Разновидности электроэнергетических задач

Анализ устойчивости электрических систем.

Разделяют на задачи статической, динамической и результирующей устойчивости. Устойчивость – свойство системы возвращаться в равновесное состояние после воздействия возмущений. Устойчивость статическая – поведение системы при относительно малых, медленно происходящих изменениях параметров (описывается СЛДУ). Динамическая – при резком переходе от одного режима к другому (СНДУ). Известны 2 основных подхода к исследованию динамических свойств системы, каждый из которых можно применять для исследования обоих типов задач, то есть для исследования как статической, так и динамической устойчивости. Но у каждого из подходов нет неограниченных возможностей, задачи анализа устойчивости требуют осмысления и обоснованного выбора метода решения. Результирующая устойчивость – способность системы восстанавливать исходный режим или режим, практически близкий к нему после нарушения в течение некоторого времени синхронной работы (асинхронной работы части синхронных генераторов системы) с последующим ее восстановлением без отключения основных рабочих элементов системы.

Управление энергетическими системами.

Основное оборудование - генераторы, трансформаторы, линии и технические средства автоматического управления ЭЭС -релейная защита, автоматика, связь и телемеханика - находится в оперативном управлении или в оперативном ведении диспетчера того или иного уровня. В оперативном управлении диспетчера находится оборудование, операции с которым требуют координации действий подчиненного оперативного персонала. Например, отключения межсистемных линий электропередачи производятся только по распоряжению вышестоящего диспетчера. В оперативном ведении диспетчера находится оборудование, состояние или режим работы которого имеет значение для данного уровня управления, но не требует координации действий подчиненного персонала.

Характерным для всей системы диспетчерского управления является то, что по мере перехода от низшего звена системы к высшему функции управления расширяются за счет увеличения объема и усложнения задач по ведению режима, а объем оперативных задач относительно сокращается; вместе с тем ответственность оперативных действий не только не снижается, но, как правило, возрастает. На низших звеньях диспетчерского управления - сетевых предприятиях и районах - чисто оперативные функции являются основными. В электроэнергетических системах разработка и ведение режима составляют уже значительную часть функций центральной диспетчерской службы; на диспетчера ЭЭС возлагаются оперативные функции, которые не могут быть переданы подчиненному оперативному персоналу. На верхних же уровнях оперативно-диспетчерского управления режимные функции являются основными и объем чисто оперативной работы, как правило, ограничивается руководством операциями на основных связях между ЭЭС и ОЭЭС.

Исключительная сложность задачи диспетчерского управления ЕЭЭС, ОЭЭС и ЭЭС, при решении которой режимы каждого из большого числа, звеньев и каждый данный отрезок времени должны быть подчинены требованиям обеспечения оптимального их режима в целом для длительного периода (цикла) управления, обусловливает необходимость разделения (декомпозиции) этой комплексной задачи на ряд более простых взаимосвязанных задач, решаемых на всех ступенях системы диспетчерского управления и относящихся к различным временным уровням управления. Наряду с декомпозицией в территориальном аспекте (в соответствии с иерархической структурой системы диспетчерского управления) необходима декомпозиция во временном аспекте.

Обеспечение оптимального режима при декомпозиции задачи управления достигается подчиненностью каждой ступени управления и временного уровня более высоким ступени и уровню с широким использованием принципа оптимальности. На основе этого принципа задание, вырабатываемое на высшей ступени (уровне), определяется оптимизацией режима с использованием эквивалентных характеристик (моделей) управляемых объектов, а это задание соответственно отрабатывается оптимальным образом на каждой более низкой ступени. Так осуществляется, например, экономическое распределение активных мощностей между ОЭЭС, ЭЭС, электростанциями и агрегатами, обеспечивающее достижение оптимального энергетического режима по ЕЭЭС в целом.

На высшем уровне временной иерархии решаются стратегические задачи долгосрочной оптимизации режимов. При этом осуществляется увязка с требованиями и ограничениями других отраслей народного хозяйства - прогнозирование потребления энергии и характерных графиков нагрузки, разработка балансов мощности и электроэнергии, оптимизация планов использования энергоресурсов и проведения капитальных ремонтов оборудования. К этому же временному уровню относятся: разработка схем и режимов на характерные периоды года (осенне-зимний максимум, период паводка и др.), а также в связи с вводом в эксплуатацию новых энергообъектов и расширением состава параллельно работающих ЭЭС; решение всего комплекса вопросов повышения надежности электроснабжения и качества электроэнергии, внедрения и совершенствования средств оперативно-диспетчерского управления и автоматических систем управления нормальными и аварийными режимами; разработка диспетчерских инструкций и т.д.

Оперативное управление - введение текущего режима оперативным персоналом - осуществляется на основе суточных плановых графиков. При отклонениях от плана (по потребляемой мощности, состоянию оборудования и др.) производится необходимая корректировка режима в целях обеспечения требований надежности, качества и экономичности (“дооптимизация” режима).

Низшим временным уровнем является уровень автоматического управления, осуществляемого централизованными и местными (децентрализованными) автоматическими системами и устройствами регулирования режима, устройствами релейной защиты и противоаварийной автоматики и т.д. [7, 8].

Варианты заданий для учебно-исследовательской работы

Все варианты предполагают использование объектно-ориентированного подхода к решению и исследованию поставленных задач.

