1 ОСНОВНІ ВИЗНАЧЕННЯ ТА СТРУКТУРА АСУ

1.1 Система та її властивості

Одним із основних понять АСУ є широко вживане в звичайній мові слово система. Ми часто вживаємо словосполучення «система знань», «система методів», «система електропостачання», «електроенергетична система», «система генератор-двигун», «система керування», кожним разом розуміючи, що система – це обмежена множина взаємопов’язаних елементів. Подібні приклади можна наводити з інших сфер діяльності людини .

Зрозуміти суть тієї або іншої системи можна тільки тоді, коли дослі-джені всі зв’язки між її елементами і окремими частинами та динамічні властивості всієї множини елементів.

Визначення системи може бути довільним. Наприклад, окремо взятий генератор цілком обґрунтовано можна вважати системою. Однак, більш складна сукупність – турбіна, генератор, збуджувач – є також системою, в якій окремо взятий генератор є підсистемою більш низького рівня. В свою чергу можна визначити більш об’ємну систему, де окремим елементом є енергоблок (електрична частина ТЕЦ). Для детального вивчення перехідного процесу в синхронному генераторі (або для його керування) ми маємо дослідити систему турбіна-генератор-збуджувач, а сталий електричний режим може досліджуватись в системі з одним генератором. Включення до системи нових елементів надає їй інших або додаткових властивостей. Тобто, визначення системи залежить від мети дослідження і, як правило, є складною задачею. Визначивши множину елементів, що утворюють сис-тему, ми умовно проводимо замкнуту границю, за межами якої залиша-ються інші елементи, що не ввійшли в систему, тобто система існує не ли-ше сама по собі, а в оточенні інших елементів, що утворюють зовнішнє середовище. Зовнішнє середовище здійснює вплив на систему, а в свою чергу система впливає на зовнішнє середовище. Число таких впливів безмежне, але враховувати слід тільки ті, від яких суттєво залежить стан системи.

Промислову електричну мережу часто виділяють в окрему систему електропостачання. Границя між нею та зовнішнім середовищем (електроенергетичною системою) чітко встановлюється в кожному конкретному випадку. Іноді вона може проходити через роз’єднувач, що встановлений на живильному вводі. Регулювання збудження на генераторах електростанцій, комутації ліній електропередач живильних мереж позначаються на рівнях напруги в вузлах систем електропостачання, що слід розглядати, як впливи зовнішнього середовища. З іншої сторони, наявність, наприклад, в системі електропостачання споживачів, які мають нелінійну вольт-амперну характеристику, спричиняє появу вищих гармонік в мережах енергосистеми, що можна розглядати як вплив системи на зовнішнє середовище. Таке явище привертає увагу лише тоді, коли воно супроводжується відхиленнями від норм показників якості електроенергії або перебоями в роботі систем автоматики, суттєвими втратами потужності і т. д.

Стан системи оцінюється параметрами стану, що утворюють вектор параметрів стану. Вплив зовнішнього середовища на систему називається входами системи та характеризується параметрами входу. Вони бувають керованими, утворюючи вектор керування Х , та збурювальними. Параметри збурення створюють вектор збурень U . Вплив системи на зовнішнє середовище називається виходами системи і відповідно характеризується параметрами виходу (вектор Y).

Параметрами стану системи електропостачання можуть бути параметри її режиму: струми ліній, напруги в вузлах, потужності, коефіцієнти потужності, а також параметри схеми: коефіцієнти трансформації цехових ТП, параметри надійності окремих елементів електричної мережі. Параметри стану є елементами вектора параметрів стану – Z. Цілеспрямовані впливи зовнішнього середовища (керування) – це регулювання відпайок на трансформаторах центрів живлення, в результаті чого цілеспрямовано змінюється напруга в промисловій мережі. Прикладом збурення є аварійні пошкодження в живильних мережах, в результаті яких змінюються напруги в вузлах системи електропостачання, потужності, що споживаються окремими навантаженнями.

Спрощене уявлення про систему можна зобразити рисунком (рис. 1.1), де Т – індекс транспонування.

Існує сучасний науковий метод дослідження систем – системний ана-ліз, який використовується для дослідження систем енергетики. Під сис-темним аналізом розуміється всебічне, систематизоване (побудоване на основі певного набору правил) вивчення складного об’єкта в цілому разом із всією сукупністю його складних зовнішніх та внутрішніх зв’язків, яке проводиться для виявлення можливостей покращення функціонування цього об’єкта .

Можна виділити такі основні етапи системного аналізу:

– постановка задачі: формулювання мети дослідження;

– структуризація системи: локалізація системи та визначення її зовнішнього середовища;

– побудова моделі;

– дослідження моделі, в результаті якого виявляється поведінка об’єк-та, що моделюється, в різних умовах та при різних станах зовнішнього середовища та самого об’єкта.