Автореферат (1144078), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Предложен новый подход к симметризации режимов трехфазных систем, отличающийсявозможностью расположения нескольких однофазных компенсирующих устройств (устройств суправляемой реактивностью) таким образом, что улучшается режим работы всех потребителейэлектроэнергии.2. Предложен и апробирован алгоритм поиска наилучшего расположения устройств суправляемой реактивностью в трехфазной системе с целью улучшения симметричности режима ееработы.3.

Для работы алгоритма изменения параметров устройств с управляемой реактивностью вреальном масштабе времени, использующего многоцелеую оптимизацию, предложены новыевысокоэффективные методы оценки переменной составляющей трехфазной мощности и(или)компонентов системы симметричных последовательностей.Практическая значимость работы1. На основе предложенного в диссертационной работе подхода решена задачасимметризации трехфазной сети стекольного завода.2. Предложенный подход позволяет уменьшить количество компенсирующих устройств вкаждом узле, тем самым снижая затраты на систему компенсации по сравнению страдиционными методами, а также снизить затраты на техническое обслуживание.3. Получены новые эффективные алгортмы осуществляющие на основе решения задачмногоцелевой оптимизации оптимальное управление автономной ЭЭС с накопителем энергии.Основные положения диссертации, выносимые на защиту:- разработка и исследование точности метода, работающего в режиме реального времени,оценки токов и напряжений трехфазных систем и получение взаимосвязей этих величин среактансом устройств с управляемой реактивностью;- разработка системе Matlab математической модели для оптимизации трехфазной системыпо скалярным и векторным критериям качества и ее апробация к симметризации режимовработы трехфазной сети стекольного завода;- постановка и решение задач оптимизации размещения устройств с управляемойреактивностью для произвольных трехфазных систем с помощью методов векторнойоптимизации;4- метод оптимального управленияавтономной ЭЭС с накопителем энергии, основанный нарешения задач многоцелевой оптимизации.Достоверность результатовПодтверждается корректным применением методов математического моделированияпроцессов в электрических цепях и методов оптимизации.Апробация работыОсновные результаты диссертационной работы докладывались на:1.Международнойнаучно–практическойконференции«Recent Advances in MathematicalMethods in Applied Sciences», 2014, СПБ.2.Международнойнаучно–практическойконференции«IEEE NW Russia Young Researchers inElectrical and Electronic Engineering Conference (EIConRusNW)», 2016, СПБ.ПубликацииОсновные результаты диссертационной работы опубликованы в 5 печатныхработах, в том числе в периодических рецензируемых российских изданиях, входящих в списокВАК – 3 работы и в список Scopus – 1 работа.Структура и объём диссертации.Диссертационная работа состоится из введения, четырехглав, общих выводов, списка литературы из 87 наименований и 14 приложений, изложена на137страницах, включает 5 таблиц и 56 рисунков.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении раскрыта актуальность темы, сформулирована цель и задачи исследования,представлены основные положения, выносимые на защиту диссертации.В первой главеприведены аналитическое представление основных методов, устройств и теоретических положений симметризации режимов работы трехфазных систем.Во второй главе, относящейся к теоретической части диссертации, с использованием расчетной модели получены соотношения между изменяемыми параметрами устройств и параметрами, характеризующими режим трехфазной системы.

Система питания в реальных устройствахявляется достаточно сложной и может состоять из большого числа компонентов. Однако, длянаших целей ее можно представить в виде достаточно простой схемы замещения. Такой подходоснован в теореме Нортона и Тевенена. В этой главе доказана возможность применения такогоподхода для решения задач симметризации трехфазных систем.Вывод уравнений метода оценивания целевых функций.

Рассмотрим достаточно общий видтрехфазной системы, представленный на рис.1, для которой будем выполнять дальнейшиеисследования.В общем случае, устройствакомпенсации могут быть использованы в любом месте в системе, обеспечивая оптимальный режим ее работы. В работе рассмотреноопределениенаилучшихреактансовустройств компенсации. В этом разделе нерассматривается задача поиска связей междуРис. 1 Модель трехфазной системытоками и напряжениями трехфазной системыи параметрами устройств компенсации.Выражение для тока и напряжения произвольной ветви, не содержащей компенсирующего5устройства в следующей форме:a ( k )  bi(.kn ) x1  ci(.kn) x2  di(.kn ) x1x2a ( k )  b( k ) x  c ( k ) x  d ( k ) x xи U n( k ) ( x1 , x2 )  u.n u.n 1 u.n 2 u.n 1 2In( k ) ( x1, x2 )  i.n1  αx1  βx2  γx1x21  αx1  βx2  γx1 x2и токов в ветвях, содержащих x1 и x2 , соответственноIn( k ) ( x1, x2 ) ai(.kn)  ci(.kn) x2ai(.kn)  bi(.kn ) x1и In( k ) ( x1, x2 ) .1  αx1  βx2  γx1 x21  αx1  βx2  γx1 x2где k  1, N , N – количество узлов трехфазной системы n  A, B, C – индексы фазы; ai(.kn) , bi(.kn ) ,ci(.kn) , d i(.kn ) , au( k.n) , bu(.kn) , cu( k.n) , d u( .kn) , – константы, зависящие от чисел k,.

