1.9 Загальна характеристика задач керування нормальними режимами систем електропостачання

Розглянемо задачі керування електричними режимами, що виникають в системі електропостачання і які потребують їх реалізації в реальному масштабі часу. Характерними ознаками цих задач є:

– потреба в оперативній інформації;

– обмежений проміжок часу на відпрацювання та реалізацію вектора керування.

Остання особливість зумовлена динамічними властивостями об’єкта керування. Очевидно, що за час, потрібний для розрахунку та на реалізацію керівного рішення, параметри режиму об’єкта керування повинні мати незначні зміни. До речі, ця обставина може стати вирішальним фактором при виборі технічних засобів для керування об’єктом.

Оперативна інформація може знадобитися, якщо деякі параметри вектора стану мають відхилення від норм. Для цього організовують або неперервний їх контроль, або дискретний – через деякий проміжок часу. Оперативна інформація має малий обсяг (порівняно з неоперативною), а також може бути отримана та перероблена за малий проміжок часу.

Перерахуємо деякі задачі керування нормальними режимами в системі електропостачання промислового підприємства, які доцільно реалізувати в системі АСУЕ, та коротко розкриємо їх зміст.

Постійний контроль положення комутаційних апаратів в силових колах живлення. Це дає змогу відтворювати на моніторі оперативну інформацію про стан апаратів, про ділянки схеми, що знаходяться під напругою і по яких передається електрична енергія. Таку задачу доцільно мати в складі АСУЕ, коли на підприємстві складна схема електропостачання. Маючи інформацію про стан схеми, можна зменшити ймовірність неправильних дій при виконанні оперативних перемикань. Задача потребує датчиків положення комутаційних апаратів, що зістиковані з ЕОМ, і функціонує в режимі розімкнутої системи керування (в режимі інформатора): автоматизований збір оперативної інформації, її оброблення і видача на монітор або на друк.

Вимірювання поточних значень параметрів режиму в системі живлення (активні та реактивні потужності, напруги, струми, коефіцієнти потужності), що дозволяє одержати добові графіки навантаження, графіки навантажень за тривалістю, оцінити нерівномірність графіків, слідкувати за перевантаженням деяких ділянок електромережі, отримати та обробити статистичний матеріал різного змісту про режими живлення. Оброблення одержаної інформації виконується автоматизовано. Інформація, яку можна отримати, корисна для будь-якої системи електропостачання, а розглянута задача може мати широке використання.

Виконання оперативних перемикань в мережах, або контроль за їх виконанням. У першому випадку автоматично, за командами ЕОМ, виконується вказане оперативне перемикання на основі інформації про стан схеми електроживлення. Система функціонує в замкнутому режимі: автоматизований збір інформації, її оброблення та автоматизований вплив на об’єкт керування. В іншому випадку система працює в режимі радника, а перемикання виконує черговий диспетчер. Іноді задача функціонує як тренажер для відпрацювання навиків оперативного персоналу.

Постійний контроль графіка навантаження підприємства та його вирівнювання не дасть змоги споживати електроенергію більше заявленого максимуму потужності. Найбільшого ефекту можна досягнути, якщо є змога одночасно з контролем вирішувати задачу прогнозу динаміки потужності на основі інформації, що накопичена за час попередніх спостережень. У цьому випадку видається інформація про потужність, що очікується, наприклад, через 10 або 20 хвилин і енергодиспетчер, при потребі, вирішує, які потужності на підприємстві слід вимкнути і вчасно вимикає їх. Задача корисна, якщо підприємство працює в умовах жорстких обмежень з боку енергопостачальної компанії.

Характерним для позначених задач є те, що автоматизовано визначається вектор керування в умовах безальтернативності. Однак, існує багато задач керування нормальними режимами в системі електропостачання, які мають альтернативні розв’язки, і потрібно знайти найкращий із множини допустимих. Наприклад, коли за вимогою енергосистеми треба знизити потужність підприємства на задану величину P, кВт. Можна зазначити багато варіантів для виконання цієї вимоги. Всі вони забезпечать зниження потужності – P, але збиток для підприємства може бути нанесений різний. Такі задачі відносяться до класу оптимізаційних і викликають найбільший інтерес як з точки зору їх математичної постановки, так і технічної реалізації. Задачі оптимізації характерні тим, що іноді це специфічні задачі для певного підприємства, мають складну математичну постановку, але їх використання дає велику ефективність. Слід зазначити, що доля оптимізаційних задач керування в складі діючих АСУ незначна, хоча їх реалізація має малий термін окуп-ності.

Параметри електричного режиму є динамічними, тобто зазнають змін в часі. Якщо параметри нормального режиму в системі змінюються в незначних межах, достатньо одного вектора керування. Задачі керування з такою реалізацією мають певний інтерес, оскільки потребують менших коштів, але вони є проектними і тому розглядатися не будуть. А якщо межі зміни параметрів нормального режиму значні, то ефективного керування можна досягти тільки за рахунок постійного коригування вектора керування, яке проводиться час від часу.

Оптимізаційну задачу, яка має динамічні властивості, доцільно вирі-шувати (знаходити оптимальний вектор керування) методами оптимального керування. Вибір оптимального вектора керування слід проводити в межах параметрів пристроїв, що керують системою.

Найбільш типовими задачами оптимального керування нормальними режимами є регулювання графіків активного та реактивного навантажень підприємства, розподіл потужності між агрегатами, вибір числа та складу енергообладнання, керування якістю електроенергії. Загальна задача оптимального керування нормальними режимами в системі електропостачання може бути сформульована таким чином: використовуючи всі наявні можливості, слід забезпечити такий сталий режим роботи всіх енергооб’єктів, при якому досягається задоволення потреб електроенергією належної якості та надійності з мінімальними затратами на її отримання, перетворення та передачу . Звичайно, задача оптимального керування нормальними режимами в такій постановці надзвичайно складна і вирішена бути не може. Тому для вирішення задачі звертаються до принципу декомпозиції, коли замість складної задачі вирішують послідовність локальних задач.

Оптимальне керування може мати різний ступінь автоматизації. Це може бути розімкнута система керування: коли збір інформації, її введення в ЕОМ, реалізація отриманого вектора керування виконується людиною або коли людина виконує тільки збір та введення інформації чи реалізацію вектора керування. Для замкнутих систем характерно, що всі зазначені функції реалізуються автоматизовано.