SU436330A1

SU436330A1 - DEVICE FOR COMPLEX OPTIMIZATION OF THE ENERGY SYSTEM MODE

Info

Publication number: SU436330A1
Application number: SU1783855A
Authority: SU
Priority date: 1972-05-03
Filing date: 1972-05-03
Publication date: 1974-07-15

Description

1one

Предлагаемое устройство относитс к области систем управлени с иснользованнем специализированных моделирующих устройств.The proposed device relates to the field of control systems using specialized modeling devices.

При перспективном и оперативном планировании режима энергосистемы возникает задача оптимального распределени активных и реактивных мощностей между генерирующими станци ми, вход щими в энергосистему. Эта задача вл етс достаточно сложной и при рещении на универсальной ЦВМ требует значительных затрат времени.In the perspective and operational planning of the power system mode, the problem arises of the optimal distribution of active and reactive power between the generating stations entering the power system. This task is rather complicated and when solving on a universal digital computer it takes a considerable amount of time.

Известны опециализИрованные вычислительные устройства дл рещени задачи комплексной оптимизации режима по активным и реактивным мощност м, в которых используетс модель сети энергосистемы.Specialized computing devices are known for solving the problem of complex optimization of the mode by active and reactive powers, in which the model of the power grid network is used.

В частности, известно устройство, выполненное на основе градиентного метода решени задачи с использованием характеристик относительных приростов станций, содержащее модель энергосистемы, входы которой соединены с выходами каналов регулировани активной мощности и регулировани напр жений , а выходы - со входами каналов регулировани активной мощности балансировочного узла и ограничени параметров. Недостатком этого устройства вл етс низка точность учета ограничений по зависимым параметрам режима.In particular, a device based on the gradient method of solving a problem using the characteristics of relative station gains is known, which contains a model of the power system, the inputs of which are connected to the outputs of the active power and voltage control channels, and the outputs to the inputs of the active power channel of the balancing node and limiting parameters. A disadvantage of this device is the low accuracy of accounting for constraints on dependent mode parameters.

Цель изобретени - повыщение точности устройства.The purpose of the invention is to increase the accuracy of the device.

Поставленна цель достигаетс тем, что устройство содержит функциональный преобразователь в цени обратной св зи каналов регулировани активной мощности балансировочного узла, ограничители в цепи обратной св зи каналов ограничени параметров и сумматор составл ющих градиента, входы которого подключены к выходам каналов регулировани активной мощности балансировочного узла и ограничени параметров, а его выход соединен со входами каналов регулировани активной мощности и регулировани напр жени .The goal is achieved in that the device contains a functional converter in the field of feedback of control channels of the active power of the balancing node, limiters in the feedback circuit of the channels of limiting parameters and an adder of the gradient components, the inputs of which are connected to the outputs of the channels of controlling the active power of the balancing node and limiting parameters, and its output is connected to the inputs of the channels for control of active power and voltage control.

При решении задачи комплексной оптимизации режима энергосистемы выбираетс балансировочна станци (будем обозначать ее нулевым номером), дл которой задаютс модуль и фаза напр жени UQ UQ + /О, дл остальных станций задаютс модули напр жени Ui, DZ, ..., и , ..., t/,, и активные мощности РЬ Рг, -., -РiWhen solving the problem of complex optimization of the power system mode, a balancing station is selected (we will designate it with a zero number) for which the module and phase of the voltage UQ UQ + / O are set, for the remaining stations the voltage modules Ui, DZ, ..., and are set. .., t / ,, and active powers Pb Py, -., -Pi

Р„ . Задача сводитс R" . The task is reduced

25 к минимизации расхода топлива:25 to minimize fuel consumption:

Г Zr, (Р.} mmП)G Zr, (R.} mmP)

