1
Предлагаемое устройство относится к области систем управления с иснользованнем специализированных моделирующих устройств.
При перспективном и оперативном планировании режима энергосистемы возникает задача оптимального распределения активных и реактивных мощностей между генерирующими станциями, входящими в энергосистему. Эта задача является достаточно сложной и при рещении на универсальной ЦВМ требует значительных затрат времени.
Известны опециализИрованные вычислительные устройства для рещения задачи комплексной оптимизации режима по активным и реактивным мощностям, в которых используется модель сети энергосистемы.
В частности, известно устройство, выполненное на основе градиентного метода решения задачи с использованием характеристик относительных приростов станций, содержащее модель энергосистемы, входы которой соединены с выходами каналов регулирования активной мощности и регулирования напряжений, а выходы - со входами каналов регулирования активной мощности балансировочного узла и ограничения параметров. Недостатком этого устройства является низкая точность учета ограничений по зависимым параметрам режима.
Цель изобретения - повыщение точности устройства.
Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит функциональный преобразователь в цени обратной связи каналов регулирования активной мощности балансировочного узла, ограничители в цепи обратной связи каналов ограничения параметров и сумматор составляющих градиента, входы которого подключены к выходам каналов регулирования активной мощности балансировочного узла и ограничения параметров, а его выход соединен со входами каналов регулирования активной мощности и регулирования напряжения.
При решении задачи комплексной оптимизации режима энергосистемы выбирается балансировочная станция (будем обозначать ее нулевым номером), для которой задаются модуль и фаза напряжения UQ UQ + /О, для остальных станций задаются модули напряжения Ui, DZ, ..., и , ..., t/,, и активные мощности РЬ Рг, -., -Рi
Р„ . Задача сводится
25 к минимизации расхода топлива:
Г Zr, (Р.} mmП)
i 0
30 при наличии ограничения в форме равенства: РО / (Uo, t/ь , ..., f/n, PI, P2, ..., -Pn) |Л-2Р„,-Я(2) и в виде неравенств: ф, , f/bf/2, ..., t/n,Pb/2, ...,/п)(За) «: 1,2, ..., т. где Г i (Pi ) - расходная характеристика t-й станции; РО - активная мощность балансировочной станции; Р„, - нагрузка элект-ропот-ребления /-го узла; п - потери активной мощности в сети; фк - зависимый нараметр режима, который должен быть ограничен. В качестве параметров фк могут выстуеать любые энергетические величины; модули и фазы напряжений в узлах сети, токи статора и ротора генераторов станции, перетоки активной или полной мощности по линиям и т.д. Задача, сформулированная в виде уравнений (1) - (3), с использованием метода неопределенных множителей Лагранжа моделируется па АВМ системой конечных и дифференциальных уравнений. ЭРо , V л Зф k; -- + 2jA|( дР Pi p. f (6i), t 0, 1,2, ...,n; d(fk J-, , иго . й„. + ,„ k-l, 5ё(Ф«-фГ) (Фк-ф В этих уравнениях использованы обозначе5Г„„, an /,i5 - множители Лагранжа; Sg - сигнум функция. Уравнения (4) - (7) положены в основу предложенного построения вычислительного устройства для.комплексной оптимизации режима энергосистем. Для определения составляющих градиента целевой функции используется метод задания поиаковых колебаний. Схема-предложенного устройства приведена на чертеже, где: I - модель энергосисте ы; 2-7 - выходы модели энергосистемы; 8 - функциональный преобразователь; 9, 10, 11 - интеграторы; 12 13 - ограничители; 14, 15, 16 - бло.ки перемножения; 17 - сумматор составляющих градиента (2); 18-21 - блоки выделения составляющих; 22, 23 - функциональные преобразователи; 24, 25 - интеграторы; 26-канал регулирования активной .мощности балансировочного узла; 27, 28 - каналы; ограничения параметров; 29, 30 - каналы регулирования активной мощности; 31, 32 - каналы регулирования напряжений. Модель энергосистемы 1 содержит модель сети и модели генераторных ста1щии, а устройства измерения мощности балансировочного узла и ограничиваемых параметров. Каждому измеряемому пара.метру соответствует выхода, первый из которых является выходом переменной составляющей, связанной с реакцией на поисковые колебания, второй - выходом постоянной составляющей. На -схеме по.казаны шесть выходов, обозначенных номера.