Вариант 1. Создать программу калькулятор комплексных величин и матриц. Для комплексных величин стандартные операции сложения, вычитания, умножения, деления, нахождение сопряженного значения, а для матриц также дополнительные операции – транспонирование, нахождение определителя, получение обратной матрицы.

Вариант 2. Создать программу для исследования изменения силы тока в RL-цепи, при подключении к источнику постоянного тока Е, по экспоненциальному закону на заданном промежутке времени. С построением графиков.

Вариант 3. Создать программу расчета действующих значений тока и напряжения по массивам мгновенных значений за период. Массивы сформировать также программой с возможностью определять формы сигналов (гармонический состав).

Вариант 4. Создать программу исследования гармонического состава сигналов по мгновенным значениям токов и напряжений за период. Массивы сформировать также программой с возможностью определять формы сигналов (гармонический состав).

Вариант 5. Создать программу для исследования передаточной функции (с входными и выходными параметрами). С построением графиков. Для примера взять передаточную функцию регулятора управления УШР, СТАТКОМ, АРВ и т.д.

Вариант 6. Создать программу для исследования СХН для распределительной сети в заданных границах напряжений и частоты. С построением графиков.

Вариант 7. Создать программу для исследования пределов передаваемой мощности по линии электропередач в заданных границах напряжений и параметров. С построением графиков.

Вариант 8. Создать программу, которая по графику будет определять параметры функции в виде полиномов. С построением графиков.

Вариант 9. Создать программу решения системы уравнений для расчета установившегося режима методом Зейделя. Исходные данные представить в виде таблиц узлов и ветвей.

Вариант 10. Создать программу решения системы уравнений для расчета установившегося режима методом Гаусса. Исходные данные представить в виде таблиц узлов и ветвей.

Вариант 11. Создать программу решения системы уравнений для расчета установившегося режима методом графов. Исходные данные представить в виде таблиц узлов и ветвей.

Вариант 12. Создать программу решения системы уравнений для расчета установившегося режима методом простой итерации. Исходные данные представить в виде таблиц узлов и ветвей.

Вариант 13. Создать программу для решения оптимизационной задачи линейным методом (симплекс-метод). Исходные данные представить в виде таблиц узлов и ветвей.

Вариант 14. Создать программу для решения транспортной задачи матричным методом. Исходные данные представить в виде таблиц узлов и ветвей.

Вариант 15. Создать программу для решения транспортной задачи методом потенциалов. Исходные данные представить в виде таблиц узлов и ветвей.

Вариант 16. Создать программу для определения минимальных потерь в распределительных сетях. Исходные данные представить в виде таблиц узлов и ветвей.

Вариант 17. Создать программу расчета оценки надежности в распределительных сетях. Исходные данные представить в виде таблиц узлов и ветвей.

Вариант 18. Создать программу для непрерывного решения уравнений с помощью передаточных функций. С построением графиков.

Вариант 19. Создать программу для исследования динамической математической модели генератора (решение систем уравнений). С построением графиков.

Литература

1. Семакин И. Г. Основы алгоритмизации и программирования: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / И. Г. Семакин, А. П. Шестаков. — М.: Издательский центр «Академия», 2013.

2. Вирт Н. Алгоритмы и структуры данных. — СПб.: Невский диалект, 2001.

3. Ахо Альфред В., Хопкрофт Джон, Ульман Джеффри Д. Структуры данных и алгоритмы: Пер. с англ.: Уч.пос.— М.: Издательский дом «Вильямс», 2000.

4. Павловская Т. А. C#. Программирование на языке высокого уровня. Учебник для вузов. — СПб.: Питер, 2009.

5. Эндрю Троелсен. Язык программирования C# 5.0 и платформа .NET 4.5, 6-е издание.: Пер. с англ.— М.: Издательский дом «Вильямс», 2013.

6. Майо Д. Самоучитель Microsoft Visual Studio 2010. — СПб.: БХВ-Петербург, 2010.

7. Овчаренко Н.И. Автоматика электрических станций и электроэнергетических систем: Учебник для вузов / Под редакцией А.Ф. Дьякова. — М.: Издательство НЦ ЭНАС, 2000.

8. Овчаренко Н.И. Автоматика энергосистем: учебник для вузов. - 3-е изд., исправленное / Н.И. Овчаренко; под редакцией чл.-корр. РАН, докт. техн. наук, проф. А.Ф. Дьякова. — М.: Издательский дом МЭИ, 2009.

9. Алексей Федоров. Microsoft Visual Studio 2010: первое знакомство. Издательство: Microsoft, 2009.

10. Голощапов А.Л. Microsoft Visual Studio 2010. — СПб.: БХВ-Петербург, 2011.

11. Математические задачи энергетики: учеб. пособие. – Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2007.

12. Электрические системы. Математические задачи электроэнергетики: Учебник для студентов вузов/Под ред. В.А. Веникова – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. школа, 1981.

13. Щукин Б.Д., Лыков Ю.Ф. Применение ЭВМ для проектирования систем электроснабжения. - М.: Энергоатомиздат, 1982.

14. Пятибратов Г.Я., Барыльник Д.В. Моделирование электромеханических систем: Учеб. пособие /Юж.-Рос. гос. политехн. ун-т.– Новочеркасск: ЮРГПУ, 2013.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: