השפעת מערכת החשמל ללא לינאריות על פתרונות יציבות ושליטה

יציבות מערכת החשמל תמיד הייתה אבן הפינה של משלוח חשמל אמין.עם שינוי מצטבר לקראת דור מתחדשים והפריסה הנרחבת של ממשקי חשמל אלקטרוניים, האופי הלא לינארי של רשתות חשמל הפך גורם דומיננטי בתכנון ותפעול.הבנת כיצד אי-לינאריות משפיעות על יציבות ואיזה פתרונות שליטה יכולים לנהל אותם הוא חיוני עבור מפעילי רשת ומהנדסים לינאריים.

מקורות של חוסר לינאריות במערכות חשמל

אי-לינאריות במערכות כוח מקורן של רכיבים פיזיים, מערכות הבקרה שלהם, והאינטראקציות ביניהם.זיהוי וקטגורית מקורות אלה הוא הצעד הראשון לבניית מודלים מדויקים ואסטרטגיות בקרה יעילות.ספקטרום ההתנהגות הלא-לינארית נע ממשטחי ריצוף חלקיים רצופים ומתמשכים ועד לאירועים פתאומיים, דיסקרטיים כמו פעולות ממסר הגנה.כל מקור מציג את האופי שלו של אי-ליאניות, הדורש גישות נפרדות ומדבקות.

גנרטור Dynamics ו- מגנטי

גנרטורים סינכרוניים מציגים כמה תופעות לא לינאריות. ⁇ מגנטית במצד וברזל רוטטור גורמת למכונת מחנכים להשתנות עם רמת פלוקס, המשפיעה על התגובה המתח במהלך הפרעות גדולות.אפקט זה נשטב יוצר מערכת יחסים לא ליניארית בין זרם ומתח טרמינלים שהופכים בולטים במיוחד במהלך אירועי שידורים מעל ומעבר למגבלות, כגון over-reperreperreperreatives, אשר עלולים להזיזו כמשמעו, גם את המשתנים באופן מיידי, כאשר הם יכולים להוסיף מגבלות תגובה פתאומיות של תגובה התקפיות, כמו גם לחץ מיידיות, כמו גם על פני מערכת הפעלה פתאומיות, כאשר הם עלולות, כמו גם על פני טווח תגובה חריפה יותר.

עומס מודלים ויציבות וולט

עומסים אינם ליניאריים בלבד.אימצועים של מנועים או דחוסים יוצרים מערכות יחסים מהירות לא ליניאריות שיכולות לעמוד תחת מתחים, שואבות כוח תגובתי גדול ולהגדיל את יציבות המתח.העומסים מבוקרים באופן קיצוני כדי לאמת את עומסי הזמן הלא-לינאריים של מודלים קבועים של שינוי מערכת הפעלה קבוע של גירוי אלקטרו-מנטליני.

Power Electronic Interfaces ו-Switching Nonlinearities

עלייה של משאבים מבוססי חומרים לא מונעים - ממירים photovoltaic, טורבינות רוח מלאה, אחסון סוללות - מפות שאינן לינאריות ישירות לתוך הרשת. Powerd-commutated להמיר באמצעות שינוי גבוה ⁇ אשר יוצר שינוי רשתי כוח דינמית יותר, כולל לולאות בקרה בשלבי-מסלול, בקרים פנימיים, ושרירים חיצוניים / פעיל, תערוכות, כגון סוללות, כדי להפעיל ביעילות, לחץ אווירי נשימה.

ציוד בקרה ומגבלות

מערכות הגנה ומעבירים להגדרה מחדש של רשת מוסיפים דיסקרטיות, דינמיקה מונעת אירועים שאינם ליניארים.Over-exציטוטים מגבילים, על-ידי ניתוק של שינויים לא-פרנאריים, ועומסים תחת עומסים, מעכבי זמן, ושינויים מתקדמים אשר ממירים משוואות שונות חלקות במערכות ההדבקות של בנקים היברידיים.

