авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 || 3 |

Разработка автоматики комплексного аварийного управления нагрузкой

-- [ Страница 2 ] --
  • при коротком замыкании (КЗ) из-за снижения напряжения в контролируемом узле может произойти ложное срабатывание автоматики комплексного управления нагрузкой. В этом случае следует блокировать работу органов по напряжению в (1) на некоторое время по факту выявления короткого замыкания;
  • устройство АКАУН не должно работать при снижении частоты в узлах энергосистемы при временном отключении подстанции с двигателями или синхронными компенсаторами (СК) в циклах АПВ и АВР. Для этого необходимо блокировать работу органов по частоте в (1), используя существенное различие в скорости снижения частоты при выбеге двигателей и СК и при дефицитах мощности.
  • известно, что изменение частоты может носить ярко выраженный колебательный характер, поэтому её производная за время снижения может несколько раз менять свой знак. Описанная проблема частично решена в комплексном подходе к управлению нагрузкой: сигнал по производной изменения частоты формируется только после снижения частоты ниже заданной уставки на отключение, то есть по истечении некоторого времени после возникновения дефицита активной мощности, а колебания производной по частоте, как известно, в первые моменты времени имеют большие амплитуды и затухают с меньшими постоянными времени. Кроме того, наличие в суммарном сигнале воздействия на потребителей интеграла изменения частоты позволяет увеличиватьдо уставок на отключение вне зависимости от характера изменения производной по частоте.

Функционально-структурная схема работы автоматики, реализующей принцип комплексного управления в соответствии с выражением (1) представлена на рисунке 1.

Работает схема следующим образом.

В блоках 1 и 2 рассчитываются отклонение частоты от уставок запуска на отключение и повторного включения следующим образом:

; (2)

. (3)

Аналогичные выражения описывают логику работы блоков 3 и 4:

; (4)

. (5)

Блоки 6, 7, 9 и 10 предназначены для измерения скорости подъёма частоты, скорости снижения частоты, скорости подъёма напряжения и скорости снижения напряжения соответственно (блоки дифференцирования) в условиях срабатывания блоков 1, 2, 3 и 4 соответственно. А элементы 5 и 8 – для интегрирования относительного отклонения частоты от уставки запуска повторного включения (с пределами интегрирования – момент перехода сигнала от нулевого значения к , – момент обратного перехода сигнала от отрицательного значения к ) и относительного отклонения частоты от уставки запуска на отключение (с пределами интегрирования – момент перехода сигнала от нулевого значения к , – момент обратного перехода сигнала от положительного значения к ).



Рис. 1.Функционально-структурная схема АКАУН

Блок вычислений 11 формирует обобщенный параметр управления нагрузкой, включающий составляющие от блоков 1 – 10 согласно выражению (1) со своими весовыми коэффициентами. Сформированный блоком вычислений 11 сигнал поступает на вход элемента 12, в котором происходит его сравнение с уставками и формирование сигналов на отключение и включение очередей нагрузки. В случае наступления условия с выхода элемента 12 в исполнительный орган выдаётся сигнал на отключение i-ой очереди нагрузки (i=1…n). При сигнал на выходе блока 12 отсутствует. В этом же блоке выполняется сравнение этого сигнала с заданной уставкой на включение отключенной ранее нагрузки . При с выхода элемента 12 подаётся сигнал в исполнительный орган включения нагрузки. При сигнал на выходе органа 12 отсутствует.

Все подключаемые к устройству потребители распределяются в порядке возрастания степени их ответственности. При этом необходимо обеспечить условия

(6)

причем

. (7)

При такой организации работы устройства последовательность отключения и включения потребителей не нарушается ни при каких обстоятельствах и будет строго соответствовать степени их ответственности. Порядок включения потребителей - обратный порядку их отключения.

То есть при достижении обобщенным параметром значения уставки отключения первой нагрузки в момент подаётся сигнал на её отключение (). По мере возрастания и выполнения условий, и т.д. происходит отключение следующих нагрузок соответственно (,,…, ) в моменты времени , , …, , причём последовательность отключения нагрузок строго соответствует порядку возрастания их ответственности (рис. 2). При выполнении условия в моментв блоке сравнения и формирования сигнала на управление нагрузкой формируется команда на включение отключенной ранее n-ой нагрузки (,, …, ). По мере сниженияи выполнения условий происходит включение потребителей в строгой последовательности по степени их ответственности, обратной последовательности их отключения (рис. 2).

Если после подъёма частоты выше уставкипроисходит её повторное аварийное снижение, то параметрвновь начинается увеличиваться (рис. 2, пунктирная линия) и обеспечивается повторная работа автоматики (в момент ) с воздействием на отключение потребителей, подключенных ранее повторным включением или не отключенных при первоначальном снижении частоты, причём опять же последовательность их отключения строго соответствует степени их ответственности.

