Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии

Диссертационная работа:

Абрамов Никита Андреевич. Оперативное управление режимами систем тягового электроснабжения : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.06 / Абрамов Никита Андреевич; [Место защиты: Иркут. гос. ун-т путей сообщения].- Иркутск, 2010.- 172 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-5/2073

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 5

1. УПРАВЛЕНИЕ РЕЖИМАМИ СИСТЕМ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 14

1.1. Цели управления режимами СТЭ 14

1.2. Современное состояние технического и информационного обеспечения для управления режимами СТЭ 27

1.3. Новые направления в управлении режимами СТЭ 50

Выводы 66

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ В УПРАВЛЕНИИ РЕЖИМАМИ СИСТЕМ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 68

2.1. Особенности СТЭ 68

2.2. Системное описание СТЭ 80

2.3. Особенности построения имитационной модели СТЭ 90

Выводы 94

3. СИТУАЦИОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ РЕЖИМАМИ СИСТЕМ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 96

3.1. Постановка задачи ситуационного управления 96

3.2. Кластерный анализ режимов СТЭ на основе метода k-средних 100

3.3. Использование процедуры нечеткой кластеризации 111

3.4. Пример реализации ситуационного управления 118

Выводы 120

4. ЛИНЕАРИЗОВАННЫЕ И ИДЕНТИФИКАЦИОННЫЕ МА ТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ВНЕШНЕЙ СЕТИ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМАМИ СИСТЕМ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 122

4.1. Общие замечания 122

4.2. Проблема редукции моделей внешней сети и возможные пути ее решения 128

4.3. Линеаризованные эквивалентные модели 137

4.4. Исследование точности эквивалентирования 141

4.5. Эквивалентирование внешней сети на основе измерений параметров режима 149

Выводы 155

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 157

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 160

МАТЕРИАЛЫ О ВНЕДРЕНИИ  

Введение к работе:

Актуальность темы. Глобальная цель управления режимами систем тягового электроснабжения (СТЭ) может быть сформулирована как обеспечение заданных размеров движения при соблюдении ряда ограничений технического, экономического и экологического характера. С помощью введения этих ограничений многоцелевая задача управления редуцируется к одноцелевой, что позволяет существенно упростить анализ. Достижение поставленной цели возможно на основе применения компьютерных технологий, что требует создания эффективных методов управления режимами СТЭ.

Разработка таких методов является сложной научно-технической проблемой, так как СТЭ является многомерным динамическим объектом с нелинейными характеристиками, непрерывно взаимодействующим с питающей электроэнергетической системой (ЭЭС) и районами электроснабжения нетяговых потребителей (РЭС). Ввиду значительной сложности и недостаточной информационной обеспеченности динамические модели систем тягового электроснабжения имеют ограниченное применение и для моделирования их режимов применяют имитационные методы. При этом используется концепция мгновенных схем и осуществляется редукция динамической модели к набору статических. Для выполнения моделирования исследуемый интервал разбивается на малые промежутки времени, внутри которых параметры СТЭ принимаются неизменными. Анализ измерений параметров режима в реальных СТЭ, а также результаты компьютерного моделирования показывают, что такое допущение является приемлемым и не вносит заметной погрешности в результаты расчетов.

Существенный вклад в решение проблемы моделирования и управления в ЭЭС и СТЭ внесли Аржанников Б.А., Бадер М.П., Баринов В.А., Берман А.П., Бочев А.С, Быкадоров А.Л., Веников В.А., Висящев А.Н., Воропай Н.И., Гамм А.З., Герман Л.А., Голуб И.И., Горев А.А., Груздев И.А., Дынькин Б.Е., Жарков Ю.И., Идельчик В.П., Конторович A.M., Котельников А.В., Косарев А.Б., Крумм Л.А., Лосев СБ., Мамошин P.P., Марквардт Г.Г., Марквардт К.Г., Марский В.Е., Мельников Н.А., Мирошниченко Р.П., Мисриханов М.Ш., Попов Н.М., Пупы-нин В.Н., Совалов С.А., Строев В.А., Тарасов В.И., Тер-Оганов Э.В., Фигурнов Е.П., Черемисин В.Т., Чернин А.Б., Шалимов М.Г., Щербачев О.В., Brameller А., Laughton М.А., Roy L., Rao N.D., Stott В., Mo Син Чень и их коллеги. Общие вопросы ситуационного управления сформулированы в работах Поспелова Д.А. Применение методов ситуационного управления в системах электроснабжения общего назначения рассматривали Пантелеев В.И. и Туликов А.Н.

Несмотря на значительное число работ, посвященных вопросам управления СТЭ, остался ряд нерешенных задач, связанных, в основном, с корректным мо-

делированием питающей ЭЭС и учетом взаимных электромагнитных влияний токоведущих частей в сложных электротяговых сетях.

Цель диссертационной работы заключается в разработке метода оперативного управления режимами систем тягового электроснабжения железных дорог переменного тока как сложного объекта, активно взаимодействующего с питающей ЭЭС.

Для реализации сформулированной цели в диссертационной работе решены следующие задачи:

разработана методика выявления сенсорных элементов в системе тягового электроснабжения, применимая для рационального размещения устройств управления режимами;

разработан метод управления режимами СТЭ, основанный на ситуационном подходе;

разработаны методики и компьютерные технологии кластеризации режимов СТЭ;

предложены методы построения упрощенных моделей внешней сети для целей управления режимами СТЭ.

