Введение к работе
Актуальность проблемы. Общественно-политические и экономические изменения в бывпим СССР определяющим образен влияют на развитие электроэнергетической отрясли. Переоценка целен и критериев общественного производства ведет к его реструктуризации, формированию новик отношений с электроэнергетикой, значительному повышению требований к минимизации экологических последствий энергетического производства. В этих условиях становится невозможным дальнейший экстенсивный путь развития электроэнергетики и электроэнергетической технологии. На первый план выходят задачи реконструкции производства, его автоматизации, внедрения в практику достижений науки и передовой технологии.
Длительное время развитие электроэнергетики в СССР было под-чгаэно идее создагаїя Единой элоктроэннергетической системы страны (ЕЭС СССР). В ее основу была положена концепция объединения энергосистем на переменном токе в одном из наиболее простых ее видов с инвариантной к режимом схемой коммутации сети. Этот выбор был обусловлен наряду с другими факторами ресурсными ограничениями коммутационной аппаратуры и недостаточностью структурное управляемости схем коммутации электрических сетей.
Значительный вклад в решение задачи обеспечения вффвктивности электроэнергетического производства на основе объединения энергосистем внесли работы многих советских ученых: Д.Л. Арзамасцева, Я.Д. Баркана, В.В. Бушуева, В.А. Веникова, Л.З. Гамма, В.М. Горн-штейна, А.Л. Горэва, И.А.Груздева, П.С. Жданова, В.Г. Куравлева, В.И. Идэльчика, Б.И. Иофьева, В.Г. Китушина, Л.А. Кощеева, Л.А. Крумма, Э.С. Лукашева, М.Л. ЛввинштеПна, Я.И. Луганского, Г.Н. Павлова, М.Г. Портного, М.Н. Розанова, Ю.Н.Рудэнко, В.А. Семенова. В.А. Строева, Х.Ф. Фазилова, Л.В. Цукерника, В.М. Чебана, Р.В. Шнеля, О.В. Щербачева, В.К. Щербакова, Ю.В. Щербины и другие исследования и разработки, выполненные во ВИИИЭ, СЭИ СО АН СССР, МЭИ, иду ЕЗС СССР, ВІ'ІШ и НИИ ЗСП, ЛШІ, НЮШТ, НЭТИ, СП61ШИЭ, год АН УССР, іти, ІШИ, ЗІШ, РПИ. ТялПИ.УГИ, ОДУ Урала, ОДУ Саваро-За-пада и др. организациях.
В последущем проявились недостатки этой концепции при высокой загруженности системообразующих связей:предраспологенность системи к каскадному развитии аварий; сниячнив падеяіостл электроснабжения пагребитол9й;чр9пмчрное возрастание сложности функциональных, задач технологического и, особенно, противовварнйнного управлений:нрдокс-тюльзов':!!!!'"' ресурса системы в обеспечении ладчкности пла1Строспаб.",э-
ІНІЙ ПОЇ'реОИїй-'іеЙ.
Причини зтоі'о заключаются ые только в техническом несовершенства существующих систем управления (нооптіашльности настройки и ішразвитости адаптивности к измеаяпцимся схомію-рвіаавшм условиям), но и в ограниченности возможностей общих концепций обгвдшшнил ЭЭС и настроения систем управления, заложенных при форміїроваїши ЕЭС и ОЭС.
Эта проблема Сила отражена в дискуссии, проведанной в 1937 года на страницах асуриала "Электричество" . В ной были обсуждены вопроси развития и управления ЕЭС с учетом накопленного о.шта, представлены альтернативи существующей стратегии. Проявилась необход,шость в формализованных системных исследованиях. концепций развития оСтбдиношшх электроэнергетических систем, юс обоснования для коїікретішх социально-экономических условий, уровией развития и автоматизации производств.