Обобщенный параметрнесет информацию о необходимом количестве отключаемой активной мощности для ликвидации возникшего дефицита в случае аварийного снижения контролируемых параметров и возможном к обратному включению в сеть объеме активной нагрузки при восстановлении этих параметров. Измеряетсяв относительных единицах (о. е.).

Рис. 2. Принцип действия комплексного подхода к управлению

нагрузкой

Весовые коэффициенты в выражении (1) подразделяются на основные () и дополнительные (,). Заданием основных весовых коэффициентов осуществляется настройка автоматики под каждый конкретный случай установки с целью предотвращения излишнего отключения и включения нагрузки, а также осуществления гибкой настройки устройства. Причем эти коэффициенты могут изменяться в диапазоне = [0;1](рис. 3).

Рис. 3. Радарная диаграмма основных весовых коэффициентов

Проанализировав выражение (1), можно сделать следующие утверждения:

  • весовые коэффициенты и характеризуют текущую величину отключаемой мощности и не имеют размерности;
  • коэффициенты веса и имеют отношение к текущей величине включаемой мощности после восстановления контролируемых параметров и также не имеют размерности;
  • множители перед производными составляющими ,и , с размерностью [сек] отвечают за прогнозирование изменения величины отключаемой и соответственно включаемой мощности нагрузки;
  • коэффициенты и вместе с интегральными составляющими несут информацию о предшествующей мощности, которую необходимо отключить или наоборот разрешено включить, [1/сек].

Дополнительные весовые коэффициенты по частоте () и по напряжению () несут информацию о характере аварийного возмущения в предшествующем аварийном режиме. Выбор дополнительных весовых коэффициентов начинается при небольшом (допустимом) снижении контролируемых параметров и продолжается до тех пор, пока значения частоты и напряжения не достигнут аварийных уставок, при которых формируется суммарный сигнал.

Методика выбора дополнительных весовых коэффициентов по своей сути представляет собой оптимизацию обобщённого параметра управления нагрузкой, т.е. поиск наилучшего решения для каждого конкретного случая действия автоматики при одновременном снижении частоты и напряжения. Обычно считается, что оптимальным является такое решение, которое доставляет максимум некоторому параметру (в нашем случае это параметр ). В таком случае согласно теории многокритериальной оптимизации (ТМО) задача поиска наилучшего решения (Opt) из множества возможных решений () записывается следующим образом

, (8)

где – область возможных значений дополнительных весовых коэффициентов.

Определение дополнительных весовых коэффициентов осуществляется следующим образом. После одновременного снижения частоты и напряжения ниже уставок формирования весовых коэффициентови соответственно на каждом последующем i-том шаге замера контролируемых параметров

(,) формируется целевая функцияв соответствии с выражениями

(9)

В начале осуществляется поиск оптимальной из первых двух целевых функций и , полученных на первом и соответственно втором шагах замера. Согласно аксиоме Парето из теории многокритериальной оптимизации:

1.Функциясчитается предпочтительнее, если одновременно и .

2. Функция F2 является оптимальной при одновременном выполнении условий и .

Получение 1-го либо 2-го результата не гарантировано, т.к. может иметь место, например, и . В таком случае однозначно утверждать, какая из двух функций является оптимальной, не представляется возможным. Поэтому возникает необходимость определиться, какой из критериев или для нас является более важным. Разрабатываемое устройство является частотной разгрузкой с ускоренным действием в режиме пониженного напряжения, поэтому контроль снижения частоты является предпочтительнее фиксации снижения напряжения.





В этой связи перед поиском оптимальной целевой функции осуществляется определение промежуточных значений дополнительных весовых коэффициентов, называемых в ТМО коэффициентами относительной важности, для первых двух целевых функций и по выражениям:

(10)

где -критерий по «f»; -критерий по «U». Причем является коэффициентом относительной важности критерия по «f» по сравнению с критерием по «U» и соответствует коэффициенту, а параметр - соответствует .

Следующим шагом является преобразование составляющих по напряжению из выражения (9) в соответствие с теоремой ТМО о поиске множества оптимальных решений

(11)

соотношение между которыми теперь будет таким же, как между и .

В итоге, оптимальной из первых двух целевых функций является та, у которой составляющая больше. Этой функции соответствуют свои промежуточные дополнительные весовые коэффициенты.

Затем эта функция сравнивается со следующей, полученной на третьем шаге замера контролируемых параметров, с определением своих коэффициентов веса. И так далее, до достижения частотой и напряжением аварийных уставок.

