Министерство образования и науки Российской Федерации

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра «Электрические станции, сети и системы»

Б. Г. Булатов

АСУ И ОПТИМИЗАЦИЯ

Конспект лекций

Челябинск

2003

Булатов Б.Г. АСУ и оптимизация: Конспект лекций. – Челябинск: ЮУрГУ, 2003 - 72с.

Содержание.

Содержание. 3

Введение 5

1. Оптимизация режимов энергосистем 6

1.1. Параметры режима ЭС 6

1.2. Формулировка задачи оптимизации 7

1.3. Особенности задачи нелинейного программирования 8

1.4. Методы безусловной оптимизации 9

1.4.1. Метод покоординатного спуска 11

1.4.2. Градиентный метод 11

1.4.3. Метод случайного поиска 12

1.4.4. Метод деформированного многогранника 13

1.5. Оптимизация с учетом ограничений в форме равенств 13

1.5.1. Метод прямой оптимизации 14

1.5.2. Метод приведенного градиента 14

1.5.3. Метод неопределенных множителей Лагранжа 15

1.6. Оптимизация с учетом ограничений в форме неравенств 16

1.7. Условия оптимального распределения нагрузки между параллельно работающими блоками 18

1.8. Характеристики основного оборудования ТЭС 20

1.9. Характеристики блоков 23

1.10. Маневренные свойства блока 24

1.11. Методы распределения нагрузки между блоками на КЭС 25

1.11.1. Графический метод. 25

1.11.2. Распределение с помощью ЭВМ. 25

1.12. Влияние погрешностей в определении  на пережог топлива 26

1.13. Условие оптимального распределения в системе с ТЭС 27

1.14. Условия распределения мощности и энергии с учетом рынка перетоков 29

1.15. Определение удельных приростов потерь 29

1.16. Мероприятия по снижению потерь в сети 32

1.17. Распределение нагрузки в системе с ГЭС 32

1.18. Определение характеристик ГЭС 34

1.19. Распределение нагрузки в системе с ГЭС 35

1.19.1. Применение динамического программирования для выбора графика сработки водохранилища для ГЭС 36

1.20. Оптимизация реактивной мощности в системе 38

1.21. Комплексная оптимизация режима 39

1.22. Выбор состава включенного в работу оборудования. 40

1.23. Применение ЭВМ для оптимизации 42

1.24. Оптимизация надежности 43

1.24.1. Выбор оптимального аварийного резерва 44

1.24.2. Определение дискретных рядов аварийного выхода и снижения нагрузки 46

1.25. Оптимизация качества электроэнергии. 48

1.26. Интегральный критерий качества. 49

1.27. Определение оптимального напряжения для осветительной нагрузки. 51

2. Автоматизированные системы управления (асу). 53

2.1. Энергосистема как объект управления. 54

2.2. Подсистемы АСУ ТП. 54

2.3. Подсистемы технического обеспечения. 55

2.3.1. Датчики электрических параметров. 56

2.3.2. Счетчики. 57

2.3.3. Устройства преобразования информации. 57

2.3.4. Средства связи в АСУ и телемеханика. 59

2.3.5. Регистраторы событий. 61

2.3.6. Автоматизированные системы контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ). 62

2.3.7. Средства отображения информации. 62

2.3.8. Информационное обеспечение. 63

2.4. Подсистемы программного обеспечения АСУ. 64

2.5. АСУ ТП ТЭС. 68

2.6. АСУ ПЭС 71

2.7. АСУ ТП подстанций. 71

2.8. Контроль за работой ПЭ энергосистемы. 72

Введение

Эксплуатация энергосистем связана с большими затратами и, в первую очередь, с затратами на топливо. Запасы органического топлива на Земле сокращаются, поэтому растут цены на топливо и обостряется проблема повышения эффективности процессов производства, передачи и распределения энергии. Завершившаяся реструктуризация Единой Энергосистемы России и разделение ее на компании создают условия для развития конкуренции в сферах генерации и сбыта. Но с технической точки зрения и с позиций управления энергосистема остается единой.

Сложности управления энергетикой сегодня связаны с тем, что существенно сокращены инвестиции и изношено основное оборудование.

Все это требует дальнейшего развития и совершенствования современных способов управления, использующих математические методы и ЭВМ. Упрощенная схема управления показана на рис. 1.1.

X – вектор внешних воздействий на систему;

Y – вектор параметров режима ;

Z – критерий управления, формализующий основные цели функционирования энергосистемы;

U – вектор управления.

Функциональные зависимости Y(X,U), Z(X,Y,U).

Рис. 1.1. Цель управления Zextr.

ЭВМ используется здесь как средство для автоматизации человеческой деятельности по управлению. Поэтому такие системы называются автоматизированными системами управления (АСУ).

Введение и эксплуатация АСУ требует больших капиталовложений. Окупаются эти вложения за счет снижения эксплуатационных расходов путем снижения расходов топлива, повышения надежности и улучшения качества поставляемой энергии.

И хотя относительная экономия затрат на топливо составляет обычно не более 1,5 – 2 %, в абсолютном исчислении она дает вполне ощутимые результаты.

Значительный эффект в системах достигается за счет постоянного контроля состояния и снижения аварийности.