Публикации

Теоретические основы, методы и модели управления большими электроэнергетическими системами

Монография
чл.-корр. РАН Н.И. Воропай
М.: ПАО "ФСК ЕЭС"
978-5-9904113-2-6
2015
Монография представляет основные результаты работ по теоретическим исследованиям проблем управления ИЭС ААС, выполненных сотрудниками Федеральной сетевой компании "Единая энергетическая система" (ПАО "ФСК ЕЭС"), открытого акционерного общества "Научно-технический центр Федеральной сетевой компании "Единая энергетическая система" (ОАО "НТЦ ФСК ЕЭС), г. Москва, Института систем энергетики им. Л.А. Мелентьева Сибирского отделения РАН, г. Иркутск (ИСЭМ СО РАН) и Института проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН (ИПУ РАН).

В монографии представлена структура интеллектуальной энергетической системы с активно-адаптивной сетью (ИЭС ААС), включающая системно-интегрированные и управляемые системы, имеющие единую сетевую инфраструктуру, технологически и информационно связывающую все генерирующие источники энергии и множество потребителей. Обоснованы принципы построения интеллектуальных систем оперативно-диспетчерского управления электрическими сетями и приведены требования к человеко-машинному интерфейсу в таких системах.
Изложены принципиальные особенности формирования иерархического адаптивного управления режимами создаваемой ИЭС ААС. Приведен перечень основных задач, решение которых должно быть предусмотрено системой управления в рамках создаваемой ИЭС ААС.
Рассмотрен комплексный подход к развитию АСТУ при создании ИЭС ААС, в которой реализуются принципы координированного управления на всех уровнях иерархии электроэнергетических систем (ЭЭС) в рамках общей стратегии координированного адаптивного управления режимами ИЭС ААС.
Представлены основные группы задач, решение которых необходимо для надежного функционирования ЕЭС России. Выделены задачи планирования электрических и энергетических режимов, решение которых в настоящее время не отвечает требованиям эффективного управления режимами ЭЭС. Необходимость новых подходов к решению этих задач продиктована созданием в перспективе ИЭС ААС, изменением структуры субъектов электроэнергетики и особенностями работы ЭЭС в новых условиях.
Сформулированы требования к математическим моделям и их программным реализациям в задачах управления ИЭС ААС.
Разработаны методы и алгоритмы расстановки PMU при оценивании состояния (ОС) ЭЭС. Предложены динамические подходы для достоверизации измерительной информации и расчета текущего режима (оценивания состояния) ЭЭС. Рассмотрены вопросы применения методов искусственного интеллекта (MAC, ИНС, ГА, Отжиг) для повышения эффективности алгоритмов решения задачи оценивания состояния.
Представлены новые интеллектуальные системы и средства мониторинга и управления режимами ИЭС ААС:
  • многоагентные интеллектуальные системы мониторинга и управления,
  • средства искусственного интеллекта,
  • системы управления, использующие алгоритмы обучения,
  • системы управления с прогнозирующей моделью,
  • системы управления, основанные на знаниях.
Разработаны алгоритмы прогнозирования параметров режима ЭЭС на короткий интервал упреждения с помощью динамического ОС на базе фильтра Калмана, что позволит при достаточно высокой частоте измерений параметров режима обеспечить своевременную выработку управляющих воздействий, необходимых для эффективного управления ЭЭС. Для краткосрочного прогнозирования нестационарных параметров режима ЭЭС предложен интеллектный подход на базе нейросетевых технологий и методов нелинейной оптимизации.
Разработана технология распределенного ОС по данным PMU для мониторинга параметров текущего режима ЭЭС. Выполнен анализ современных систем мониторинга и идентификации аварийных ситуаций в ЭЭС. Предложен подход к мониторингу и предсказанию утяжеленных и/или аварийных режимов на основе современных методов адаптивной кластеризации (самоорганизующиеся карты Кохонена) и факторного анализа.
Предложен модифицированный метод ОС для расчета максимально допустимых перетоков в контролируемых линиях на основе информации, получаемой по каналам телемеханики (по текущей информации об ЭЭС).
Сформулированы требования к разрабатываемой системе Диспетчерского экспресс-анализа нештатных ситуаций, разработаны семантические модели представления информации о топологии электрической сети и об устройствах РЗиА, выбрана инструментальная экспертная система МИМИР для реализации задачи, определены логические правила, положенные в основу прикладной экспертной системы. Разработан алгоритм оценки топологии на основе использования технологии экспертных оценок.
Разработаны методы формализации технологии управления оперативными переключениями в виде систем правил:
  • логической блокировки переключений,
  • планирования переключений,
  • анализа оперативного состояния оборудования.
Разработаны принципы, методы и алгоритмы интеграции систем и моделей управления переключениями с другими компонентами ИЭС ААС, в том числе с моделями расчета электрического режима.
Предложены алгоритмы оптимизации режима с использованием декомпозиции расчетной схемы ЭЭС с учетом ограничений в форме равенств и неравенств и разработан алгоритм оптимизации по реактивной мощности и напряжению.
Изложены принципы организации противоаварийного управления для создаваемой ИЭС ААС.
Представлена методология дистанционной диагностики готовности к общему первичному регулированию частоты генерирующего оборудования в ходе реальной эксплуатации, основанная на применении интеллектуальных идентификационных моделей.
Приведены алгоритмы управления модами электромеханических колебаний в ЭЭС на основе регуляторов статических компенсаторов, гибких систем передачи перемнного тока, систем переходных режимов.
Разработаны методы и модели систем автоматической коррекции настройки регуляторов режимных параметров оборудования ЭЭС.
Изложены принципы построения автоматизированных систем оценки степени статической устойчивости в режиме реального времени.
Сформулированы требования к комплексу вычислительных средств иерархической системы координированного адаптивного управления режимами ЭЭС, включающего:
  • информационную систему,
  • систему формирования расчетной модели ЭЭС,
  • систему математического и имитационного моделирования,
  • систему мониторинга и визуализации,
  • систему автоматического управления,
  • систему самодиагностики.
Рассмотрена структура иерархической системы координированного адаптивного управления режимами ЭЭС. Комплекс аппаратных средств этой системы содержит верхний, средний и нижний уровни, что позволит обеспечить достаточный уровень надежности и живучести работы создаваемой ИЭС ААС.
Разработаны общие принципы архитектуры универсального тренажера оперативного персонала.
Представлены перспективы применения результатов работы и дальнейшее развитие систем управления ИЭС ААС.








Теоретические основы, методы и модели управления большими электроэнергетическими системами / Отв. ред. Н.И. Воропай. - М.: ПАО "ФСК ЕЭС", 2015. - 188 с.

Телефоны

основной    +7(3952) 500-646
приемная    +7(3952) 42-47-00
факс     +7(3952) 42-67-96
Смотреть справочник