Источник:Всеукраинская студенческая научно-техническая конференция «Электротехнические и электромеханические системы», 20-22 апреля 2010 г., СевНТУ, Севастополь.
Вступ. Успішна робота електричної системи значною мірою залежить від її здатності забезпечити надійне і безперебійне енергопостачання споживачів [1]. Обґрунтування режимів роботи системи, аналіз статичної і динамічної стійкості, дослідження внутрішніх перенапруг, вибір параметрів настройки регулюючих пристроїв і протиаварійної автоматики є актуальною задачею.
Мета роботи. Метою цієї роботи є аналіз та дослідження математичних моделей електричної системи і методики дослідження динамічної стійкості.
Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні задачі:
- оцінити вплив складності моделі генератора на результати дослідження стійкості;
- обґрунтувати методику оцінки динамічної стійкості режиму електричної системи;
- оцінити адекватність отриманих результатів.
Матеріал і результати досліджень.
Аналіз великої кількості робіт [2-6] показує, що методи аналізу динамічної стійкості в ЕЕС можуть бути розбиті на такі групи:
- чисельні методи оцінки стійкості у часовій області на основі рішення систем рівняння, які описують перехідні процеси;
- прямі методи по типу Ляпунова;
- експрес-методи;
- методи на основі теорії розпізнання образів.
Чисельні методи оцінки стійкості у часовій області дозволяють: отримати інформацію про зміни параметрів режиму; сформулювати любий сценарій аналізу стійкості.
Однак ці методи не дозволяють:
- визначити область режимів, які необхідно аналізувати (немає рекомендацій для відсічення збурення з точки зору стійкості»);
- безпосередньо оцінити запаси стійкості;
- отримати узагальнюючі рекомендації по керуванню стійкості;
- потребують багатократного вирішення систем керування для оцінки граничних умов стійкості.
Основною перевагою прямих методів оцінки стійкості є безпосереднє обчислення границь динамічної стійкості (без повторних обчислювань), зручне визначення запасів стійкості. Однак застосування цих методів обмежено із-за прийняття істотних припущень при реалізації методів, які основані на теорії Ляпунова. Але прийняття припущень не дозволяють отримати достовірну інформацію про зміну параметрів режиму, а значить реалізувати оптимальне керування конкретним режимом.
Значна кількість робіт була направлена на розробку псевдо – Ляпуновських підходів, які здатні вирішити задачу аналізу динамічної стійкості так, щоб це було достатньо гнучко з точки зору моделювання енергосистем, з точністю, яка не уступає аналізу у часовій області, і ефективно у відношенні обчислювань [5-6].
Ці дослідження дозволили сформулювати такі висновки:
- проблему оцінки області стійкості можна вирішувати, розглядаючи двохмашинний чи одномашинний еквівалент багатомашинної енергосистеми;
- проблему моделювання можна вирішувати шляхом інтеграції прямого методу з урахуванням процесів у часовій області.
На практиці, у ряді випадків аварійні режими ЕС за своїми параметрами (ознаками) подібні до нормально–експлуатаційних. Наприклад, короткі замикання можна вважати подібними до режимів накидання асинхронного навантаження, синхронізації генераторів на паралельну роботу та ін. У цих випадках існуючі методи та засоби оперативного керування режимами ЕС не завжди дозволяють найкращим чином справитися з задачею класифікації аварійних режимів. Для створення автоматизованої системи керування ЕС, необхідно вирішити кілька важливих задач, у тому числі задачу безпомилкового розпізнавання аварійних ситуацій в ЕС.
Оскільки для рішення цієї задачі потрібна обробка значного об’єму статистичних даних, виявлення конкретних специфічних якостей, які належать класу режимів, що розглядається, і прийняття рішення про стан ЕС в умовах невизначеності, то доцільно реалізувати ії методами статистичної теорії розпізнавання образів.
При вирішенні задач розпізнавання, досліджуваний режим, що описується m параметрами (ознаками), представляється у виді вектора (об'єкта) у m-мірному просторі спостережень. Розпізнавання образів – це ухвалення рішення, що установлює приналежність нового, раніше в процесі вивчення об'єкта, що не розглядався, до даного класу об'єктів (образу) шляхом порівняння властивостей цього об'єкта з уже відомими і вивченими. У [2-3] уся сукупність параметрів (ознак),що характеризують аварійну ситуацію в ЕЕС, розбивається на три групи:
- кількісні ознаки, якщо значення ознак можуть бути виражені в чисельному виді (наприклад, параметри режиму, тривалість аварії, опір елементів ЕЕС і т.д.);
- якісні (рангові) ознаки, якщо значення ознаки не виражаються числами, але характеризують різноманітний ступінь прояву якоїсь властивості об'єктів, унаслідок чого можлива ранжировка ознак (наприклад, види коротких замикань, регулятори збудження пропорційної і сильної дії і т.д.);
- класифікаційні (номінальні) ознаки, коли значення ознаки не являються числами і не пов'язані природним упорядкуванням. Цей тип ознаки можна представити при вирішенні задач розпізнавання ситуацій у ЕЕС у виді логічних змінних, що приймають значення нуль або одиниця. До останньої групи ознак відносяться напрямки потоків потужності по лініях, наявність або відсутність АПВ на ПЛ, стан ліній електропередачі і резервних генераторів у ЕЕС (включені або відключені) і т.п.
Для математичного опису процедури розпізнавання використовуються: детерміновані методи; імовірні методи; статистичні методи.
Висновок.
Таким чином, застосування функціональних залежностей для випередженого визначення стійкості станції в конкретних складних ЕЕС можна встановити на основі попередніх розрахунків перехідних процесів. У цьому випадку побудова областей стійкості для найбільш характерних режимів досліджуваних ЕЕС дозволить суттєво зменшити загальний об’єм необхідних досліджень.
Реалізація випереджальної оцінки стійкості станції в контурі протиаварійного керування системою дозволить проводити вибір керуючих впливів по узагальнюючому показнику, який враховує вплив всіх пристроїв, які впливають на стійкість.
Перелік посилань
1 Совалов С.А. Противоаварийное управление в энергосистемах. / С.А. Совалов, В.А. Семенов –М.: Энергоатомиздат, 1988. – 416 с.
2 Богатырев Л.Л. Распознавание аварийных ситуаций в электроэнергетических системах / Л.Л. Богатырев // Электричество. – 1978. – №6. – С. 9-14.
3 Александров Е.П. Применение теории распознавания образов для классификации режимов сложных электрических систем / Е.П. Александров // Электричество. – 1978. – №9. – С. 76 – 77.
4 Веников В.А. Экспресс – оценка устойчивости процесса по его начальной стадии / В.А.Веников, С.Н. Асамбаев // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. – 1986. - №3. – С. 22 – 25.
5 Костерев Н.В. Принцип сведения Ляпунова при анализе периодических движений сложной электрической системы / Н.В. Костерев // Проблемы технической электродинамики. – 1978. – Вып. 67. – С. 38 - 44.
6 Павелла М. Об общей теории Ляпунова к практическому прямому методу анализа динамической устойчивости / М. Павелла // Электричество. – 2000. – №6. – С. 14 - 26.