 Область поиска оптимального-115

Рис. 4. Область поиска оптимального решения

В итоге останется одна оптимальная целевая функция со своими дополнительными весовыми коэффициентами, которые и будут использованы в выражении (1).

Использованный подход графически отображен на рисунке 4, где символом «Р» обозначены парето-оптимальные решения, такие, которые подчиняются упомянутой ранее аксиоме Парето.

Таким образом, система АКАУН является «самонастраивающейся» в отношении дополнительных весовых коэффициентов, которые будут определяться автоматически каждый раз в ходе работы устройства разгрузки в режимах одновременного снижения частоты и напряжения.

Глава 3 «Алгоритмическая и техническая реализация автоматики комплексного аварийного управления нагрузкой» посвящена программной реализации спроектированного алгоритма работы автоматики комплексного аварийного управления нагрузкой. Весомая часть главы посвящена технической реализации АКАУН с определением аппаратных требований и типа оборудования с описанием его функционирования. Произведен анализ эффективности использования фактора скорости снижения частоты в комплексном управлении нагрузкой. Даны рекомендации к размещению, управляющим воздействиям и выбору уставок устройства АКАУН, а также представлена методика адаптации уставок на отключение/включение под текущий режим контролируемого узла нагрузки. Проведенные с помощью программного комплекса анализа живучести (ПАЖ) экспериментальные и испытания максимально приближенные к промышленным условиям показали, что применение методики комплексного управления нагрузкой эффективно как при малых, так и при значительных аварийных дефицитах мощности.

На первоначальном этапе для отладки алгоритма и визуализации результатов испытаний использовался пакет программ MATLAB. В качестве примера был рассмотрен самый «тяжёлый» случай с одновременным снижением частоты и напряжения (рис. 5). Приведены осциллограммы в количестве 6 штук (счёт ведётся сверху вниз), по осям абсцисс которых отмеряется время в секундах. На первой осциллограмме представлена кривая изменения обобщенного параметра, по которому осуществляется отключение и обратное включение нагрузок. На втором графике показано состояние нагрузок с первой по пятую, считая сверху вниз. Для первого потребителя включенное положение соответствует числу 5, отключенное – 4. Если вторая нагрузка включена, то y=4, если же отключена, то y=3. И так до пятой нагрузки. По сути, если потребитель включен, его положение соответствует единице, если отключен – нулю. На этом графике просто каждая нагрузка разнесена по оси ординат для того, чтобы цвета не сливались, и было понятно, какие потребители отключены, а какие включены.

На третьей осциллограмме наглядно показана величина дефицита. Четвёртая осциллограмма представляет собой динамическую характеристику энергосистемы по частоте. На пятом графике отображена зависимость U(t). Шестой график рисунка 5 отображает процесс определения дополнительных весовых коэффициентов.

Разрабатываемое устройство выполняется на базе Комплекса противоаварийной автоматики – КПА-М (разработка и производство ЗАО «ИАЭС»), предназначенный для выполнения функций различных устройств противоаварийной автоматики, устанавливаемых на электроэнергетических объектах.

Основным узлом КПА-М, обеспечивающим ввод аналоговой и дискретной информации о состоянии контролируемого объекта, её обработку и формирование выходных дискретных сигналов, является функциональный блок (БФ).

 Моделирование работы АКАУН при-116

Рис. 5. Моделирование работы АКАУН при аварийном снижении

частоты и напряжения

Плата напряжения, входящая в состав БФ, используется для получения информации о напряжении посредством аналого-цифрового преобразования (АЦП) и частоте напряжения с помощью интегрированной в нее однокристальной микроЭВМ (ОКМЭВМ) фирмы Texas Instruments серии MSP430F169, работающей с тактовой частотой 8 МГц.

Замер частоты (рис. 6) осуществляется таким образом, что в один период промышленной частоты (0,02 с) укладывается 160 тысяч периодов тактового сигнала (8 000 000 Гц/ 50 Гц). При этом замер периода входного сигнала осуществляется с точностью 0,125 мкс (1/ 8 000 000 Гц), что даёт возможность определять частоту с погрешностью менее 0,003% и обеспечить большое число селективно работающих ступеней разгрузки.

Замер напряжения осуществляется следующим образом. Аналоговый сигнал переменного напряжения поступает на модуль АЦП, где осуществляется преобразование непрерывного входного сигнала в последовательность чисел (отсчеты), которые отображают его мгновенное значение, измеряемое через равные промежутки времени (рис. 7). Эти отсчеты затем передаются в микропроцессорную плату для получения действующего значения напряжения.

 Замер периода контролируемого-117

Рис. 6. Замер периода контролируемого напряжения



Pages:     | 1 || 3 |
 

Похожие работы:








 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.