Анализ режимов работы электрических сетей ОАО "ММК им. Ильича" и разработка адаптивной системы управления режимами электропотребления (стр. 10 из 14)

Кроме целевой функции и ограничений любая задача минимизации должна иметь и граничные условия:

, (3.6)

т.е. значения напряжений в любом, даже самом удаленном от источника узле не должны выйти за рамки, нормируемые ПУЭ.

Метод, используемый данной программой NCONF CPP, основан на последовательном выделении и решении подзадач квадратичного программирования, которые получаются в результате применения квадратичной аппроксимации лангранжиана и линеаризации ограничений[8,12]. Таким образом, на каждой итерации решается подзадача

(3.7)

с ограничениями

(3.8)

где Bk – положительно определенная аппроксимация гессиана;

xk – текущая точка.

Пусть dk – решение подзадачи. Тогда новая точка xk+1 определяется в результате линейного поиска:

(3.9)

Новая точка такова, что в ней функция качества имеет наименьшее значение. В качестве функции качества употребляется функция Лагранжа. Если оптимум не достигнут, то матрица Bk пересчитывается по положительно определенной формуле секущих.

Главная программа NCONF CPP содержит несколько подпрограмм:

foryzc – программа формирования матрицы узловых проводимостей;

luc – программа используется для разложения матрицы на треугольные сомножители;

rluc – программа, которая отвечает за решение системы уравнений.

4. Разработка адаптивной системы управления режимами электропотребления

4.1 Функции автоматизированной системы

Сбор, накопление и передача информации, характеризующей режим электропотребления комбината (информация о нагрузках).

Сбор, накопление и передача информации, характеризующей состояние электрической сети (информация об обрывах линий и переводах в ремонт оборудования)

Передача информации с контрольных точек на диспетчерский пункт и обратно.

Обработка полученной информации, расчет режима электропотребления

Автоматическое изменение параметров устройств, регулирующих реактивную мощность, в местах, где это возможно.

4.2 Описание работы системы

4.2.1 Ввод системы в работу

При первоначальном запуске системы в эксплуатацию собирается информация о конфигурации электрической сети.

Собираются следующие параметры:

схема сети;

информация о линиях: длина, марка проводов или кабеля, которыми выполнено питание между подстанциями.

После предварительного расчета, для упрощения работы программного обеспечения в базу данных диспетчерского пункта заносятся следующие параметры:

узловая топологическая матрица согласно схеме замещения электрической сети;

матрица узловых проводимостей схемы;

зарядные мощности линий.

Эти данные хранятся в сервере диспетчерской и используются в качестве исходных данных для последующего расчета режима работы сети. Изменяться эти данные могут в случае изменения конфигурации сети при плановых или аварийных выводах оборудования из работы.

4.2.2 Работа системы в нормальном режиме

На первом этапе в условиях нормальной работы в определенный момент времени (например, раз в неделю) происходит сбор информации, характеризующей режим электропотребления.

Собираются следующие параметры:

нагрузки подстанций;

мощности питающих систем (в данном случае, подстанций "Ильич", "Заря" и "Азовская").

На большинстве подстанций установлено оборудование, которое может быть использовано для учета электроэнергии, например, микропроцессорная релейная защита.

Вторым этапом работы автоматизированной системы является передача по линиям связи собранной информации с подстанций на диспетчерский пункт.

Третьим этапом является расчет текущего режима работы электрической сети, нахождение оптимального режима работы электрической сети, описанный в предыдущих главах пояснительной записки.

Получаем результаты расчета, необходимые для автоматического внедрения оптимального режима работы сети на практике: мощности компенсирующих устройств.

Следующим этапом является передача результатов расчета по линиям связи обратно на подстанцию.

Заключительным этапом можно считать регулирование компенсирующих устройств в соответствии с данными расчета. Желательно исключить человеческий фактор, для этого на каждой подстанции помимо современной релейной защиты, отвечающей за сбор информации, желательно установить контроллеры, которые будут автоматически регулировать мощность компенсирующих устройств в местах, где это возможно.

Для более точной работы автоматической системы необходимо также предусмотреть обратную связь: после всех регулировок происходит новый сбор информации и перепроверка, что новые установленные параметры соответствуют оптимальному электропотреблению. В случае если что-либо было сделано неправильно, вносится коррекция в исходные данные, и весь алгоритм работы автоматической системы повторяется заново.

