К ВОПРОСУ СИНТЕЗА АДАПТИВНЫХ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИМИ ПЕРЕХОДАМИ ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННЫХ ЭНЕРГОСИСТЕМ
16 августа 2010Абеуов Р.Б. Томский политехнический университет, Россия, г. Томск, пр. Ленина, 30
В последние десятилетия наблюдается интенсивное развитие децентрализованных энергосистем обслуживающих нефтяные и газовые промыслы. Это продиктовано общим ростом объемов нефтедобычи, появившейся возможностью утилизации попутного газа при освоении нефтяных месторождений, а также стремлением многих нефтяных компаний уйти от энергетической зависимости от РАО ЕЭС. С введением в состав децентрализованных энергосистем современных газотурбинных и газопоршневых электростанций в замен устаревших дизельных агрегатов появился целый ряд задач связанных с обеспечением динамической устойчивости требующих решения [1,2]. К наиболее важным из них можно отнести:
• обеспечение динамической устойчивости генераторов электростанций малой мощности при коротких замыканиях в системе;
• обеспечение динамической устойчивости генераторов электростанций малой мощности при пусках крупных электродвигателей;
• обеспечение необходимого качества переходного процесса при синхронизации генераторов с системой;
• обеспечение динамической устойчивости генераторов электростанций малой мощности при воздействии резкопеременной нагрузки.
Качественный анализ имеющихся на вооружении в децентрализованных энергосистемах средств автоматического управления, прежде всего штатных систем автоматического управления электростанций малой мощности и систем противоаварийной автоматики показал, что при их крайней недостаточности, они мало эффективны при решении задач управления динамическими переходами энергосистем [3,4].
Интенсивное развитие и промышленное применение эффективных многофункциональных средств управления режимами энергосистем таких, как статические тиристорные компенсаторы, управляемые шунтирующие реакторы сверхпроводниковые индукционные накопители электроэнергии и т.д. отличительной характеристикой которых является плавность изменения параметров, могло бы позволить решить ряд задач связанных с
управлением динамическими переходами энергосистем. Подобные устройства широко применяются для управления нормальными режимами в концентрированных энергосистемах. Применение этих устройств для решения задач управления нормальными и переходными режимами в децентрализованных энергосистемах могло бы решить широкий спектр проблем. В то время, как использование указанных устройств для решения задач управления нормальными режимами энергосистем успешно осуществляется, их применение для решения задач обеспечения динамической устойчивости проходит лишь теоретическую оценку. Причиной такого отставания является отсутствие соответствующих методов и систем автоматического управления [5].
Перспективный подход к решению задач управления динамическими переходами децентрализованных энергосистем может быть основан на общем принципе построения систем управления программным движением технических объектов. Суть этого принципа заключается в разделении задачи синтеза систем управления на подзадачу построения программных траекторий движения объектов и подзадачу формирования обеспечивающих эти траектории управлений [6].
Общей целью научного направления, является создание эффективных адаптивных систем автоматического управления, основанных на принципе управления программным движением технических объектов, реализующих управляющие воздействия с помощью многофункциональных средств и предназначенных для обеспечения устойчивости децентрализованных энергосистем в динамических переходах.
Для этого осуществляется разработка теоретических основ построения адаптивных систем управления, методов расчета управлений и управляющих воздействий, а также средств управления, предназначенных для повышения эффективности действующих и создания новых, более совершенных систем автоматического управления динамическими переходами децентрализованных энергосистем.
К настоящему времени обоснована применимость методов построения адаптивных
систем управления программным движением технических объектов к решению задач управления динамическими переходами концентрированных энергосистем [7].
Имеются продвижения в решении прикладных задач по применению фазового управления для обеспечения динамической устойчивости в энергосистемах, электрического торможения генераторов, а также синхронизации генераторов электростанций малой мощности.
Важной задачей формирования новых систем автоматического управления является выделение управляемых объектов в составе электрических систем. Для выделения объектов управления могут эффективно быть использованы методы структуризации электроэнергетических систем. Посредством структуризации динамические элементы энергосистем группируются, по признакам движения, в несколько таксонов, задача управления которыми становится более определенной. В составе таксонов выделяются управляющие электростанции или генераторы параметры движения, которых в наибольшей мере отражают среднее движение генераторов всей группы. Группы наиболее информативных параметров режима (угол, скольжение, небаланс мощностей на валу) можно рассматривать в качестве управляемых объектов в составе математических моделей движения энергетических систем. Проанализированы возможности цифровой и гибридной вычислительной техники для решения этой задачи.
На уровне алгоритмической проработки законов управления основанных на принципе построения систем управления программным движением технических объектов применение цифровых вычислительных комплексов эффективно лишь для расчета и построения программных траекторий движения. Для моделирования адаптивных систем автоматического управления обеспечивающих управление объектом по заданной траектории необходимо использовать специализированные эффективные вычислительные программные комплексы, позволяющие моделировать гибкую автоматику. Поскольку стандартные цифровые промышленные программные комплексы не приспособлены к решению задач адаптивного управления. Лишь в частных случаях для небольших по объему и сложности схем энергосистем удается удачно применить математическое обеспечение общего назначения к решению этих задач. В целом же возможности применения ЦВМ в рассматриваемом случае оцениваются, как ограниченные из-за сложности и большой трудоемкости создания специализированного математического обеспечения.
Таким образом, можно обозначит следующие наиболее важные направления работ по созданию адаптивных систем управления динамическими переходами децентрализованных энергосистем на основе принципа программного управления движением технических объектов:
• алгоритмизация законов управления для конкретных средств обеспечения динамической устойчивости;
• разработка аппаратных схем систем адаптивного управления;
• моделирование действия синтезируемых систем адаптивного управления на специализированных программных вычислительных комплексах
ЛИТЕРАТУРА:
1.Ю.В. Борисов, Ю.Е. Гуревич, А.И. Пой - до, З.Г. Хвощинская, О применении газотур бинных генераторов в энергосистемах Рос сии// «Электричество». – 1995.- №11. – С. 2 – 8.
2.Ю.Е. Гуревич, Л.Г. Мамиконянц, Ю.Г. Шакорян. Проблемы обеспечения
надежного электроснабжения потребителей от газотурбинных электростанций небольшой мощности // «Электричество». – 2002. - №2. – С. 2 – 9.
3.Р.Б. Абеуов, И.Д. Барановский, Ю.В. Хрущев, Условия работы газотур бинных станций в электроэнергетических сис темах // Вестник УГТУ-УПИ, 12 (64). 2005, Екатеринбург, с.306 - 308.
4.Р.Б. Абеуов, И.Д. Барановский, Рас смотрение регулирующих способностей газо турбинных электростанций (ГТЭС) малой мощности. Материалы десятой Всероссий ской научно-технической конференции «Энергетика: экология, надежность, безопас ность». Томск: Изд-во ТПУ,-2004. с.49.
5.Р.Б. Абеуов, И.Д. Барановский О применении нетрадиционных средств
для управления режимами децентрализованных электроэнергетических систем. // Материалы одиннадцатой Всероссийской научно-технической конференции: «Энергетика: экология, надежность, безопасность». – Томск: Изд-во ТПУ, - 2005. - 542 с.
6. А.В. Тимофеев, Построение адаптивных систем управления программным движением. – Л.: Энергия, Ленингр. отделение 1980. – 88 с.
7. Р.Б. Абеуов, Ю.В. Хрущев, Задачи построения систем автоматического управления динамическими переходами децентрализованных энергосистем. // «ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ «ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА» - Новочеркасск, 2006.