Устройство оптимального распределения активных мощностей в энергосистеме Советский патент 1985 года по МПК H02J3/06 

тым умножителем матриц, третьим дополнительно введенным сумматором и делителем, при этом второй вход умножителя векторов подключен к второму выходу четвертого умножителя матриц, выход второго сумматора

подключен к второму входу вычитателя, а второй вход первого з ножителя матриц подключенК выходу третьего сумматора векторов, третий вход которого подключен к выходу второго умножителя матриц.

УСТРОЙСТВО ОПТИМАЛЬНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ АКТИВНЫХ МОЩНОСТЕЙ В ЭНЕРГОСИСТЕМЕ, содержащее блок телеизмерений генерирующий мощности,блок задатчиков уставок, связанные с управпяюш м блоком, содержащим делитель векторов, три умножителя матриц, три сумматора векторов, два сумматора, делитель, вычитатель, умножитель векторов и исполнительный элемент, отличающееся тем, что, с целью повышения экономичности, устройство дополнительно содеряшт блок телеизмерений нагрузки, блок задатчиков уставок включает в себя задатчик коэффициентов потерь генерирующих узлов, задатчик коэф циентов потерь нагрузочных узлов, задатчик относительных приростов затрат и задатчик постоянных приростов потерь, а управляющий блок выполнен из последовательно соединенных делителя векторов, дополнительно введенного инвертора матриц, первого умножителя матриц, первого сумматора векторов, первого сумматора, вычитателя, делителя, умножителя векторов и второго сумматора векторов, выход и второй вход которого подключены соответственно к входу исполнительного элемента и второму выходу первого сумматора векторов, второй вход которого подключен к первому выходу блока телеизмерений генерирующей мощности, первый и второй выходы блока телеизмерений нагрузки подключены к входу второго суммато(Л ра и к первомувходу второго умножителя матриц, а второй выход блока телеизмерений генерирующей мощности подключен к первому входу третьего умножителя матриц, выход и второй вход которого подключены соответственно к первому входу третьего сумматора векторов и к первому выходу ел задатчика коэффициентов потерь генео рирующих узлов, а выходы задатчиков относительных приростов затрат, коо о эффициентов потерь нагрузочных узлов, постоянных приростов потерь и второй и третий выходы задатчика коэффициентов потерь генерирующих узлов подключены соответственно к входу делителя векторов, вторым , входам второго умножителя матриц и третьего сумматора векторов, к первому входу четвертого дополнительно введенного умножителя матриц и к второму входу инвертора матриц, последовательно соединенного с четвер

Изобретение относится к электро;;2хнике, В частности, к оперативной коррекщш по активной мощности и к суточному планированию режима по ак тивной мощности, которые предназнач ны для обеспечения надежного и экономичного функционирования энергосистем. Известны устройства автоматического управления активной мощностью, применяемые в энергосистемах и предназначенные для нахождения и ре ализации в энергосистеме таких активных генерируняцих мощностей, кото рые бы поддерживали заданную частоту 1 и 2. Однако несмотря на надежность данные устройства не экономичны. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является уст ройство, реализующее способ оптимального распределения активных мощ ностей в энергосистеме, содержащее блок телеизмерений генерирующей мощ ности, задатчик уставок и управляющих блок, содержащий делитель векторов, три умножителя матриц, три сумматора векторов, два сумматора, делитель, вычитатель, умножитель векторов и исполнительньй элемент Известное устройство позволяет находить такое распределение активных мощностей в энергосистеме, при котором в рассчитанном режиме минимизируется функция затрат. Однако при этом оно не обеспечивает достаточную экономичность, так как потери активной мощности могут быть велики ввиду того, что они не шнимизируются. Цель изобретения - повышение эко номичности. Указанная цель достигается тем, что устройство оптимального распределения активных мощностей в энергосистеме, содержащее блок телеизмерений генерирующей мощности, блок задатчиков уставок, связанные с управляющим блоком, содержащим делитель векторов, три умножителя матриц,три сумматора ве.торов, два сумматора, делитель, вычитатель, умножитель векторов и исполнительньй элемент, дополнительно содержит блок телеизмерений нагрузки, блок эадатчиков уставок включает в себя задатчик коэффициентов потерь генерирукщих узлов, задатчик коэффициентов потерь нагрузочных узлов, задатчик относительней приростов затрат и задатчик постоянных приростов потерь, а управляющий блок выполнен из последовательно соединенных делителя векторов, дополнительно введенного инвертора матриц, первого умножителя матриц,первого сумматора векторов, первого сумматора, вычитателя, делителя, умножителя векторов и второго сумматора векторов, выход и второй вход которого подключены соответственно к входу исполнительного элемента и второму выходу первого сумматора векторов, второй вход которого подключен к первому выходу блока телеизмерений генерирующей мощности,первый и второй выходы блока телеизмерений нагрузки подключены к входу второго сумматора и к первому входу второго умножителя матриц, а второй выход блока телеизмерений генерирующей мощности подключен к первому входу третьего умножителя матриц, выход и второй вход которого подключены соответственно к первому входу третьего сумматора векторов и к первому выходу задатчика коэффициентов потерь генерирующих узлов, а выходы задатчиков относительных приростов затрат, коэффициентов потерь нагрузочных узлов, постоянных приростов потерь и второй и третий выходы задатчика коэффициентов потерь генерирующих узлов подключены соответственно к входу делителя векторов, вторым входам второго умножителя матриц и третьего сумматора векторов, к первому входу четвертого дополнительно введенного умножителя матриц и к второму входу инвертора матриц, последовательно соединенного с четвертым умножителем матриц, третьим дополнительно введенным сумматором и делителем, при этом второй вход умножителя векторов под- е ключен к второму выходу четвертого умножигеля матриц, выход второго сумматора подключен к второму входу вычитателя, а второй вход первого умножителя матриц подключен к вькоду третьего сумматора векторов, третий вход которого подключен к выходу второго умножителя матриц. Предлагаемое устройство оптимального распределения активных мощностей в энергосистеме находит такое распределение активных мощностей в узлах, при котором соблюдается баланс и минимизируются затраты и потери активной мощности. Устройство выполняет небольшое количество арифметических и логических операций, что позволяет использовать его для автоматического регулирования и оперативной коррекции режима энергосистё. по активной мощности. Допустим, требуется найти такие активные генерирующие мощности в узлах PJ (,...,п), чтобы функция затрат Т(Р, ,...,Р)%Т;(Р, ) (1) достигала минимума при выполнении уравнения баланса bP,s:P где затраты в i-ом узле (Р,, . ..,Р,) - потери активной мощности в сети. Относительные приросты потерь di-81f/ представляются через Р, и помощью равенств

.

: IH (

-r8

48

НК

О )