4.2.3 Работа системы в случае изменения конфигурации сети

В случае изменения конфигурации сети: обрыв линий, вывод в ремонт трансформаторов какой-либо подстанции, поломка какого-либо электрооборудования, которое влияет на процесс энергопотребления, - сбор информации происходит вне рабочего графика, т.е. непосредственно после изменения.

В этом случае собираемые данные:

схема сети;

информация о линиях: длина, марка проводов или кабеля, которыми выполнено питание между подстанциями;

нагрузки подстанций;

мощности питающих систем (в данном случае, подстанций "Ильич", "Заря" и "Азовская").

Вторым предварительным этапом пересчитывается матрица узловых проводимостей, зарядные мощности линий, формируется новая схема замещения сети.

Далее система работает аналогично работе при нормальном режиме.

В случае если данные изменения конфигурации сети планируются на длительный или постоянный срок, результаты предварительного расчета считаются новыми исходными данными и заносятся в базу данных сервера диспетчерской.

Таблица 4.1 – Сводная таблица собираемой и рассчитываемой информации

№ п/п	Этап работы автоматизиро-ванной системы	Входные данные	Полученные результаты	Дальнейшее использование результатов
1	2	3	4	5
1	Предварительный расчет	Схема сети; информация о линиях: длина, марка проводов или кабеля, которыми выполнено питание между подстанциями.	узловая топо-логическая матрица согласно схеме замещения эл. сети; матрица узловых прово-димостей зарядные мощ-ности линий.	Заносятся в базу данных сервера диспетчеризации, изменяются при изменении конфигурации сети
2	Первый этап – сбор информации	нагрузки подстанций;мощности питающих систем (в данном случае, подстанций "Ильич", "Заря" и "Азовская").	Второй этап – передача на диспетчерский пункт
3	Третий этап – оптимизация текущего режима на языке программирова-ния С++	Результаты предваритель-ного расчета + результаты первого этапа (подробнее см. выше)	Оптимальные потери активной и реактивной мощностей; мощности комп. устройств
4	Четвертый этап – передача с диспетчерского пункта	Мощности компенсирующих устройств
5	Обратная связь – проверка соответствия между рассчитанными мощностями КУ и отрегулирован-ными	Входные данные предваритель-ного расчета + первого этапа + мощности КУ	Подтверждение о соответствии или об сообщение об изменении режима	В случае несоответствия – рекомендации к пересчету режима

4.3 Требования к оборудованию и программному обеспечению

Технический уровень автоматизации должен соответствовать передовому уровню, достигнутому в мировой практике ко времени изготовления нестандартного оборудования и поставки серийно производимой техники.

При внедрении автоматизированной системы на комбинате должны быть предусмотрены средства эффективного контроля работоспособности оборудования, диагностики датчиков, подсистем всех уровней и системы в целом, как в автоматическом режиме, так и по инициативе обслуживающего персонала.

Вывод параметров должен производиться автоматически на дисплеи и, по требованию, на печать.

Все оборудование вычислительных комплексов, устанавливаемое на участках производства, должно быть промышленного исполнения и отвечать требованиям условий работы на металлургическом производстве.

Оборудование должно работать надежно, ритмично и безаварийно в течение всего годового фонда времени работы стана. Оно должно быть рассчитано на проведение профилактики без нарушения функционирования автоматизированной системы.

Работа нового оборудования должна быть согласована с действующим оборудованием других систем автоматизации.

Связь между подстанциями и диспетчерским пунктом должна осуществляться с использованием стандартных устройств и протоколов. В качестве инструмента для создания систем сбора, обработки и представления информации в графическом виде должны применяться инструментальные оболочки, соответствующие стандартам МЭК с применением языка, используемого в документообороте комбината.

Каких-либо особых требований к оборудованию, устанавливаемому или уже установленному на подстанциях, не имеется, так как данная система универсальна в отношении источников входных данных. Единственным требованием, предъявляемым к приборам учета электроэнергии, является получение данных в аналоговой или дискретной форме. Таким образом, сбор информации для адаптивной системы может происходить любым из перечисленных далее способов: