Нурмахматов Джурабек. Автоматизація управління великими гідроенергетичними системами с каскадами водосховищ

brief description

Нурмахматов Джурабек. Автоматизація управління великими гідроенергетичними системами с каскадами водосховищ : Дис... канд. наук: 05.13.07 - 2008.

Нурмахматов Д. Автоматизація управління великими гідроенергетичними системами с каскадами водосховищ. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.07 автоматизація процесів керування. Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут». Харків, 2008.
Робота присвячена розв’язанню задачі підвищення якості і безпеки функціонування гідроенергетичних систем за рахунок удосконалення методів автоматизованого керування каскадами водосховищ за умов дії зовнішніх збурень. Виконано системний аналіз великих гідроенергетичних систем з каскадами водосховищ як об’єктів автоматизованого керування та розроблені математичні моделі процесів керування з урахуванням запізнень та впливу зовнішніх збурень. Розроблено методику та обчислювальні методи ідентифікації робочих характеристик енергоблоків гідроелектростанцій та моделей річкового стоку в умовах неповної інформації. Вирішена задача оптимального та локально-оптимального оперативного керування електричною потужністю, що виробляється, та рівнями води в каскадах водосховищ. Синтезовані багатовимірні дискретні стабілізуючі та селективно-інваріантні регуляторі рівня води в каскаді водосховищ, запропонована та обґрунтована методика вибору їх структури та параметрів. Синтезовані багатовимірні компенсатори запізнень та збурень. Проведено імітаційне моделювання та дослідження процесів управління у синтезованої системі автоматизованого керування рівнями води в каскадах водосховищ.

Основний науково-практичний результат роботи полягає в розробці й обґрунтуванні методики побудови багатовимірних дискретних систем автоматизованого керування каскадами водосховищ та її застосуванні для підвищення якості і безпеки функціонування гідроенергетичних систем.
В процесі виконання роботи отримані наступні результати:
1. Проаналізовано особливості постановок задач та методів побудови автоматизованих систем керування гідроенергетичними системами. На основі системного аналізу великих гідроенергетичних систем з каскадами водосховищ як об’єктів автоматизованого керування виконана формалізація задач керування та запропоновані показники якості їх функціонування.
2. Розроблені та обґрунтовані математичні моделі, які описують процеси керування гідроенергетичними системами з каскадами водосховищ, виявлено їх особливості, пов’язані з наявністю асинхронних запізнень по внутрішнім змінним та впливом зовнішніх збурень, обумовлених некерованими стоками і притоками води у водосховищах, змінами стоку і навантаження енергосистеми.
3. Доведено, що використання запропонованої методики ідентифікації нелінійних робочих характеристик енергоблоків гідроелектростанцій з застосуванням методу структурної оптимізації емпіричного ризику забезпечує підвищення точності ідентифікації суттєво нелінійних робочих характеристик енергоблоків в умовах обмеженої апріорної та вимірювальної інформації.
4. Обґрунтовано доцільність застосування комбінації методу структурного спектрального аналізу та методу ядерної ідентифікації для моделювання, ідентифікації та прогнозування річкового стоку. Побудовано адаптивну прогнозуючу модель, яка забезпечує можливість якісного моделювання і прогнозування складних хвильових неперіодичних збурень річкового стоку.
5. Отримано вирішення задачі оптимального оперативного керування електричною потужністю, що виробляється, та рівнями води в каскадах водосховищ за комплексним критерієм на основі використання дискретного принципу максимуму. Показано, що застосування методу локально-оптимального керування з прогнозуючими моделями дозволяє суттєво спростити алгоритм автоматизованого управління при збереженні високої якості процесу керування.
6. Синтезовані багатовимірні дискретні стабілізуючі та селективно-інваріантні регуляторі рівня води в каскаді водосховищ, запропонована та обґрунтована методика вибору їх структури та параметрів.
7. Доведено, що використання методу управління за оберненими моделями дозволяє синтезувати багатовимірні регулятори, що забезпечують ефективну компенсацію збурень та запізнень у об’єкті автоматизованого керування, отримані рівняння багатовимірних динамічних компенсаторів.
8. Виконано імітаційне моделювання та дослідження синтезованої системи автоматизованого керування рівнем води в каскадах водосховищ. На основі результатів проведеного імітаційного моделювання доведено, що застосування розроблених методів забезпечує суттєве зниження рівня впливу зовнішніх збурень на якість процесів автоматизованого керування гідроенергетичними системами та обґрунтовано можливість практичного застосування розроблених методів синтезу регуляторів.
9. Результати роботи по моделюванню та автоматизованому керуванню гідроенергетичними системами з каскадами водосховищ практично використані у ВАТ "Укргідропроект", м. Харків, при розробці "Основних принципів комплексного використання гідроенергетичних ресурсів і розвитку гідроенергетики Таджикистану до 2030 р.", а також у навчальному процесі кафедри комп’ютерної математики і математичного моделювання НТУ "ХПІ" при викладанні спеціальних дисциплін "Моделювання динамічних систем" та "Теорія керування".