Коэффициенты α, β и γ в вы-ражении тока является одинаковым для всех ветвей системы.Исследование свойств метода оценивания целевых функций на тестовой задачеОпределение констант α, β, γ , au( k.n) , bu( .kn) , cu( k.n) , d u( .kn) , ai(.kn) , bi(.kn ) , ci(.kn) и d i(.nk ) для схемы, представленной на рис 1 (как и для любой другой схемы) не представляет сложной проблемы. Задаваяряд значений варьируемым реактансам x1, x2 компенсирующих устройств (s – попарно линейнонезависимых наборов  x1.s , x2.s  s  1,7 ) расчетным или экспериментальным путем определимтоки In( .kЭ).s k  1, N и напряжения U n( .kЭ).s k  1, N исследуемой трехфазной системы.

Здесь предполагается, что варьируемые реактансы размещены в некоторых ветвях с номерами p и q, одинаковыми для всех s  1,7 .Для определения токов In( .kЭ).s k  1, N и напряжений U n( .kЭ).s k  1, N выполним 7-кратныйрасчет трехфазной системы при  x1.s , x2.s  s  1,7 , или произведем 7 циклов измерений. Далеедля определения констант необходимо решить N систем линейных уравнений 7-го порядка, однаиз которых показана ниже для некоторого тока I( k ) , варьируемые реактансы размещены в ветвяхnс номерами p и q.( p)1 x1.1( p)1 x1.2 ( p)1 x1.7(q)x2.1(q)x2.2(q)2.7x( p) (q)x1.1x2.1( p) (q)x1.2 x2.2( p) In( .kЭ).1 x1.1( p) In( .kЭ).2 x1.2(q) In( .kЭ).1 x2.1(q) In( .kЭ).2 x2.2x x(k )( p) I n.Э.7 x1.7(k )(q) I n.Э.7 x2.7( p) (q)1.7 2.7 ai(.kn)  (k ) b(k )( p) (q) I n.Э.1 x1.1 x2.1   i(.kn )   In( .kЭ).1 c  ( p) (q)  In( .kЭ).2 x1.2x2.2   i(.nk )   In( .kЭ).2 . d  i.n    α( p) (q)   In( .kЭ).7  In( .kЭ).7 x1.7x2.7   β  γ Нетрудно заметить, что для ветвей, содержащих x1, x2 , последняя система имеет более простой вид.

Для ветви, содержащей x1 имеем(q)1 x2.1(q)1 x2.2 (q)1 x2.5( p) In( .kЭ).1 x1.1 I( k ) x ( p )(q) In( .kЭ).1 x2.1 I( k ) x ( q )(k )( p) I n.Э .5 x1.5(k )(q ) I n.Э .5 x2.5n. Э .2 1.2Для других ветвей запишемn .Э .2 2.2 ai(.kn) (k )( p) (q) I n.Э .1 x1.1 x2.1  ( k )   In( .kЭ).1  ( k ) ( p ) ( q )   ci . n  In( .kЭ).2 x1.2x2.2  I    n.Э .2  . (q)(k )  In( .kЭ).5 x1(.5p ) x2.5  In.Э .5   6( p)1.1( p)1.21 x1 x( p)1 x1.4xx(q)2.1(q)2.2(q)x2.4( p)1.1( p)1.2(q)2.1(q)2.2(k )i .n(k )i.n(k )i.n(k )i .nx x  a x x  b  c( p) (q)  x1.4x2.4   d  In( .kЭ).1 1  αx1.1  βx2.1  γx1.1 x2.1    ( k )   I n.Э.2 1  αx1.2  βx2.2  γx1.2 x2.2   .   ( k )  I n.Э.4 1  αx1.4  βx2  γx1.4 x2.4  Коэффициенты ai(.kn) , bi(.kn ) , ci(.kn) и d i(.kn ) найдены из системы уравнений, коэффициенты au( k.n) , bu(.kn) ,cu( k.n) и d u( .kn) определим из системы.( p)1 x1.1( p)1 x1.2( p)1 x1.4(q)x2.1(q)x2.2(q)x2.4( p) (q)x1.1x2.1   ai(.kn)   U n( .kЭ).1 1  αx1.1  βx2.1  γx1.1 x2.1  ( p) (q)   (k ) x1.2x2.2   bi.n  U n( .kЭ).2 1  αx1.2  βx2.2  γx1.2 x2.2   (k )    ci.n  (k)( p) (q)x1.4x2.4   d i(.kn )   U n.Э.4 1  αx1.4  βx2  γx1.4 x2.4  Исследование точности метода оценивания целевых функций.

