RU2465716C1 - Device to control excitation of synchronous generator - Google Patents
Device to control excitation of synchronous generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2465716C1 RU2465716C1 RU2011131912/07A RU2011131912A RU2465716C1 RU 2465716 C1 RU2465716 C1 RU 2465716C1 RU 2011131912/07 A RU2011131912/07 A RU 2011131912/07A RU 2011131912 A RU2011131912 A RU 2011131912A RU 2465716 C1 RU2465716 C1 RU 2465716C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- unit
- inputs
- output
- block
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к классу устройств управления электрическими генераторами с целью получения требуемого значения выходных параметров, в частности для управления возбуждением генератора с целью ослабления вредных влияний перегрузок или переходных процессов, например, при внезапном подключении, снятии или изменении нагрузки, и может быть использовано в составе оборудования для управления синхронными генераторами на предприятиях, вырабатывающих электрическую энергию.The invention relates to a class of devices for controlling electric generators in order to obtain the required value of the output parameters, in particular for controlling the excitation of the generator in order to mitigate the harmful effects of overloads or transients, for example, when a load is suddenly connected, removed or changed, and can be used as part of equipment for controlling synchronous generators in enterprises generating electric energy.
На энерговырабатывающих предприятиях существуют проблемы с обеспечением требуемого уровня качества и стабильности поставки электрической энергии, что подтверждается имеющими место инцидентами и отказами в работе энергооборудования. Достичь высоких качественных показателей электроэнергии, повышения к.п.д. и снижения затрат на ввод оборудования в эксплуатацию возможно только при повышении стабильности функционирования и снижении риска аварийности энергоустановок, электростанций и энергосистем в целом.At power generating enterprises, there are problems with ensuring the required level of quality and stability of supply of electric energy, which is confirmed by incidents and failures in the operation of power equipment. Achieve high quality indicators of electricity, increase efficiency and lowering the cost of putting equipment into operation is possible only if the stability of operation and the risk of breakdown of power plants, power plants and power systems as a whole are reduced.
Как показали исследования, одной из основных причин нарушения стабильности поставки электроэнергии и снижения ее качества в локальном и глобальном масштабе являются электромеханические переходные процессы, возникающие в электрических генераторах вследствие локальных возмущений в энергосистемах. Электрические характеристики современных энергосистем находятся в процессе постоянной флуктуации: вводятся новые или отключаются постоянно действующие потребители, производится перевод мощностей на смежные сети, вводятся мощности и возникают локальные аварии.As studies have shown, one of the main reasons for the violation of the stability of electricity supply and a decrease in its quality on a local and global scale is the electromechanical transients that occur in electric generators due to local disturbances in energy systems. The electrical characteristics of modern energy systems are in the process of constant fluctuation: new consumers are introduced or permanent consumers are switched off, capacities are transferred to adjacent networks, capacities are introduced and local accidents occur.
Стабильность работы и эффективность использования оборудования энерговырабатывающих предприятий, а также качество вырабатываемой электрической энергии в значительной степени определяются совершенством систем управления возбуждением синхронных генераторов, вырабатывающих электроэнергию.The stability and efficiency of the use of equipment of power generating enterprises, as well as the quality of the generated electric energy, are largely determined by the perfection of the excitation control systems of synchronous generators generating electricity.
Величина и длительность переходных процессов в синхронном генераторе определяется точностью настройки параметров (коэффициентов) регулятора возбуждения.The magnitude and duration of transients in a synchronous generator is determined by the accuracy of tuning the parameters (coefficients) of the excitation controller.
В существующих системах управления возбуждением синхронных генераторов оптимизация параметров регулятора возбуждения производится исходя из состояния энергосистемы на момент настройки. При изменении электрических характеристик энергосистем параметры регулятора возбуждения утрачиваю оптимальность, ухудшаются параметры переходных процессов, сужается диапазон устойчивости регулирования вплоть до полной потери устойчивости и необходимости остановки оборудования.In existing control systems for the excitation of synchronous generators, the optimization of the parameters of the excitation controller is based on the state of the power system at the time of tuning. When changing the electrical characteristics of energy systems, the parameters of the excitation controller lose their optimality, the parameters of transients worsen, the range of regulation stability is narrowed down to a complete loss of stability and the need to stop equipment.
Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи оптимизации характеристик переходных процессов, происходящих в электрических генераторах за счет адаптации параметров регулятора возбуждения к текущему состоянию энергосистемы.The present invention is aimed at solving the problem of optimizing the characteristics of transients occurring in electric generators by adapting the parameters of the excitation controller to the current state of the power system.
Известно устройство «Регулятор возбуждения синхронного генератора» [1] того же назначения, что и предлагаемое изобретение, содержащее датчик напряжения, аналого-цифровой преобразователь, нечеткий контроллер, цифроаналоговый преобразователь, усилитель мощности, датчик реактивного тока, блок осреднения, сумматор цифровых сигналов и нейросетевой контроллер, обученный выдаче необходимых сигналов в зависимости от входных значений для регулирования возбуждением генератора при неравномерной загрузке параллельно работающих генераторов, при этом датчик напряжения и датчик реактивного тока подключены к выходным зажимам синхронного генератора, выходы датчика напряжения через аналого-цифровой преобразователь подключены к входам нечеткого контроллера, выход датчика реактивного тока соединен с одним из входов блока осреднения реактивных токов и с первым входом нейросетевого контроллера, второй вход нейросетевого контроллера подключен к выходу блока осреднения реактивных токов, выходы нейросетевого и нечеткого контроллеров связаны с входами сумматора цифровых сигналов, выход которого через цифроаналоговый преобразователь подключен к входу усилителя мощности, а его выход соединен с клеммами обмотки возбуждения синхронного генератора.A device is known "Excitation controller of a synchronous generator" [1] for the same purpose as the present invention, comprising a voltage sensor, analog-to-digital converter, fuzzy controller, digital-to-analog converter, power amplifier, reactive current sensor, averaging unit, digital signal adder and neural network a controller trained to provide the necessary signals depending on the input values to control the excitation of the generator with uneven loading of parallel-running generators, p In this case, the voltage sensor and the reactive current sensor are connected to the output terminals of the synchronous generator, the outputs of the voltage sensor through an analog-to-digital converter are connected to the inputs of the fuzzy controller, the output of the reactive current sensor is connected to one of the inputs of the reactive current averaging unit and to the first input of the neural network controller, the second the input of the neural network controller is connected to the output of the averaging block of reactive currents, the outputs of the neural network and fuzzy controllers are connected to the inputs of the adder of digital signals, the output of which is connected to the input of a power amplifier through a digital-to-analog converter, and its output is connected to the terminals of the excitation winding of a synchronous generator.
Недостатком данного устройства является повышенные длительность и величина переходных процессов при изменении параметров энергосистемы благодаря отсутствию адаптации параметров канала регулирования по напряжению (нечеткого контроллера) к параметрам синхронного генератора и энергосистемы. Вторым недостатком данного устройства является низкая стабильность режима возбуждения синхронного генератора благодаря отсутствию в его составе канала регулирования по производной изменения тока обмотки возбуждения.The disadvantage of this device is the increased duration and magnitude of transients when changing the parameters of the power system due to the lack of adaptation of the parameters of the voltage regulation channel (fuzzy controller) to the parameters of the synchronous generator and power system. The second disadvantage of this device is the low stability of the excitation mode of a synchronous generator due to the absence of a control channel in its composition with respect to the derivative of the change in the excitation winding current.