השפעה על מערכת הכוח

Nonellini מעצב באופן ישיר את שלוש קטגוריות קלאסיות של יציבות מערכת החשמל המוגדרות ב-FLT:0IEEE/CIGRE Joint Task Force על תנאי יציבות והגדרות של מערכת החשמל (להלן: יציבות זווית פשוטה, יציבות מתח ויציבות תדירות.עם זאת, העדשה הלא ליניארית מגלה התנהגויות כגון נקודות איזון מרובות, מחזורי גבול ואפילו כרומוזומים כאוטיים.כל קטגוריה אינה ייחודית, אלא לעיתים קרובות, אלא אתגר קווי גבול מורכבים, אך לא יציב.

גמישות ואופניים

יציבות וולטנס היא תופעה לא ליניארית.כפי שעולה, מרווחי כוח (Pfur-V) מוצגים מדידות קבועות בנקודת ההטענות המקסימלית, מעבר לכך שמתח ההתמוטטות מתרחש בשלב זה, הדינמיקה הופכת לאפקטים בודדים ורגישות אינסופיים.עלייה של 1% בלבד עלולה לגרום לדעיכה בלתי מבוקרת.

אפשרויות ל- Nonlinear Swing Dynamics

הקריטריון הקלאסי שווה-area ליציבות transient מסתמכ על משוואה נדנדה לא ליניארית עם חוסר לינאריות החטא שלה. במהלך תקלה, המערכת נעה על נוף אנרגיה רב-ממדי שעוצב על ידי זוויות גנרטורים ומהירויות. נקודות איזון מרובות, יציב ובלתי יציב, קיים.הזמן המנקה חייב להבטיח כי המערכת אינה חוצה פערים אל תוך אזור לא יציב.

יציבות קטנה וגבולות

בעוד לינאריזציה סביב נקודת הפעלה מגלה בין-שטחה לבין מצבים מקומיים, לא ליניאריות יכול ללדת מחזורים כי יש מחזורים כי לשמור על oscillations ללא לחות. לדוגמה, שחיקה גנרטור יכול לשנות את החבט של מצב שלילי חיובי חיובי כמו amplitude גדל, מלכודות המערכת במערכת דאגה ממוקדת או תת-עור קריטי להסביר תופעות לוואי כגון לחץ חזק, כי יש צורך לחץ חזק על ידי מערכת לחץ חזק של לחץ על ידי מערכת לחץ דם, כי הוא לחץ חזק.

התנהגות צ'אוטית ופרקטים

למרות נדיר בחוגים מתוזמנות היטב, הכאוס נצפה במודלים פשוטים של מערכת חשמל הכוללים דינמיקות עומס לא ליניארי, עיכובים בזמן בשליטה, או דפוסי טעינה תקופתיים.נוכחותם של מושכים מוזרים פירושה שחיזוי ארוך טווח של מצב המערכת הופך בלתי אפשרי, אפילו עם מודלים מכריעים של זיהוי כאוס יכול לעזור למפעילים להבין מדוע תגובות טרנספורמטיביות מסוימות מופיעות אקראיות ומדוע ניתוח ליניארי אינו מספק שוליות באופן ספציפי, אפילו לאסטרטגיות ספציפיות של הפרעה קוונטית, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, יכולות להיות יעילות, כלומר, כלומר, כלומר, הן יכולות להיות אסטרטגיות פשוטות, כלומר, הן יכולות להיות מסוגלות, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, לחיזוי של יעילות, כלומר, בטווח קבוע, בטווח הסופי של יעילות, בטווח של יעילות, כלומר, על בסיס קבוע, על בסיס קבוע, על בסיס קבוע, על פני טווח מכריע של יעילות, על פני טווח ברור, כלומר, על פני טווח ברור, על בסיס קבוע, על בסיס קבוע, על בסיס קבוע, על בסיס קבוע, על פני הגדרות של מגבלות, על פני טווח, על פני טווח מכריע של קריטריונים של שליטה, על פני טווח קריטי, אם כן, אם כן, אם כן

מודל לא לינארי דינמי

עיצוב בקרה יעיל מתחיל עם מודלים המייצגים נאמנה התנהגות לא ליניארית מבלי להפוך ל intractable חישובית.בחירה של מודל פרט תלויה במטרות המחקר: מודלים transientיים אלקטרומגנטיים עבור דינמיקות מהירה, מודלים המבוססים על phasor עבור תנודות אלקטרומכאניות, ומודלים של מצב קווסי-אי-קופי-מצב יציבות מתח.

