Устройство для комплексной оптимизации режима энергосистемы

 

(11) ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства— (22) Заявлено 03.05.72 (21) )783855/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (32) Приоритет—

Опубликовано 15.07.74. Бюллетень ¹ 26

Дата опубликования описания 27.02.75 (51) М.Кл. G 05Ь 17/00 государстоенкый комитет

Совета Министров СССР оо делам изооретекк» и открытий (53) УДК 681.32(088.8) (72) Авторы изобретения

В. Д. Шлимович и Т. С. Яковлева

Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЛЕКСНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ

РЕЖИМА ЭНЕРГОСИСТЕМЫ

Предлагаемое устройство относится к области систем управления с использованием 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 решении на универсальной ЦВМ требует значительных затрат времени.

Известны специализированные вычислительные устройства для решения задачи комплексной оптимизации режима по а ктивным 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 — повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит функциональный преобразователь в цепи 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 Uo — — Uq+ j0, для остальных станций задаются модули напряжения U>, Уе, ..., U;, У„и активные мощности Р,, Р2, ..., Р;, ..., Р, . Задача сводится

25 к минимизации расхода топлива:

Зо при наличии ограничения в форме равенства:

436330

3 о = f (UP> >- 1» (г2> ".> го> Рг> Р2> "> РО ) п

= Р; — Р— гг

Hl !

=! (2 и в виде неравенств:

Ч к=(p (Up,UI,U2, ",U,PI,Р2,",Р,) (За) р к (ср", к = 1, 2, ..., пг, k (Зб) где Т (Р; ) — ра|сходная характеристика

i-й станции; Ро — активная мощность балансировочной станции; P „, — нагрузка электропотребления l-ro узла; л — потери активной мощности в сети; р!, — зависимый параметр режима, который должен быть ограничен.

В качестве параметров ярк могут высту!пать любые энергетические величины: модули и фазы напряжений в узлах сети, токи статора и ротора генераторов станции, перетоки активной или полной мощнооти по линиям и т.д.

Задача, сформулированная в виде уравнений (1) — (3), с использованием метода неопределенных множителей Лагранжа моделируется на АВМ системой конечных и дифференциальных уравнений.

b b -- +» -»> (>— дРо дскб; дР к=1 дР; (4) (5) P; = F (b;), i = О, 1, 2,, и; г>г.>»! дР, A1 k .

- = bp — + Х !, dt OU. k дУ. (6) (7) д(к k

В этих уравнениях использованы обозначения: » bo> дТ! . дТо дР; дРо л!, — множители Лагранжа; Sg — сигнум функ!ция.

Уравнения (4) — (7) положены в основу предложенного построения вычислительного устройст>ва для.комплексной оптимизации режима энергосистем. Для определения составляющих градиента целевой функции используе|тся метод задания поиоковых колебаний.

Схема - предложенного устройства приведена на чертеже, где: 1 — модель энерго|системы; 2 — 7 — выходы модели энергосистемы;

8 — функциональный преобразователь; 9, 10, 11 — интеграторы; 12 13 — ограничители; 14, 15, 16 — блоки перемножения; 17 — сумматор составляющих градиента (Х); 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

CLTH H IIOQC:IH C0HePBT0DHI»Ih СтаНЦИЙ, а TBKiK>. устройства измерения мощности балансировочного узла и ограничиваемых параметров. Каждому измеряемому параметру !соответствует

5 два выхода, первый из которых является выходом переменной составляющей, связанной с реакцией на поисковые колебания, второй— выходом постоянной составляющей.

На схеме показаны шесть выходов, обозна-! и ченных номерами 2 — 7 соответственно для измерения переменной и постоянной составляющих мощности балансировочпого узла АРр и

Ро и переменной и постоянной составляющих ограничиваемых параметров: первого Л!р! и р! и последнего Аср и р

К выходам 2 и 3 модели энергосистемы подключены блоки, входящие в канал 26 регулирования активной мощности балансировочного узла: выход 3 подключен ко входу инте о гратора 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 5 перемножения подключен ко входу общего сумматора 17 составляющих градиента.