Известно устройство «Автоматический регулятор напряжения» ([2], стр.93, рис.4.15), содержащее измеритель тока ротора с двумя входами для подачи тока и напряжения генератора, измеритель тока и напряжения статора со входами, совмещенными с одноименными входами измерителя тока ротора, и блок обратной связи по току возбуждения, подключенные к операционному блоку, включающему формирователь уставки, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого служит для подачи сигнала по напряжению измерителя тока и напряжения статора, выход указанного сумматора подключен к первому входу интегратора, первому входу второго сумматора и ко входу дифференциатора напряжения, причем второй вход интегратора служит для подачи сигнала по току измерителя тока и напряжения статора, выход интегратора подключен ко второму входу второго сумматора, выход которого подключен ко входу блока форсировки управляющего напряжения, выход данного блока подключен к первому входу усилителя-сумматора, ко второму и третьему входам которого подключены соответственно выходы второго сумматора и дифференциатора напряжения, четвертый вход усилителя-сумматора служит для подачи сигнала с выхода блока обратной связи по току возбуждения, к пятому входу - выход дифференциатора тока, вход которого служит для подачи сигнала измерителя тока ротора в операционный блок, а выход усилителя-сумматора является выходом операционного блока.A device "Automatic voltage regulator" ([2], p. 93, Fig. 4.15) is known, which contains a rotor current meter with two inputs for supplying generator current and voltage, a stator current and voltage meter with inputs combined with the same inputs of the rotor current meter , and a feedback block for the excitation current connected to the operating unit, including the setpoint shaper, the output of which is connected to the first input of the first adder, the second input of which serves to supply a signal for the voltage of the current and voltage meters the stator, the output of the specified adder is connected to the first input of the integrator, the first input of the second adder and to the input of the voltage differentiator, and the second input of the integrator serves to supply a signal for the current meter of the current and voltage of the stator, the output of the integrator is connected to the second input of the second adder, the output of which is connected to the input of the control voltage forcing unit, the output of this unit is connected to the first input of the amplifier-adder, to the second and third inputs of which the outputs of the second voltage and voltage differentiator, the fourth input of the amplifier-adder is used to supply a signal from the output of the feedback block on the excitation current, to the fifth input is the output of the current differentiator, the input of which is used to supply the signal of the rotor current meter to the operation unit, and the output of the amplifier-adder is the output of the operating unit.
По схожести большинства признаков данное устройство принято за прототип.By the similarity of most features, this device is taken as a prototype.
Недостаток прототипа заключается в ухудшении показателей регулирования возбуждения синхронного генератора при отклонении параметров энергосистемы от исходных значений, при которых настраивался регулятор; не ставится и не решается задача адаптации параметров регулятора к параметрам генератора и энергосистемы.The disadvantage of the prototype is the deterioration of the regulation parameters of the excitation of the synchronous generator when the deviation of the parameters of the power system from the original values at which the controller was tuned; the task of adapting the parameters of the regulator to the parameters of the generator and the power system is not posed or solved.
Сущностью изобретения является устройство регулирования возбуждения синхронного генератора, адаптирующееся к параметрам энергосистемы, функционирующее на основе метода нейросетевой идентификации и применяемое для широкого класса синхронных электрических генераторов.The essence of the invention is a device for controlling the excitation of a synchronous generator, adapting to the parameters of the power system, operating on the basis of the method of neural network identification and used for a wide class of synchronous electric generators.
Сопоставимый анализ с прототипом показывает, что предлагаемое устройство отличается от прототипа тем, что элементы операционного блока выполнены цифровыми, интегратор, дифференциатор тока и дифференциатор напряжения операционного блока дополнительно содержат каждый по два параметрических входа для подачи сигналов постоянной времени и коэффициента усиления, а устройство дополнительно содержит измеритель активной мощности, включающий два входа для подачи тока и напряжения, совмещенные с одноименными входами измерителя тока ротора, датчик частоты напряжения генератора, блок аналого-цифрового преобразования, входы которого подключены к выходам измерителя тока ротора, измерителя тока и напряжения статора, блока обратной связи и измерителя активной мощности, блок цифроаналогового преобразования, вход которого подключен к выходу операционного блока, а выход является выходом устройства, и блок адаптации параметров с шестью входами, причем первый выход блока аналого-цифрового преобразования подключен ко входу дифференциатора тока операционного блока и к первому входу блока адаптации параметров, второй выход - ко второму входу первого сумматора операционного блока и ко второму входу блока адаптации параметров, третий выход - ко второму входу интегратора операционного блока и к третьему входу блока адаптации параметров, четвертый выход - к четвертому входу усилителя-сумматора операционного блока, а пятый выход - к пятому входу блока адаптации параметров, выход датчика частоты напряжения генератора и выход операционного блока подключены соответственно к четвертому и шестому входам блока адаптации параметров, причем блок адаптации параметров выполнен в виде блока задержки с шестью входами и шестью выходами, блока нейросетевой идентификации с девятью сигнальными входами и входом для подачи весовых коэффициентов и с тремя выходами, блока памяти коэффициентов, блока вычисления ошибки нейросетевого предсказания с тремя опорными входами и тремя сигнальными входами, блока коррекции весовых коэффициентов с десятью сигнальными входами, входом для подачи весовых коэффициентов и входом разрешения, блока вычисления коэффициентов регулятора с шестью выходами, блока усреднения с шестью входами и шестью выходами и блока регистрации переходного процесса, причем первый, второй и третий сигнальные входы блока вычисления ошибки нейросетевого предсказания являются соответственно первым, третьим и пятым входами блока адаптации параметров, выходы блока задержки с первого по шестой подключены к одноименным сигнальным входам блока нейросетевой идентификации и блока коррекции весовых коэффициентов, а выходы блока нейросетевой идентификации с первого по третий подключены к одноименным входам блока задержки и одноименным опорным входам блока вычисления ошибки нейросетевого предсказания, четвертый и шестой входы блока задержки соответственно объединены с седьмыми и девятыми сигнальными входами блока нейросетевой идентификации и блока коррекции весовых коэффициентов и соответственно являются четвертым и шестым входами блока адаптации параметров, пятый вход блока задержки объединен с восьмыми сигнальными входами блока нейросетевой идентификации и блока коррекции весовых коэффициентов и входом блока регистрации переходного процесса и является вторым входом блока адаптации параметров, выход блока регистрации переходного процесса соединен со входом разрешения блока коррекции весовых коэффициентов, выход блока вычисления ошибки нейросетевого предсказания подключен к десятому сигнальному входу блока коррекции весовых коэффициентов, выход которого подключен ко входу блока памяти коэффициентов, выход которого подключен ко входу блока вычисления коэффициентов регулятора, входам для подачи весовых коэффициентов блока коррекции весовых коэффициентов и блока нейросетевой идентификации, выходы блока вычисления коэффициентов регулятора с первого по шестой подключены к одноименным входам блока усреднения, пары выходов которого первый и второй, третий и четвертый, пятый и шестой подключены к параметрическим входам для подачи сигналов постоянной времени и коэффициента усиления соответственно интегратора, дифференциатора тока и дифференциатора напряжения операционного блока, причем блок нейросетевой идентификации выполнен в виде многослойного персептрона, блок вычисления ошибки нейросетевого предсказания - в виде вычислителя векторной разности между сигналами на опорных и сигнальных входах, а блок коррекции весовых коэффициентов - в виде процессорного устройства, работающего по алгоритму обратного распространения ошибки обучения.A comparable analysis with the prototype shows that the proposed device differs from the prototype in that the elements of the operating unit are digital, the integrator, current differentiator and voltage differentiator of the operating unit additionally each contain two parametric inputs for