Развитие методов адаптации нечетких АРВ для повышения динамической устойчивости сложных электроэнергетических систем

• Автор: Этингов, Павел Валерьевич
• Шифр специальности: 05.14.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 156 с. : ил

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ.
Глава 1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ И НАПРАВЛЕНИЙ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ АРВ СИНХРОННЫХ МАШИН ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ СЛОЖНЫХ ЭЭС

1.1 Традиционные АРВ и их возможности

1.2 Современные теории регулирования и оптимизации

1.3 Применение элементов искусственного интеллекта

1.3.1 Применение экспертных систем

1.3.2 Применение искусственных нейронных сетей

1.3.3 АРВ, основанные на нечеткой логике

1.4 Методы искусственного интеллекта для адаптации нечеткого АРВ.

1.5 Постановка задачи диссертации.

Глава 2. ДВУХЭТАПНЫЙ ПОДХОД ДЛЯ АДАПТАЦИИ НЕЧЕТКИХ
АРВ В СЛОЖНЫХ ЭЭС
2.1 Моделирование АРВ, основанного на нечткой логике
2.1.1 Принцип действия нечеткого регулятора.
2.1.2 Зависимость характеристик регулятора от количества функций принадлежности.
2.2 Основные положения двухэгапного подхода.
2.2.1 Общие сведения
2.2.2 Классификация и выбор представительных расчетных ситуаций для анализа динамической устойчивости при помощи сети Кохонена.
2.3 Развитие методов настройки нечетких АРВ с
использованием генетического алгоритма
2.3.1 Общие сведения
2.3.2 Настройка таблицы правил и масштабирующих
коэффициентов
2.3.3 Настройка функций принадлежности
2.3.4 Целевая функция.
2.3.5 Характеристики ГА.
2.3.6 Начальные исследования на простейшей схеме
2.4 Применение искусственных нейронных сетей для адаптации нечетких АРВ в реальном времени.
2.5 Исследования эффективности адаптивного АРВ НЛ на примере трехмашинной схемы ЭЭС
2.5.1 Исследование в номинальном режиме.
2.5.2 Исследование робастности
2.5.3 Исследование робастности адаптивных регуляторов.
Глава 3. ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ РАСЧЕТОВ ДИНАМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ СЛОЖНЫХ ЭЭС С УЧЕТОМ НЕЧЕТКИХ АРВ
3.1 Общие сведения.
3.2 Блок расчета переходных процессов
3.3 Блок нечеткой логики. д
3.4 Модуль генетической оптимизации
3.5 Модуль классификации ситуаций
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ДВУХЭТАПНОГО ПОДХОДА ДЛЯ АДАПТАЦИИ НЕЧЕТКИХ АРВ В СЛОЖНЫХ ЭЭС
4.1 Общие сведения.
4.2 Пятимашинная тестовая схема
4.2.1 Исследование в базовом режиме.
4.2.2 Исследование робастности регуляторов Ю
4.2.3 Исследование обобщающих свойств ИНС. Ю
4.3. Схема Иркутскэнерго. ,,,
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Применение классической теории автоматического управления. Это действующие в настоящее время традиционные АРВ пропорционального и сильного действия. Применение современных теорий управления, таких, как новые методы оптимизации и адаптивное управление. Применение методов искусственного интеллекта: нечеткой логики, экспертных систем, искусственных нейронных сетей и т. Используемые в настоящее времени регуляторы возбуждения базируются на принципах классической теории автоматического управления. Первоначально это были АРВ ПД. За рубежом подобное устройство получило название автоматический регулятор напряжения (Automatic Voltage Regulator (AVR) []. Они используют каналы регулирования по отклонению напряжения генератора. АРВ ПД позволили повысить статическую и динамическую устойчивость ЭЭС, однако для более эффективного регулирования были необходимы большие коэффициенты усиления, что может привести к неустойчивости самого регулятора и потере устойчивости ЭЭС. Подобный эффект был обусловлен недостаточным демпфированием малых колебаний, которые могли длиться достаточно продолжительное время и вызывать самораскачивание системы [4]. В ряде случаев несоответствующие настройки регулятора могли ухудшить демпфирование колебаний и даже привести к нарушению устойчивости ЭЭС. В дальнейшем были предложены и внедрены АРВ сильного действия [4-9 и др]. В них в качестве каналов стабилизации используются сигналы по отклонению и производной частоты, напряжения, тока статора и ряд других параметров. За рубежом, с некоторым отставанием, распространение получила специальная приставка к AVR, получившая название системный стабилизатор (Power System Stabilizer (PSS) []. В действующем стандарте IEEE приведено два типовых вида PSS: PSS1A с одним входом и PSS2A с двумя входами []. В развитии сильного регулирования можно выделить четыре этапа [5]. Создание в -е годы первых АРВ СД на электронных лампах явилось началом первого этапа [8]. Эти регуляторы имели пропорционально-дифференциальный (ПД) закон регулирования. Регулирование осуществлялось по отклонению напряжения, с коэффициентом усиления к, = е. В качестве параметров стабилизации использовались первая и вторая производная тока. В дальнейшем электронные лампы были заменены на магнитные усилители. Второй этап, закончившийся в начале -х, характеризуется созданием унифицированного АРВ СД для всех видов синхронных машин. Стабилизация осуществлялась по изменению и по первой производной частоты напряжения статора и первой производной тока. Третий этап связан с внедрением АРВ на базе полупроводников и интегральных микросхем. Первоначально это был регулятор АРВ-СДП, в дальнейшем замененный на регулятор АРВ-СДП 1, который выпускается до сегодняшнего дня и используется на большинстве отечественных электростанций. Развитие микропроцессорной и компьютерной техники привело к началу четвертого этапа развития сильного регулирования [-]. Применение микропроцессоров позволяет существенно улучшить и расширить возможности регуляторов. Цифровые регуляторы не получили пока широкого распространения, но, очевидно, что будущее именно за современными цифровыми технологиями. АРВ СД способны существенно улучшить пределы динамической устойчивости ЭЭС. Влияние сильного регулирования на величину допустимой передаваемой мощности по условиям динамической устойчивости проявляется в успокоении колебаний после отключения короткого замыкания и предотвращении нарушения устойчивости во втором и последующих циклах качаний. Однако, многолетний опыт эксплуатации показал, что их эффективность существенно зависит от нескольких факторов. Первая проблема - это проблема настройки регулятора. Выбор оптимальных параметров регулятора, коэффициентов усиления, постоянных времени. Эта проблема является сложной оптимизационной задачей, требующей учёта многих факторов, таких, например, как работа регулятора в различных режимах ЭЭС, демпфирование различных видов возмущений, взаимодействие нескольких регуляторов. Вторая проблема - это проблема так называемой робастности (robustness(aHm.