К выходам 4 и 5 модели энергосистемы подключены блоки, входящие в канал ограничения первого параметра ср! (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 „(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 у мощности (29, 30) состоит из последовательно включенных блока выделения составляющей градиента (18 и 19) и функционального преобразователя (22 и 23). Входы блоков выделения 18 и 19 подключены к:выходу общего сумматора составляющих 17, а выходы функциональных преобразователей 22 и 23 через цепи обратной связи подключены ко входам модели энергосистемы, к которым подключены также задатчики поисковых колебаний API и ХР„.

Каждый канал регулирования напряжений (31, 32) состоит из последовательно включенных блока выделения составляющих градиента (20 и 21) и интегратора (24 и 25). Входы блоков выделения подключены к выходу обще6д го сумматора составляющих 17. Выходы инте436330

10

5 граторов 24 и 25 через цепи обратной связи подключены ко входам модели энергосистемы, к .которым подключены также задатчики поисковых колебаний ЛУ и ЛУ„.

Устройство работает следующим образом, После ввода параметров модели и ввода значений нагрузок электропотребления узлов

Р„, 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 ЬР; и ЛУ; . Эти вариации могут иметь произвольную зависимость от времени, удобную для отработки и выделения необходимых частных производных дРд!дР;, дРО7дЦ, д,.!дР; и д, lдУ;; в частности, достаточно удобным является задание вариаций АР; и

ЛУ; в форме гармонических колебаний с постоянной и небольшой амплитудой и не совпадающими друг с другом частотами. Модель имеет 2 (m + 1) выходов, обозначения которых приведены на фиг. 1; по каждому параметру имеется пара выходов, на одном из которых выделяется переменная составляющая ЬРО или Aspic представляющая собой периодический сигнал, содержащий в виде смеси разных частот реакцию данного параметра модели на отдельные поисковые колебания, то есть производные параметра гр„. по всем аргументам; на втором входе в виде постоянного (вернее медленно меняющегося) сигнала выделяется основная составляющая величины, не связаннач с поисковыми колебаниями (Ро или ср,)

Каналы регулирования активной мощности балансировочного узла и .каналы ограничений параметров, подключенные к выходам модели сети, осуществляют автоматический поиск величин bp и Хь ..., л 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 преобразователя 8, воспроизводящего характеристику относительных приростов балансировочного узла. Величина b< на выходе интегратора меняется до тех пор, пока эти значения не совпадут. С помощью блока перемножения 14 формируется произведение bo ХР,.

В каждом канале ограничения параметров (27, 28) на входе соответствующего интегратора (10 или 11) формируется разность вида — р "" . Если эта разность отрицательна

l (неравенство Зб выполнено), то выходное напряжение интеграторов 10, 11 срезается до иля ограничителями 12, 13. Если эта разность положительна (неравенство Зб нарушено), то

6 на выходе интеграторов 10, 11 появляется напряжение, изменяющееся до тех пор, пока неравенство (Зб) 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 Х„. Л .

С помощью общего сумматора 17 составляющих градиента формируется величина:! АРо + 4Лс > + ... + lik, Лс ; + " + > m Л<Г, 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 Р„..„P „, 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 U I, ..., U„, 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 напряжений 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 оптимизации режима энергосистемы, содержащее модель энергосистемы, входы которой соединены с выходами каналов регулирования активной мощности и регулирования напряжений, а вы436330

1

I

Составитель Т. Яковлева

Техред 3. Тараненко

Редактор Б. Нанкина

Корректор E. Рогайлина

Заказ 6375/1 Изд. № 1866 Тираж 760 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

МОТ, Загорский цех 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 ограничения параметров и сумматор составляющих градиента, входы которого подключены к выходам .каналов регулирования активной мощности балансировочного узла и ограничения

5 параметров, а его выход соединен со входами каналов регулирования активной мощности и. регулирования напряжения,