supplying time constant and gain signals, and the device additionally contains active power meter, including two inputs for supplying current and voltage, combined with the same inputs of the rotor current meter, generator voltage frequency counter, analog-to-digital conversion unit, the inputs of which are connected to the outputs of the rotor current meter, stator current and voltage meter, feedback unit and active power meter, digital-to-analog conversion unit, the input of which is connected to the output of the operating unit, and the output is the output devices, and a parameter adaptation unit with six inputs, the first output of the analog-to-digital conversion unit connected to the input of the current differentiator of the operating unit and to the first input parameter adaptation unit, the second output is to the second input of the first adder of the operation unit and to the second input of the parameter adaptation unit, the third output is to the second input of the integrator of the operation unit and to the third input of the parameter adaptation unit, the fourth output is to the fourth input of the operational unit adder-adder and the fifth output is to the fifth input of the parameter adaptation unit, the output of the generator voltage frequency sensor and the output of the operation unit are connected respectively to the fourth and sixth inputs of the pair adaptation unit meters, and the parameter adaptation block is made in the form of a delay block with six inputs and six outputs, a neural network identification block with nine signal inputs and an input for supplying weight coefficients and with three outputs, a coefficient memory block, a neural network prediction error calculation block with three reference inputs and three signal inputs, a weight correction block with ten signal inputs, an input for supplying weight coefficients and a resolution input, a controller coefficient calculation block with six outputs, an averaging unit with six inputs and six outputs, and a transient registration unit, the first, second, and third signal inputs of the neural network prediction error calculation unit being the first, third, and fifth inputs of the parameter adaptation block, outputs of the first to sixth delay units connected to the same signal inputs of the neural network identification unit and the weight correction block, and the outputs of the first to third neural network identification unit are connected to the same name to the input inputs of the delay unit and the same reference inputs of the neural network prediction error calculation unit, the fourth and sixth inputs of the delay unit are respectively combined with the seventh and ninth signal inputs of the neural network identification unit and the weighting correction block and are respectively the fourth and sixth inputs of the parameter adaptation block, the fifth input of the block delays combined with the eighth signal inputs of the neural network identification block and the correction block of the weight coefficients and the input of the register block and the transient is the second input of the parameter adaptation block, the output of the transient registration block is connected to the resolution input of the weighting correction block, the output of the neural network prediction error calculation block is connected to the tenth signal input of the weighting correction block, the output of which is connected to the input of the coefficient memory block, the output of which is connected to the input of the unit for calculating the coefficient of the regulator, the inputs for supplying the weight coefficients of the block correction weight coefficients sources and the neural network identification block, the outputs of the first to sixth coefficients of the controller coefficient calculation unit are connected to the inputs of the homogenization unit of the same name, the output pairs of which the first and second, third, fourth, fifth and sixth are connected to the parametric inputs for supplying the time constant and gain signals, respectively, of the integrator , a current differentiator and a voltage differentiator of the operating unit, and the neural network identification unit is made in the form of a multilayer perceptron, the calculation unit about the errors of the neural network prediction are in the form of a calculator of the vector difference between the signals at the reference and signal inputs, and the weight correction block is in the form of a processor device operating according to the algorithm for the back propagation of learning errors.
Достигаемый технический результат заключается в существенном уменьшении величины и длительности переходных процессов, а также повышении скорости их гашения за счет автоматической настройки параметров регулятора при изменении состояния энергосистемы.Achievable technical result consists in a significant reduction in the magnitude and duration of transients, as well as an increase in the rate of their extinction due to automatic adjustment of the regulator's parameters when the state of the power system changes.
Следовательно, устройство удовлетворяет критерию «новизна».Therefore, the device meets the criterion of "novelty."
Сравнение с другими техническими решениями показывает, что предлагаемое устройство обладает признаками, позволяющими производить адаптацию параметров операционного блока (регулятора) к параметрам энергосети посредством непрерывного дообучения в процессе функционирования. Операционный блок в каждый момент времени обладает параметрами, близкими к оптимальным с точки зрения величины и длительности переходных процессов, происходящих в энергосистеме.Comparison with other technical solutions shows that the proposed device has features that allow the adaptation of the parameters of the operating unit (controller) to the parameters of the power grid through continuous training during operation. The operating unit at each moment of time has parameters that are close to optimal in terms of the magnitude and duration of the transition processes occurring in the power system.
Изобретение поясняется следующими чертежами, где:The invention is illustrated by the following drawings, where:
фиг.1 - функциональная схема устройства регулирования возбуждения синхронного генератора;figure 1 is a functional diagram of a device for controlling the excitation of a synchronous generator;
фиг.2 - функциональная схема операционного блока;figure 2 is a functional diagram of an operating unit;
фиг.3 - функциональная схема блока адаптации параметров.figure 3 is a functional block diagram of the adaptation of parameters.
Устройство регулирования возбуждения синхронного генератора (фиг.1) содержит измеритель тока ротора 1 с двумя входами, являющимися входами устройства для подачи тока и напряжения генератора, измеритель тока и напряжения статора 2 со входами, совмещенными с одноименными входами измерителя тока ротора 1, и два выхода, блок обратной связи по току возбуждения 3 со входом, являющимся входом устройства для подачи тока возбуждения генератора, измеритель активной мощности 4 с двумя входами, совмещенными с одноименными входами измерителя тока ротора 1, датчик частоты напряжения генератора 5 со входом, совмещенным со входом устройства для подачи напряжения генератора, блок аналого-цифрового преобразования 6 с пятью входами и пятью выходами, операционный блок 7, блок цифроаналогового преобразования 8 и блок адаптации параметров 9 с шестью входами и шестью выходами, первый вход блока аналого-цифрового преобразования 6 подключен к выходу измерителя тока ротора 1, второй и третий входы - к первому и второму выходам измерителя тока и напряжения статора 2, четвертый вход - к выходу блока обратной связи 3, а пятый вход - к выходу измерителя активной мощности 4, вход блока цифроаналогового преобразования 8 подключен к выходу операционного блока 7, а выход является выходом устройства, причем первый выход блока аналого-цифрового преобразования 6 подключен ко входу дифференциатора тока операционного блока 7 и к первому входу блока адаптации параметров 9, второй выход - ко второму входу первого сумматора операционного блока 7 и ко второму входу блока адаптации параметров 9, третий выход - ко второму входу интегратора операционного блока 7 и к третьему входу блока адаптации параметров 9, четвертый выход - к четвертому входу усилителя-сумматора операционного блока 7, а пятый выход - к пятому входу блока адаптации параметров 9, выход датчика частоты напряжения генератора 5 и выход операционного блока 7 подключены соответственно к четвертому и шестому входам блока адаптации параметров 9, пары выходов блока адаптации параметров 9 первый и второй, третий и четвертый, пятый и шестой подключены к параметрическим входам для подачи сигналов постоянной времени и коэффициента усиления соответственно интегратора, дифференциатора тока и дифференциатора напряжения операционного блока.The device for controlling the excitation of a synchronous generator (Fig. 1) contains a
Устройство регулирования возбуждения синхронного генератора работает следующим образом.A device for controlling the excitation of a synchronous generator operates as follows.
Измеритель 1 формирует аналоговый сигнал If, пропорциональный току ротора синхронного генератора. На его вход поступают синусоидальные сигналы линейных напряжения и тока статора [2]. Измеритель тока и напряжения статора 2 формирует аналоговые сигналы Uf и IR, соответственно пропорциональные напряжению и реактивной составляющей тока статора синхронного генератора [2]. Блок обратной связи 3 формирует аналоговый сигнал IOC, пропорциональный току возбуждения возбудителя для реализации жесткой обратной связи, а также выполняет функции гальванической развязки цепей возбудителя генератора и устройства [2]. Измеритель активной мощности 4 формирует аналоговый сигнал Р, пропорциональный активной мощности, вырабатываемой генератором. Датчик 5 предназначен для измерения мгновенной частоты напряжения генератора и вырабатывает цифровой сигнал f, пропорциональный указанной величине.The
Сигналы с измерителя тока ротора 1, измерителя тока и напряжения статора 2, блока обратной связи по току возбуждения 3 и измерителя активной мощности 4 (соответственно If, Uf, IR, IOC, P) поступают в блок аналого-цифрового преобразования 6, где производится их конвертация в цифровую форму (соответственно в сигналы IF, UG, IR, IOC, PP). Далее цифровые сигналы тока ротора IF, напряжения UG, реактивной составляющей тока статора IR и тока возбуждения возбудителя IOC с выхода блока аналого-цифрового преобразования 6 поступают в операционный блок 7, который осуществляет регулирование по напряжению статора, по изменению первой производной тока ротора и по изменению первой производной напряжения статора генератора с внутренними параметрами регулирования, задаваемыми блоком адаптации параметров 9, а также вырабатывает цифровой сигнал напряжения возбуждения UF, преобразуемый в аналоговую форму блоком цифроаналогового преобразования 8, с выхода которого снимается аналоговый сигнал Uf, подаваемый на возбудитель синхронного генератора.The signals from the rotor
Цифровые сигналы тока ротора IF, напряжения UG, реактивной составляющей тока статора IR, сигналы активной мощности генератора РР и мгновенной частоты напряжения f, а также выходной сигнал операционного блока 7 (UF) подаются в блок адаптации параметров 9, который на основании их нейросетевой обработки производит вычисление параметров регулирования операционного блока 7: постоянной времени TU и коэффициента усиления КU регулирования по напряжению статора, постоянной времени Ti1 и коэффициента усиления Ki1 регулирования по изменению первой производной тока ротора, постоянной времени TU1 и коэффициента усиления KU1 регулирования по изменению первой производной напряжения статора генератора.The digital signals of the rotor current IF, voltage UG, the reactive component of the stator current IR, signals of the active power of the PP generator and the instantaneous voltage frequency f, as well as the output signal of the operation unit 7 (UF) are supplied to the adaptation unit 9, which, based on their neural network processing, produces computation of control parameters of the operation unit 7: the time constant T U and the gain K U for regulating the stator voltage, the time constant and T i1 K i1 gain adjustment for changing the first pro a rotor current, time constant T U1 and the gain K U1 regulation to change the first derivative of the stator voltage.
Параметры регулирования операционного блока 7 (TU, KU, Ti1, Ki1, TU1, KU1) непрерывно корректируются исходя из критерия минимума величины и длительности переходных процессов посредством нейросетевой идентификации. Таким образом, операционный блок 7 содержит параметры регулирования, близкие к оптимальным, для текущего состояния энергосистемы и обеспечивает минимальную длительность и величину электромеханических переходных процессов, происходящих в управляемом синхронном генераторе.The regulation parameters of the operating unit 7 (T U , K U , T i1 , K i1 , T U1 , K U1 ) are continuously adjusted based on the criterion of the minimum value and duration of transients through neural network identification. Thus, the operating unit 7 contains regulation parameters close to optimal for the current state of the power system and provides the minimum duration and magnitude of the electromechanical transients occurring in a controlled synchronous generator.
Измеритель тока ротора 1 является известным устройством и может быть реализован, например, как датчик тока ротора, описанный в [2], стр.96 и включающий фильтр напряжения, содержащий вход для подачи напряжения генератора, фильтр тока, содержащий вход для подачи тока генератора третий сумматор, последовательно соединенные выпрямитель, нелинейный блок, блок произведения, четвертый сумматор и частотно-зависимый фильтр, выход которого является выходом измерителя тока ротора, причем выход фильтра напряжения подключен к первому входу третьего сумматора, выход которого подключен ко второму входу блока произведения и входу выпрямителя, выход фильтра тока подключен ко второму входу третьего сумматора и второму входу четвертого сумматора.The
Измеритель тока и напряжения статора 2 является известным устройством и может быть реализован, например, как измерительный блок, описанный в [2], стр.95, и включающий три синхронных фильтра, сигнальные входы которых объединены со входом для подачи входного напряжения измерителя тока и напряжения статора, фазочувствительный выпрямитель, сигнальный вход которого является входом для подачи входного тока измерителя тока и напряжения статора, три компаратора, сигнальные входы каждого из которых подключены к источникам трех фазных напряжений, опорные входы - к источникам нулевых сигналов, а выходы - к управляющим входам каждого из синхронных фильтров, выходы которых подключены ко входам пятого сумматора, выход которого является выходом измерителя тока и напряжения статора по напряжению, причем выход первого компаратора подключен к управляющему входу фазочувствительного выпрямителя, выход которого является выходом измерителя тока и напряжения статора по току.The current and voltage meter of the stator 2 is a known device and can be implemented, for example, as a measuring unit described in [2], p. 95, and includes three synchronous filters, the signal inputs of which are combined with the input for supplying the input voltage of the current and voltage meter a stator, a phase-sensitive rectifier, the signal input of which is an input for supplying the input current of a current meter and a stator voltage, three comparators, the signal inputs of each of which are connected to sources of three phase voltages, about the pore inputs are to the sources of zero signals, and the outputs are to the control inputs of each of the synchronous filters, the outputs of which are connected to the inputs of the fifth adder, the output of which is the output of the voltage and current meter of the stator, the output of the first comparator connected to the control input of the phase-sensitive rectifier, the output of which is the output of the current meter and stator voltage current.
Блок обратной связи по току возбуждения 3 является известным устройством и может быть реализован, например, как блок обратной связи, описанный в [2], стр.97, и включающий генератор и последовательно соединенные модулятор, сигнальный вход которого является входом блока обратной связи по току возбуждения, усилитель, демодулятор и фильтр, выход которого является выходом блока обратной связи по току возбуждения, выход генератора подсоединен к опорным входам модулятора и демодулятора.The excitation current feedback block 3 is a known device and can be implemented, for example, as a feedback block described in [2], p. 97, and including a generator and a series-connected modulator, the signal input of which is the input of the current feedback block excitation, amplifier, demodulator and filter, the output of which is the output of the feedback unit for the excitation current, the output of the generator is connected to the reference inputs of the modulator and demodulator.
Измеритель активной мощности 4 является известным устройством и может быть реализован, например, как устройство, содержащее последовательно соединенные векторный умножитель, первый вход которого является входом измерителя активной мощности для подачи тока генератора, второй вход которого является входом измерителя активной мощности для подачи напряжения генератора, и интегратор, выход которого является выходом измерителя активной мощности.The active power meter 4 is a known device and can be implemented, for example, as a device containing a series-connected vector multiplier, the first input of which is an input of an active power meter for supplying a generator current, the second input of which is an input of an active power meter for supplying a generator voltage, and an integrator whose output is the output of an active power meter.
Измеритель частоты напряжения генератора 5 является известным устройством и может состоять, например, из фазовращателя на 90 градусов, вход которого является входом измерителя частоты напряжения и совмещен со входом первого дифференциатора и вторым входом второго умножителя, выход которого подключен к первому входу первого умножителя, выход которого соединен с инвертирующим входом сумматора, причем выход фазовращателя подключен ко второму входу первого умножителя и входу второго дифференциатора, выход которого подключен к первому входу второго умножителя, выход которого подсоединен к неинвертирующему входу сумматора, выход которого является выходом измерителя частоты напряжения.The voltage meter of the generator 5 is a known device and can consist, for example, of a 90 degree phase shifter, the input of which is the input of the voltage frequency meter and is combined with the input of the first differentiator and the second input of the second multiplier, the output of which is connected to the first input of the first multiplier, the output of which connected to the inverting input of the adder, and the output of the phase shifter is connected to the second input of the first multiplier and the input of the second differentiator, the output of which is connected to the first input to the second multiplier, the output of which is connected to the non-inverting input of the adder, the output of which is the output of the voltage frequency meter.
Блок цифроаналогового преобразования 8 является известным устройством.The digital-to-analog conversion unit 8 is a known device.
Блок аналого-цифрового преобразования 6 включает пять идентичных аналого-цифровых преобразователей, являющихся известными устройствами и работающих параллельно с одинаковой частотой дискретизации, вход Q-го аналого-цифрового преобразователя является Q-м входом, а выход - Q-м выходом блока аналого-цифрового преобразования.The analog-to-digital conversion unit 6 includes five identical analog-to-digital converters, which are known devices and operating in parallel with the same sampling frequency, the input of the Qth analog-to-digital converter is the Qth input, and the output is the Qth output of the analog-to-digital block transformations.
Операционный блок устройства (фиг.2) выполнен цифровым и предназначен для выработки сигнала управления возбуждением синхронного генератора посредством обработки сигналов, поступающих с измерителя тока ротора 1, измерителя тока и напряжения статора 2, блока обратной связи 3 с использованием параметров, определяемых блоком 9, и состоит из формирователя уставки 10, первого сумматора 11, содержащего первый и второй входы, интегратора 12, содержащего первый и второй сигнальные и первый и второй параметрические входы, второго сумматора 13, содержащего первый и второй входы, дифференциатора напряжения 14 и дифференциатора тока 15, содержащих сигнальный и первый и второй параметрический входы каждый, блока форсировки 16 и усилителя-сумматора 17, содержащего входы с первого по пятый, сигнальный вход дифференциатора тока 15 является первым входом операционного блока 7, формирователь уставки 10 подключен к первому входу первого сумматора 11, второй вход которого является вторым входом операционного блока 7, а выход первого сумматора 11 соединен с первым сигнальным входом интегратора 12, первым входом второго сумматора 13 и сигнальным входом дифференциатора напряжения 14, второй сигнальный вход интегратора 12 является третьим входом операционного блока 7, а выход интегратора 12 соединен со вторым входом второго сумматора 13, выход которого соединен со входом блока форсировки 16 и с первым входом усилителя-сумматора 17, выходы блоков: форсировки 16, дифференциатора напряжения 14 и дифференциатора тока 15 соответственно соединены со вторым, третьим и четвертым входами усилителя-сумматора 17, пятый вход усилителя-сумматора 17 является четвертым входом, первый и второй параметрические входы интегратора 12 соответственно являются шестым и пятым, первый и второй параметрические входы дифференциатора тока 15 - соответственно седьмым и восьмым, первый и второй параметрические входы дифференциатора напряжения 14 - соответственно девятым и десятым входами операционного блока 7, а выход усилителя-сумматора - выходом операционного блока 7.The operating unit of the device (figure 2) is digital and is designed to generate a control signal for the excitation of a synchronous generator by processing signals from the current meter of the
Операционный блок 7 (фиг.2) работает следующим образом. На вход блока поступают цифровые сигналы тока ротора IF, напряжения UG, реактивной составляющей тока статора IR и тока возбуждения возбудителя IOC, формируемые блоком аналого-цифрового преобразования 6. Формирователь уставки 10 вырабатывает уставку напряжения статора генератора. Первый сумматор 11 осуществляет алгебраическое сложение сигнала уставки с сигналом напряжения статора UG [2]. На выходе сумматора формируется напряжение, пропорциональное отклонению напряжения генератора UG от уставки, которое затем подается на группу устройств, состоящую из второго сумматора 13, интегратора 12 и дифференциатора напряжения 14, реализующую стандартный широко известный ПИД-регулятор по отклонению напряжения и по изменению первой производной напряжения статора [2].The operation unit 7 (figure 2) works as follows. Digital signals of the rotor current IF, voltage UG, the reactive component of the stator current IR and the excitation current of the exciter IOC, generated by the analog-to-digital conversion unit 6. The
Регулирование по изменению первой производной тока ротора производится посредством дифференциатора тока 15. Блок форсировки 16 предназначен для выработки напряжения возбуждения при авариях в энергосистеме, вызывающих снижение напряжение на шинах генератора [2]. При уменьшении напряжения статора UG генератора относительно установленного значения блок форсировки 16 выдает сигнал форсирования независимо от других каналов. Усилитель-сумматор 17 выполняет функцию формирования суммарного канала регулирования и масштабного усиления сигнала возбуждения UF.The regulation of the change in the first derivative of the rotor current is carried out by means of a
Интегратор 12, дифференциаторы: напряжения 14 тока 15 (в отличие от одноименных узлов схожего назначения у прототипа) обладают перестраиваемыми параметрами регулирования - коэффициентами усиления и постоянными времени, соответственно (TU, KU) - для интегратора 12, (Ti1, Ki1) - для дифференциатора тока 15, (TU1, KU1) - для дифференциатора напряжения 14. Параметры регулирования вырабатываются в блоке адаптации параметров 9 (фиг.1).
Формирователь уставки 10, первый сумматор 11, второй сумматор 13, блок форсировки 16 и усилитель-сумматор 17 являются стандартными устройствами и могут быть выполнены по аналогии с одноименными устройствами, описанными в The
[2], стр.97, 98, и выполняющими схожие функции.[2], p. 97, 98, and performing similar functions.
Интегратор 12 является стандартным радиотехническим звеном - фильтром с управляемыми коэффициентами и может быть реализован, например, в виде рекурсивного цифрового фильтра с уравнением yU[n]=a 1(xU[n]+xU[n-1])-b1yU[n-1], где xU[n], yU[n] - входной и выходной сигналы фильтра на n-м шаге; TS - период дискретизации сигналов; a 1, b1 - коэффициенты фильтра, рассчитываемые по формулам: a 1=KUTS/(TS+2TU); b1=(TS-2TU)/(TS+2TU) в зависимости от параметров регулирования, которые вырабатываются в блоке адаптации параметров 9; Ts - период дискретизации величин.
Дифференциаторы: напряжения 14 тока 15 выполнены аналогично, являются стандартными цифровыми радиотехническими устройствами - фильтрами с управляемыми коэффициентами и могут быть реализованы, например, в виде рекурсивных цифровых фильтров с уравнением: yI1, U1[n]=a 02(xI1, U1[n]-xI1, U1[n-1])-b12yI1, U1[n-1], где xI1, U1[n], yI1, U1[n] - входной и выходной сигналы фильтра на n-м шаге; a 02=(2KI1, U1TS)/(TS+2TI1, U1), b12=(TS-2TI1, U1)/(TS+2TI1, U1) - коэффициенты фильтра, вычисляемые в зависимости от параметров регулирования, которые вырабатываются в блоке адаптации параметров 9.Differentiators:
Блок адаптации параметров 9 (фиг.3) состоит из блока задержки 18, содержащего входы и выходы с первого по шестой, блока нейросетевой идентификации 19, содержащего сигнальные входы с первого по девятый и вход для подачи весовых коэффициентов, выходы с первого по третий, блока памяти коэффициентов 20, блока вычисления ошибки нейросетевого предсказания 21, содержащего опорные входы с первого по третий и сигнальные входы с первого по третий, блока коррекции весовых коэффициентов 22, содержащего сигнальные входы с первого по десятый, вход для подачи весовых коэффициентов и вход разрешения, блока вычисления коэффициентов регулятора 23, содержащего выходы с первого по шестой, блока усреднения 24, содержащего входы и выходы с первого по шестой, и блока регистрации переходного процесса 25, сигнальные первый, второй и третий входы блока вычисления ошибки нейросетевого предсказания 21 являются соответственно первым, третьим и пятым входами блока адаптации параметров 9, выходы блока задержки 18 с первого по шестой соединены с одноименными сигнальными входами блока нейросетевой идентификации 19 и блока коррекции весовых коэффициентов 22, а выходы блока нейросетевой идентификации 19 с первого по третий соединены с одноименными входами блока задержки 18 и одноименными опорными входами блока вычисления ошибки нейросетевого предсказания 21, четвертый и шестой входы блока задержки 18 соответственно объединены с седьмыми и девятыми сигнальными входами блока нейросетевой идентификации 19 и блока коррекции весовых коэффициентов 22 и соответственно являются четвертым и шестым входами блока адаптации параметров 9, пятый вход блока задержки 18 объединен с восьмыми сигнальными входами блока нейросетевой идентификации 19 и блока коррекции весовых коэффициентов 22, входом блока регистрации переходного процесса 25 и является вторым входом блока адаптации параметров 9, выход блока регистрации переходного процесса 25 соединен со входом разрешения блока коррекции весовых коэффициентов 22, выход блока вычисления ошибки нейросетевого предсказания 21 подсоединен к десятому сигнальному входу блока коррекции весовых коэффициентов 22, выход которого подсоединен ко входу блока памяти коэффициентов 20, выход которого соединен со входом блока вычисления коэффициентов регулятора 23, входом для подачи весовых коэффициентов блока коррекции весовых коэффициентов 22 и входом для подачи весовых коэффициентов блока нейросетевой идентификации 19, выходы блока вычисления коэффициентов 23 регулятора с первого по шестой подключены к одноименным входам блока усреднения 24, выходы которого с первого по шестой являются одноименными выходами блока адаптации параметров 9.The adaptation block of parameters 9 (Fig. 3) consists of a
Блок адаптации параметров 9 работает по принципу нейросетевой идентификации следующим образом. Блок нейросетевой идентификации 19, блок задержки 18, блок вычисления ошибки нейросетевого предсказания 21, блок коррекции весовых коэффициентов 22 и блок памяти коэффициентов 20 образуют систему нейросетевой идентификации для управления динамическим объектом с внешними входами, описанную в [3], стр.108-110. Блок нейросетевой идентификации 19 совместно с блоком задержки 18 при этом являются параметрической моделью динамического объекта, включающего синхронный генератор, первичный двигатель, систему возбуждения и энергосеть. Параметрами модели являются весовые коэффициенты нейросети W[n].The adaptation block of parameters 9 operates on the principle of neural network identification as follows. The neural
Последовательность операций в блоке адаптации параметров 9 следующая (фиг.3).The sequence of operations in the block adaptation of the parameters 9 is as follows (figure 3).
