РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ ИДЕНТИФИКАЦИИ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КОМПЛЕКСНОГО УЗЛА НАГРУЗКИ
|
Введение 4
Глава 1. Обзор основных математических моделей нагрузки и способов сбора данных измерений 10
1.1 Описание задачи исследования статических характеристик
нагрузки 10
1.2 Основные виды математических моделей статических
характеристик нагрузки 15
1.2.1 Показательная модели 15
1.2.2 Полиномиальная модель 16
1.2.3 Линейная модель 18
1.2.4 Комплексная модель 19
1.3 Общие подходы к решению задачи сбора и анализа данных
в задаче идентификации модели нагрузки 21
1.3.1 Аналитический способ 22
1.3.2 Экспериментальный способ 25
1.4 Выводы 32
Глава 2. Задача идентификации модели нагрузки 34
2.1 Основные проблемы идентификации модели нагрузки 34
2.2 Представление математической модели нагрузки 38
2.3 Постановка задачи идентификации математической модели
нагрузки 40
2.4 Статистически равновесное состояние нагрузки 42
2.4.1 Определение статистически равновесного состояния
нагрузки 42
2.4.2 Статистическая независимость режимов работы
электроприёмников 49
2.4.3 Неоднозначность статических характеристик нагрузки . . 55
2.5 Выводы 57
Глава 3. Оценка коэффициентов статических характеристик нагрузки 58
3.1 Общие положения 58
3.2 Поиск статистически равновесных состояний 59
3.2.1 Оценка статистически равновесных состояний нагрузки
на основе последовательного статистического анализа ... 60
3.2.2 Оценка статистически равновесных состояний на основе
анализа статистического распределения 66
3.3 Оценка регулирующего эффекта нагрузки 80
3.4 Оценка статических характеристик нагрузки 86
3.4.1 Оценка коэффициентов линейной модели 86
3.4.2 Оценка коэффициентов модели в виде полиномов высших
степеней 89
3.5 Учёт систем автоматического регулирования напряжения
и мощности 93
3.5.1 Автоматика регулирования напряжения 94
3.5.2 Автоматика регулирования мощности нагрузки 96
3.6 Поиск характерных графиков нагрузки 103
3.7 Выводы ПО
Глава 4. Оценка статических характеристик комплексного узла нагрузки на основе экспериментальных данных 111
4.1 Оценка СХН для нефтедобывающей промышленности 111
4.2 Выводы 126
Заключение 128
Список литературы 130
Список рисунков 140
Список таблиц 146
Приложение А. Результаты тестовых расчётов по оценке статических характеристик нагрузки
Глава 1. Обзор основных математических моделей нагрузки и способов сбора данных измерений 10
1.1 Описание задачи исследования статических характеристик
нагрузки 10
1.2 Основные виды математических моделей статических
характеристик нагрузки 15
1.2.1 Показательная модели 15
1.2.2 Полиномиальная модель 16
1.2.3 Линейная модель 18
1.2.4 Комплексная модель 19
1.3 Общие подходы к решению задачи сбора и анализа данных
в задаче идентификации модели нагрузки 21
1.3.1 Аналитический способ 22
1.3.2 Экспериментальный способ 25
1.4 Выводы 32
Глава 2. Задача идентификации модели нагрузки 34
2.1 Основные проблемы идентификации модели нагрузки 34
2.2 Представление математической модели нагрузки 38
2.3 Постановка задачи идентификации математической модели
нагрузки 40
2.4 Статистически равновесное состояние нагрузки 42
2.4.1 Определение статистически равновесного состояния
нагрузки 42
2.4.2 Статистическая независимость режимов работы
электроприёмников 49
2.4.3 Неоднозначность статических характеристик нагрузки . . 55
2.5 Выводы 57
Глава 3. Оценка коэффициентов статических характеристик нагрузки 58
3.1 Общие положения 58
3.2 Поиск статистически равновесных состояний 59
3.2.1 Оценка статистически равновесных состояний нагрузки
на основе последовательного статистического анализа ... 60
3.2.2 Оценка статистически равновесных состояний на основе
анализа статистического распределения 66
3.3 Оценка регулирующего эффекта нагрузки 80
3.4 Оценка статических характеристик нагрузки 86
3.4.1 Оценка коэффициентов линейной модели 86
3.4.2 Оценка коэффициентов модели в виде полиномов высших
степеней 89
3.5 Учёт систем автоматического регулирования напряжения
и мощности 93
3.5.1 Автоматика регулирования напряжения 94
3.5.2 Автоматика регулирования мощности нагрузки 96
3.6 Поиск характерных графиков нагрузки 103
3.7 Выводы ПО
Глава 4. Оценка статических характеристик комплексного узла нагрузки на основе экспериментальных данных 111
