image
energas.ru

Газовая промышленность № 5 2017

Автоматизация

01.05.2017 11:00 КОНЦЕПЦИЯ И БАЗОВАЯ СТРУКТУРА ВСЕРЕЖИМНОГО МОДЕЛИРУЮЩЕГО КОМПЛЕКСА
Проектирование, исследование и эксплуатация интеллектуальных энергосистем (ИЭС) с активно-адаптивными сетями (ААС) требует решения большого числа нетривиальных задач. Разрабатываемые технические решения и используемое при этом оборудование во многом являются новыми не только для российской энергетики, но и для мировой практики в целом. Поэтому их внедрение требует тщательного анализа, а также, в большинстве случаев, индивидуального подхода и проведения научных исследований, обеспечивающих не только получение желаемого технико-экономического эффекта, но и оценку влияния новых элементов сети на энергосистему в целом. Использование неполной или малодостоверной информации о режимах и процессах в энергосистемах может привести к принятию неверных проектных и эксплуатационных решений в реальных ИЭС, что, в свою очередь, может стать причиной тяжелых системных аварий, связанных со значительным технологическим и экономическим ущербом. Ввиду известной специфики ИЭС с ААС единственным способом получения такого рода информации является математическое моделирование. Все это предъявляет повышенные требования к используемым инструментам и методикам исследования при решении подобного рода задач. Данная работа посвящена описанию нового подхода к моделированию ИЭС – концепции гибридного моделирования. Согласно этой идеологии для достижения высокой адекватности моделирования объединяются несколько методов: аналоговый, цифровой (численное) и физический. Аналоговая часть обеспечивает отсутствие методической погрешности интегрирования. Цифровая часть позволяет на программном уровне реализовать алгоритмы управления и изменения параметров воспроизводимой энергосистемы. На физическом уровне обеспечиваются связь и коммутация моделируемых элементов аналогично тому, как это осуществляется в реальной энергосистеме. Помимо деталей, касающихся концепции гибридного моделирования, в статье приведены аппаратные особенности средства реализации этой концепции – гибридного моделирующего комплекса реального времени ИЭС, альтернативы применяемым в настоящее время цифровым моделирующим комплексам.
Ключевые слова: ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ, ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ, АКТИВНО-АДАПТИВНЫЕ СЕТИ, ГИБРИДНЫЙ МОДЕЛИРУЮЩИЙ КОМПЛЕКС, ПРОЦЕССОРЫ, СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ ГИБРИДНЫЕ СОПРОЦЕССОРЫ.
Открыть PDF


Сложность, протяженность, разветвленность электроэнер­гетических систем (ЭЭС) и единство, непрерывность, быстро­течность протекающих в них процессов производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии при всевозможных нормальных, аварийных и послеаварийных режимах работы составляют совокупность факторов зависимости надежности и эффективности ЭЭС от уровня и качества их автоматизации. Поэтому одной из основных тенденций современного развития и совершенствования энергосистем является радикальное повышение их целенаправленной автоматической управляемости. Поскольку наименее автоматизированной в настоящее время остается электросетевая составляющая ЭЭС, основной акцент в этой тенденции сделан на электрические сети. Главными средствами реализации тенденции являются устройства и технологии FACTS (Flexible Alternative Current Transmission Systems – гибкие системы передачи электроэнергии переменным током) на базе силовой полупроводниковой электроники, которые совместно с внедрением микропроцессорной автоматики и информационно­управляющих систем, использующих новейшие достижения IT­технологий, позволяют преобразовывать существующие пассивные электрические сети в ААС. В конечном счете традиционные ЭЭС трансформируются в ИЭС с ААС. Однако достижение этой цели связано с решением комплекса сложных и нестандартных задач проектирования, исследования и последующей эксплуатации ИЭС с ААС. К таким задачам можно отнести:

• определение и обоснование наиболее эффективных состава и мест установки устройств FACTS;