На входы блока адаптации параметров 9 подаются следующие данные:The inputs of the adaptation block of parameters 9 are the following data:
на первый - дискретный отсчет сигнала оценки тока ротора генератора IF'[n];on the first - a discrete sample of the signal evaluation of the rotor current of the generator IF '[n];
на третий - дискретный отсчет сигнала оценки реактивной составляющей тока статора IR'[n];on the third - a discrete count of the signal evaluation of the reactive component of the stator current IR '[n];
на пятый - задержанный дискретный отсчет сигнала оценки активной мощности генератора PP'[n];on the fifth, a delayed discrete sample of the signal of estimating the active power of the generator PP '[n];
на четвертый - дискретный отсчет сигнала частоты напряжения генератора f=f[n];on the fourth - a discrete sample of the generator voltage frequency signal f = f [n];
на второй - дискретный отсчет сигнала напряжения статора UG-UG[n]; на шестой - дискретный отсчет сигнала напряжения возбуждения генератора UF=UF[n], n - номер такта.on the second - a discrete readout of the voltage signal of the stator UG-UG [n]; on the sixth, a discrete sample of the generator excitation voltage signal UF = UF [n], n is the measure number.
На сигнальные входы блока нейросетевой идентификации 19 подаются входные цифровые сигналы, образующие входной вектор нейросети X, причемThe signal inputs of the neural
X={IF'[n-1], IR'[n-1], PP'[n-1], f[n-1], UG[n-1], UF[n-1], f[n], UG[n], UF[n]}, гдеX = {IF '[n-1], IR' [n-1], PP '[n-1], f [n-1], UG [n-1], UF [n-1], f [ n], UG [n], UF [n]}, where
IF'[n-1] - задержанный дискретный отсчет сигнала оценки тока ротора генератора с первого выхода блока задержки 18;IF '[n-1] - delayed discrete sample signal evaluation of the current of the rotor of the generator from the first output of the
IR'[n-1] - задержанный дискретный отсчет сигнала оценки реактивной составляющей тока статора со второго выхода блока задержки 18;IR '[n-1] - delayed discrete sample signal evaluation of the reactive component of the stator current from the second output of the
РР'[n-1] - задержанный дискретный отсчет сигнала оценки активной мощности генератора с третьего выхода блока задержки 18;PP '[n-1] - delayed discrete sample signal evaluation of the active power of the generator from the third output of the
f=f[n-1] - задержанный дискретный отсчет сигнала частоты напряжения генератора с четвертого выхода блока задержки 18;f = f [n-1] is the delayed discrete sample of the generator voltage frequency signal from the fourth output of the
UG=UG[n-1] - задержанный дискретный отсчет сигнала напряжения статора с пятого выхода блока задержки 18;UG = UG [n-1] - delayed discrete counting of the stator voltage signal from the fifth output of the
UF=UF[n-1] - задержанный дискретный отсчет сигнала напряжения возбуждения генератора, с шестого выхода блока задержки 18.UF = UF [n-1] is the delayed discrete sample of the generator excitation voltage signal from the sixth output of the
Блок нейросетевой идентификации 19 производит непрерывное вычисление дискретных отсчетов сигналов: оценки тока ротора генератора IF'=IF'[n] - на первом выходе, реактивной составляющей тока статора IR'=IR'[n] - на втором выходе и активной мощности генератора РР'=PP'[n] - на третьем выходе блока, по величине приближенным к сигналам генератора: тока ротора IF, реактивной составляющей тока статора IR и оценки активной мощности РР посредством расчета отклика многослойной нейросети с весовыми коэффициентами W[n], извлекаемыми из блока памяти весовых коэффициентов 20.The neural
Блок 18 служит для задержки входных данных, поступающих на сигнальные входы блока нейросетевой идентификации с первого по шестой на один такт частоты дискретизации.
Выходные сигналы блока нейросетевой идентификации 19 (IF'[n], IR'[n], РР'[n]) - в блоке вычисления ошибки нейросетевого предсказания 21 сравниваются с действующими величинами выходных сигналов генератора (соответственно IF=IF[n] - на первом сигнальном входе, IR=IR[n] - на втором сигнальном входе и РР=РР[n] - на третьем сигнальном входе блока вычисления ошибки нейросетевого предсказания 21), на выходе которого формируется вектор ошибки E (несовпадения) последних с входными сигналами, вычисленными нейросетью в блоке 19 и подаваемыми на опорные входы блока вычисления ошибки нейросетевого предсказания 21: IF'[n]- на первый, IR[n] - на второй и РР'[n] - на третий.The output signals of the neural network identification unit 19 (IF '[n], IR' [n], PP '[n]) - in the calculation unit of the error of the
Вектор ошибки E далее поступает в блок коррекции весовых коэффициентов 22, в который одновременно подаются весовые коэффициенты W[n], хранящиеся в блоке 20, и входной вектор нейросети X.The error vector E then goes to the
При регистрации начала переходного процесса напряжения генератора блоком 25 на выходе последнего формируется логический сигнал Enable, предназначенный для разрешения и запуска операций по коррекции весовых коэффициентов в одноименном блоке 22. После прекращения переходного процесса сигнал Enable снимается.When registering the beginning of the transient voltage of the
Блок коррекции весовых коэффициентов 22 при наличии сигнала Enable на входе разрешения изменяет значения весовых коэффициентов W[n] в сторону уменьшения величины вектора ошибки Е пропорционально его абсолютной величине посредством заложенных в него линейных вычислительных операций, являющихся алгоритмом обучения нейросети. После чего вновь вычисленные весовые коэффициенты W[n+1] подаются в блок памяти коэффициентов 20 и на следующей итерации будут использоваться для расчета величин IF'[n+1], IR'[n+1] и РР'[n+1] блоком нейросетевой идентификации 19. Далее процесс непрерывно повторяется для последующих отсчетов входных сигналов IF, IR и PP. При величине вектора ошибки E, близкой к нулю, и при отсутствии переходного процесса на шинах генератора значения весовых коэффициентов нейросети W[n] остаются постоянными.The block of correction of
Блок вычисления коэффициентов регулятора 23 для каждого набора поступающих на его вход весовых коэффициентов W[n] выбирает заранее рассчитанные параметры регулирования (TU, KU, Ti1, Ki1, TU1, KU1), близкие к оптимальным и обеспечивающие минимальную величину и длительность переходных процессов.The unit for calculating the coefficients of the
Блок усреднения 24 предназначен для подавления шума и резких изменений параметров регулирования (TU, KU, Ti1, Ki1, TU1, KU1) посредством интегрирования каждого из них. С выхода блока снимаются усредненные значения параметров регулирования (, , , , , ), которые далее подаются на вход блока адаптации параметров 9.The averaging
Блок задержки 18 состоит из набора шести идентичных цифровых регистров, являющихся известными устройствами.The
Блок нейросетевой идентификации 19 является многослойным персептроном - общеизвестным устройством, описанным в [3], стр.26 с количеством слоев не менее трех.The neural
Блок вычисления ошибки нейросетевого предсказания 21 производит покомпонентное вычитание сигналов на сигнальных входах (IF[n], IR[n] и РР[n]) из сигналов на опорных входах (IF[n], IR'[n] и РР[n]) и может быть реализован в виде известного устройства - векторного вычитателя. Вектор ошибки на выходе устройства Е={IF'[n]-IF[n]; IR'[n]-IR[n]; РР'[n]-PP[n]}.The neural network prediction
Блок коррекции весовых коэффициентов может быть реализован в виде процессора, работающего по общеизвестному алгоритму обратного распространения ошибки обучения, приведенному в [2], стр.32, и в принятых терминах и обозначениях настоящего описания, может быть реализован следующим образом.The block of correction of weighting coefficients can be implemented in the form of a processor operating according to the well-known algorithm for the backward propagation of learning errors given in [2], p. 32, and in the accepted terms and notation of the present description, can be implemented as follows.
Шаг 1. Присвоить начальные случайные значения величинам , , причем где - , - весовые коэффициенты первого, …, M-1-го (скрытого) и M-го (выходного) слоя многослойного персептрона соответственно; k=1, …, NM, j=1, …, NM-1, i=1, …, NM-2, p=1, …, N1, q=1, …, N; NM - количество нейронов в M-м слое, N - количество входов нейросети; M - количество слоев нейросети.
Шаг 2. Вычислить отклики скрытых слоев нейросети с первого по M-1-й:Step 2. Calculate the responses of the hidden layers of the neural network from the first to the M-1st:
и величину коррекции весовых коэффициентов выходного слоя нейросети: , где Ek - компонент вектора ошибки нейросетевого предсказания E; - k-й компонент M-го (выходного) вектора нейросети; F(x)=1/(1+exp(-x)) - активационная функция нейросети, одинаковая для всех нейронов M слоев; Xq - элементы входного вектора нейросети X.and the correction value of the weight coefficients of the output layer of the neural network: where E k is the component of the neural network prediction error vector E; - k-th component of the M-th (output) vector of the neural network; F (x) = 1 / (1 + exp (-x)) is the activation function of the neural network, the same for all neurons of the M layers; X q - elements of the input vector of the neural network X.
Шаг 3. Вычислить величины коррекции коэффициентов M-го слоя нейросети: и откорректировать весовые коэффициенты выходного слоя нейросети: , где η<1 - коэффициент скорости обучения; η<1 - фильтрующий коэффициент; n - номер итерации.Step 3. Calculate the correction values of the coefficients of the Mth layer of the neural network: and adjust the weights of the output layer of the neural network: where η <1 is the coefficient of learning speed; η <1 - filtering coefficient; n is the iteration number.
Шаг 4. Вычислить коэффициент коррекции весовых коэффициентов М-1-го (скрытого) слоя нейросети в соответствии с формулой:Step 4. Calculate the correction coefficient of the weight coefficients of the M-1st (hidden) layer of the neural network in accordance with the formula:
Шаг 5. Вычислить величины коррекции:Step 5. Calculate the correction values:
и откорректировать весовые коэффициенты М-1-го (скрытого) слоя нейросети в соответствии с формулой:and adjust the weights of the M-1st (hidden) layer of the neural network in accordance with the formula:
Далее шаги 4 и 5 повторить для всех оставшихся слоев нейросети с первого по M-2-й, используя рекуррентные формулы (1)-(3) и учитывая, что .Next, repeat steps 4 and 5 for all remaining layers of the neural network from the first to the M-2, using recurrence formulas (1) - (3) and taking into account that .
Шаг 6. Перейти к шагу 2 для следующего, n+1-го вектора входных данных.Step 6. Go to step 2 for the next, n + 1th input vector.
Блок вычисления коэффициентов регулятора 23 может быть реализован, например, в виде постоянного запоминающего устройства, на входы адреса которого подаются значения коэффициентов нейрости W[n], а с выхода данных - параметры регулирования (TU, KU, Ti1, Ki1, TU1, KU1), которые рассчитаны заранее.The coefficient calculation block of the
Блок усреднения 24 может быть реализован из набора шести идентичных цифровых интеграторов, являющихся общеизвестными устройствами, причем входы блока усреднения с первого по шестой являются входами, а выходы - выходами каждого из интеграторов.The averaging
Блок регистрации переходного процесса может быть реализован, например, в виде последовательно соединенных дифференциатора, вход которого является входом блока, устройства вычисления модуля и компаратора, выход которого является выходом блока, а опорный вход которого соединен с источником опорной величины. Источник опорной величины формирует постоянный положительный сигнал, величина которого определяет чувствительность блока. Блок работает следующим образом. При возникновении переходного процесса производная напряжения статора генератора, вычисленная дифференциатором, станет отлична от нуля и на выходе устройства вычисления модуля примет положительную величину, которая поступает на компаратор, служащий для выработки выходного сигнала разрешения Enable и фильтрации медленных флуктуации напряжения статора, не являющихся переходными процессами.The transient registration unit can be implemented, for example, in the form of a series-connected differentiator, the input of which is the input of the unit, the device for calculating the module and the comparator, the output of which is the output of the unit, and the reference input of which is connected to the reference value source. The reference value source generates a constant positive signal, the value of which determines the sensitivity of the block. The block works as follows. When a transient occurs, the derivative of the generator stator voltage, calculated by the differentiator, will become non-zero and at the output of the module calculation device will take a positive value, which goes to the comparator, which serves to generate the enable enable signal and filter slow fluctuations of the stator voltage, which are not transients.
При изменении параметров энергосистемы, например напряжения или импеданса энергосети, что имеет место при подключении новых или отключении действующих потребителей, коротких замыканиях, перенапряжениях и других возмущениях, величина вектора ошибки Е станет отличной от нуля вследствие того, что при действующих параметрах нейросети - весовых коэффициентах W[n] изменятся параметры моделируемой ею энергосистемы. Расхождение оценочных сигналов нейросетевой модели и действующих сигналов, снимаемых с генератора, будет скомпенсировано согласно изложенной последовательности операций.When changing the parameters of the power system, for example, the voltage or impedance of the power supply network, which occurs when connecting new or disconnecting existing consumers, short circuits, overvoltages, and other disturbances, the value of the error vector E will become nonzero due to the fact that, with the current parameters of the neural network, weights W [n] the parameters of the power system simulated by it will change. The discrepancy between the estimated signals of the neural network model and the operating signals taken from the generator will be compensated according to the described sequence of operations.
Таким образом, для каждого текущего состояния энергосистемы могут быть определены весовые коэффициенты W[n], содержащие информацию о состоянии энергосистемы, для которой рассчитываются параметры регулирования (TU, KU, Ti1, Ki1, TU1, KU1), близкие к оптимальным и обеспечивающие минимальную величину и длительность переходных процессов в энергосистеме.Thus, for each current state of the power system, weights can be determined W [n] containing information about the state of the power system for which the regulation parameters (T U , K U , T i1 , K i1 , T U1 , K U1 ) are calculated, close to optimal and providing a minimum value and duration of transients in the power system.
Процесс коррекции весовых коэффициентов (обучение) многослойного персептрона в блоке нейросетевой идентификации 19 и, следовательно, происходит только во время действия даже незначительных по величине переходных процессов, по сигналу Enable. Коррекция весовых коэффициентов при этом производится на малые величины, пропорциональные скорости обучения 77, в результате чего происходит постепенное итеративное уточнение коэффициентов регулятора, отслеживающее медленные изменения параметров энергосистемы.The process of correcting the weighting factors (training) of the multilayer perceptron in the neural
Следовательно, в предлагаемом устройстве производится адаптация параметров операционного блока (регулятора) к параметрам энергосети в процессе функционирования, и последний в каждый момент времени обладает параметрами, близкими к оптимальным с точки зрения величины и длительности переходных процессов, происходящих в энергосистеме. За счет этого достигается существенное уменьшение величины и длительности переходных процессов, а также повышение скорости их гашения при изменении состояния энергосистемы.Therefore, in the proposed device, the parameters of the operating unit (controller) are adapted to the parameters of the energy network during operation, and the latter at each moment of time has parameters that are close to optimal in terms of the magnitude and duration of transients occurring in the energy system. Due to this, a significant decrease in the magnitude and duration of transients, as well as an increase in the rate of their extinction when the state of the power system changes, is achieved.
В представленной реализации устройства регулирования возбуждения синхронного генератора блок нейросетевой идентификации 19 является трехслойным персептроном с количеством нейронов в первом слое - 50, во втором слое - 50, в третьем (выходном) слое - 9, наблюдается сокращение величины и длительности переходного процесса при изменении напряжения сети в виде ступенчатой функции более чем в 2 раза.In the presented implementation of the synchronous generator excitation control device, the neural
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ №65317 от 20.03.2007 «Регулятор возбуждения синхронного генератора».1. Patent of the Russian Federation No. 65317 dated 03.20.2007 "Regulator of excitation of a synchronous generator."
2. Юрганов А.А., Кожевников В.А. Регулирование возбуждения синхронных генераторов. - СПб.: Наука, 1996. - 138 с.2. Yurganov A.A., Kozhevnikov V.A. Regulation of the excitation of synchronous generators. - St. Petersburg: Nauka, 1996 .-- 138 p.
3. Сигеру Омату, Марзуки Халид, Рубия Юсоф. Нейроуправление и его приложения. Кн.2. Пер. с англ. / Под ред. А.И.Галушкина. В.А.Птичкина. - М.: ИПРЖР, 2000. - 272 с. (Нейрокомпьютеры и их применение).3. Shigeru Omata, Marzuki Khalid, Rubia Yusof. Neurocontrol and its applications. Book 2. Per. from English / Ed. A.I. Galushkina. V.A. Ptichkina. - M .: IPRZhR, 2000 .-- 272 p. (Neurocomputers and their application).
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011131912/07A RU2465716C1 (en) | 2011-07-29 | 2011-07-29 | Device to control excitation of synchronous generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011131912/07A RU2465716C1 (en) | 2011-07-29 | 2011-07-29 | Device to control excitation of synchronous generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2465716C1 true RU2465716C1 (en) | 2012-10-27 |
Family
ID=47147644
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011131912/07A RU2465716C1 (en) | 2011-07-29 | 2011-07-29 | Device to control excitation of synchronous generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2465716C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2574166C1 (en) * | 2014-10-27 | 2016-02-10 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Device to force excitation of free-running synchronous generator |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1171950A1 (en) * | 1983-12-09 | 1985-08-07 | Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Энергетический Институт | Excitation controller for synchronous machine |
JP2001268996A (en) * | 2000-03-21 | 2001-09-28 | Toshiba Corp | Excitation controller for synchronous generator |
RU25663U1 (en) * | 2002-03-22 | 2002-10-10 | Серпуховский военный институт ракетных войск | DEVICE FOR AUTOMATIC REGULATION OF EXCITATION OF A SYNCHRONOUS MACHINE |
EP1317058B1 (en) * | 2001-11-30 | 2007-04-18 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Excitation controller for synchronous machine |
RU65317U1 (en) * | 2007-03-20 | 2007-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уфимский государственный авиационный технический университет | SYNCHRONOUS GENERATOR EXCITATION REGULATOR |
RU75519U1 (en) * | 2008-03-03 | 2008-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | SYNCHRONOUS GENERATOR EXCITATION CONTROL DEVICE |
-
2011
- 2011-07-29 RU RU2011131912/07A patent/RU2465716C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1171950A1 (en) * | 1983-12-09 | 1985-08-07 | Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Энергетический Институт | Excitation controller for synchronous machine |
JP2001268996A (en) * | 2000-03-21 | 2001-09-28 | Toshiba Corp | Excitation controller for synchronous generator |
EP1317058B1 (en) * | 2001-11-30 | 2007-04-18 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Excitation controller for synchronous machine |
RU25663U1 (en) * | 2002-03-22 | 2002-10-10 | Серпуховский военный институт ракетных войск | DEVICE FOR AUTOMATIC REGULATION OF EXCITATION OF A SYNCHRONOUS MACHINE |
RU65317U1 (en) * | 2007-03-20 | 2007-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уфимский государственный авиационный технический университет | SYNCHRONOUS GENERATOR EXCITATION REGULATOR |
RU75519U1 (en) * | 2008-03-03 | 2008-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | SYNCHRONOUS GENERATOR EXCITATION CONTROL DEVICE |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2574166C1 (en) * | 2014-10-27 | 2016-02-10 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Device to force excitation of free-running synchronous generator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Xu et al. | Data-driven voltage regulation in radial power distribution systems | |
CN102282473B (en) | Digital compensator for power supply applications | |
EP2993779B1 (en) | System and method for a load anticipation feature and its tuning method for a generating set | |
JP2015038444A (en) | Secondary battery remaining capacity estimation method and secondary battery remaining capacity estimation apparatus | |
Xu et al. | A data-driven voltage control framework for power distribution systems | |
Ozer et al. | Extraction of primary and secondary frequency control from active power generation data of power plants | |
CN112310991A (en) | Energy storage converter improved finite set model prediction control method based on disturbance observation | |
CN103424621A (en) | Artificial neural network detecting method of harmonic current | |
Meng et al. | Tertiary control for optimal unbalance compensation in islanded microgrids | |
CN103884910B (en) | A kind of power system phasor calculating method being applicable to frequency shift | |
RU2465716C1 (en) | Device to control excitation of synchronous generator | |
Haileselassie et al. | Secondary control in multi-terminal VSC-HVDC transmission system | |
Ivanov et al. | Intelligent monitoring and control in transmission and distribution networks | |
Skjong et al. | Management of harmonic propagation in a marine vessel by use of optimization | |
Alwahab et al. | FIR filter design based neural network | |
Tian et al. | Robust estimation of voltage parameters via a sliding mode observer | |
JP6727156B2 (en) | Power system state estimation device | |
Feyzi et al. | Online dynamic parameter estimation of transformer equivalent circuit | |
Jha et al. | Conservation voltage reduction (CVR) via two‐timescale control in unbalanced power distribution systems | |
RU2584268C1 (en) | Method for adaptation of remote protection and determining damaged point of power transmission line using model thereof | |
Jorge et al. | Sequences detection of an unbalanced sinusoidal voltage of unknown frequency using a reduced-order observer | |
Peñaranda et al. | Dynamic model validation via error indexes | |
Antonio-Toledo et al. | Real-time implementation of a neural block control using sliding modes for induction motors | |
RU2379735C2 (en) | Robust control system | |
CN105406492A (en) | Three-phase electric load automatic balance algorithm |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 30-2012 FOR TAG: (73) |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140730 |