4.1 Оценка СХН для нефтедобывающей промышленности 111
4.2 Выводы 126
Заключение 128
Список литературы 130
Список рисунков 140
Список таблиц 146
Приложение А. Результаты тестовых расчётов по оценке статических характеристик нагрузки
Актуальность темы исследования и степень её разработанности. Моделирование зависимости мощности нагрузки от величинах питающего напряжения является одним из наиболее важных аспектов анализа установившихся режимов (УР) энергосистем. Данные зависимости называются статические характеристики нагрузки по напряжению (СХН). Большинство математических моделей нагрузки, использующихся в настоящее время, были разработаны несколько десятилетий назад. С тех пор в составе и характере нагрузок произошли значительные изменения, но модели нагрузки адекватно этим изменениям модифицированы не были. Несмотря на то, что в большинстве исследований признаётся важность точности моделирования зависимости мощности нагрузки от величины питающего напряжения, в расчётных моделях по-прежнему используются типовые статические характеристики или применяются некоторые обобщённые СХН.
Характеристики нагрузки имеют влияние на результаты расчётов параметров УР энергосистемы, особенно в области предельных по статической устойчивости режимов. В зависимости от заданной модели нагрузки может изменяться расчётное значение предельных перетоков мощности. Соответственно, для повышения точности расчётов, особенно предельных режимов, необходимо, чтобы модель нагрузки как можно точнее описывала реальный характер зависимости мощности от напряжения.
Моделирование нагрузки является нетривиальной задачей, так как существует большое множество факторов, которые необходимо учитывать: количество, тип и режим работы электроприёмников, также необходимо учитывать изменчивость этих факторов во времени.
Под комплексной нагрузкой понимается совокупность потребителей в узле расчётной модели с множеством разных типов электроприёмников, режим работы которых определяется процессами жизнедеятельности людей. Модели комплексных узлов нагрузки косвенным образом включают в себя силовые трансформаторы, кабельные линии, различные компенсирующие устройства и средства автоматического регулирования напряжения. Это приводит к значительным трудностям при определении и верификации вида математической модели нагрузки.
Режим работы отдельных электроприёмников и их включённое состояние постоянно изменяется в течение суток, изо дня в день, от сезона к сезону и из года в год. Это приводит к необходимости периодически обновлять и или верифицировать параметра! СХН для сохранения высокой точности оценок параметров различных режимов работы энергосистемы. Наиболее перспективным подходом в периодической переоценке коэффициентов моделей нагрузки представляется использование текущих измерений параметров режима работы энергосистемы (напряжения, частоты, мощности). Для того чтобы получить оценку параметров модели нагрузки из больших массивов секундных измерений необходимо значительно увеличить степень автоматизации процесса. Основной проблемой на этом пути будет отделение изменений мощности нагрузки, обусловленных флуктуациями величины питающего напряжения, от колебаний самой нагрузки, вызванных изменением её мощности по инициативе самого потребителя или систем регулирования. Второй проблемой является верификация полученных оценок коэффициентов модели.
В настоящей работе под СХН по напряжению понимаются функции описания реакции комплексной нагрузки на изменение напряжения с учётом действий устройств автоматики и персонала на интервале времени в несколько секунд после изменения напряжения. Эти зависимости используются при расчёте и анализе установившихся режимов электрических сетей при медленном, по сравнению со скоростью протекания электромагнитных процессов, изменении напряжения.
В условиях практически стабильного значения частоты переменного тока в энергосистеме, зависимость мощности нагрузки от частоты, в настоящей работе, не учитывалась.
Одним из способов сбора данных измерений для определения коэффициентов СХН является проведение натурных испытаний: активные и пассивные эксперименты. Такие экспериментальные работы были проведены в рамках на-стоящего исследования и были связаны с оценкой СХН комплексных нагрузок узлов ПО кВ.