i 0i 0

30 при наличии ограничени в форме равенства: РО / (Uo, t/ь , ..., f/n, PI, P2, ..., -Pn) |Л-2Р„,-Я(2) и в виде неравенств: ф, , f/bf/2, ..., t/n,Pb/2, ...,/п)(За) «: 1,2, ..., т. где Г i (Pi ) - расходна характеристика t-й станции; РО - активна мощность балансировочной станции; Р„, - нагрузка элект-ропот-реблени /-го узла; п - потери активной мощности в сети; фк - зависимый нараметр режима, который должен быть ограничен. В качестве параметров фк могут выстуеать любые энергетические величины; модули и фазы напр жений в узлах сети, токи статора и ротора генераторов станции, перетоки активной или полной мощности по лини м и т.д. Задача, сформулированна в виде уравнений (1) - (3), с использованием метода неопределенных множителей Лагранжа моделируетс па АВМ системой конечных и дифференциальных уравнений. ЭРо , V л Зф k; -- + 2jA|( дР Pi p. f (6i), t 0, 1,2, ...,n; d(fk J-, , иго . й„. + ,„ k-l, 5ё(Ф«-фГ) (Фк-ф В этих уравнени х использованы обозначе5Г„„ , an /,i5 - множители Лагранжа; Sg - сигнум функци . Уравнени (4) - (7) положены в основу предложенного построени вычислительного устройства дл .комплексной оптимизации режима энергосистем. Дл определени составл ющих градиента целевой функции используетс метод задани поиаковых колебаний. Схема-предложенного устройства приведена на чертеже, где: I - модель энергосисте ы; 2-7 - выходы модели энергосистемы; 8 - функциональный преобразователь; 9, 10, 11 - интеграторы; 12 13 - ограничители; 14, 15, 16 - бло.ки перемножени ; 17 - сумматор составл ющих градиента (2); 18-21 - блоки выделени составл ющих; 22, 23 - функциональные преобразователи; 24, 25 - интеграторы; 26-канал регулировани активной .мощности балансировочного узла; 27, 28 - каналы; ограничени параметров; 29, 30 - каналы регулировани активной мощности; 31, 32 - каналы регулировани напр жений. Модель энергосистемы 1 содержит модель сети и модели генераторных ста1щии, а устройства измерени мощности балансировочного узла и ограничиваемых параметров. Каждому измер емому пара.метру соответствует выхода, первый из которых вл етс выходом переменной составл ющей, св занной с реакцией на поисковые колебани , второй - выходом посто нной составл ющей. На -схеме по.казаны шесть выходов, обозначенных номера.ми 2-7 соответственно дл измерени переменной и посто нной составл ющих мощности балансировочного узла ДРо и РО и переменной и посто нной составл ющих ограничиваемых параметров: первого Дф1 и ф1 и последнего Дфп, и фп, . К выходам 2 и 3 модели энергосистемы подключены блоки, вход щие в канал 26 регулировани активной мощности балансировочного узла: выход 3 подключен ко входу интегратора 9, в цепи обратной св зи которого включен функциональный преобразователь 8, к выходу 2 подключен один из входов-блока перемножени 14, второй ВХОд которого подключен к выходу интегратора 9; выход блока перемножени подключен ко входу общего сумматора 17 составл ющих градиента. К выходам 4 и 5 модели энергосистемы подключены блоки, вход щие в канал ограничени первого параметра ф1 (блок 27), а именно: к выходу 5 подключен вход интегратора 10 с ограничителем 12 в цепи обратной св зи; к выходу 4 подключен один из входов блока перемножени 15, второй вход которого подключен к выходу интегратора 10; выход блока перемножени 15 подключен ко входу общего сумматора составл ющих 17. Аналогичным образом построены каналы ограничени всех остальных параметров. На схеме показан также канал ограничени параметра фт (блок 28), состо щий из блоков 11, 13 и 16, включенных так же, как в первом канале. К выходу общего сумматора 17 составл ющих градиента подключена группа каналов регулировани активной мощности (блоки 29, 30) и группа каналов регулировани напр жени . На схеме показано по два канала каждого типа. Каждый канал регулировани активной мощности (29, 30) состоит из последовательно включенных блока выделени составл ющей градиента (18 и 19) и функционального прео-бразовател (22 и 23). Входы блоков выделени 18 и 19 подключены к выходу общего сум .матора составл ющих 17, а выходы функциональных преобразователей 22 и 23 через цепи братной св зи подключены ко входам .модели энергосисте.мы, к которы.м подключены также задатчики поисковых колебаний APi и ДРпКаждый канал регулировани напр жений (31, 32) состоит из последовательно включеных блока выделени составл ющих градиента (20 и 21) и интегратора (24 и 25). Входы локов выделени подключены к выходу общео сумматора составл ющих 17. Выходы интетраторов 24 и 25 через цепи обратной св зи подключены ко входам модели энергосистемы, к .которым подключены также задатчики поисковых колебаний At/i и .30 in the presence of restrictions in the form of equality: PO / (Uo, t / ь, ..., f / n, PI, P2, ..., -Pn) | L-2P ", - I (2) and in the form inequalities:,, f, f / bf / 2, ..., t / n, Pb / 2, ..., / n) (Za) ": 1,2, ..., i.e. where G i (Pi ) - expenditure characteristic of the t-th station; PO - power of balancing station is active; Р „, is the load of the electrical / infant / th node; p - loss of active power in the network; FC is a mode dependent parameter that should be limited. As parameters of fc, any energy values can be given; modules and phases of voltages in network nodes, stator and rotor currents of station generators, power flows or full power across lines, etc. The problem, formulated as equations (1) - (3), using the method of indefinite Lagrange multipliers is modeled on an AVM by a system of finite and differential equations. ERO, V l Sf k; - + 2jA | (dP Pi p. F (6i), t 0, 1,2, ..., n; d (fk J-,, yoke. D „. +,„ Kl, 5ё (Ф «- FG) (Fk-f In these equations, the notation 5Г „„, an /, i5 are Lagrange multipliers; Sg is the signum function. Equations (4) - (7) are used as the basis for the proposed construction of a computing device for complex optimization of the power system mode. To determine the components of the gradient of the objective function, we use the method of specifying indirect oscillations.The scheme of the proposed device is shown in the drawing, where: I is the model of the energy system, 2-7 are the outputs of the model of the power system, 8 is the functional transformation actor; 9, 10, 11 are integrators; 12 13 are limiters; 14, 15, 16 are multiplication blocks; 17 is an adder of gradient components (2); 18-21 are component extraction units; 22, 23 are functional converters; 24, 25 — integrators; 26-channel for adjusting the active power of the balancing node; 27, 28 — channels; limiting parameters; 29, 30 — channels for adjusting the active power; 31, 32 — voltage control channels. The model of the power system 1 contains a model of the network and models of the generator facilities, and devices for measuring the power of the balancing unit and the limited parameters. Each measured parameter corresponds to an output, the first of which is the output of a variable component associated with the response to the search fluctuations, the second of which is the output of the constant component. On the circuit, six outputs are indicated, indicated by numbers 2-7, respectively, for measuring the variable and constant components of the power of the balancing node DRO and PO and the variable and constant components of the limited parameters: the first Df1 and F1 and the last Dfp, and fp, The outputs 2 and 3 of the power system model are connected to the blocks that enter the channel 26 for adjusting the active power of the balancing node: output 3 is connected to the input of the integrator 9, the functional converter 8 is connected to the feedback circuit, one of the multiplication block inputs is connected to output 2 14, the second input of which is connected to the output of the integrator 9; the output of the multiplication unit is connected to the input of the common adder 17 of the gradient components. Blocks entering the limiting channel of the first parameter F1 (block 27) are connected to outputs 4 and 5 of the power system model, namely: input 5 of the integrator 10 is connected to limiter 12 in the feedback circuit; one of the inputs of the multiplication unit 15 is connected to the output 4, the second input of which is connected to the output of the integrator 10; the output of multiplier 15 is connected to the input of the common adder of the components 17. Similarly, the channels for limiting all other parameters are constructed. The diagram also shows the channel for limiting the ft parameter (block 28), consisting of blocks 11, 13, and 16, switched on in the same way as in the first channel. To the output of the common adder 17 of the gradient components, a group of active power control channels (blocks 29, 30) and a group of voltage control channels are connected. The diagram shows two channels of each type. Each active power control channel (29, 30) consists of a series-connected selection unit, a gradient component (18 and 19), and a functional transducer (22 and 23). The inputs of the allocation units 18 and 19 are connected to the output of the common sum of the components 17, and the outputs of the functional converters 22 and 23 are connected via the sibling circuits to the inputs of the energy system model. We are also connected to the setters of the search oscillations APi and DRP. The voltage control channel (31, 32) consists of a series-connected selection unit of the gradient components (20 and 21) and the integrator (24 and 25). The inputs of the allocation locks are connected to the output of the common adder components 17. The outputs of the integrators 24 and 25 through the feedback circuits are connected to the inputs of the power system model, to which the setters of the search oscillations At / i and are also connected.

