Підвищення ефективності та надійності АСДК для моніторингу втрат потужності в електроенергетичних системах - Автореферат

Завдяки все більшим можливостям обчислювальної та мікропроцесорної техніки стає реальним автоматизувати оптимальне керування режимами, метою якого є збільшення надійності електропостачання і зменшення втрат електроенергії під час її вироблення, транспортування і розподілу. Втрати електроенергії в мережах України недопустимо великі, особливо враховуючи гострий дефіцит на енергоносії, що суттєво впливає на тарифи на електроенергію. З метою активно впливати на значення технологічних витрат електроенергії (ТВЕ) удаються до їх нормування. Проте існуючі підходи і методи нормування ТВЕ та планування заходів для зменшення втрат електроенергії в ЕЕС не досконалі і вимагають адаптації до нових умов експлуатації. Особливо це відноситься до оперативних, в темпі процесу, розрахунків втрат електроенергії, складанню балансу електроенергії та керування витратами, включаючи їх нормування і корекцію тарифів.Показано, що для досягнення потрібного рівня ефективності системи оперативного визначення втрат електроенергії необхідна: реконструкція і впровадження ОІК АСДК, розробка математичної моделі і методу оцінки надійності і якості функціонування АСДК з розподіленою архітектурою (апаратного і програмного забезпечень), а також розробка методу визначення втрат потужності і електроенергії в ЕЕС, адаптованого до бази даних, що формується ОІК АСДК, який розвивається. Імовірності станів МЛНЧ визначаються з системи диференційних рівнянь Колмогорова: , (1) де p(t) - вектор імовірності станів МЛНЧ, який залежить від часу t; y - матриця густини імовірностей переходів МЛНЧ з одного стану в інший. Показником, за допомогою якого визначається, що система працює коректно і може виконувати свої функції в заданий час t, є миттєва готовність: , де X(t) - випадкова величина, яка рівна одиниці, якщо система знаходиться в робочому стані. (3) де f(х) - функція від матриці Y?, яка є функцією відмов, що відображає вплив елементів системи на здатність виконувати нею поставлену задачу; змінні параметри системи, які характеризують готовність системи керування виконувати свої функції і приймати участь у формуванні вихідного ефекту; сі постійні коефіцієнти, значення яких визначається властивостями системи; m - кількість можливих станів досліджуваної системи в просторі станів МЛНЧ W; n - кількість напрямків зміни станів системи, які виходять з ідеально робочого стану. Якість функціонування системи оцінюється інтегральним показником, який визначається як площа Vi, що обмежена кривою і прямою , (6) де значення відповідає межам якості функціонування АСДК, за якими система не придатна до виконання своїх функцій.В дисертаційній роботі приведено вирішення науково-практичної задачі вдосконалення автоматизованої систем диспетчерського керування (АСДК) нормальними режимами ЕЕС для моніторингу в них втрат електроенергії, яке полягає в створенні методів, математичних моделей та інформаційного забезпечення оперативного визначення втрат і керування ними. Розроблена математична модель оцінки готовності верхнього рівня АСДК з розподіленою архітектурою, яка дозволяє більш ефективно використовувати АСДК в задачах оперативного керування нормальними режимами ЕЕС. Розроблена модель АСДК як модель компютерної SCADA-системи з використанням марковських ланцюгів неперервного часу, що дозволяє підвищити надійність та якість інформаційного забезпечення для оперативного визначення втрат потужності й електроенергії в ЕЕС. Вперше обґрунтовано і запропоновано показник якості функціонування АСДК на базі використання подібності математичного моделювання марковських і критеріального моделювання, що дозволяє оцінити адекватність повноти вихідних даних і точності визначення втрат електроенергії в ЕЕС в темпі процесу.

2. Основний зміст роботи

В дисертаційній роботі приведено вирішення науково-практичної задачі вдосконалення автоматизованої систем диспетчерського керування (АСДК) нормальними режимами ЕЕС для моніторингу в них втрат електроенергії, яке полягає в створенні методів, математичних моделей та інформаційного забезпечення оперативного визначення втрат і керування ними.

Основні результати роботи такі.

1. Розроблена математична модель оцінки готовності верхнього рівня АСДК з розподіленою архітектурою, яка дозволяє більш ефективно використовувати АСДК в задачах оперативного керування нормальними режимами ЕЕС.

2. Показана можливість і ефективність моделювання АСДК ЕЕС для дослідження їх експлуатаційних характеристик з використанням теорії марковських процесів. Розроблена модель АСДК як модель компютерної SCADA-системи з використанням марковських ланцюгів неперервного часу, що дозволяє підвищити надійність та якість інформаційного забезпечення для оперативного визначення втрат потужності й електроенергії в ЕЕС.

3. Вперше обґрунтовано і запропоновано показник якості функціонування АСДК на базі використання подібності математичного моделювання марковських і критеріального моделювання, що дозволяє оцінити адекватність повноти вихідних даних і точності визначення втрат електроенергії в ЕЕС в темпі процесу.

4. Показано що, моделювання усталених режимів ЕЕС в реальному часі вимагає уточнення, метою якого є підвищення гнучкості до змін в переліку залежних і незалежних змінних, які викликані постійною корекцією складу параметрів спостереження в ЕЕС. Математична модель нормального режиму ЕЕС, яка забезпечує максимальну адаптивність до зміни структури змінних спостереження та стану ЕЕС може бути представлена у формі балансу потужностей в полярних координатах.

