CC BY
14
О НЕОБХОДИМОСТИ СОЗДАНИЯ РЕГУЛЯТОРОВ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ
В.В. ЧЕРЕПАНОВ, В.Г. БАСМАНОВ Вятский государственный университет
В данной работе представлено обоснование необходимости создания регулятора реактивной мощности конденсаторных установок с использованием оперативного прогнозирования. Для реализации этого решения предложен математический аппарат адаптивной модели прогнозирования временного ряда, генерируемого авторегрессионной схемой с дрейфующими коэффициентами.
Одним из основных направлений сокращения потерь электроэнергии и повышения эффективности электроустановок промышленных предприятий является компенсация реактивной мощности с одновременным повышением качества электроэнергии непосредственно в сетях предприятий. Однако применение компенсации реактивной мощности без автоматизации процесса управления установками компенсации не во всех случаях приводит к значительной экономии и улучшению технических показателей. Автоматическое регулирование может обеспечить поддержание полного и реактивного тока, напряжения, коэффициента мощности и т.д. на заданном уровне.
Выбор того или иного способа автоматического регулирования реактивной мощности, функции (параметра) регулирования и схемы автоматического управления помимо экономических соображений определяется различными факторами, в том числе: исходным заданием энергосистемы по режимам работы конденсаторных установок в сетях потребителя; характером изменения суточных графиков реактивных нагрузок в зависимости от специфики технологических процессов (могут иметь место медленные изменения среднего уровня суточной суммарной реактивной мощности, быстрые изменения нагрузки,
резкопеременные толчковые нагрузки и т.д.); возможностью приобретения необходимого оборудования для обеспечения работы системы автоматического управления и, в ряде случаев, уровнем квалификации электротехнического персонала данного предприятия.
Регулирование может осуществляться по следующим параметрам:
- программное автоматическое регулирование по времени суток;
- автоматическое регулирование по напряжению;
- автоматическое регулирование по току нагрузки (полному или реактивному);
- автоматическое регулирование по значению и направлению реактивной мощности (с поправкой по напряжению или без поправки);
- автоматическое регулирование по значению и направлению полной мощности;
- автоматическое регулирование по реактивному току нагрузки с поправкой по напряжению;
- автоматическое регулирование по еозф;
- комбинированные схемы автоматического регулирования. В комбинированных схемах автоматическое регулирование мощности
© В.В. Черепанов, В.Г. Басманов
Проблемы энергетики, 2006, № 11-12
конденсаторной установки осуществляется в зависимости от значений нескольких параметров.
Приведенные способы регулирования используются как в аналоговых, так и электронных регуляторах реактивной мощности.
Основным недостатком данных регуляторов является то, что в процессе регулирования измерение параметра регулирования осуществляется в текущий период времени, а управление конденсаторной установкой по этим измеренным параметрам происходит в следующий период, в который величина этого параметра уже имеет другое значение. Т.е. регулирование происходит с некоторым опозданием, в результате получается или перекомпенсация, или недокомпенсация, а это, в свою очередь, вынуждает коммутационную аппаратуру конденсаторной установки работать в тяжелом режиме, особенно при кратковременных изменениях нагрузки, что приводит к быстрому выходу из строя коммутационной аппаратуры и конденсаторов.
Этот недостаток можно устранить в регуляторах реактивной мощности, способы регулирования в которых базируются на использовании методов оперативного прогнозирования. Прогнозируя динамику поведения нагрузки на ближайшее будущее, можно наиболее оптимально скомпенсировать реактивную мощность, а также выбрать наиболее оптимальную работу конденсаторной батареи. Использование методов прогнозирования для автоматического
управления предполагает статистическую обработку большого объема накопленной информации, расчет прогнозного значения параметра
регулирования и на основании прогнозного значения - управление конденсаторной установкой, а это может быть выполнено на базе
микроэлектроники с развитой памятью и высоким быстродействием. Поэтому разработка и использование регуляторов реактивной мощности, использующих методы оперативного прогноза, было затруднено и не производилось.
В настоящее время достижения микроэлектроники позволяют поставить вопрос о создании регуляторов нового поколения с использованием оперативного прогнозирования на основе широкого применения микропроцессоров. Микропроцессорные средства сравнительно дешевы, компактны, обладают
достаточным объемом памяти и отличаются высоким быстродействием. Сочетание указанных средств позволяет применять микропроцессорные средства в различных системах, требующих сбора, передачи, обработки и отображения информации, поднять уровень таких показателей, как надежность, простота обслуживания системы, полнота и сложность выполняемых ими функций. Таким образом, становится возможной разработка регуляторов реактивной мощности, использующих для автоматического регулирования методы оперативного прогнозирования.
Решение этой задачи необходимо осуществлять такими методами прогнозирования, которые не потребуют использования сложной, дорогой элементной базы.
На основании анализа методов оперативного прогнозирования и адаптивных методов прогнозирования для решения поставленной задачи используется адаптивная модель прогнозирования временного ряда, генерируемая авторегрессионной схемой с дрейфующими коэффициентами, называемая адаптивной фильтрацией. Этот метод имеет достаточно высокую точность по сравнению с другими методами, прост в реализации и требует меньшие вычислительные ресурсы.
© Проблемы энергетики, 2006, № 11-12
На рисунке представлена общая схема определения весов в прогнозе временного ряда, которая позволяет понять процедуру адаптивной фильтрации.
Рис. Общая схема определения весов в прогнозе временного ряда
Нижняя часть рисунка отражает то, что происходит в действительности. Реальные события взаимодействуют друг с другом в некоторой сложной динамической системе, в результате на выходе переменная принимает определенное значение.
Блоки и линии связи, расположенные выше, отражают процедуру адаптивной фильтрации. Это итеративная процедура. Ее цикл состоит в том, что берется данный набор весов, по ним делается прогноз, затем подсчитывается ошибка прогноза как разница между прогнозом и фактическим наблюдением, наконец, осуществляется корректировка весов для уменьшения среднего квадрата ошибки.
Таким образом, задача состоит в том, чтобы найти подходящую процедуру корректировки (адаптации) весов, позволяющую перестраивать модель в соответствии с текущей динамикой ряда.
Summary
In this report there are grounds of necessity to create the regulator of reactive capacity of condenser plants with use of short-term forecast. For realization of this task the author has offered the mathematical instrument of adaptation model for forecasting of temporal series, generated by self-regressive diagram with drifting rates.
© Проблемы энергетики, 2006, № 11-12