Устройство работает следующим образом. После ввода параметров модели и ввода значений нагрузок электропотреблени узлов Р„1 и Q,,, начинаетс поиск оптимального режима , удовлетвор ющего ограничени м, наложенным на некоторые параметры режима. Искомыми величинами вл ютс модули напр жений и активные мощности всех станций энергосистемы. Поиск всех искомых величин протекает одновременно, параллельно во времени . Вначале все искомые величины равны своим начальным значени м, которые могут быть, например, результатами предыдущих расчетов с другими исходными данными. На входы модели задаютс вариации искомых переменных ДР| и Af/i . Эти вариации могут иметь произвольную зависимость от в.ремени, удобную дл отработки и выделени необходимых частных производных дРо/дР , dPo/dU-, , сф |(/(ЗЯ,- и 5ФК IdUi ; в частности, достаточно удобным вл етс задание вариаций АР, и At/i в форме гармонических колебаний с посто нной и небольшой амплитудой и не совпадающими друг с другом частотами. Модель имеет 2 (т + 1) выходов, обозначени которых приведены на фиг. 1; по каждому параметру имеетс пара выходов, -на одном из которых выдел етс переменна составл юща АРо или Аф представл юща собой периодический сигнал, содержащий в виде смеси разных частот реакцию данного параметра модели на отдельные поисковые колебани , то есть производные параметра ф„ по всем аргументам; на втором входе в виде посто нного (вернее медленно мен ющегос ) сигнала выдел етс основна составл юща величины, не св занна с поисковыми колебани ми (Ро или ф к)The device works as follows. After entering the model parameters and entering the values of the electrical loads of the nodes P1 and Q ,,, the search for the optimal mode that satisfies the limitations imposed on some of the mode parameters begins. The sought values are the voltage modules and active powers of all stations in the power grid. The search for all desired quantities proceeds simultaneously, parallel to time. At the beginning, all the desired quantities are equal to their initial values, which may be, for example, the results of previous calculations with other initial data. At the inputs of the model, variations of the desired variables DR are given | and Af / i. These variations can have an arbitrary time dependence, convenient for working out and extracting the necessary partial derivatives dPo / dP, dPo / dU-, sf (/ (S, -5FK IdUi; in particular, setting the variations AP, and At / i in the form of harmonic oscillations with constant and small amplitude and frequencies that do not coincide with each other. The model has 2 (t + 1) outputs, which are shown in Fig. 1, for each parameter there is a pair of outputs, - on one of which stands out the variable component of ARO or AF representing n A periodic signal containing in the form of a mixture of different frequencies the response of a given parameter of the model to individual search fluctuations, i.e., derivatives of the parameter ф in all arguments; at the second input, the main component of the value is not in the form of a constant (or rather slowly varying) signal, Associated with search fluctuations (Ro or fk)