Токи и напряжения ветвейопределяются двумя способами: из законов Кирхгофа (точный расчет трехфазной цепи – способ1) и из соотношений – способ 2.Введем в рассмотрение функции g ( x , x )  I( k ) ( x , x ) или U ( k ) ( x , x ) ; k  1, N ; l  1,2 – ноl12l .n12l .n12мер способа вычисления и относительную погрешность ε( x1 , x2 ) их вычислений различнымиспособами:ε( x1 , x2 ) g1 ( x1 , x2 )  g 2 ( x1 , x2 )100% .g1 ( x1 , x2 )На рис.

2представлено среднее значение погрешности ε RMS1 1 p q 2 (h) ( k )ε ( x1 , x2 ) отдельноp q h1 k 1для токов ε RMS , I и напряжений ε RMS ,U ,Рис. 2 Зависимости средних погрешностей ε RMS ,I и ε RMS ,U от значений реактивности x1, x2 .Рассмотренная нами тестовая схема содержит все характерные элементы трехфазных систем. Порезультатам проведенного исследования можно сделать вывод о том, что при использованиисовременные измерительных средств достижимая величина средней относительной погрешностиприведеные соотношений составит (3-5)%, что вполне допустимо в инженерной практике.В третьей главепредставлено использование генетического алгоритма для решения задачпоиска оптимальных режимов работы трехфазных систем.Использование генетического алгоритма для оптимизации режимов трехфазных си-7стем.мгновенная мощность передаваемая трехфазной системой состоит из двух компонентов,одна из них pconst является постоянной величиной, другая - pv переменной величиной.

Для симметричных трехфазных систем pv равно нулю. В этом случаеf  pv ( x1 , x2 )  minx1 , x2(1)целевая функция однокритериальной задачи (функция «жизнестойкости» – чем меньше, темлучше),  x1, x2 - хромосома. Покажем, как используются полученные в Главе 2 соотношениядля эффективного вычисления (оценки) значения f.a  a x  a x  a x x  a x 2  a5 x22  a6 x1 x22  a7 x12 x2  a8 x12 x22f  Pv ( x1 , x2 )  0 1 1 2 2 3 1 2 4 1,21  αx1  βx2  γx1x2 гдеN0Pv ( x1 , x2 )  jU ( x1, x2 ) I( x1 , x2 )  jPv , A ( x1 , x2 )  jPv ,B ( x1 , x2 )  jPv ,C ( x1 , x2 ) a bu( .kn) x1  cu( k.n) x2  du( .kn) x1 x2    ai(.kn)  bi(.nk ) x1  ci(.kn) x2  di(.kn ) x1x2 k 1 n  A, B ,CN0 j(k )u .n1  αx1  βx2  γx1 x2 k 1 n  A , B ,C2Поиска оптимальных режимов работы втрехфазных системах варьируемые параметрыустройств компенсации реактивной мощностиинтерпретируются как «гены» некоторойособи.

Наилучшая симметризация режимасоответствуетособиснаивысшей«жизнестойкостью». Процедура алгоритмаможно представлна в виде блок-схемы (рис. 3).Использования генетического алгоритма дляоптимизации режимов трехфазных систем приРис. 3 Алгоритм работы ГАнескольких целевых функциях.Задача симметризации трехфазной системы может рассматриваться и как задача многоцелевой оптимизации. Целесообразно оптимизировать целевые функции одновременно, когда ониконкурируют друг с другом, и процесс оптимизации ищет оптимальное решение как компромисс.Основными проблемами при использовании многоцелевой оптимизации являются:- обеспечение эффективного продвижения фронте Парето в пространстве минимизируемыхфункционалов;- поддержка разнообразия точек на фронте Парето и сохранение ранее найденных оптимальных решений Парето (пространство решений);- предоставление «лицу, принимающему решение» достаточно большого, но ограниченногоколичества точек множества Парето для выбора.Воспользуемся методом симметричных составляющих.

Характеристики

Список файлов диссертации