Методы исследования рассмотренных в диссертации задач базируются на анализе математических моделей сложных электрических систем и систем тягового электроснабжения с применением аппарата теории автоматического управления, линейной алгебры, теории функций многих переменных, многомерных статистических методов.

В качестве основного инструмента для проведения вычислительных экспериментов использовался разработанный в ИрГУПСе комплекс программ «FAZONORD-Качество», который был модернизирован в части реализации пошагового управления регулируемыми устройствами СТЭ на тяговых подстанциях и постах секционирования.

Научная новизна заключается в том, что в диссертационной работе впервые получены и выносятся на защиту следующие результаты.

  1. Методика выявления сенсорных элементов в системе тягового электроснабжения, основанная на использовании специальной технологии имитационного моделирования и применимая для научно обоснованного решения задачи рационального размещения устройств управления режимами.

  2. Метод управления режимами систем тягового электроснабжения, основанный на ситуационном подходе и позволяющий рассматривать при управлении ограниченное количество характерных режимных ситуаций.

  3. Технология выделения характерных режимных ситуаций с помощью кластеризации мгновенных режимов СТЭ на основе метода к-средних.

  4. Методика нечеткой кластеризации мгновенных режимов СТЭ, учиты-

вающая размытость формируемых кластеров и применимая для реализации алгоритмов ситуационного управления СТЭ.

  1. Методика построения и оперативной корректировки упрощенных моделей внешней сети по данным синхронизированных измерений (PMU-WAMS), основанная на линеаризации уравнений установившегося режима (УУР) в фазных координатах.

  2. Идентификационный метод построения упрощенной модели внешней сети в фазных координатах, в основу которого положено получение эквивалентной решетчатой схемы замещения.

  3. Методика глубокого эквивалентирования внешней сети, отличающаяся от известных использованием информации, получаемой из системы синхронизированных измерений PMU-WAMS.

Достоверность и обоснованность полученных результатов подтверждена их сопоставлением с результатами моделирования, выполненного с помощью промышленных компьютерных программ, а также с данными инструментальных замеров в системах тягового электроснабжения.

Практическая значимость полученных научных результатов состоит в решении актуальных научно-технических задач, связанных с оперативным управлением режимами систем тягового электроснабжения. На основе полученных в диссертации результатов возможно научно обоснованное решение следующих актуальных практических задач:

рациональный выбор комплекса средств автоматического управления на тяговых подстанциях и постах секционирования контактной сети железных дорог переменного тока;

управление режимами СТЭ с учетом массы поездов, размеров движения и профиля пути;

стабилизация уровней напряжения на токоприемниках электроподвижного состава и снижение потерь электроэнергии в СТЭ.

Основные результаты диссертационной работы в виде результатов компьютерного моделирования реальных СТЭ, практических рекомендаций по размещению устройств управления режимами переданы в филиал «Восточно-Сибирская железная дорога» ОАО «РЖД», а также в ООО «Пуско-наладочное предприятие Вектор-А». Материалы диссертации используются в учебном процессе в Иркутском государственном университете путей сообщения.

Апробация работы. Результаты, полученные на основе проведенных в диссертации исследований, докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях: XII Байкальская всероссийская конференция с международным участием «Информационные и математические технологии в науке и управлении», г. Иркутск, 2007 г.; международная научно-практическая конфе-

ренция «Совместная деятельность сельскохозяйственных товаропроизводителей и научных организаций в развитии АПК Центральной Азии», г. Иркутск, 2008 г.; III заочная международная научно - технической конференция «Энергетика и энергоэффективные технологии», г.Липецк, 2008 г.; всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири», г. Иркутск,

  1. г.; 4-я всероссийская конференция «Винеровские чтения», г. Иркутск, 2009 г.; V всероссийская научно-практическая конференция «Актуальные проблемы развития транспортного комплекса», г. Самара, 2009 г.; всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Научно-техническое сотрудничество стран АТР в XXI веке», г. Хабаровск, 2009 г.; 3-я научная конференция «Автоматизация в промышленности», г. Москва, 2009 г.; XIV Байкальская всероссийская конференция с международным участием «Информационные и математические технологии в науке и управлении», г. Иркутск, 2009 г.; XV Всероссийская научно-техническая конференция «Энергетика: экология, надежность, безопасность», г. Томск, 2009 г.; межвузовская научно-практическая конференция «Транспортная инфраструктура Сибирского региона», г. Иркутск,

  1. г.; научно-практическая конференция «Проблемы развития железнодорожного транспорта», г. Красноярск, 2009 г.; международная научно-практическая конференция «Проблемы и перспективы развития транспортного комплекса: образование, наука, производство», г. Ростов-на-Дону, 2009 г.; 2-я международная научно-практическая конференция «Наука и образование - транспорту», г. Самара, 2010 г.; всероссийская научно-практическая конференция «Научно-технические проблемы транспорта, промышленности и образования», г. Хабаровск, 2010 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ, в том числе четыре статьи в рецензируемых журналах по списку ВАК. В работах с соавторами соискателю принадлежит от 25 до 50% результатов. Положения, составляющие новизну и выносимые на защиту, получены лично автором.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 122 наименований и приложения. Общий объем диссертации 172 страницы, в тексте содержится 114 рисунков и 17 таблиц. В приложении приведены акты о внедрении.

При работе над диссертацией автор пользовался научными консультациями канд. техн. наук, доцента Закарюкина В.П.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net