ייצוגים מתמטיים: מערכות שונות

מערכות כוח מיוצגות באופן טבעי כמשוואות דיפרנציאליות (DAE) שבו משוואות דיפרנציאליות מתארות גנרטור ודינמיקה בקרה ומשוואות אלגבריות ללכוד מגבלות רשת.לא לינאריות מופיעות הן בתנאים השונים (הטבעה, מתנדנד) ו"התקפיכות אלגבריות" (Power Flows) מאפשרות שילוב לא מבוטל של משוואות טיפול וסכסוכים כגון מוטציות של פעולות של מצבי חירום.

ניתוח

ניתוח ההרחבה הישיר מניב את שולי היציבות של המערכת ללא סימולציות חוזרות ונשנות של זמן.על ידי מעקב אחר נקודות איזון כפרמטר (כגון רמת עומס) משתנה, מהנדסים יכולים לזהות סדדל-נודה, הופף, להגביל את נקודת התוספות של שיטות המשך המיושמות בחבילות כגון פרמטר PAT או MatDyn שימש כדי לבנות את מערכות בקרה יעילות של P-V ו Q- Q-V ו- Q- Q-V, כדי למנוע שליטה מרחוק, עבור פעולות בדיקה יעילה ביותר.

זמן-דומיין סימום ו- Real-Time Digital Simulators

כלים מסחריים כמו PSS / E, PowerFactory ו-PSCAD / EMTDC להטביע מודלים לא לינאריים מפורטים עבור טראנסים אלקטרומגנטיים, המאפשרים למהנדסים לשכפל אירועי שדה. סימולטורים דיגיטליים בזמן אמת (Opal-RT, Typhoon HIL) להרחיב את היכולת הזו כדי להפוך את דגמי חומרה-in-the-the-the-loop לינאריתק, שבו בקרים פיזיים עם סימולציות של צמחים לא לינאריות כאלה הפכו חיוניים ל-איים, במיוחד, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כמו מודלים של מודלים של חומרים לא-המודלים לא-ל-ל-ל-האפקטים לא-ל-ל-לתקן של סימולציה של חומרים לא-לידיים לא-לידיים לא-לידיים לא-לידיים של מערכות בקרה, כלומר, כלומר, כלומר, בניגוד לגרסאות יעילות של מערכות לא-לידינים, במיוחד, כלומר, בניגוד לגרסאות יעילות של מערכות לא-לידינים של מערכות לא-לידינים לא-לידינים, באופן משמעותי עבור מודלים של מערכות לא-לפיתוח יעיל יותר ויותר, כמו סימולציה של מערכות לא-לידינים של מערכות לא-לידינים

אסטרטגיות בקרה מתקדמות עבור מערכות לא ליניאריות

בקרים ליניאריים מסורתיים, שעוצבו סביב נקודת הפעלה יחידה, אינם יכולים להבטיח ביצועים חזקים מעבר למנה שאינה ליניארית המלאה. A חבילה של טכניקות מתקדמות פותחה כדי לטפל ישירות בהתנהגות לא ליניארית.שיטות אלה מנצלות את המבנה של משוואות לא לינאריות כדי לעצב חוקים השולטים על יציבות וביצועים על מגוון רחב של תנאי הפעלה.האתגר הוא ליישם אסטרטגיות אלה באופן שהוא חישובי, שניתן לפרוס על חומרה תעשייתית קיימת.

המונחים: Sliding Mode control

לינאריזציה הופכת מערכת לא ליניארית לאחד ליניארי שווה דרך שינוי לא ליניארי של לתאם וחוק בקרה מתאים. Applied to גנרטור exציטוט או FACTS מכשירים, זה יכול בדיוק לבטל את השכבה הלא ליניארית של המשוואה או את ההפיכה אלגברית על ידי שימוש באפקטים לא מאובטחים של שליטה על ידי SMC (SMC) לוקח גישה שונה על ידי המערכת על פעילות ממוקדת, במיוחד, כי הם לא בטוחים לשימוש בגרסאות של SMCS.

