Разработка редуцированных математических моделей электромеханических процессов для робастного управления частотой и активной мощностью энергообъединения

• Автор: Васильев, Андрей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 127 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
1. ОБЗОР И АНАЛИЗ МЕТОДОВ РЕДУКЦИИ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ И ПОСТАНОВКИ ЗАДАЧ РОБАСТНОГО УПРАВЛЕНИЯ
1.1. Обзор и анализ методов редукции математических моделей.
динамических систем
1.2. Анализ исследований по проблеме математического моделирования электромеханических процессов энергообъединений
1.3. Постановки и формулировки задач математического моделирования и робастного управления энергообъединениями
1.4. Выводы
2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕДИНЕНИЙ И ИХ АНАЛИЗ
2.1. Структурно инвариантные уравнения электромеханических процессов
2.2. Анализ управляемости и наблюдаемости уравнений электромеханических процессов
2.3. Редуцированные модели и уравнения квазистатического влияния для электромеханических процессов
2.4. Выводы
3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ УПРАВЛЯЕМЫХ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В
ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕДИНЕНИЯХ
3.1. Математическая формулировка задач синтеза
3.2. Модели замкнутых систем для статических и динамических регуляторов
3.3. Анализ асимптотической устойчивости замкнутых систем управления частотой и перетоками активной мощности
3.4. Выводы

4. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И
КОМПЛЕКС ПРОГРАММ
4Л. Численное представление математических моделей ЭЭО
4.2. Алгоритм распределения весов в многомерной системе..
4.3. Исследование замкнутой системы со статическим регулятором
4.4. Исследование замкнутой системы с динамическим регулятором
4.5. Метод построения регулятора по выходу без наблюдателя на основе редуцированной модели
4.6. Выводы
ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ
БИБЛИОГРАФИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ. КОМПЛЕКС ПРОГРАММ МАТЬАВ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность и степень разработанности темы. Тема диссертационной работы является актуальной в связи с целесообразностью применения редуцированных математических моделей для синтеза робастных управляющих систем на основе аналитических и численных методов оптимального управления.
Методы редукции математических моделей разработаны в работах А.Н. Крылова, Л.А. Мироновского, В.М. Адамяна, Д.З. Арова, М.Г. Крейна, К. Гловера, В.Е. Арнольди, К. Ланцоша, Б.К. Мура и др. Методам и алгоритмам оптимального управления на основе редуцированных моделей посвящены исследования, выполненные Р.И. Габасовым, Ф.М. Кирилловой, В.М. Кунцевичем, A.A. Первозванским, Л.С. Лэсдоном, М. Месаровичем, Я. Такахарой, Д. Мако, В.Г. Гайцгори и др.
Цель и задачи работы. Цель работы заключается в разработке редуцированных математических моделей электроэнергетических объединений (ЭЭО), аналитико-численных методов для анализа и синтеза робастных систем локально оптимального управления при ограничениях на управления и координаты, в частности, для синтеза систем робастной стабилизации и ограничения перетоков активной мощности в классе редуцированных моделей и их исследование с помощью комплекса программ.
Задачи, решенные в работе для достижения цели:
1. Разработка структурно инвариантных редуцированных математических моделей электромеханических процессов ЭЭО для аналитического исследования управляемости, наблюдаемости, статической определимости и синтеза робастного управления.
2. Разработка и исследование математических моделей робастных систем локально оптимального управления ЭЭО, которые синтезированы на основе редуцированных моделей, операторов конечномерной оптимизации при ограничениях на координаты и управления, анализ устойчивости замкнутых

На схеме отображены узлы ЭЭО, линии соответствуют линиям электропередач. Рассматриваемая математическая модель предназначена для анализа и синтеза систем управления крупными ЭЭО, и будет использоваться при разработке редуцированных моделей для решения задачи регулирования частоты и обменной мощности в ОЭС, а также математических моделей систем робастного управления перетоками активной мощности по НЭП.
1. Исходные дифференциальные уравнения ЭЭО. Исходные дифференциальные уравнения ЭЭО представляют собой совокупность уравнений эквивалентных агрегатов (ЭА), представляющих станции, ЭС или ЭЭО, и уравнения электрической сети. Эти уравнения является общепринятыми для исследования динамики процессов по частоте и активной мощности. С учетом постоянства напряжений сети система линеаризованных уравнений, описывающих генерирующие ЭА совместно с электрической сетью, имеет вид для объединений, состоящих из эквивалентных турбоагрегатов (ЭТА)
Уравнения ЭЭО, в составе которых имеются эквивалентные гидроагрегаты (ЭТА), с учетом явления гидравлического удара имеют вид
В последних уравнениях использованы обозначения: И - оператор
дифференцирования по времени; <р] и ф — (р]—<р] - соответственно
отклонения от исходных значений для абсолютных и относительных углов агрегатов; р1 — суммарное приращение мощностей ЭА, равное приращению
мощностей ЭТА - рп или ЭТА - рп; р1 - внеплановое изменение нагрузки /-
(2.1)
(Тпр +1 )ръ = qГl, (Тср + Щ = -кюрср1 + о-,, (7№£, + 1Н =иг
(2.2)