3tom219

7. SYSTEMY ELEKTROENERGETYCZNE 440

—    dla modułów napięć w węzłach typu PU — w granicach dopuszczalnych poziomów napięć,

—    dla przekładni transformatorów — w granicach regulacji przełączników zaczepów itd. Zmienne zależne, a więc napięcia w węzłach PQ, prądy w liniach itd. powinny również

znajdować się w określonych przedziałach określonych technicznymi warunkami pracy urządzeń

^fcmin ^    ^ mai    (7.24)

W praktyce całkowite spełnienie ograniczeń (7.24) (jeżeli będą aktywne) jest prawie niemożliwe. Dlatego też zazwyczaj jest stosowana technika funkcji kar, czyli dodania do funkcji celu elementu będącego z kolei funkcją (najczęściej kwadratową) przekroczeń wartości dopuszczalnych zmiennych zależnych

*(*,>-) = 9(*,.»>)+£ w*    (7.25)

k

gdzie w_k jest określone jako

{t'jfc(*jfc ^Atnai)    dlii    X_k > .'tjfcmajc

o    dla    *kmin x_k    < x_knax    (7.26)

^(^fcrain    dla    X_k < X_kmn

przy czym v_k — arbitralnie przyjęty współczynnik.

Jeden z efektywnych algorytmów zadania optymalizującego, wykorzystujący metodę Newtona do wyznaczania rozpływu mocy, przedstawiono w pracach [7.39; 7.49].

Jeżeli wytwarzane moce czynne są elementami wektora e, to zadanie (7.18) jest nazywane zadaniem optymalizacji poziomów napięć i rozdziału mocy biernej między źródła wytwarzania tej mocy. Zmiennymi niezależnymi tego zadania są moce bierne wytwarzane w elektrowniach, kompensatorach i bateriach kondensatorów oraz przekładnie transformatorów sprzęgłowych. Efektywny model i algorytm takiego zadania przedstawiono w [7.44; 7.45].'

7.2.7. Estymacja stanu pracy systemu elektroenergetycznego

Jednym z pierwszych zadań automatycznych systemów sterowania dyspozytorskiego jest estymacja stanu systemu elektroenergetycznego. Polega ona na statystycznym wyznaczaniu wiarygodnego zbioru danych o stanie pracy systemu na podstawie danych telemetrycznych i telesygnalizacyjnych oraz zbioru danych stałych.

Najogólniej, zadanie estymacji stanu składa się z następujących podzadań (ry^rs. 7.2):

1.    Sformułowanie hipotezy o strukturze sieci (konfiguracja i parametry] na podstawie telesygnalizacji położenia łączników i bazy danych stałych.

2.    Wstępna kontrola poprawności danych, wykorzystująca np. testowanie zdolności telemetrii i telesygnalizacji.

3.    Testowanie obserwowalności, czyli rozwiązywalności zadania estymacji stanu.

4.    Wyznaczenie estymaty wektora stanu na podstawie hipotezy o strukturze sieci i zweryfikowanego zbioru telepomiarów dokonywanych w systemie.

5.    Analiza błędnych danych.

6.    Obliczanie brakujących wielkości.

Dotychczasowe praktyczne zastosowania estymatorów do przetwarzania danych obejmują jedynie estymację stanów statycznych, opartą na założeniu, że w czasie obejmującym zbieranie danych telemetrycznych i obliczeń estymacyjnych stan pracy systemu jest ustalony i nie ulega zmianie (ok. 30 s).

Rys. 7.2. Schemat blokowy estymacji stanu

W nowoczesnych systemach komputerowego wspomagania sterowania dyspozytorskiego, opragromowanie systemowe (ang. EMS — Energy Management System) wyróżnia kilka stopni przetwarzania, w których modelowanie sieci w czasie rzeczywistym jest stopniem drugim. Estymacja i pozostałe funkcje towarzyszące są poprzedzane przez algorytmy akwizycji danych (ang. SCADA — Superuisory Control and Data Acquisition). Rezultaty estymacji są danymi wejściowymi nie tylko dla zestawu programów analizy i oceny bezpieczeństwa pracy systemu, stanowiących trzeci stopień przetwarzania, lecz także dla programów opracowujących strategie korekcyjne, opartych na kryteriach bezpieczeństwa pracy (pewność zasilania) oraz optymalizacyjnych (jakość energii oraz koszty wytwarzania i przesyłu). Wyniki estymacji decydują więc o skuteczności i niezawodności wszystkich dalszych algorytmów wspomagania sterowania dyspozytorskiego.

Estymacja wektora stanu jest metodą wyznaczania wektora stanu pracy systemu na podstawie danych o strukturze sieci i wystarczającego zbioru pomiarów dokonywanych w systemie.

Stan statyczny systemu elektroenergetycznego jest jednoznacznie opisany przez wektor zespolonych napięć węzłowych. Dla sieci w węzłowej, wektor stanu x ma wymiar (2w— 1) i obejmuje w modułów napięć węzłowych \U\ oraz (w—1) argumentów napięć węzłowych 0

c^⁷)

Istnieją również dane uzyskane z pomiarów dla tej sieci. Wektor z jest m-wymiarowym wektorem pomiarów wielkości mierzonych y. Wektor y obejmuje moduły napięć węzłowych, moce czynne i bierne węzłowe oraz przepływy mocy czynnych i biernych na końcach gałęzi sieci.