Автоматическое регулирование частоты с использованием управления по прогнозным моделям.
Одним из современных методов в теории автоматического управления сложными технологическими процессами является управление по прогнозным моделям – Model Predictive Control (MPC). В магистерской диссертации доказаны возможности применения MPC для решения задачи регулирования частоты, а также исследована и доказана их эффективность. Разработан программный модуль – прототип MPC регулятор, способный работать в качестве информационно-управляющей системы на основе оперативно-информационного комплекса СК-2007. При исследовании эффективности применения MPC для регулирования частоты применены методы теории автоматического управления, математического анализа, математического моделирования.
Термины и сокращения …………………………………………………………………………………………………12
Введение… …………………………………………………………………………………………………………………..16
Глава 1. Особенности современной системы АРЧМ ………………………………………………..17
1.1. Теоретические сведения о регулировании частоты и перетоков активной
мощности в энергосистемах РФ …………………………………………………………………………………17
1.2. Концепция автоматического вторичного регулирования частоты и перетоков
активной мощности (АРЧМ) ……………………………………………………………………………………..19
1.3. Комплекс технических средств систем АРЧМ ………………………………………………….23
1.4. Существующие проблемы эксплуатации и перспективы развития систем АРЧМ 27
1.5. Цель и задачи исследования …………………………………………………………………………….35
Глава 2. Управление по прогнозным моделям (Model Predictive control) ……………….38
2.2. Принцип регулирования на основе метода управления по прогнозным моделям .39
2.2. Формирование математической модели объекта регулирования ……………………….41
2.3. Алгоритм расчета управляющих воздействий на основе метода управления по
прогнозным моделям …………………………………………………………………………………………………47
2.4. Обоснование выбора среды моделирования ……………………………………………………..49
2.5. Моделирование процесса регулирования частоты …………………………………………….50
Глава 3. Программная реализация и тестирование MPC регулятора …………………….65
3.1. Программная реализация алгоритма расчета управляющих воздействий …………..66
3.2. Программная реализация алгоритма и разработка графического интерфейса MPC
регулятора …………………………………………………………………………………………………………………70
3.3. Обоснование выбора среды моделирования ……………………………………………………..74
3.4. Реализация информационного обмена между MPC регулятором, СК-2007 и
средой моделирования ………………………………………………………………………………………………75
3.5. Тестирование разработанного регулятора ………………………………………………………..81
3.6. Анализ влияния неточности задания параметров математической модели на
качество регулирования …………………………………………………………………………………………….92
3.7. Заключение к Главе 3 ………………………………………………………………………………………95
Заключение…………………………………………………………………………………………………………………..97
Глава 4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение .100
4.1. Предпроектный анализ …………………………………………………………………………………..100
4.2. Планирование управления научно-техническим проектом………………………………101
4.3. Бюджет проекта …………………………………………………………………………………………….104
4.4. Ожидаемая эффективность и эффекты проекта ………………………………………………106
Глава 5. Социальная ответственность …………………………………………………………………..110
5.1. Производственная безопасность …………………………………………………………………….110
5.2. Экологическая безопасность ………………………………………………………………………….118
5.3. Безопасность в чрезвычайных ситуациях ……………………………………………………….119
5.4. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности………………….123
Список использованной литературы ……………………………………………………………………………125
Приложение А: Схема модели Кольской энергосистемы в MATLAB …………………………..130
Приложение Б: Код расчетного модуля MPC регулятора на языке программирования
MATLAB ………………………………………………………………………………………………………………….131
Приложение В: Диаграмма Ганта ………………………………………………………………………………..133
Приложение Г: График загрузки исполнителя работ ……………………………………………………134
Приложение Д …………………………………………………………………………………………………………….135
В настоящее время в ЕЭС России для поддержания номинального значения
частоты и заданных значений перетоков используется информационно-
управляющая система автоматического вторичного регулирования частоты и
активной мощности (АРЧМ). Основным компонентом системы АРЧМ
является классический регулятор интегрального действия (I регулятор),
который формирует величину регулирующего воздействия пропорционально
интегралу отклонения регулируемого параметра от заданного значения по
времени.
Существующая реализация I регулятора в АРЧМ обеспечивает простое
решение задачи управления частотой и перетоками, однако с ростом
количества регулирующих электростанций и контролируемых сечений, а
также требований к качеству и эффективности регулирования, задача АРЧМ
требует поиска новых решений, в том числе применения новых методов
регулирования.
Одним из таких методов является метод управления по прогнозным
моделям – Model Predictive Control (MPC). Перспективность применения
данного метода для задач АРЧМ подчеркивается в ряде зарубежных
публикаций. Однако детальные исследования возможности его применения в
качестве методологической основы для построения систем АРЧМ нового
поколения отсутствуют. Так же как и отсутствует информация о
существующих программных реализациях регуляторов на базе данного
метода.
В данной работе исследуется эффективность применения метода MPC для
решения одной из основных задач систем АРЧМ – задачи АРЧ. Также
выполнена программная реализация АРЧ регулятора на базе MPC и его
тестирование с помощью моделирующего комплекса реального времени.
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.7 (46 отзывов)
5 (158 отзывов)
4.8 (105 отзывов)
4.8 (211 отзывов)
4.9 (35 отзывов)
4.9 (66 отзывов)
4.9 (5 отзывов)
4.2 (6 отзывов)
4.6 (522 отзыва)