Данная диссертационная работа по своей постановка является следствием проблем, возникших в связи с созданием и равитием объеданешшх на переменном тока электроэнергетических систем в условиях нодрстоточшх структурних резервов и запасов пропускной способности системообразущпх сетей. Она посвящена синтезу ьффокпшншс концепций и систем технологического и противоаварийного управлений на осново развития и широкого использования адаптации структури енергосистем к нормальным и аварийным условиям их функционирования.
Цель работы: разработка теории &лектроьнэргетичесгая систем и сетей переменного тока с адаптивной к режимам структурой,а также методов и средств для обеспечения их аффективного функционирования.
Для достижения отой цели ставились и решались слэдуодю задачи:
анализ ЭЭС и сетей,как искусственно-технических объектов с возможностями полизрганизации структури при фуїжііиошірованки;
разработка методологии системного анализа объектов такой природы, в которых виявлений подлежит на структурам определяющие ее условия;
разработка методов синтеза структур 0Э0 и злекгричесісих сетей под опрадолашшэ условия функционировании;
разработка моделей и методов анализа йїфжтітности адаптации структурі! ОХ к анерготическим режимпм;
разработка математических методов и технических средств, обео печинпгцих структурну» наблюдаемость и управляемость ЗГ>С;
синтез систем технологического и противоэварийного управлений ЭЭС на оспове копцотпш систем с адаптивной к режимам структурой;
- реализация основных, положеній! на конкретних объектах.
Методология и методы исследован и л.
Основу методологии работа составляет системный подход к объектам, которые в полном смысла не могут быть классифицированы как система. Этому препятствует неопределенность границ системі, подсистем и их структури. Для отражения этой особенности ЭЭС и электрические сети идентифицируются, как условные системы, а анализ и синтез становятся неразрывными компонентами системного подхода.При разработке катодов исследовоании использовались основные принцгатяалыше положения системного подхода,такие как -комплексность постановки задач, целей и критериев, выделение существенных свойств системы, использование математического моделирсваїптя в качества оснопного инструмента.
В работе применены метода и теории надежности технических систем, исследования операций,графов,управления и энергетических слетам. Научная новизна работы заключается в следующем:
Т. На основе анализа ресурса пэдекаости енергосистем и его использования обобщены и систематизированы концепции их объединения.
-
Для ОЭО с перегруженными системообразующими сетями переменного токв предложена и разработана концогщип оффэктивного развития и управления с адаптацией структуры систем к энергетическим рекимам посредством изменений its схем коммутаций.
-
Разработана теория адаптации систем, допусквщих рвзд/эление и полиоргвнизацим структура под условия функционирования. Еа базогдм понятиен служит пдептишая к условиям и позмуг.енипм азтопелоспособ-яая подсистема.
-
Сформулировала и решена задзча сопоп івительной оценки оЭДик-тишюсти концепций противоаваряйного управления ОЭО.
-
Для задач анализа ОЭО и ЭЭС предложена интервальная модель енорготических резаков, основанная но преобразовспгої дилячиедской задачи в статическую ври изменении системі координат.
-
Формализована надпчз и г;редло:;оны нагоді ее рзэтинп для определении границ подсистем с целью изменения характера их тогч'япцпйстг.ия или "Ч!т«лігаіі лодгигтеч для изолирогл'.пюго футікіг.'-
- є -
ошіроЕанля.
-
Офомулирова іш u предлоюпш методи решения задачи структурной адаптации распределительных электрических сетей к аварийным условиям работ.
-
Предложено решение проблемы структурной наблюдаемости и управляемости электрических сетей на базо распределенной иерархической системы управления.
Отдельные результаты работа (основний положения теории адаптивных по структуре систем) могут использоваться в других отраслях техники.
Практическая значимость роботы.
Разработанная теории позволяет определять стратегии развития системообразующих сетей, концепции управления 03G, формулировать требования к оперативной гибкости узлов, осуществлять синтез систем технологического и противоаварийного управлений
Предложенные модели энергетических режимов ОЭС,анализа зффоктив-ности систем нротиьоаьарийшго уігравления позволяют повысить качество и o6oc*juii.'"HiJocTb решений цирокого круга проектных задач.