В работе предложен метод автоматизированной оценки коэффициентов СХН, который базируется на методах математической статистики. Результаты оценки коэффициентов модели были сопоставлены с уже известивши оценками коэффициентов СХН.
Целью данной работах является разработка автоматизированной методики оценки коэффициентов СХН комплексного узла нагрузки по напряжению.
Для достижения поставленной цели были поставлены и решены следующие задачи:
1. Оценка наиболее часто используемых в расчётах УР математические модели нагрузки.
2. Разработка на основе методов математической статистики автоматизированного метода оценки коэффициентов СХН.
3. Апробация разработанного метода на основе данных вычислительных и натурных экспериментов.
4. Оценка области применимости разработанного метода оценки коэффициентов СХН по напряжению.
Научная новизна:
1. Показаны актуальные проблемы оценки коэффициентов СХН по напряжению.
2. Показана возможность оценки коэффициентов модели статической характеристики нагрузки по напряжению на основе данных телеизмерений.
3. Предложен метод автоматизированной оценки коэффициентов СХН по напряжению на основе алгоритмов кластерного анализа.
4. Предложен метод к выявлению статистически равновесных состояний нагрузки нагрузки.
Теоретическая значимость заключается в описании способа идентификации интервалов времени стационарности нагрузки на основе анализа данных измерений. Эта информация может быть использована для решения задачи идентификации СХН по напряжению комплексного узла нагрузки.
Практическая значимость заключается в направленности на совершенствование и автоматизацию методов оценки коэффициентов СХН по напряжению при использовании данных полученных в процессе выполнения натурных экспериментов. Это позволяет существенно повысить точность расчёта параметров установившегося режима и особенно максимально допустимых перетоков мощности, что важно в практике проектирования и эксплуатации энергосистем.
Дальнейшая модернизация предложенных методик позволит значительно снизить трудозатраты и требования к квалификации эксперта для оценки коэффициентов СХН по напряжению. Увеличение степени автоматизации процесса позволит уточнить математическую модель нагрузок большого количества узлов расчётной модели по данным пассивного эксперимента.
Методология и методы исследования. Поставленные задачи решались с использованием методов и алгоритмов кластерного и регрессионного анализа. Вычислительные эксперименты были выполнены с использованием программного пакета RastrWin 3 v.1.78. Алгоритмы обработки данных реализованы на языках Python и СД с использованием библиотек: Accord.NET Framework (СД), NumPy (Python), SkyLearn (Python), Pandas (Python) и statsmodels (Python). Визуализация данных выполнена с помощью библиотек: Matplotlib (Python), Seaborn (Python) и PGFPlots (LaTex).
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Разработанный автором метод оценки коэффициентов СХН по напряжению для статистически равновесных состояний нагрузки.
2. Результаты оценки и верификации коэффициентов СХН по данным реальных измерений и вычислительных экспериментов.
3. Подходы к оценке статистически равновесных состояний комплексного узла нагрузки на основе методов кластерного анализа данных.
Достоверность полученных результатов обеспечивается сопоставлением оценки СХН полученных различными методами. Результаты оценки регулирующих эффектов нагрузки находятся в соответствии с результатами, полученными другими авторами.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на:
— III Международный молодёжный форум «Интеллектуальные энергосистемы», Томск, 2015.
— Международная научно-техническая конференция «Электроэнергетика глазами молодёжи», Иваново, 2015.
— Международная научно-техническая конференция «Электроэнергетика глазами молодёжи», Томск, 2014.
— 13th International Conference on Environment and Electrical Engineering, EEEICT3, Вроцлав, Польша, 2013.
— IV Международная научно-техническая конференция «Электроэнергетика глазами молодёжи», Новочеркасск, 2013.
— III Международная научно-техническая конференция «Электроэнергетика глазами молодёжи», Екатеринбург, 2012.
— Международная научно-техническая конференция «Энергетика глазами молодёжи», 21-25 ноября, г.Самара, 2011.
— Научные семинары кафедры «Автоматизированные электрические системы», УралЭНИН, УрФУ.