• разработку и исследование законов и алгоритмов целенаправленного и системного управления конкретными устройствами FACTS, обеспечивающими регулирование напряжений и потоков реактивной мощности, увеличение пропускной способности линий электропередачи и распределение потоков мощности, демпфирование колебаний, минимизацию потерь, ограничение токов коротких замыканий, компенсацию гармоник, объединение несинхронно работающих энергорайонов и энергосистем;

• достаточно полный и достоверный бездекомпозиционный анализ условий работы и функционирования силового оборудования, включая устройства FACTS, все виды и типы релейной защиты и автоматики (РЗА), а также определение адаптированных и адаптируемых к конкретным условиям настроек этих средств;

• разработку и исследование создаваемых структур информационно­управляющих систем ИЭС с ААС;

• обеспечение возможности достаточно полного и достоверного автоматизированного анализа, в том числе оперативного и в реальном времени, непрерывного спектра текущих, ретроспективных и других процессов, протекающих в оборудовании при всевозможных режимах его работы для оценок апериодической, колебательной, динамической устойчивости ИЭС с ААС и других целей, а также создание обладающих данными свойствами и возможностями средств обучения и тренажа специалистов для работы в ИЭС с ААС.

1_1_3.png

Если в обозначенных задачах исключить аспекты, присущие ИЭС с ААС, то и в интерпретации для обычных ЭЭС прослеживается очевидное условие их надежного и эффективного решения – наличие возможности получения максимально полной и достоверной информации о процессах во всем значимом оборудовании и ИЭС в целом при всевозможных нормальных и анормальных режимах их функционирования. Такая возможность по вполне понятным причинам может быть реализована только путем моделирования ИЭС, причем преимущественно математического.

Между тем в используемых в настоящее время для подобных целей программных и программно­аппаратных средствах [1–2] расчета режимов и процессов в реальных ИЭС часто применяются упрощения и ограничения для математических моделей ИЭС и условий их решения. Характер этих упрощений и ограничений напрямую зависит от назначения конкретного симулятора. Их использование, несомненно, наносит существенный ущерб полноте и достоверности результатов математического моделирования. Главной причиной необходимости упрощений и ограничений является то, что достаточно полная и достоверная трехфазная математическая модель любой реальной ИЭС с учетом допустимого частичного эквивалентирования всегда содержит жесткую и высокого порядка нелинейную систему дифференциальных уравнений. Эта система плохо обусловлена, согласно теории методов дискретизации для дифференциальных уравнений, на ограничительных условиях применимости методов их численного интегрирования, которые доминируют в существующих средствах моделирования ЭЭС. Поэтому ее удовлетворительное решение маловероятно, а для улучшения обусловленности необходимо снижать жесткость, дифференциальный порядок, нелинейность и уменьшать интервал решения. Это осуществимо только за счет декомпозиции режимов и процессов в ИЭС, упрощения математических моделей оборудования и ИЭС в целом, а также сокращения интервала воспроизведения процессов. Кроме того, безотносительно к конкретным методам численного интегрирования дифференциальных уравнений, упрощениям и ограничениям, всегда неизвестной остается присущая им действительная методическая ошибка решения, которая может накапливаться, и ее определение в названной теории отнесено к разряду фундаментальных проблем [3].

1_1.png

В силу методического характера рассмотренной проблемы определяемые ею указанные негативные следствия возникают при сугубо численном моделировании любых больших динамических систем независимо от используемой компьютерной техники. В рамках указанного одностороннего подхода изменить что­то невозможно. Методологической альтернативой, позволяющей радикально решать проблему адекватного моделирования больших динамических систем, может служить подход, представляющий собой гибридное моделирование [4–7]. Этот подход открывает возможность для каждого значимого аспекта сложной проблемы подбирать и создавать наиболее эффективные методы и средства, агрегированная совокупность которых обеспечивает требуемый уровень решения проблемы в целом.