ми 2-7 соответственно для измерения переменной и постоянной составляющих мощности балансировочного узла ДРо и РО и переменной и постоянной составляющих ограничиваемых параметров: первого Дф1 и ф1 и последнего Дфп, и фп, . К выходам 2 и 3 модели энергосистемы подключены блоки, входящие в канал 26 регулирования активной мощности балансировочного узла: выход 3 подключен ко входу интегратора 9, в цепи обратной связи которого включен функциональный преобразователь 8, к выходу 2 подключен один из входов-блока перемножения 14, второй ВХОд которого подключен к выходу интегратора 9; выход блока перемножения подключен ко входу общего сумматора 17 составляющих градиента. К выходам 4 и 5 модели энергосистемы подключены блоки, входящие в канал ограничения первого параметра ф1 (блок 27), а именно: к выходу 5 подключен вход интегратора 10 с ограничителем 12 в цепи обратной связи; к выходу 4 подключен один из входов блока перемножения 15, второй вход которого подключен к выходу интегратора 10; выход блока перемножения 15 подключен ко входу общего сумматора составляющих 17. Аналогичным образом построены каналы ограничения всех остальных параметров. На схеме показан также канал ограничения параметра фт (блок 28), состоящий из блоков 11, 13 и 16, включенных так же, как в первом канале. К выходу общего сумматора 17 составляющих градиента подключена группа каналов регулирования активной мощности (блоки 29, 30) и группа каналов регулирования напряжения. На схеме показано по два канала каждого типа. Каждый канал регулирования активной мощности (29, 30) состоит из последовательно включенных блока выделения составляющей градиента (18 и 19) и функционального прео-бразователя (22 и 23). Входы блоков выделения 18 и 19 подключены к выходу общего сум.матора составляющих 17, а выходы функциональных преобразователей 22 и 23 через цепи братной связи подключены ко входам .модели энергосисте.мы, к которы.м подключены также задатчики поисковых колебаний APi и ДРпКаждый канал регулирования напряжений (31, 32) состоит из последовательно включеных блока выделения составляющих градиента (20 и 21) и интегратора (24 и 25). Входы локов выделения подключены к выходу общео сумматора составляющих 17. Выходы интетраторов 24 и 25 через цепи обратной связи подключены ко входам модели энергосистемы, к .которым подключены также задатчики поисковых колебаний At/i и .
Устройство работает следующим образом. После ввода параметров модели и ввода значений нагрузок электропотребления узлов Р„1 и Q,,, начинается поиск оптимального режима, удовлетворяющего ограничениям, наложенным на некоторые параметры режима. Искомыми величинами являются модули напряжений и активные мощности всех станций энергосистемы. Поиск всех искомых величин протекает одновременно, параллельно во времени. Вначале все искомые величины равны своим начальным значениям, которые могут быть, например, результатами предыдущих расчетов с другими исходными данными. На входы модели задаются вариации искомых переменных ДР| и Af/i . Эти вариации могут иметь произвольную зависимость от в.ремени, удобную для отработки и выделения необходимых частных производных дРо/дР , dPo/dU-, , сф |(/(ЗЯ,- и 5ФК IdUi ; в частности, достаточно удобным является задание вариаций АР, и At/i в форме гармонических колебаний с постоянной и небольшой амплитудой и не совпадающими друг с другом частотами. Модель имеет 2 (т + 1) выходов, обозначения которых приведены на фиг. 1; по каждому параметру имеется пара выходов, -на одном из которых выделяется переменная составляющая АРо или Афя представляющая собой периодический сигнал, содержащий в виде смеси разных частот реакцию данного параметра модели на отдельные поисковые колебания, то есть производные параметра ф„ по всем аргументам; на втором входе в виде постоянного (вернее медленно меняющегося) сигнала выделяется основная составляющая величины, не связанная с поисковыми колебаниями (Ро или ф к)
Каналы регулирования активной мощности .балансировочного узла и .каналы ограничений параметров, подключенные к выходам модели сети, осуществляют автоматический поиск величин bo и Яь ..., Лщ в соответствии с решаемОй системой уравнений: а именно, на входе интегратора 9 формируется разность двух значений величины РО, одного - с выхода 3 модели 1 и другого - с выхода функционального пре.образователя 8, воспроизводящего характеристику относительных приростов балансировочного узла. Величина bo на выходе интегратора меняется до тех пор, пока эти значения не совпадут. С помощью блока перемножения 14 формируется произведение Ьо-АРо.