Личный вклад. Автор работах выполнил разработку метода оценки коэффициентов СХН по напряжению. Участвовал в подготовке и проведении натурных экспериментов на реальных объектах 110-500 кВ энергосистемы. Реализовал разработанный метод в виде программного кода. Осуществил обработку массивов данных измерений, полученных в процессе проведения вычислительных и натурных экспериментов.
Публикации. Основные результаты по теме диссертации изложены в 15 научных работах, 9 из которых изданы в журналах, рекомендованных ВАК, 6 — в тезисах докладов.
Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и одного приложений. Полный объём диссертации составляет 172 страницы с 74 рисунками и 17 таблицами. Список литературы содержит 105 наименований.
В первой главе рассматриваются основные математические модели нагрузки, применяемые в расчётах установившихся режимов, а также способы сбора исходных данных для выполнения идентификации статических характеристик нагрузки по напряжению. В этой главе излагаются лишь основные принципы, которыми можно руководствоваться при выполнении исследований статических характеристик комплексного узла нагрузки.
Во второй главе описаны основные трудности при идентификации статических характеристик. Предложено понятие статистически равновесного состояния комплексного узла нагрузки. Введение данного понятия приводит к возможности широкого применения аппарата математической статистики, теории распознавания образов и машинного обучения при решении задачи идентификации статических характеристик нагрузки.
В третьей главе, на основе понятия статистически равновесного состояния комплексного узла нагрузки предложено несколько алгоритмов для решения задачи идентификации статической характеристики нагрузки. Данный раздел нацелен на представление общих принципов разработки алгоритмов оценки коэффициентов математической модели нагрузки. Это даёт возможность выполнять дальнейшие исследования в области разработки новых и совершенствования уже имеющихся алгоритмов. С другой стороны, модульный принцип построения алгоритмических композиций позволяет легко заменять и улучшать отдельные алгоритмы, без нарушения общей структуры.
В заключительной четвёртой главе рассмотрена практическая апробация предложенных подходов, теорий и алгоритмов. В ней показаны результаты расчётов на примере реальных объектов электроэнергетической системы России.
Характеристики нагрузки имеют влияние на результаты расчётов параметров УР энергосистемы, особенно в области предельных по статической устойчивости режимов. В зависимости от заданной модели нагрузки может изменяться расчётное значение предельных перетоков мощности. Соответственно, для повышения точности расчётов, особенно предельных режимов, необходимо, чтобы модель нагрузки как можно точнее описывала реальный характер зависимости мощности от напряжения.
Моделирование нагрузки является нетривиальной задачей, так как существует большое множество факторов, которые необходимо учитывать: количество, тип и режим работы электроприёмников, также необходимо учитывать изменчивость этих факторов во времени.
Под комплексной нагрузкой понимается совокупность потребителей в узле расчётной модели с множеством разных типов электроприёмников, режим работы которых определяется процессами жизнедеятельности людей. Модели комплексных узлов нагрузки косвенным образом включают в себя силовые трансформаторы, кабельные линии, различные компенсирующие устройства и средства автоматического регулирования напряжения. Это приводит к значительным трудностям при определении и верификации вида математической модели нагрузки.
Режим работы отдельных электроприёмников и их включённое состояние постоянно изменяется в течение суток, изо дня в день, от сезона к сезону и из года в год. Это приводит к необходимости периодически обновлять и или верифицировать параметра! СХН для сохранения высокой точности оценок параметров различных режимов работы энергосистемы. Наиболее перспективным подходом в периодической переоценке коэффициентов моделей нагрузки представляется использование текущих измерений параметров режима работы энергосистемы (напряжения, частоты, мощности). Для того чтобы получить оценку параметров модели нагрузки из больших массивов секундных измерений необходимо значительно увеличить степень автоматизации процесса. Основной проблемой на этом пути будет отделение изменений мощности нагрузки, обусловленных флуктуациями величины питающего напряжения, от колебаний самой нагрузки, вызванных изменением её мощности по инициативе самого потребителя или систем регулирования. Второй проблемой является верификация полученных оценок коэффициентов модели.
В настоящей работе под СХН по напряжению понимаются функции описания реакции комплексной нагрузки на изменение напряжения с учётом действий устройств автоматики и персонала на интервале времени в несколько секунд после изменения напряжения. Эти зависимости используются при расчёте и анализе установившихся режимов электрических сетей при медленном, по сравнению со скоростью протекания электромагнитных процессов, изменении напряжения.