5. Удосконалено математичну модель усталеного режиму ЕЕС з метою адаптації до інформаційного забезпечення, склад якого динамічно змінюється, що дозволяє підвищити ефективність обчислювального процесу та забезпечити більш надійні і точні результати розрахунку втрат активної потужності в темпі процесу.

6. Показана працездатність запропонованого методу оцінки експлуатаційної готовності АСДК ЕЕС, а також підтверждена ефективність методу оцінки якості функціонування АСДК, в якому використовується подібність моделі марковських ланцюгів неперервного часу і критеріальної моделі відмов системи. На конкретних прикладах показана працездатність і достовірність розроблених моделей і алгоритмів розрахунку усталених режимів ЕЕС на основі телевимірювань. На прикладі фрагменту 330-750 КВ Північної ЕЕС проведені розрахунки з метою оцінки впливу спотворень незалежних параметрів моделі (теле- або псевдовимірювань) на точність визначення параметрів поточного режиму.

7. Результати роботи впроваджені з позитивним техніко-економічним ефектом в практичних задачах створення АСДК ЕЕС на підприємствах НЕК “Укренерго” і Мінтопенерго України.

1. Волчуков Н.П., Титов Н.Н., Черемисин Н.М. Пути развития информационно-управляющих систем электроснабжающих компаний // Технічна електродинаміка. Київ: ІЕД НАН України. - 1999. - Тем. вип., ч. 1. - С. 22-28.

2. Квитка В.И., Черемисин Н.М., Зубко В.М., Титов Н.Н., Прохватилов В.Ю. Системный подход к разработке АСУ электрическими сетями на примере ГАЭК “Харьковоблэнерго” // Энергетика и электрификация. - Київ. - 1999. - № 7. - С. 14-19.

3. Волчуков Н.П., Титов Н.Н. Построение информационной системы контроля и учета энергоресурсов промышленного предприятия // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. Харків: НТУ “ХПІ”. - 2000. - № 112. - С. 50-55.

4. Волчуков Н.П., Титов Н.Н. Анализ надежности работы автоматизированной системы диспетчерского управления энергетическим предприятием // Энергетика и электрификация. - Київ. - 2001. - № 10. - С. 44-49.

5. Волчуков Н.П., Титов Н.Н. Оптимизация готовности автоматизированной системы диспетчерского управления энергетического предприятия с использованием показателей значимости ее компонентов // Технічна електродинаміка. Київ: ІЕД НАН України. - 2002. - Тем. вип., ч. 1. - С. 107-110.

6. Волчуков Н.П., Титов Н.Н., Хоменко И.В. Моделирование распределенных компьютерных систем реального времени в электроэнергетике // Технічна електродинаміка. Київ: ІЕД НАН України. - 2002. - Тем. вип., ч. 4. - С. 89-94.

7. Титов Н.Н., Черемисин Н.М. Оценка качества функционирования АСДУ с использованием марковских процессов и критериального моделирования // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету. - Кременчук: КДПІ. - 2006. - Вип. 4(39), ч.1. - С. 147-149.

8. Титов Н.Н., Прохватилов В.Ю., Кривоносов А.И., Рыбальченко Т.В. Модернизация оперативно-информационного комплекса АСДУ Северной энергосистемы Украины // Автоматизация в промышленности. - Москва. - 2004. - № 4. - С. 51-54.

9. Титов Н.Н., Прохватилов В.Ю., Кривоносов А.И., Левенец Н.Ю., Струков Д.В. Опыт внедрения АСКУЭ (АИИС) на энергогенерирующих предприятиях Украины // Автоматизация в промышленности. - Москва. - 2004. - № 11. - С.48-51.

10. Тітов М.М., Черемісін М.М., Прохватілов В.Ю., Квітка В.І. Досвід впровадження АСУЕМ на прикладі ДАЕК “Харківобленерго” // Ринок інсталяційний. - Львів. - 1999. - № 10. - С. 23-26.

11. Титов Н.Н., Прохватилов В.Ю., Рыбальченко Т.В., Кривоносов А.И. Оперативно-технический комплекс автоматизированной системы диспетчерского управления нового поколения в Северной энергосистеме Украины // Электрические сети и системы. - Київ. - 2003. - № 2. - С. 36-42.

12. Титов Н.Н. Применение методов оптимальной цифровой фильтрации для обработки измерений в электрических сетях // Электрические сети и системы. - Київ. - 2004. - № 4. - С. 6-8.

13. Титов Н.Н. Оперативный прогноз графика энергетической нагрузки с учетом метеофакторов // Электрические сети и системы. - Київ. - 2004. - № 5. - С. 18-21.

14. Титов Н.Н., Прохватилов В.Ю., Левенец Н.Ю., Кривоносов А.И., Бородин Д.И., Гальперин М.М. Модернизация оперативно-информационного комплекса АСДУ Днепропетровских электрических сетей // Современные технологии автоматизации. - Москва. - 2006. - № 1. - С. 6-8.

15. Черемисин Н.М., Титов Н.Н. Определение технических потерь электроэнергии на основе моделирования нормальных режимов электрических систем в реальном времени // Электрические сети и системы. - Київ. - 2006. - № 3. - С. 59-64.

Размещено на .ru