АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМОМ РАБОТЫ ЛЭП НА ОСНОВЕ РЕГУЛЯТОРА С НЕЧЕТКОЙ ЛОГИКОЙ

AUTOMATED CONTROL OF A POWER TRANSMISSION LINE OPERATING MODE BASED ON A FUZZY LOGIC CONTROLLER

Shuvalova Alyona Aleksandrovna

Candidate of Science, Associate Professor, Yugra state University, Russia, Khanty-Mansiysk

Eremenko Gleb Borisovich

Bachelor, Yugra state University, Russia, Khanty-Mansiysk

Аннотация. В статье изложена идея использования актуализированных данных о регулирующем эффекте нагрузки при построении системы управления перетоком активной мощности по линии электропередач (ЛЭП) в режиме ее перегрузки. Система автоматизации базируется на нечетком регуляторе. Произведено математическое имитационное моделирование и доказана эффективность работы системы автоматики.

Abstract. The article describes the idea of using actual data on the load regulating effect when building a control system for active power flow through a power line during its overload mode. The automation system is based on a fuzzy controller. Mathematical simulation modeling was performed, and the efficiency of the automation system was proven.

Ключевые слова: Автоматическое регулирование напряжения под нагрузкой, вынужденные режимы, нечёткая логика, статическая характеристика.

Keywords: Automatic Voltage Regulation, Forced Operating Conditions, Fuzzy Logic, Static Characteristic

Энергосистема России объединяющая множество географически удаленных объектов магистральными ЛЭП, требует постоянного контроля режимных параметров со стороны диспетчерского персонала, где особую сложность представляет контроль за перегрузками на межсистемных связях. Согласно регламенту АО «СО ЕЭС», эксплуатация оборудования при нагрузке, превышающей номинальную, но ниже аварийного порога, идентифицируется как вынужденный режим. На его ликвидацию отводится 40 минут, за которые оперативный персонал совершает необходимые коммутационные операции. В этой связи разработка инструментов диспетчерского управления, снижающих перегрузки без отключения потребителей, является актуальной.

Представленное решение для снижения перегрузок опирается на использование регулирующего эффекта нагрузки, смысл которого заключается в изменении потребляемой активной мощности при изменении уровня напряжения [1]. Этот параметр численно описывается с помощью  (коэффициента регулирующего эффекта нагрузки), определяемый на основании СХН (статической характеристики нагрузки). Имея данные о величине и знаке , определяется направление изменения напряжения для снижения мощности: при его положительном значении снижение перетока достигается понижением напряжения, при отрицательном — повышение напряжения. Нулевое значение коэффициента говорит о невозможности воздействия на переток мощности [1].

Так как регулирующий эффект нагрузки изменяется сезонно, он не получил широкого распространения в практике оперативного управления. Несмотря на то, что данные изменения носят долгосрочный характер, их влияние должно учитываться диспетчерским персоналом, поэтому наличие актуальных значений  необходимо для точного принятия решений. Благодаря современным методикам и средствам расчета , имеются предпосылки для создания автоматизированной системы управления перетоками мощности в вынужденных режимах (АСУВР)

Идея исследования состоит в применении регулирующего эффекта нагрузки для снижения перетока активной мощности по межсистемным связям при вынужденном режиме эксплуатации энергосистемы. Корректировка уровня напряжения может осуществляться изменением коэффициентов трансформации трансформатора используя автоматическое устройство регулирования напряжения под нагрузкой (АРПН)

Для реализации идеи предлагается использовать регулятор на нечеткой логике, так как при работе с устройствами АРПН регулятор на базе нечеткой логики характеризуется существенно более высоким быстродействием чем аналоги [2]. Использование нечеткой логики позволяет через систему правил, реализовать управление при большом количестве входных и выходных сигналов без построения сложного математического описания процессов регулирования.

Для унификации описания состояний системы введены всего три лингвистических терма:

1. S (Small) — значение ниже номинального;
2. N (Normal) — рабочее или нулевое значение;
3. B (Big) — значение выше номинального.

Такой подход минимизировал количество комбинаций при построении базы правил. База данных применяется на этапе логического вывода и разрабатывается заранее по алгоритму Мамдани [3].

Для проверки основных положений и работоспособности автоматизированной системы управления была создана имитационная модель в программном комплексе MatLAB Simulink с пакетом расширения Fuzzy Logic Toolbox рисунок 1. Она состоит из: энергодефицитной системы, системы бесконечной мощности и перегруженной линии межсистемной связи ЛЭП 220кВ. Автоматизированная система управления на рисунке обозначена как АСУВР.

Рисунок 1. Имитационная модель работы автоматизированной системы управления

В модели допустимый переток по линии 1-2 задан 390 МВт. Имитируется резкое возрастание перетока до 413 МВт, максимальный допустимый переток составляет 425 МВт. Возникает необходимость снижения перетока с 413 МВт до номинального уровня 390 МВт, то есть на 23 МВт.

Введены временные характеристики работы РПН, такие как время работы исполнительного механизма – 10 сек. Уставка по времени блокировки работы РПН между переключениями 1,5 сек.

Проверка показала, что нечеткий регулятор выдал управляющее воздействие «вверх» для снижения напряжения на выводах трансформатора, после ряда переключений удалось вернуть номинальный уровень, что доказало работоспособность идеи.

На сегодняшний день, существуют микропроцессорные системы автоматизированной РПН, которые, помимо автоматического поддержания напряжения, могут работать по различным установленным алгоритмам и допускают установку пользовательской программы управления. Что позволяет внедрить в них разработанный алгоритм управления в режиме перегрузки.

Заключение. Выявлена возможность использования регулирующего эффекта нагрузки для построения автоматизации диспетчерского управления перетоком активной мощности по линии электропередач в режиме перегрузки. Устройство реализующее эту идею способно выдавать управляющее воздействие на автоматический регулятор напряжения под нагрузкой силового трансформатора.

Представленная в данной статье автоматизированная система управления перетоком мощности может выступать в качестве вспомогательной части системы диспетчерского управления или автоматизированной системы управления технологическим процессом.