Синергетический синтез систем противоаварийного управления процессами генерации электрической энергии

• Автор: Могин, Артем Викторович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 151 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение .

1. Свойства ЭЭС и анализ методов управления

1.1. Основные динамические свойства ЭЭС

1.2.Усточивость и режимы работы ЭЭС

1.3. Обзор методов управления турбогенераторами .

1.3.1. Методы управления синхронными генераторами

1.3.2. Методы управления частотой и мощностью.

1.3.3. Анализ и сравнение методов управления

1.4. Метод синергетического синтеза нелинейных векторных регуляторов

1.5.Основные выводы по главе.

2. Синергетический синтез противоаварийных законов управления турбогенераторами ЭЭС подавление гармонических возмущений .
2.1. Синтез законов управления отдельным турбогенератором
2.1.1. Формирование инвариантов.
2.1.2. Процедура синтеза
2.2. Синтез законов управления группой турбогенераторов
2.3. Основные выводы по главе
3. Синергетический синтез противоаварийного управления турбогенераторами ЭЭС подавление кусочнопостоянных возмущений .
3.1. У правления отдельным турбогенератором
3.1.1. Модель объекта управления
3.1.2. Синтез законов управления .
3.1.3. Исследование инвариантности к внешним возмущениям
3.2. Иерархическое управление группой турбогенераторов.
3.2.1. Процедура синтеза законов иерархического управления
3.2.2. Моделирование иерархической системы.
3.3. Основные выводы по главе.
4. Синергетический синтез нелинейных наблюдателей и адаптивных регуляторов для турбогенераторов.
4.1. Построение нелинейного наблюдателя состояния.
4.2. Построение адаптивного регулятора
4.3. Основные выводы по главе.
Заключение
Список литературы


Колебательные режимы могут быть как полезными, так и вредными. В отношении турбогенераторов крайне нежелательными колебательными режимами являются самораскачивание и самовозбуждение, т. Однако более важным случаем являются внешние низкочастотные гармонические возмущения, действующие на турбогенераторы со стороны энергосистемы. Такие возмущения способствуют появлению системных колебаний, что, в свою очередь, может привести к нарушению устойчивости энергоблока, асинхронному хода и вообще развитию системной аварии в ЭЭС [2-4]. Регулируемая ЭЭС представляет собой сложную нелинейную электромеханическую колебательную систему. Многочастотностъ колебаний энергосистемы определяется наличием динамических элементов с разными постоянными времени. Низкочастотные составляющие (/ « 0,2 -т- 1,5 Гц) характеризуют колебания ротора синхронного генератора (СГ) и зависящих от них режимных параметров (углов, токов статора, мощностей). Они называются электромеханическими колебаниями (ЭМК). Высокочастотные (/ >1,5 Гц) колебания проявляются в системах регулирования возбуждения СГ и называются электромагнитными колебаниями. Они, в отличии от электромеханических колебаний, обычно локализуются внутри СГ и не «выходят» в систему. Зависимость характера- ЭМК от величин возмущения. Существует множество возмущений (отклонений и производных угла ), разделяющее ЭМК на колебательные и апериодические. Зависимость параметров ЭМК от исходного режима и амплитуды колебаний. При увеличении амплитуды проявляются такие новые свойства, как агармоничность (кроме первой гармоники имеются нулевая и высшие) и потеря изохронности (собственная частота ЭМК зависит от амплитуды). Для энергосистемы, как нелинейной колебательной системы, характерна возможность резонанса — возникновение колебаний на основной частоте или частоте, дробной основной (параметрический резонанс). Зависимость колебательных свойств ЭЭС от способа регулирования возбуждением и настройки автоматического регулятора возбуэюдепия (АРВ). Свойство автоколебательности — появление устойчивых свободных периодических колебаний. Следует особо подчеркнуть, что функционирование энергосистем протекает в мире различных внутренних и внешних противоречий. Такими противоречиями внутреннего вида являются, например, взаимовлияние нескольких подсистем, взаимодействие генераторов энергии, работающих на общую нагрузку. В результате таких процессов взаимовлияния в шинах питания или нагрузки могут появляться возмущения, например, в виде гармонических воздействий, близких к частоте резонанса одного из генераторов, что может привести к его выпадению из синхронизма или к другим аварийным ситуациям [3]. Аналогичные противоречия возникают также между целями локальных подсистем, которые могут вызвать активные взаимодействия между ними или внутри этих подсистем. Для устранения конфликтов между подсистемами следует, очевидно, организовать их эффективное взаимосогласованное функционирование путем введения соответствующего управления. Здесь необходимо отметить, что разрешение противоречий в энергосистемах способствует предотвращению многих аварийных ситуаций [7]. Таким образом, управление, обеспечивающее устранение противоречий, можно назвать противоаварийным управлением. Действующие противоречия внутри энергосистемы вызывают в ней дополнительные затраты энергии, вещества и информации. Это своего рода «плата» за действующие противоречия и в этом состоят их негативные последствия. Если же осуществлять координирующее управление противоречиями, действующими между конкурирующими подсистемами, исходя из глобальных целей всей энергосистемы, то можно существенно повысить качество управления энергосистемой и ее живучесть, целенаправленно используя имеющиеся ресурсы энергии, вещества и информации. Проблема противоаварийного управления турбогенераторами ЭЭС связана с разработкой новых стратегий управления синхронными генераторами и турбинами как существенно нелинейными, многомерными и взаимосвязанными динамическими объектами, функционирующими в условиях действия на них значительных возмущений [7,8].