1_1_1.png

Данный подход в решении проблемы адекватного моделирования сложных и больших динамических систем, к которым, несомненно, относятся ИЭС с ААС, с различной интенсивностью и результативностью длительное время изучается, обсуждается и реализуется во всех развитых странах мира (ежегодная конференция Hybrid Systems: Computation and Control (HSCC) проходит в разных странах с 1998 г.),
однако ввиду гораздо более высокой сложности построения подобного рода систем не получил широкого распространения и развития. На сегодняшний день одним из наиболее развитых и проработанных решений в области гибридного моделирования энергосистем является разработанный в Томском политехническом университете всережимный моделирующий комплекс реального времени ЭЭС (ВМК РВ ЭЭС) [4–12].

1_1_2.png


Концепция гибридного моделирования ЭЭС

Общие положения концепции адекватного моделирования ИЭС с ААС определяют сформулированные выше условия решения этой проблемы и необходимую для их выполнения совокупность мероприятий:

1) основополагающими при решении данной проблемы являются:

• использование для всех моделируемых элементов ИЭС с ААС математических моделей с полноценным учетом основного и вспомогательного оборудования, полно и достоверно воспроизводящих реальный непрерывный спектр процессов в этом оборудовании при различных режимах его работы;

• осуществление в реальном времени с гарантированной точностью непрерывного решения совокупной математической модели ИЭС с ААС в течение времени протекания значимых процессов в оборудовании и ИЭС с ААС в целом;

2) для выполнения всех условий решения проблемы адекватного моделирования ИЭС с ААС, исключающих необходимость принципиально значимых упрощений и ограничений, создаются и объединяются обеспечивающие эти условия средства;

3) средства моделирования ИЭС с ААС создаются и применяются согласно принципу естественной адекватности их методической и инструментальной основы соответствующим аспектам решаемой проблемы, в частности принципу соответствующего структурного параллельного моделирования элементов и ИЭС с ААС в целом согласно естественной структурности и свойствам ИЭС;

4) теоретической основой для параллельного объектного моделирования ИЭС с ААС являются всережимные математические модели для всех значимых элементов ИЭС с ААС и способ непрерывного неявного методически точного решения жестких нелинейных систем дифференциальных уравнений этих моделей;

5) при создании и объединении необходимых для решения поставленных задач средств моделирования ИЭС с ААС предусматривается обеспечение этими средствами современных и перспективных профессионально ориентированных, автоматизированных и автоматических информационно­управляющих возможностей.

Конкретизация и обоснование общих положений преобразуют их в основные положения концепции адекватного моделирования в реальном времени ИЭС с ААС:

1) для достижения необходимой полноты и достоверности моделирования все без исключения значимые элементы ИЭС с ААС воспроизводятся создаваемыми для этих целей математическими моделями, исключающими декомпозицию процессов (т. е. без разделения их на установившиеся, электромеханические и электромагнитные переходные процессы) в оборудовании и ИЭС с ААС в целом;

2) для обеспечения методически точного, параллельного, непрерывного решения в реальном времени и на неограниченном интервале образуемых всережимными математическими моделями жестких нелинейных систем дифференциальных уравнений высокой размерности используется единственно обеспечивающий такую возможность способ – аналоговое решение, которое в России также называют методом непрерывного неявного интегрирования (рис. 1);

3) для обеспечения возможности практически неограниченного и естественного наращивания размерности моделируемых ИЭС с ААС, адекватного воспроизведения спектра всевозможных трехфазных продольных и поперечных коммутаций, включая пофазные, а также подключения физических моделей различного оборудования узлы моделируемых трехфазных схем ИЭС с ААС формируются на физическом уровне путем преобразования непрерывных математических переменных фазных токов моделируемых элементов ИЭС с ААС в соответствующие им модельные физические токи и, соответственно, напряжения;

4) для осуществления всех видов автоматизированного и автоматического управления параметрами и настройками моделируемого оборудования, коммутационными элементами и моделированием в целом, а также представления, функционального преобразования и отображения информации, моделирования функционирования релейной защиты и автоматики используется цифро­аналоговое и аналого­цифровое преобразование информации и создаются необходимые для этого программно­технические средства;