В условиях практически стабильного значения частоты переменного тока в энергосистеме, зависимость мощности нагрузки от частоты, в настоящей работе, не учитывалась.
Одним из способов сбора данных измерений для определения коэффициентов СХН является проведение натурных испытаний: активные и пассивные эксперименты. Такие экспериментальные работы были проведены в рамках на-стоящего исследования и были связаны с оценкой СХН комплексных нагрузок узлов ПО кВ.
В работе предложен метод автоматизированной оценки коэффициентов СХН, который базируется на методах математической статистики. Результаты оценки коэффициентов модели были сопоставлены с уже известивши оценками коэффициентов СХН.
Целью данной работах является разработка автоматизированной методики оценки коэффициентов СХН комплексного узла нагрузки по напряжению.
Для достижения поставленной цели были поставлены и решены следующие задачи:
1. Оценка наиболее часто используемых в расчётах УР математические модели нагрузки.
2. Разработка на основе методов математической статистики автоматизированного метода оценки коэффициентов СХН.
3. Апробация разработанного метода на основе данных вычислительных и натурных экспериментов.
4. Оценка области применимости разработанного метода оценки коэффициентов СХН по напряжению.
Научная новизна:
1. Показаны актуальные проблемы оценки коэффициентов СХН по напряжению.
2. Показана возможность оценки коэффициентов модели статической характеристики нагрузки по напряжению на основе данных телеизмерений.
3. Предложен метод автоматизированной оценки коэффициентов СХН по напряжению на основе алгоритмов кластерного анализа.
4. Предложен метод к выявлению статистически равновесных состояний нагрузки нагрузки.
Теоретическая значимость заключается в описании способа идентификации интервалов времени стационарности нагрузки на основе анализа данных измерений. Эта информация может быть использована для решения задачи идентификации СХН по напряжению комплексного узла нагрузки.
Практическая значимость заключается в направленности на совершенствование и автоматизацию методов оценки коэффициентов СХН по напряжению при использовании данных полученных в процессе выполнения натурных экспериментов. Это позволяет существенно повысить точность расчёта параметров установившегося режима и особенно максимально допустимых перетоков мощности, что важно в практике проектирования и эксплуатации энергосистем.
Дальнейшая модернизация предложенных методик позволит значительно снизить трудозатраты и требования к квалификации эксперта для оценки коэффициентов СХН по напряжению. Увеличение степени автоматизации процесса позволит уточнить математическую модель нагрузок большого количества узлов расчётной модели по данным пассивного эксперимента.
Методология и методы исследования. Поставленные задачи решались с использованием методов и алгоритмов кластерного и регрессионного анализа. Вычислительные эксперименты были выполнены с использованием программного пакета RastrWin 3 v.1.78. Алгоритмы обработки данных реализованы на языках Python и СД с использованием библиотек: Accord.NET Framework (СД), NumPy (Python), SkyLearn (Python), Pandas (Python) и statsmodels (Python). Визуализация данных выполнена с помощью библиотек: Matplotlib (Python), Seaborn (Python) и PGFPlots (LaTex).
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Разработанный автором метод оценки коэффициентов СХН по напряжению для статистически равновесных состояний нагрузки.
2. Результаты оценки и верификации коэффициентов СХН по данным реальных измерений и вычислительных экспериментов.
3. Подходы к оценке статистически равновесных состояний комплексного узла нагрузки на основе методов кластерного анализа данных.
Достоверность полученных результатов обеспечивается сопоставлением оценки СХН полученных различными методами. Результаты оценки регулирующих эффектов нагрузки находятся в соответствии с результатами, полученными другими авторами.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на:
— III Международный молодёжный форум «Интеллектуальные энергосистемы», Томск, 2015.
— Международная научно-техническая конференция «Электроэнергетика глазами молодёжи», Иваново, 2015.
— Международная научно-техническая конференция «Электроэнергетика глазами молодёжи», Томск, 2014.
— 13th International Conference on Environment and Electrical Engineering, EEEICT3, Вроцлав, Польша, 2013.
— IV Международная научно-техническая конференция «Электроэнергетика глазами молодёжи», Новочеркасск, 2013.