В каждом канале ограничения параметров (27, 28) на входе соответствующего интегратора (10 или 11) формируется разность вида Фь - ф . Если эта разность отрицательна
(неравенство 36 выполнено), то выходное напряжение интеграторов 10, 11 срезается до нуля ограничителями 12, 13. Если эта разность положительн а (неравенство 36 нарушено), то
на выходе интеграторов 10, И появляется напряжение, изменяющееся до тех пор, пока неравенство (36) не выполнится либо строго (тогда выходное напряжение интеграторов будет нулевым), либо в виде равенства (тогда на выходе интеграторов установится некоторое постоянное по величине напряжение, отличное от нуля). Блоки перемножения 15 и 16 служат для формирования произведений .,ь.Аф.
С помощью общего сумматора 17 составляющих градиента формируется величина:
ЬоАРо + Л1АФ1 + ... + i,k, Афк-Г ... + Ят- Афт,
из которой затем с помощью -блоков выделения 18, 19, 20, 21 выделяются отдельные составляющие градиента функционала, входящие в уравнения (4) - (7). Выделение составляющих осуществляется по частотному принципу.
На выходе блоков выделения 18 и 19, входящих в каналы регулирования активной мощности (29, 30), формируются величины относительных приростов станций согласно уравнению (4), которые подаются на входы функциональных преобразователей 22 и 23, воспроизводящих в виде нелинейных зависимостей характеристики относительных приростов станций (уравнение (5). На выходах функциональных преобразователей образуются искомые величины активных мощностей PI, ..,, Р„ , которые через цепь обратной связи подаются на вход модели энергосистемы.
На выходе блоков выделения 20 и 21, входящих в каналы регулирования напряжения (31, 32), формируются величины, входящие в правые части уравнений (6), подаваемые затем на вход интеграторов 24 и 25. Выходные величины интеграторов, представляющие собой искомые значения напряжений t/i, ..., и„ , изменяются до тех пор, пока величины на входе интеграторов не станут равными нулю в соответствии с уравнением (6).
В устройстве могут быть также учтены коэффициенты трансформации трансформаторов, регулируемых под нагрузкой; соответствующие каналы управления этими коэффициентами строятся так же, как и каналы регулирования нацряжений на схеме. Кроме того, с целью сокращения объема оборудования может быть применено многократное использование каналов регулирования активной мощности и напряжения.
Устройство может найти применение в проектных и исследовательских организациях, связанных с энергетикой, а также на вычислительных центрах диспетчерских управлений энергосистем.
Предмет изобретения
Устройство для комплексной оптимизаци режима энергосистемы, содержащее модель энергосистемы, входы которой соединены с выходами каналов регулирования активной мощности и регулирования напряжений, а вы7
ходы - со входами каналов регулирования активной мощности балансировочного узла и ограничения параметров, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно содержит функциональный преобразователь в цепи обратной связи канала регулирования активной мощности балансировочного узла, ограничители в цепи обратной связи каналов ограни8
чения параметров и сумматор составляющих; градиента, входы которого подключены к выходам каналов регулирования активной мощности балансировочного узла и ограничения параметров, а его выход соединен со входами каналов регулирования активной мощности и, регулирования напряжения.