5) реализация п. 1–3 с учетом п. 4 осуществляется путем разработки специализированных процессоров (СП), унифицированных для всех видов элементов ИЭС с ААС и универсальных для каждого из них, содержащих соответствующие реализуемым математическим моделям силового оборудования ИЭС с ААС специализированные гибридные сопроцессоры (ГСП) и микропроцессорный узел (МПУ), состоящий из центрального процессора (ЦП) и функционально ориентированных периферийных процессоров (ПП). Трехфазные модельные физические входы­выходы всех СП оснащаются цифроуправляемыми продольно­поперечными коммутаторами (ППК), с помощью которых реализуются п. 3, 4 в СП, включая осуществление всевозможных трехфазных и пофазных коммутаций, в том числе в задаваемые моменты их выполнения;

6) реализация п. 4 с учетом п. 1–3 и 5 обеспечивает потенциально необходимый спектр информационно­управляющих возможностей для моделирования в реальном времени ИЭС с ААС и эффективного решения обозначенных и других задач их проектирования, исследования и эксплуатации, для чего функциональные трехфазные входы­выходы фаз А, В и С всех СП соединяются между собой согласно топологии моделируемой ИЭС с ААС с помощью коммутатора трехфазных узлов (КТУ), а ЦП их МПУ объединяются посредством сетевых коммутаторов (СК) локальной компьютерной сетью (ЛКС) с сервером, на котором устанавливается разработанное для указанных целей специализированное программное обеспечение (ПО). В результате образуется мультипроцессорная моделирующая система реального времени ИЭС с ААС – ВМК РВ ЭЭС, для пользования которой создается профессионально ориентированное программное обеспечение АРМ клиента. Данное ПО без ограничений устанавливается на сервере и на компьютерах пользователей во внешних компьютерных сетях, информационно взаимодействующих с сервером ВМК РВ ЭЭС посредством сети Ethernet;

7) для информационно­управляющего и физического взаимодействия с реальным оборудованием – станциями управления устройствами FACTS, РЗА, оперативно­информационным комплексом (ОИК), информационно­управляющими системами ВМК РВ ЭЭС и другими внешними средствами (ВС) – разрабатываются и используются соответствующие интерфейсные программные и программно­технические средства (ИПТ), имеющие для физического взаимодействия с ВС согласующие усилители и информационные взаимосвязи с сервером и СП по локальной и внешним компьютерным сетям.

    1_1_4.png 

1_1_5.png

Аппаратная часть ВМК РВ ЭЭС

Сформулированная концепция и конкретное содержание ее положений ориентированы на достижение эталонных свойств и возможностей созданной моделирующей системы, и поэтому ее практическое осуществление обеспечивает высокий уровень надежности и эффективности решения задач проектирования, исследования и последующей эксплуатации ИЭС с ААС.

Структурная схема ВМК РВ ЭЭС, соответствующая рассмотренной концепции, приведена на рис. 2. Внешний вид созданного и функционирующего в ТПУ экспериментального образца ВМК РВ ЭЭС представлен на рис. 3. Экспериментальный образец включает 126 СП, которыми реализуется трехфазная модель ЭЭС, содержащая: 279 шин, 69 электрических машин (синхронные генераторы, синхронные двигатели, асинхронные двигатели), 126 линий электропередачи, 58 трансформаторов и автотрансформаторов, 138 обобщенных нагрузок.