— III Международная научно-техническая конференция «Электроэнергетика глазами молодёжи», Екатеринбург, 2012.
— Международная научно-техническая конференция «Энергетика глазами молодёжи», 21-25 ноября, г.Самара, 2011.
— Научные семинары кафедры «Автоматизированные электрические системы», УралЭНИН, УрФУ.
Личный вклад. Автор работах выполнил разработку метода оценки коэффициентов СХН по напряжению. Участвовал в подготовке и проведении натурных экспериментов на реальных объектах 110-500 кВ энергосистемы. Реализовал разработанный метод в виде программного кода. Осуществил обработку массивов данных измерений, полученных в процессе проведения вычислительных и натурных экспериментов.
Публикации. Основные результаты по теме диссертации изложены в 15 научных работах, 9 из которых изданы в журналах, рекомендованных ВАК, 6 — в тезисах докладов.
Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и одного приложений. Полный объём диссертации составляет 172 страницы с 74 рисунками и 17 таблицами. Список литературы содержит 105 наименований.
В первой главе рассматриваются основные математические модели нагрузки, применяемые в расчётах установившихся режимов, а также способы сбора исходных данных для выполнения идентификации статических характеристик нагрузки по напряжению. В этой главе излагаются лишь основные принципы, которыми можно руководствоваться при выполнении исследований статических характеристик комплексного узла нагрузки.
Во второй главе описаны основные трудности при идентификации статических характеристик. Предложено понятие статистически равновесного состояния комплексного узла нагрузки. Введение данного понятия приводит к возможности широкого применения аппарата математической статистики, теории распознавания образов и машинного обучения при решении задачи идентификации статических характеристик нагрузки.
В третьей главе, на основе понятия статистически равновесного состояния комплексного узла нагрузки предложено несколько алгоритмов для решения задачи идентификации статической характеристики нагрузки. Данный раздел нацелен на представление общих принципов разработки алгоритмов оценки коэффициентов математической модели нагрузки. Это даёт возможность выполнять дальнейшие исследования в области разработки новых и совершенствования уже имеющихся алгоритмов. С другой стороны, модульный принцип построения алгоритмических композиций позволяет легко заменять и улучшать отдельные алгоритмы, без нарушения общей структуры.
В заключительной четвёртой главе рассмотрена практическая апробация предложенных подходов, теорий и алгоритмов. В ней показаны результаты расчётов на примере реальных объектов электроэнергетической системы России.
В диссертационной работе предложено решение проблемы получения оценок коэффициентов математической модели статической характеристики нагрузки по напряжению на основе данных телеметрии, с использованием аппарата математической статистики и кластерного анализа данных.
Основные результаты работах:
1. Представлено описание основных математических моделей нагрузки, используемых в практических расчётах: постоянный шунт, постоянный ток, постоянная мощность, ZIPмодель (полином второй степени) и степенная модель.
2. Приведено описание двух основных способов сбора информации о зависимости мощности нагрузки от величины питающего напряжения: натурные исследования и подробное математическое моделирование внутренней схемы электроснабжения комплексного узла нагрузки. Натурные исследования включают в себя два способа проведения экспериментальных исследований: активный и пассивный эксперимент. В случае проведения активного эксперимента выполняется принудительное изменение условий электроснабжения.
3. Введено новое определение статистически равновесное состояние на-грузки. Данное состояние характеризуется квазиустановившимся режимом работы единичных электроприёмников, входящих в состав комплексного узла нагрузки. Данное определение расширяет понятие период стационарности нагрузки. В статистически равновесное состояние нагрузки может входить несколько интервалов времени стационарности нагрузки, разделённых между интервалами времени в течение которых нагрузка находится в другом стационарном состоянии. Идентификация статистически равновесных состояний нагрузки основана на методах кластерного анализа. Показаны результаты расчётов для алгоритма k-средних и ЕМ-алгоритма разделения смеси гауссовых распределений. Наилучшие результаты были получены при использовании ЕМ-алгоритма.
4. Предложен метод оценки коэффициентов математической модели СХН, основанный на поиске статистически равновесных состояний комплексного узла нагрузки.
5. Методы оценки коэффициентов СХН апробированы как на данных вы-числительных экспериментов, так и на данных реальных измерений.
