств реального энергообъединения без визуального сравнения графиков реальных и рассчитанных электромеханических переходных процессов.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Выполнен обзор и анализ существующего опыта верификации цифровых динамических моделей энергосистем.

2. Разработана технология верификации динамических моделей сложных энергосистем, которая включает в себя:

• принципы создания, актуализации и верификации динамических моделей;

• критерии качества динамических моделей, с помощью которых выполняется ее верификация;

• количественные показатели качества, позволяющие получить формальное подтверждение адекватности разработанной динамической модели, представленное в виде количественной оценки степени соответствия модели реальной энергосистеме.

• методы настройки динамических моделей для повышения уровня их достоверности.

3. Подтверждена эффективность применения разработанной технологии для получения объективной оценки качества динамических моделей сложных электроэнергетических систем.

4. Применение разработанных количественных показателей качества позволит автоматизировать процедуру верификации динамической модели энергосистемы и получать объективную оценку качества модели без непосредственного визуального сравнительного анализа графиков переходных процессов.

5. На основе материалов диссертационной работы подготовлены «Методические указания по принципам и критериям верификации динамических моделей (проект)», одобренные и принятые ОАО «СО ЕЭС».

6. Динамические модели энергосистем, используемые в настоящее время ОАО «НТЦ ЕЭС» для анализа электромеханических переходных процессов, верифицируются в соответствии с технологией, представленной в диссертации.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

Научные статьи, входящие в перечень изданий, рекомендованных ВАК РФ:

• Смирнов А.Н. Опыт использования достоверных цифровых моделей энергосистем для анализа устойчивости и обеспечения системной надежности / Герасимов A.C., Есипович А.Х., Левандовский A.B., Смирнов А.Н., Сорокин Д.В. // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. - Новосибирск: Изд-во НГАВТ, 2009. - №1. - С. 49-53.

• Смирнов А.Н. Об опыте верификации цифровых и физических моделей энергосистем / Герасимов A.C., Есипович А.Х., Смирнов А.Н. // Электрические станции. - 2010. - №11. -С. 11-19.

Научные публикации в других изданиях:

• Смирнов А.Н. Опыт верификации динамической модели ЕЭС/ОЭС по данным системы мониторинга переходных режимов / Герасимов A.C., Есипович А.Х., Куликов Ю.А., Смирнов А.Н. // Известия НИИ постоянного тока. - 2008. - №63. - С. 20-30.

Смирнов А.Н. Верификация динамической модели ЕЭС/ОЭС по данным систем мониторинга переходных режимов / Герасимов A.C., Есипович А.Х., Кузьмин С.Е., Куликов Ю.А., Смирнов А.Н., Суковицин А.И. // Современные системы возбуждения вращающихся электрических машин и устойчивость электроэнергетических систем: материалы международной научно-практической конференции - СПб: ПЭИПК, 2008 - С. 60-66. Smirnov A. IPS/UPS Reference Dynamic Model and its validation per WAMS recordings / B. Ayuev, V. Dyachkov, A. Zhukov, S. Kouzmin, Y. Kulikov, A. Levandovsky, A. Gerasimov, A. Esipovich, A. Smirnov // Proceedings of second international scientific conference «Monitoring of Power System Dynamic Performance», CIGRE, St. Petersburg, April 28-30, 2008. Смирнов А.Н. Разработка цифровых моделей отечественных и зарубежных АРВ и методика их верификации / Герасимов A.C., Есипович А.Х., Смирнов А.Н., Сорокин Д.В., Штефка Й. // Известия НИИ постоянного тока. - 2008. - №63. - С. 31-43. Смирнов А.Н. Настройка автоматических регуляторов возбуждения с использованием достоверных цифровых моделей энергосистемы / Смирнов А.Н., Сорокин Д.В. // III Всероссийский Конкурс молодых специалистов инжинирингового профиля в области электроэнергетики: Сборник докладов. - М.: НИ «ВТИ», 2009. - С. 184-196. Смирнов А.Н. К вопросу о критериях достоверности динамических моделей сложных энергообъединений / Герасимов A.C., Есипович А.Х., Смирнов А.Н. // Повышение надежности и эффективности эксплуатации электрических станций и энергетических систем ЭНЕРГО-2010: труды всероссийской научно-практической конференции: в 2 т.— М: Изд-во МЭИ, 2010. - Т. 2. С. 84-87.

Смирнов А.Н. О критериях достоверности динамических моделей сложных электроэнергетических систем / Герасимов A.C., Есипович А.Х., Смирнов А.Н. // Известия НИИ постоянного тока. - 2010. - №64. - С. 59-75.

Смирнов А.Н. Применение количественных показателей для оценки достоверности динамических моделей сложных энергообъединений / Смирнов А.Н. // Электроэнергетика глазами молодежи: научные труды всероссийской научно-технической конференции: в 2 т. - Екатеринбург: УрФУ, 2010. - Т. 1. С. 258-263.

Смирнов А.Н. Технология векторной регистрации режимных параметров и ее применение для верификации динамических моделей энергосистем / Есипович А.Х, Куликов Ю.А., Смирнов А.Н. // Управление, информация и оптимизация в электроэнергетических системах: тезисы докладов международной молодежной научно-технической конференции. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2011.

Смирнов А.Н. Оценка достоверности динамических моделей сложных энергосистем / Жуков A.B., Куликов Ю.А., Герасимов A.C., Есипович А.Х., Смирнов А.Н. // Релейщик. — №1.-2011.-С. 30-33.

Смирнов А.Н. Оценка достоверности динамических моделей сложных электроэнергетических систем по данным СМПР / Жуков A.B., Куликов Ю.А, Герасимов A.C., Есипович А.Х., Смирнов А.Н. // Оперативное управление в электроэнергетике - №6. - 2011.

Подписано в печать 07.10.2014. Формат 60x84/16. Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100. Заказ 12293Ь.

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в Типографии Политехнического университета. 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29. Тел.: (812) 552-77-17; 550-40-14