(

IK

КЧ а гд ци св пе Ла чт ся ны (1 зн и ко А за ЩИМ и п i, све п (2) гру

рений определяется вместе с потерями, для вешпины &Р| находим следующее выражение еличины Р; имеют вид pfi.p;. ЛР - приращения . Задача нахождения минимума функ(1) при условии (2) в силу (А) дится к нахождению экстремума по еменным , дР, ,...,&P .функции ранжа 1 1(,оР,,..,,(Р„...,Р„) + .Pj-|pH,-), в свою очередь в силу (3) сводит- к выполнению.равенства относительприростов с учетом потерь в сети е; е; V- R ( v Rм +гк) 1,...,п). ешение уравнения (5) не одночно, определяется значением ftP, меет вид iP; 3€;tX,bp. (,...,n), (6) .а, , 1.8ГР...8, -ИНВ.Р, к ЧК к элементы матрицы А-( ), орая является обратной к матрице (a;j ), состоящей из п столбцов, умерованных индексом j, ПРИНИМАЮзначения 1, ...,п слева направо строк, занумерованных ицдексш ринижающим значения 1, ,.., п ху вниз, такой, что при ,..., Л - л и в-1 одставляя теперь равенства (6) в и у итьшая, что суммарная накаt, в результате телеиэмёг n lii п EP,,-5:Pr-.S ее; i. ;,г l + llSt; Таким образом соотношения (6)-(9) будучи подставлены в (4) и дают требуемые значения Р. Вся зта процедура и реализована в устройстве оптимального распределения активных мощностей в энергосистеме. На чертеже представлена блок-схека устройства. Устройство содержит делитель 1 гакторов, инвертор 2 матриц, третий умножитель 3 матриц, второй умножитель 4 матриц, третий сумматор 5 век торов, nepBbtfl умножитель 6 матриц, четвертый умножитель 7 матриц, пераый сумматор 8 векторов, первый сумматор 9, второй сумматор 10, третий сумматор 11, вычитатель 12, делитель 13, умножитель 14 векторов, второй сумматор 15 векторов, исполнительный элемент 16, управляющий блок 17, блок 18-1 телеизмерений генерирующей мощности, блок 18-2 телеизмерений нагрузки, блок 19 задатчиков уставок включакяций задатчик 19-1 коэффициентов потерь генерирующих узлов, задат чик 19-2 коэффициентов потерь нагрузочных узлов, задатчик 19-3 относительных прирьстов затрат и задатчик 19-4 постоянных приростов потерь. Устройство работает совместно с энергосистемой 20, В указанном устройстве управляющий блок 17 выполнен из последовательно соединенных делителя 1 векторов,/ инвертора 2 матриц, первого умножителя 6 матриц, первого сумматора 8 векторов, первого су(а4атора 9, вычислителя 12, делителя 13, умножителя 14 векторов и второго сумматора 15 векторов, выход и второй вход которого подключены соответственно к входу исполнительного элемента 16 и второму выходу первого сумматора 8 векторов, второй вход которого подключен к первому выходу блока 18-1 телеизмерений генерируюций мощности, вход которого подключен к первому выходу энергосистемл 20, второй выход которой подключен к входу блока 18-2 телеизмерений нагрузки, первьй и второй выходы которого подключены к входу второго сумматора 10 и к пер вому входу второго умножителя матрицы, а второй выход блока телеизмерений генерируилцей мощности подключен к первому входу третьего умножителя 3 матриц, выход и второй вход которого подключены соответственно к первому входу третьего сумматора 5 векторов и к первому выходу задатчика 19-1 коэффициентов потерь генериpyioEtpix узлов, а выходы задатчиков относительных приростов затрат. 19-3, коэффициентов потерь нагрузочных узлов 19-2, постоянных приростов потерь 19-4 и второй и третий выходы задатчика 19-1 коэффициентов потерь генерирующих узлов подключены соответственно к входу делителя t векторов,к. вторым входам второго умножителя 4 матриц и третьего сумматора 5 векторов, к первому входу четвертого умножителя 7 матриц и к второму входу инвертора 2 матриц, после;довательно соединенного с четвертью умножителем 7 матриц, третьим сумматором 11 и делителем 13. При этом второй вход умножителя 14 векторов подключен к второму выходу четвертого умножителя 7 матриц, выход второго сумматора 10 подключен к второму входу вычитателя 12, а второй вход nepEoi о умножителя 6 матриц подключен к выходу третьего сумматора 5 векторов, третий вход которого подключен к выходу второго умножителя матрицЧ. Рассмотрим работу устройства для изолированной энергосистемы состоящей из п+п узлов, среди которых п узлов - генериругацие, an- нагрузки. От энергосистемьг 20 в блок 18-1 телеизмерений генерирующей мощности поступают вектор текущих значений генерирующих мощностей p(t), (t) It). г V, , / а в блок 18-2 телеизмерений нагрузи - вектор нагрузок И( нп де р| , P, (,. .. ,п; ,... ,п) оответственно текущая активная генеирующая мощность i-ro генерируюего узла и нагрузка k-ro нагрузочого узла. В задатчике 19-1 коэффихщентов отерь генерирующих узлов хранится атрица A( коэффициентов потерь ктивной мснцности от генерирукяцих злов (i,,...,п). В задатчике 19-2 коэффициентов потерь нагрузочных узлов хранится матрица ,( ) коэффициентов по терь активной мощности от .