6. С помощью разработанных методов выполнена оценка коэффициентов СХН реальных комплексных узлов единой энергосистемы России. Результаты используются в оперативной работе службы электрических режимов АО «СО ЕЭС».
7. В ходе выполнения исследований были проведены экспериментальные исследований на реальных подстанциях, в том числе, был проведён активный эксперимент в ходе которого выполнено регулирование напряжения в электрической сети 110-220 кВ. Собранные экспериментальные данные стали основой для оценки СХН металлургических предприятий Уральского региона.
Перспективы дальнейшего исследования. По результатам проведённых исследований предлагается дальнейшее направление развития исследований заключающееся в: решении задач по уточнению оценок коэффициентов модели СХН, за счёт использования информации о регулирующем эффекте энергосистемы; разработке алгоритмов прогнозирования СХН; исследовании возможности использования других алгоритмов кластерного анализа данных.
Основные результаты работах:
1. Представлено описание основных математических моделей нагрузки, используемых в практических расчётах: постоянный шунт, постоянный ток, постоянная мощность, ZIPмодель (полином второй степени) и степенная модель.
2. Приведено описание двух основных способов сбора информации о зависимости мощности нагрузки от величины питающего напряжения: натурные исследования и подробное математическое моделирование внутренней схемы электроснабжения комплексного узла нагрузки. Натурные исследования включают в себя два способа проведения экспериментальных исследований: активный и пассивный эксперимент. В случае проведения активного эксперимента выполняется принудительное изменение условий электроснабжения.
3. Введено новое определение статистически равновесное состояние на-грузки. Данное состояние характеризуется квазиустановившимся режимом работы единичных электроприёмников, входящих в состав комплексного узла нагрузки. Данное определение расширяет понятие период стационарности нагрузки. В статистически равновесное состояние нагрузки может входить несколько интервалов времени стационарности нагрузки, разделённых между интервалами времени в течение которых нагрузка находится в другом стационарном состоянии. Идентификация статистически равновесных состояний нагрузки основана на методах кластерного анализа. Показаны результаты расчётов для алгоритма k-средних и ЕМ-алгоритма разделения смеси гауссовых распределений. Наилучшие результаты были получены при использовании ЕМ-алгоритма.
4. Предложен метод оценки коэффициентов математической модели СХН, основанный на поиске статистически равновесных состояний комплексного узла нагрузки.
5. Методы оценки коэффициентов СХН апробированы как на данных вы-числительных экспериментов, так и на данных реальных измерений.
6. С помощью разработанных методов выполнена оценка коэффициентов СХН реальных комплексных узлов единой энергосистемы России. Результаты используются в оперативной работе службы электрических режимов АО «СО ЕЭС».
7. В ходе выполнения исследований были проведены экспериментальные исследований на реальных подстанциях, в том числе, был проведён активный эксперимент в ходе которого выполнено регулирование напряжения в электрической сети 110-220 кВ. Собранные экспериментальные данные стали основой для оценки СХН металлургических предприятий Уральского региона.
Перспективы дальнейшего исследования. По результатам проведённых исследований предлагается дальнейшее направление развития исследований заключающееся в: решении задач по уточнению оценок коэффициентов модели СХН, за счёт использования информации о регулирующем эффекте энергосистемы; разработке алгоритмов прогнозирования СХН; исследовании возможности использования других алгоритмов кластерного анализа данных.
Подобные работы
- Исследование установившихся режимов и статической устойчивости электроэнергетических систем с учетом регулирующего эффекта нагрузки
Магистерская диссертация, электроэнергетика. Язык работы: Русский. Цена: 4935 р. Год сдачи: 2019 - РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ ИДЕНТИФИКАЦИИ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КОМПЛЕКСНОГО УЗЛА НАГРУЗКИ
Авторефераты (РГБ), электроэнергетика. Язык работы: Русский. Цена: 250 р. Год сдачи: 2018 - МЕТОДЫ АНАЛИЗА НИЗКОЧАСТОТНЫХ КОЛЕБАНИЙ И СИНХРОНИЗИРУЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ ГЕНЕРАТОРА НА БАЗЕ ВЕКТОРНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ
Диссертации (РГБ), электроэнергетика. Язык работы: Русский. Цена: 4375 р. Год сдачи: 2016