В соответствии с обозначенным подходом и структурой средств осуществления сформулированной концепции адекватного моделирования ИЭС с ААС все СП в ВМК РВ ЭЭС имеют единую общую структуру и, соответственно, строятся по единым принципам:

1) специализация СП определяется видом моделируемого основного оборудования: синхронных и асинхронных электрических машин; многообмоточных трансформаторов и автотрансформаторов; линий электропередачи; управляемых или неуправляемых шунтирующих реакторов и конденсаторных батарей, а также статических тиристорных компенсаторов; статических синхронных компенсаторов; устройств управляемой продольной компенсации или ограничителей токов короткого замыкания; управляемых фазоповоротных устройств; объединенных регуляторов потоков мощности; вставок или линий постоянного тока; управляемых обобщенных нагрузок;

2) для каждого вида СП синтезируется адаптируемая для всех типов оборудования данного вида трехфазная математическая модель, достаточно полно и достоверно описывающая единый непрерывный спектр симметричных и несимметричных нормальных, аварийных и послеаварийных процессов в этом оборудовании;

1_1_6.png

3) поскольку все синтезированные математические модели неизбежно содержат жесткие нелинейные системы дифференциальных уравнений, для их методически точного решения в реальном времени применяется единственно обеспечивающий такие возможности метод их непрерывного неявного интегрирования (рис. 1), для реализации которого создаются соответствующие специализированные параллельные цифро­аналоговые структуры – ГСП, являющиеся базовыми функциональными элементами СП;

4) представленные мгновенными значениями напряжений непрерывные математические переменные токов фаз А, В, С в ГСП преобразуются в соответствующие им модельные физические токи с помощью преобразователей «напряжение – ток» (ПНТ). Этим достигаются: возможность значительного естественного наращивания размерности непрерывно моделируемой в реальном времени трехфазной ИЭС с ААС; естественное взаимодействие моделируемого оборудования и реализация всевозможных коммутаций в ИЭС с ААС; подключение различных модельных физических элементов и взаимодействие с реальными станциями САУ устройств FACTS, РЗА и ВС. Выходы ПНТ оснащаются цифро­управляемыми униполярными аналоговыми ключами (ЦУАК), образующими ППК и обеспечивающими всевозможные трехфазные и пофазные коммутации, в том числе связанные с формированием посредством КТУ топологий моделируемых ИЭС с ААС. Дополнив схему ЦУАК резистивными и/или емкостными сопротивлениями, можно адекватно смоделировать работу IGBT [12], которые широко применяются в FACTS и HVDC;

1_1_7.png

5) все СП содержат МПУ, ЦП которых объединены между собой и сервером ВМК РВ ЭЭС посредством ЛКС и СК. В рамках каждого СП осуществляются управление цифро­аналоговым преобразованием ГСП, выполнение обозначенных в структуре средств реализации концепции адекватного моделирования ИЭС с ААС функций и рассмотренное там же взаимодействие с ПП МПУ. Таким образом реализуются: автоматизированное интерактивное и автоматическое управление, включая функциональное, параметрами и настройками моделируемого с помощью ГСП оборудования; адекватное моделирование функционирования присущих этому оборудованию средств РЗА, САУ устройств FACTS и др.; преобразование форм представления информации и ее функциональная обработка; реализация различных информационно­управляющих взаимодействий в моделируемой ИЭС с ААС и с реальными ВС.

Соответствующий каждому из четырех информационно­управляющих уровней (рис. 2б) адекватный реальным условиям диапазон времени выполнения вышеуказанных функций иллюстрирует структура, приведенная на рис. 4. Стоит отметить, что указанные на рисунке времена могут быть значительно уменьшены за счет перехода на операционную систему жесткого реального времени, например QNX, а также за счет использования более современных электронных и микропроцессорных компонентов.

1_1_8.png

Сформулированные принципы построения СП и рассмотренная ранее структура ВМК РВ ЭЭС определяют представленную на рис. 5 единую обобщенную структуру.

Все программные взаимодействия по ЛКС определяются ЦП, который выдает команды ПП и получает от них ответы, т. е. ПП не могут самостоятельно инициировать передачу данных или команд по ЛКС другим ПП без участия ЦП. Команды и данные передаются от ЦП по двум каналам: по широковещательной шине CAN без генерации ответов от ПП и по индивидуальным шинам UART (RS422) с ответом от ПП пакетом запрашиваемых данных (рис. 6). ЦП также взаимодействует с сервером ВМК РВ ЭЭС по ЛКС. Для каждого типа СП предусмотрены свои индивидуальные наборы ПП с ПО, характерным для данного типа. 