нагрузочных узлов (,..,,n; ,...,n). В задатчике 19-3 относительных приростов затрат хранится вектор Е (е,, ... . CnV где - относительный прирост затрат в i-м генери рующем узле (,.,,n). В эадатчике 19-4 постоянных приростов потерь хранится вектор 8 « (w iio) приростов потерь активной мощности. Из блока 18-1 телеизмерений генерирующей мощности вектор поступает-в третий умножитель 3 матри и в первый сумматор 8 векторов,из : блока 18г:2 телеизмерений нагрузки вектор Рц поступает «о второй умножитель 4 матриц и во второй сумматор 10, из задатчика 19-1 коэффициёнтов потерь генерирующих узлов мат рица А поступает в инвертор матриц 2 и в четвертый умножитель 7 матриц, из задатчика 19-2 коэффициентов потерь нагрузочных узлов матрица А поступает во второй умножитель 4 матриц, из задатчика 19-3 относительных приростов затрат вектор в поступает в делитель 1 векторов, а из задатчика 19-4 постоянных прирос тов потерь вектор 8 поступает в тре тий векторов 5. В делителе 1 векторов производит ся деление вектора 6 на п-мерный вектор, все координаты которого при нимают значение - . В результате получаем вектор «te (ос, ,.. , «(„) с ко ординатами «ijt- J/g- (,...,п), ко торый затем поступает в инвертор 2 матриц. В инверторе 2 матриц производится обращение матрицы-В(Ьц ) (, ... ,п; j 1,... ,п) , у которой bf, «с (,...,n); Ь-.8;к (,...,п; ,...,n). В результате получается матрица A«( , которая затем поступает в первый умножитель 6 матриц и в четвертый умножитель 7 матриц. В третьем умножителе 3 матриц производится умножение матрицы А на вектор р . В результате получается вектор fu (ui ,0./ин АР координа(a;.l:S;.( -.«). « рый затем поступает в третий сумматор 5 векторов. Во втором умножителе 4 матриц производится умножение матрицы на вектор Рц. В результате получается вектор /« (/,..., /и, ) к t (Я) С координатами ЦЛ о Р„ (, ... ,п) , которьй затем поступает в третий сумматор 5 векторов. В третьем сумматоре 5 векторов производится сложение векторов (u--l(, ),/u4f i- /«n e-(-l. ....-1), 84S,o,..Sno) . гДе -nмерный вектор, все координаты которого принимают значение -1. В результате получается вектор |Ь pj ,,,„; III q } ш+р + в+8 с координатами pi--|U;t|iiJ-(fg(iBi,...n), который затем поступает в первый зп4ножнтель 6 матриц. В первом умножителе .6 матриц про I из водится умножение матрицы А«4а{ ) на вектор А(|(,,..., jUrj)c координата jfi ,... ,п) . В результате получается вектор Ть («,, „,1е) А |й п / i с координатами j-Wj 2-ам У J ( J ...,п), которьй затем поступает в первый сумматор 8 BeKtopos. В четвертом умножителе 7 матриц производится умножение матриф А (4;j ) на вектор6(,.... ,) с координатами , (l7l,...,n) В результату получается вектор А (%,,.., с координатами -21а;;8., ,,...,n), который тем поступает в третий. сумматор 11 и в умнояштель 14 векторов. В первом сумматоре 8 векторов производится сложение векторов Р «(Pf ,...,Р|,) и « («,,...,) . где % - вектор с координатами gt, «О, Juj jef (i«2,...,n). JB результате получается вектор Р«(Р4,...,Р„) с координатами Р; Р + эе,- (i«f,... ,п) , который затем поступает в первый сумматор 9 и во второй сумматор 15 векторов. в первом сумматоре производится сложение чисел PJ,...,PA являмцихся координатами вектора Р (Р, ,..., PJJ ) . В результате получается число Q 9 Рь , которое затем поступает в вычитатель 12. Во втором сумматоре 10 производится сложение чисел Р яющихся координатами вектора Р( (Р| ,..., ). В результате полуП . 21Рцц которое за чается число ( 0 тем поступает в вычитатель 12. В третьем сумматоре 11 производится сложение чисел 1,Эё,,, ...,36 В. результате получается число л 4-Х1Э . которое затем поступает ii г в делитель 13. В вычитателе 12 производится вычитание числа б из числа 9 . В ре зультате получается число 9 б - в которое затем поступает в делитель В делителе 13 производится деление числа 8 на число у . В результа те получается число 0/у , которо затем поступает в умножитель 14 век торов, где производится умножение вектора (Дя,,,,,Й„), все коорди10 наты которого, кроме первой, совпадают с соответствующими координатами вектора че (5е, ,.,., Х-п) п-мерный вектор, все координаты которого принимают значение .В результате получается вектор (Н,,..,) с координатами Те. . (), который затем поступает во второй сумматор 15 векторов. Во втором сумматоре 15 векторов производится сложение векторов Р (Р ,...,Р„), (И,). В. результате получается вектор Р(Р, , ...,Р) с координатами Р Р; (i 1,...,п), которьй затем поступает на исполнительный элемент 16. Исполнительный элемент 16 осуществляет в узлах энергосистемы такой набор мощности, что при ,..., п значение активной генерирующей мощности в i -м узле будет равно Р. . Таким образом, предлагаемое устройство оптимального распределения активных мощностей быстро и точно решает основные задачи оптимизации режима энергосистемы по активной мощности, минимизируя затраты и поте ри активной мощности при строгом соблюдении баланса в энергосистеме.