Разработка программно-аппаратной платформы для всережимного моделирования в реальном времени интеллектуальных энергосистем

Актуальность работы, цель и общая характеристика проекта

Современная тенденция развития и совершенствования электроэнергетических систем (ЭЭС) путем создания интеллектуальной электроэнергетической системы с активно-адаптивной сетью (ИЭС с ААС) значительно изменяет и усложняет весь единый непрерывный спектр квазиустановившихся и переходных процессов в ЭЭС, а также ставит новые задачи на пути обеспечения надежного и устойчивого функционирования ЭЭС.

В число наиболее сложных задач входят:

  • исследование взаимного влияния новых внедряемых технологий и устройств, в том числе на базе быстродействующих силовых полупроводниковых ключей, и традиционных ЭЭС, а также их систем релейной защиты и автоматики, особенно в переходных режимах;
  • разработка, тестирование и настройка локальных и централизованных систем управления и защиты ИЭС с ААС;
  • формирование алгоритмов оптимального управления режимами работы ИЭС с ААС.

В силу известных и общепонятных обстоятельств решение обозначенных задач возможно только с помощью соответствующих средств моделирования, обеспечивающих достаточно полное и гарантированно достоверное, верифицированное воспроизведение на неограниченном интервале единого непрерывного спектра всевозможных квазиустановившихся и переходных процессов в трехфазных ИЭС.

Описание предлагаемых методов и инструментов реализации проекта:

Решение поставленных задач обусловливает необходимость применения широкого спектра теоретических и экспериментальных методов и способов исследования: теории методов дискретизации для обыкновенных дифференциальных уравнений, теории линейных и нелинейных электрических цепей с сосредоточенными и распределенными параметрами, теории автоматического регулирования и управления, теории точности и чувствительности вычислительных устройств, IT-технологий и пр.

Кроме этого, специфика, свойства и возможности разрабатываемых средств непрерывного моделирования в реальном времени ИЭС с ААС обусловили и позволили обосновать и применять эффективную специализированную экспериментальную методику оценки функциональных и метрологических характеристик этих средств. Данная методика основана на следующих свойствах и возможностях: непрерывности и бездекомпозиционности и, соответственно, использовании для воспроизведения всего спектра нормальных и анормальных режимов и процессов, одних и тех же достаточно полных и достоверных математических моделей оборудования и ИЭС в целом, которые в совокупности по результатам моделирования обеспечивают возможность воспроизведения всевозможных квазиустановившихся и переходных процессов в трехфазных ИЭС с ААС, надежно проверяемых с помощью натурных данных, получаемых посредством оперативно-информационных комплексов энергосистем или аварийных регистраторов.

Основу разрабатываемой платформы составляет имеющийся у коллектива разработчиков научно-технический задел – Всережимный моделирующий комплекс реального времени электроэнергетических систем (ВМК РВ ЭЭС). ВМК РВ ЭЭС представляет собой параллельную, многопроцессорную, программно-техническую систему реального времени гибридного типа. Он объединяет в себе адаптируемую совокупность специализированных гибридных процессоров (СГП) всех элементов моделируемой схемы ЭЭС и информационно-управляющую систему. Заложенные в ВМК РВ ЭЭС принципы построения исключают методическую ошибку решения математических моделей элементов и соответственно совокупной модели ЭЭС в целом, безотносительно к дифференциальному порядку, жёсткости и интервалу решения. Поэтому, точность решения гарантирована и определяется только инструментальной погрешностью аппаратной части комплекса, минимизация которой обеспечивается применением прецизионных интегральных компонентов. Уникальные характеристики ВМК РВ ЭЭС обеспечиваются благодаря использованию комплексного подхода, заключающегося в объединении и использовании нескольких методов моделирования: аналоговое, цифровое (численное) и физическое. Аналоговая часть обеспечивает отсутствие методической ошибки интегрирования. Цифровая часть позволяет на программном уровне реализовать алгоритмы управления и изменения параметров воспроизводимой системы. На физическом уровне обеспечивается связь и коммутация моделируемых элементов аналогично тому, как это осуществляется в реальной энергосистеме.

Применение данного подхода для разработки гибридных моделей оборудования ЭЭС позволяет получить следующие ключевые преимущества:

  • моделирование в реальном времени без ограничения на длительность воспроизведения процессов;
  • моделирование оборудования ЭЭС на базе любой элементной базы, схемотехнической реализации, любой конфигурации;
  • возможность взаимодействия модели с внешними устройствами и системами в замкнутом цикле и в режиме реального времени для задач тестирования систем управления, релейной защиты и автоматики;
  • воспроизведение единого спектра квазиустановившихся и переходных процессов.

Ожидаемые результаты

  • В результате выполнения проекта будет создана концепция, позволяющая реализовать непрерывное бездекомпозиционное трехфазное моделирование в реальном времени ИЭС с ААС.
  • В соответствии с данной концепцией будут разработаны принципы и структура построения средств трехфазного моделирования в реальном времени ИЭС с ААС, образующих специализированную мультипроцессорную программно-техническую систему гибридного типа.
  • Будут разработаны всережимные математические модели гибких систем передачи переменного тока FACTS (Flexible Alternating Current Transmission System) и других элементов ИЭС с ААС, включая устройства релейной защиты, автоматики и системы управления, позволяющие достоверно воспроизводить процессы при различных режимах их работы.
  • Будут разработаны специализированные процессоры, обеспечивающие методически точное решение синтезированных математических моделей элементов ИЭС с ААС.
  • Будет создан экспериментальный образец программно-аппаратной платформы для всережимного моделирования в реальном времени ИЭС с ААС на базе имеющегося у научного коллектива научно-технического задела – Всережимного моделирующего комплекса реального времени электроэнергетических систем (ВМК РВ ЭЭС)
  • Будет разработан алгоритм оптимального управления режимами работы ИЭС с ААС.
  • Будут сформированы рекомендации по настройке релейной защиты, противоаварийной и технологической автоматики ИЭС с ААС.
  • Будет разработан комплекс мероприятий и документов для вывода разрабатываемой платформы на российский рынок с целью обеспечения импортозамещения для надежного и эффективного функционирования ИЭС, являющихся важнейшей государственной инфраструктурой.

Рейтинг проекта +4

Команда

+ Вступить в команду
Показать еще

Обсуждения

В чем нуждается проект

Проект нуждается в финансовой и маркетинговой поддержке.

Комментарии

Комментариев пока нет.

Добавление комментария