Каналы регулировани активной мощности .балансировочного узла и .каналы ограничений параметров, подключенные к выходам модели сети, осуществл ют автоматический поиск величин bo и Яь ..., Лщ в соответствии с решаемОй системой уравнений: а именно, на входе интегратора 9 формируетс разность двух значений величины РО, одного - с выхода 3 модели 1 и другого - с выхода функционального пре .образовател 8, воспроизвод щего характеристику относительных приростов балансировочного узла. Величина bo на выходе интегратора мен етс до тех пор, пока эти значени не совпадут. С помощью блока перемножени 14 формируетс произведение Ьо-АРо.The active power control channels of the balancing node and the parameter restriction channels connected to the outputs of the network model automatically search for the values bo and YI ..., Lsch in accordance with your set of equations: namely, the difference of two values is formed at the input of the integrator 9 the values of PO, one from output 3 of model 1 and the other from the output of functional transformer 8, which reproduces the characteristic of the relative increments of the balancing node. The bo value at the integrator output varies until these values match. Using the multiplication unit 14, the product of Lo-APo is formed.

В каждом канале ограничени параметров (27, 28) на входе соответствующего интегратора (10 или 11) формируетс разность вида Фь - ф . Если эта разность отрицательнаIn each channel of limiting the parameters (27, 28), at the input of the corresponding integrator (10 or 11), a difference of the form Фь - ф is formed. If this difference is negative

(неравенство 36 выполнено), то выходное напр жение интеграторов 10, 11 срезаетс до нул ограничител ми 12, 13. Если эта разность положительн а (неравенство 36 нарушено), то (inequality 36 is satisfied), then the output voltage of the integrators 10, 11 is cut off to zero by the limiters 12, 13. If this difference is positive (inequality 36 is violated), then

на выходе интеграторов 10, И по вл етс напр жение , измен ющеес до тех пор, пока неравенство (36) не выполнитс либо строго (тогда выходное напр жение интеграторов будет нулевым), либо в виде равенства (тогда на выходе интеграторов установитс некоторое посто нное по величине напр жение, отличное от нул ). Блоки перемножени 15 и 16 служат дл формировани произведений .,ь.Аф.at the output of the integrators 10, and the voltage appears, varying until inequality (36) is fulfilled either strictly (then the output voltage of the integrators will be zero), or as an equality (then at the output of the integrators some constant largest non-zero voltage). Multiplication blocks 15 and 16 are used to form products.

С помощью общего сумматора 17 составл ющих градиента формируетс величина:Using the total adder 17 of the gradient components, the value is generated:

ЬоАРо + Л1АФ1 + ... + i,k, Афк-Г ... + Ят- Афт,LooAr + L1AF1 + ... + i, k, Afk-H ... + Yat-Aft,

из которой затем с помощью -блоков выделени 18, 19, 20, 21 выдел ютс отдельные составл ющие градиента функционала, вход щие в уравнени (4) - (7). Выделение составл ющих осуществл етс по частотному принципу .from which, using the -blocking blocks 18, 19, 20, 21, the individual components of the gradient of the functional are included, which are included in equations (4) - (7). The selection of components is carried out according to the frequency principle.

На выходе блоков выделени 18 и 19, вход щих в каналы регулировани активной мощности (29, 30), формируютс величины относительных приростов станций согласно уравнению (4), которые подаютс на входы функциональных преобразователей 22 и 23, воспроизвод щих в виде нелинейных зависимостей характеристики относительных приростов станций (уравнение (5). На выходах функциональных преобразователей образуютс искомые величины активных мощностей PI, ..,, Р„ , которые через цепь обратной св зи подаютс на вход модели энергосистемы.At the output of allocation units 18 and 19, which are included in the active power control channels (29, 30), the relative gains of the stations are formed according to equation (4), which are fed to the inputs of functional converters 22 and 23, which reproduce the characteristics of nonlinear dependencies station increments (equation (5). At the outputs of functional transducers, the desired values of active powers PI, .., P are formed, which are fed through the feedback circuit to the input of the power system model.

На выходе блоков выделени 20 и 21, вход щих в каналы регулировани напр жени (31, 32), формируютс величины, вход щие в правые части уравнений (6), подаваемые затем на вход интеграторов 24 и 25. Выходные величины интеграторов, представл ющие собой искомые значени напр жений t/i, ..., и„ , измен ютс до тех пор, пока величины на входе интеграторов не станут равными нулю в соответствии с уравнением (6).At the output of the allocation units 20 and 21, which are included in the voltage regulation channels (31, 32), the quantities forming the right-hand sides of equations (6) are then applied to the input of the integrators 24 and 25. The output values of the integrators are The sought voltages t / i, ..., and ", change until the values at the input of the integrators become zero in accordance with equation (6).

В устройстве могут быть также учтены коэффициенты трансформации трансформаторов , регулируемых под нагрузкой; соответствующие каналы управлени этими коэффициентами стро тс так же, как и каналы регулировани нацр жений на схеме. Кроме того, с целью сокращени объема оборудовани может быть применено многократное использование каналов регулировани активной мощности и напр жени .The device can also take into account the transformation ratios of transformers, adjustable under load; The corresponding control channels for these coefficients are constructed in the same way as the national regulation channels in the scheme. In addition, in order to reduce the amount of equipment, multiple use of active power and voltage control channels can be applied.

Устройство может найти применение в проектных и исследовательских организаци х, св занных с энергетикой, а также на вычислительных центрах диспетчерских управлений энергосистем.The device can be used in design and research organizations related to power engineering, as well as in computer centers of dispatch administrations of power systems.

Предмет изобретени Subject invention

Устройство дл комплексной оптимизаци режима энергосистемы, содержащее модель энергосистемы, входы которой соединены с выходами каналов регулировани активной мощности и регулировани напр жений, а вы7A device for complex optimization of the power system mode, containing a model of the power system, the inputs of which are connected to the outputs of the active power and voltage control channels, and

ходы - со входами каналов регулировани активной мощности балансировочного узла и ограничени параметров, отличающеес тем, что, с целью повышени точности, оно содержит функциональный преобразователь в цепи обратной св зи канала регулировани активной мощности балансировочного узла, ограничители в цепи обратной св зи каналов ограни8strokes - with inputs of channels for adjusting the active power of the balancing node and limiting parameters, characterized in that, in order to increase accuracy, it contains a functional converter in the feedback circuit of the channel for adjusting the active power of the balancing node; limiters in the feedback circuit of the restriction channels

чени параметров и сумматор составл ющих; градиента, входы которого подключены к выходам каналов регулировани активной мощности балансировочного узла и ограничени параметров, а его выход соединен со входами каналов регулировани активной мощности и, регулировани напр жени .component parameters and adder components; the gradient, the inputs of which are connected to the outputs of the channels for adjusting the active power of the balancing node and limiting parameters, and its output is connected to the inputs of the channels for regulating the active power and regulating the voltage.