Идеология,заложенный ь иерархические распределенные системы оперативного управления электрическими сетями, обеспечивает возможность создания ьфіектианнх систем АСДУ ИЗО.
Реализация концепции ОЭС с адаптивной к режимам структурой позволяет в условиях недостаточных резервов пропускной способности системообразующих сетей значительно повысить надвкность электроснабжения потребителей на основе достаточно нолного использования других составлявших ресурса надежности ЗЭС, существенно упростить функции и . подсистемы противоаварийного управления.
Реализация результатов. Разработанная теория ЭЭО с адаптивной к рокимвм структурой использована для выработки концепций развития противоаварийного управления 030 Востока, Новосибирской энергосистемы.
Предложенная модель энергетических реізшов ОЭС реализована в виде диалоговой системы на персональной ЭВМ и породана в Сибирский институт "Энергосьтьпровкт"
Принципы и методы структурной адаптации электрических сетей великош и проект базовой иерархической системы автоматизации диспетчерского управления РЭС и ПЭС, создаваемой но основа пер "".пышу ЗИМ v распределенной по подстанциям сети коптроллеров.
Система находится в стадии поэтапного ввода в Приобских электрических сетях Новосибирскэнерго.
Разработаїпшв программные средства для анализа эффективности концепций противоовзрийного управления 030, моделирования аварийных и послеавврийних режимов используются при выполнении научно и учоб-но-иследовательских работ п НЭТИ.
В учебной процессе при подготовке инженеров-электроэнергетиков, теккке использувтся теоретические положения и предлохвшше метода, в частности, в курсах "Протквоаварийноэ управление ЭЭС", "Основы автоматизации технологических процессов", при курсовом и дипломном проектировании.
В издательстве "Высшая школа" выпущена в соавторстве книга "Управление режимами электроэнергетических систем в аварийных ситуациях" (1990 г..учебное пособие для студентов электроэнергетических специальностей вузов).
По данному направлению под руководством автора выполнено несколько кандидатских диссертационных работ.
Апробация работы. Полученные результаты исследования в целом и по частям докладывались: на Всесоюзном совещании по надежности и устойчивости энергосистем СССР ( Душанбе, ІВ89); на 3-х заседаниях Всесоюзного семинара по методическим вопросам надежности больших систем энергетики( Иркутск, I98G-I988, Баку 1991); на X научной конференции "Моделирование электроэнергетических систем" (Каунас, 1991);на IV,т международных научных конференциях "Актуальные проблемы автоматики и энергетики" (Польша, Гливицы, 1985, 1989); на II международном симпозиуме "Электроэнергетические системы - эксплуатация и проектирование" (Польша, Вроцлав, 1989); на 3-х координационных совещаниях по применении АС ЭМПЧ в энергосистемах (Новочеркасск, Новосибирск, Рига, 1980-1982); в отделе противооварийного управления института ВГПИ и НШ Энэргосетьпроект (Москва 1988); на объединенном семинаре кафедр электрических систем п етапний Ташкентского технического университета (1991); на семинаре кафедры электрических систем МЭИ (1991); на специальном научно-техническом семинаре работников энергосистем и кафедры электроэнергетических систем и высоковольтной техники Венского технического университета (Вепо, 1932).
II у б л и нации . По тема диссертации автором опубликовано более 40 печатных работ, в том числе в двух коллективных монографиях, шшущяно песть изучио-исаледовптельсклх отчетов, получено дли
авторских свидетельства на изобретения.
Структура и объем работ. Диссертация содергсит 258 страниц основного текста, 54 - иллюстрация, 18 - таблиц,9 прилогюний и список использованной литературы, включащой 231 наименование. В соответствии с задачами ее содержание разделено на семь глав,, введение и заключение. В приложениях содержатся вспомогательные и дополнительные материалы, а така:е документы, подтвера-даюцие внедрение результатов раОоти.
