Математические модели и методы управления частотой и активной мощностью электроэнергетических объединений

• Автор: Пономарев, Алексей Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 125 с. : ил.

Введение

1. Обзор исследований но математическому моделированию систем

управления частотой и активной мощностью энергетических объединений и постановки задач
1.1. Обзор, классификация и анализ существующих математических моделей и методов управления энергетическими объединениями

1.2. Постановка задач математического моделирования.

1.3. Выводы.

2. Математические модели электромеханических процессов

энергетических объединений

2.1. Классические линейные и обобщенные кусочнолинейные модели.

2.2. Линейные и кусочнолинейные асимптотические модели электромеханических процессов

2.3. Математические модели установившихся режимов.

2.4. Модели энергетических объединений в дискретном
времени
2.5. Выводы.
3. Математические модели систем автоматического локальнооптимального управления частотой и активной мощностью
энергетических объединений
3.1. Технологические требования к режимам управления
энергетическими объединениями
3.2. Модели и методы для синтеза локальнооптимальной системы
управления с применением операторов конечномерной оптимизации
3.3. Выводы.
4. Применение математических моделей и методов для анализа
асимптотической устойчивости систем управления энергетическими
объединениями
4.1. Методы анализа устойчивости систем управления энергообъединениями с нелинейными операторами
4.2. Методы анализа устойчивости существенно нелинейных систем с операторами оптимизации
4.3. Выводы.
5. Заключение.
6. Список литературы
Приложения

ВВЕДЕНИЕ


Разработанные методы математического моделирования определяют модели алгоритмически заданных законов управления в аналитической форме на основе использования нелинейных операторов конечномерной оптимизации. Это позволяет исследовать свойства замкнутой системы и получить достаточные условия асимптотической устойчивости в виде ограничений на параметры ЭЭО как объекта управления и параметры обратной связи. Использование методов теории автоматического управления и функционального анализа позволяют исследовать замкнутые систем управления частотой и активной мощностью ЭЭО в случае существенных нелинейностей объекта и управляющего устройства. Разработанные модели и методики могут использоваться при создании системных диспетчеров для автоматизированных систем управления ЭЭО различного назначения. Полученные результаты для систем управления частотой и активной мощностью энергетических объединений могут служить основой для распространения предлагаемых результатов на системы управления другого класса, в частности, на системы противоаварийного управления для обеспечения энергетической безопасности Единой энергосистемы России. Решение задач разработки математических моделей и методов для синтеза системы управления энергетическим объединением может быть рассмотрено в соответствии с предлагаемой схемой исследования модели методы анализа методы синтеза. Последовательная реализация этой схемы предполагает разработку комплекса моделей ЭЭО как объекта управления, рассмотрение их особенностей и ограничений, выбор методов анализа статических и динамических свойств моделируемого объекта. На основе математических моделей и формализованных требований к системе управления частотой и активной мощностью ЭЭО необходимо разработать модели для синтеза системы управления и анализа ее качественных свойств. Разработка комплекса моделей определяется постановкой задачи и соответствующими ограничениями. При этом в зависимости от требований возможна определенная степень идеализации, что отражается в построении асимптотических моделей, моделей установившихся процессов, способов уменьшения размера векторов состояния. Уравнения для моделирования переходных процессов электроэнергетических систем можно представить двумя типами уравнений уравнения, описывающие динамику системы в физических переменных, и уравнения объекта в базисе абстрактных координат состояния. При этом уравнения электромагнитных процессов описывают распределение электромагнитной энергии в электрической сети, и должны учитывать соответствующие параметры активные и реактивные проводимости линий электропередачи, законы изменения токов и напряжений в зависимости от мощностей и частот генераторов, и так далее. Второй класс уравнений уравнения электромеханических процессов описывают взаимопревращения электрической и механической энергии в узлах сети и ее передачу с помощью линий электропередач. Эти уравнения должны адекватно отражать динамику генерирующих агрегатов и обмен энергией между генерирующими узлами. Таким образом, уравнения указанных двух групп описывают физические процессы, происходящие в электроэнергетическом объединении, и связывают переменные, характеризующие состояние электрической сети, и переменные, соответствующие механическим процессам моделируемых агрегатов. К переменным первой группы могут относиться значения напряжений на шинах эквивалентных агрегатов, частоты колебаний напряжения и тока, активное и реактивное сопротивление ветвей электрической сети, активная и реактивная мощность, генерируемая в узлах, активная и реактивная нагрузка, перетоки мощности по ветвям электрической сети. При этом в ряде случаев возможна некоторая идеализация рассматриваемой системы, что приводит к существенному упрощению уравнений электромагнитных процессов. Наиболее часто рассматриваются модели, в которых предполагается постоянство узловых напряжений 8. При этом существенно упрощается выражение для перетоков активной мощности по межсистемным связям. Эти уравнения связывают мощность, передаваемую между двумя эквивалентными генераторами, с фазой, модулем и частотой напряжения на шинах генераторов.