Специализированные гибридные процессоры

К сожалению, объем статьи не позволяет привести детали и описание всех имеющихся СП. Дальнейшая информация представлена для СП синхронных и асинхронных электрических машин (СПМ). Структурная схема СПМ представлена на рис. 7а.
Модель указанных машин и, соответственно, схема ее реализации учитывают сопутствующее конкретным их видам и типам дополнительное оборудование: первичные двигатели (ПД) и системы возбуждения (СВ) [10], включая системы автоматического регулирования (САР) и управления (САУ), средства РЗА, приводимые двигателями механизмы, а также всевозможные трехфазные и пофазные продольные и поперечные коммутации статорных цепей. Внешний вид СПМ представлен на рис. 7б.

ЦП отвечает за программное взаимодействие с сервером ВМК РВ ЭЭС и ПП, а также задание значений в цифро­аналоговые преобразователи (ЦАП) СП. Процессор аналого­цифрового преобразования (АЦП) обеспечивает чтение мгновенных значений режимных переменных моделируемого оборудования (фазные токи и напряжения) и формирование векторных значений, расчет действующих значений трехфазных мощностей (P, Q, S), а также управление параметрами СП (с помощью ЦАП) в реальном времени. МПУ производит расчет в реальном времени системы уравнений автоматического регулятора возбуждения (АРВ) и автоматического регулятора турбины (АРТ) для генератора или приводимого механизма для двигателей. Процессор DQ реализует взаимное преобразование мгновенных значений токов и напряжений из координат dq в трехфазные координаты ABC и наоборот. ПК управляет состояниями продольных и поперечных коммутаторов СП (выключатели, замыкатели), в том числе пофазно. Х1, Х2 – разъемы модуля, через которые осуществляется электропитание процессоров и СП в целом. Для уменьшения чувствительности к помехам прецизионных аналоговых элементов материнская плата модуля включает четыре слоя: слой «земли (ZOT)», слой электропитаний (±15 V) и два слоя трассировки электрических связей. Электропитание микропроцессоров и аналого­цифровых преобразователей (+5 V, +5 V_AN, Z5, ZADC) осуществляется в модуле с использованием навесных шин, соединяющих шины на разъемах Х1, Х2 и область модуля, занятую цифровыми устройствами.

Приведенная структурная схема СПМ (рис. 7) содержит идентичные для всех СП элементы: ПНТ, повторители напряжения (ПН), МПУ и управляемый периферийным процессором МПУ ППК на ЦУАК с переходными сопротивлениями коммутаций R_ПА, R_ПВ, R_ПС, R_ПЗ. Кроме того, СПМ содержит ГСП электрических машин (ГСМ), который необходим для непрерывного и методически точного решения в реальном времени с приемлемой инструментальной точностью жесткой нелинейной системы дифференциальных уравнений полной и достоверной математической модели синхронных и асинхронных электрических машин. Образующиеся непрерывно в результате решения представленные напряжениями математические переменные токов фаз преобразуются с помощью ПНТ в соответствующие им модельные физические токи. Непрерывно формирующиеся при этом в узлах статорных цепей напряжения фаз, являющиеся зависимыми математическими переменными, вводятся в ГСМ с помощью ПН, исключающих физическое влияние этих обратных связей.

Ввиду значительного разнообразия сопутствующего оборудования, особенно САР, САУ, средств РЗА, моделирование данного оборудования целесо­образно осуществлять в МПУ СП электрических машин. При этом реализация этих элементов распределена между уровнями ЦП и ПП в зависимости от необходимых для реализации каждой из этих моделей вычислительных ресурсов.

Процессы в электрических машинах, непосредственно взаимосвязанных с другим основным оборудованием ИЭС: трансформаторами (автотрансформаторами), линиями электропередачи, обобщенными нагрузками и др., являются определяющими, а описывающие их математические модели весьма консервативны. Это делает возможным синтезировать для этих элементов универсальные модели, гибкость которых обеспечивается изменением числовых значений конкретных параметров. Модели обозначенного оборудования воспроизводятся посредством ГСМ. Вместе с тем влияющее на процессы в электрических машинах функционирование взаимодействующего дополнительного оборудования: ПД генераторов и СВ синхронных машин, особенно их САР и РЗА, и приводимых синхронными и асинхронными двигателями (СД и АД) механизмов – также необходимо воспроизводить не менее адекватными математическими моделями. Однако их реализация более целесообразна посредством процессоров МПУ.

В соответствии с вышеизложенным теоретическую основу СПМ составляют математические модели указанного основного и сопутствующего оборудования, главной среди которых является математическая модель синхронных и асинхронных электрических машин. Кратко в СПМ воспроизводятся полная система уравнений Парка повышенной точности, уравнения формирования трехфазной системы ABC и взаимного преобразования переменных систем dq (dq « ABC) (реализация представлена на рис. 8). Повышение точности достигается за счет увеличения числа моделируемых демпферных контуров и учета частотной зависимости их параметров. Учет трех демпферных контуров по оси d и четырех – по оси q обеспечивает практически во всех случаях необходимую достоверность моделирования реального спектра процессов электрической машины.

Кроме того, обозначенная система уравнений дополняется дифференциальными уравнениями движения ротора, описания процессов в возбудителе и каналах регулирования АРВ СВ, а также воспроизводящими процессы в ПД: турбине, котлоагрегате для паровых турбин и их САР. Помимо этого в модели электрической машины учтены нелинейность намагничивания стали ротора, а также зависимость роторных контуров машины от частоты.

 

Кросс­плата для взаимодействия специализированных процессоров

Кросс­платы КТУ предназначены для объединения трехфазных входов­выходов СП согласно топологии моделируемой ИЭС с ААС, а также для организации системы электропитания модулей СП (рис. 9).

Данное конструктивное решение организации электропитания и объединения КТУ позволяет при необходимости удобно и оперативно осуществлять смену кросс­плат.

 

Заключение

В заключение необходимо отметить, что спроектированная особым образом программно­аппаратная структура ВМК РВ ЭЭС позволила минимизировать недостатки, присущие аналоговым комплексам, например дрейф нуля и др., сохранив при этом их преимущества, главное из которых – исключение методической ошибки решения математических моделей элементов и, соответственно, совокупной модели ИЭС с ААС в целом. На это не влияют дифференциальный порядок, жесткость и интервал решения. Точность решения гарантирована и определяется только инструментальной погрешностью аппаратной части комплекса. Минимизация этой погрешности обеспечивается применением прецизионных интегральных компонентов.

Верификация модели Тюменской энергосистемы России, реализованная в ВМК РВ ЭЭС, производилась сопоставлением теоретических характеристик моделируемого оборудования ИЭС с имеющимися данными, доступными в литературных источниках и полученными от эксплуатационного персонала. Кроме того, сравнивались электрические параметры (P, Q, I, U) в модели с соответствующими данными оперативно­информационного комплекса (ОИК) Тюменской ЭЭС. Максимальное отклонение при этом было в пределах 5 %.

ВМК РВ ЭЭС благодаря своим свойствам и возможностям был использован в качестве полигона для отработки различного рода решений. Фрагменты этих исследований описаны, в частности, в [5, 6, 8–12].

Работа выполнена в рамках проекта, который осуществляется при поддержке Некоммерческого партнерства «Глобальная энергия» (тема проекта: «Разработка программно­аппаратной платформы для всережимного моделирования в реальном времени интеллектуальных энергосистем»



← Назад к списку