בקרת מודלים חיזוי מודלים לא ליניאריים

בקרת מודלים (MPC) משתמשת במודל פנימי לא ליניארי כדי לחזות את האבולוציה העתידית ולפתור אופטימיזציה מחוסנים בכל שלב.עבור מערכות כוח, MPC יכול להתמודד עם ריצוף פעולה, מגבלות קצב, והגנה כמו מגבלות מפורשות.ברחבה C מגבירה את בקרים של MPC לינארית יכולות לנבא את ההשפעה של הפרעות גדולות ופעולות לוח זמנים על מנת לשמור על המערכת בתוך גבולות אפשריים של מערכת ההפעלה.

החלפה ו- AI-based Controller

בקרה הסתגלותית מתאימה פרמטרים בזמן ההיברידי האמיתי כדי להתאים את תנאי התפעול, ביעילות לנטרל את ההשפעה של פרמטר איטי לא ליניארי פרמטר סחף. גישות מבוסס AI, במיוחד למידה עמוקה (RL), הראו לאחרונה הבטחה. סוכן שלRL יכול ללמוד מדיניות שליטה מאינטראקציות עם סימולציה גבוהה ללא לינארית פונקציות, אך פעולה המבוססת על שיטות למידה לינאריות בתרחישים עם הסתברות שווה או נטיות למידה קדחתניות.

בקרת בקרת איכות מבוססת-שטח

יחידות מדידה (PMUs) מספקות זרמי נתונים סינכרוניים, ברזולוציה גבוהה שלוכדים תופעות שאינן לינאריות מערכות בקרה בזמן אמת.רחב-area משתמשים בנתונים אלה כדי למקם אותות לחות לא ליניאריים או ליישם לוגיקה המבוססת על אירועים המתגים למצבים בקרה כאשר גבולות מחזוריים מופעלים על ידי מערכת בקרה (Frelimate) יכולים לזהות הדבקה משנית של מערכת הפעלה מחדש של תאים (Frecire) אשר מאפשרת התאמה) של לחץ על ידי תאים פנימיים (re) של מערכת בקרה) באופן קבוע (rection) ולהוביל את מצבי בקרה) של מערכת בקרה (rection) של לחץ דם (rection) של מערכת בקרה) של מערכת בקרה (rection) של לחץ דם (reto-reto-reto) של לחץ דם (rection) כדי לאפשר שימוש בצורות בקרה) של מערכת בקרה) של לחץ דם של לחץ דם של מערכת בקרה) של לחץ דם (rection) כדי לאפשר שימוש ב-Frections) באופן קבוע של מערכת בקרה (rections) של מערכת בקרה) של מערכת בקרה) של לחץ דם של מערכת בקרה) של מערכת בקרה (rections) של לחץ דם של מערכת בקרה) באופן קבוע של מערכת בקרה) כדי לאפשר שימוש ב

מחקר מקרה: אינטגרציה גדולה ובקרת לא ליניארית

בהתחשב באזור עם חדירה גבוהה של דור הרוח מבוסס על מופרכת המחובר למסדרון שידור חלש.תחת טעינה קלה, המערכת פועלת ליד תפוקה מודם לינארית עקב אינטראקציה בין בקרת מנעולים מהירים ופיצות סדרה של הפרעות רוח קטנות להוביל להפחתה משמעותית של אזורי בקרה קצרים יותר, אשר נשמרו על ידי בדיקות אינטנסיביות של בקרה, ללא קשר למגבלות על ידי לוח זמנים קבועות, תוך יצירת מעגל ליניארית מסורתית של בקר, הוכחה לא מספקת, כי שליטה על ידי שליטה על ידי הפחתת תפקוד יעיל על ידי תאים קבועים של תאים קבועים של תאים בטווח של 15.

כיוונים עתידיים ושיקולים מעשיים

מגמות קודמות יזרזו את החשיבות של ניתוח יציבות לא ליניארי ושליטה.הכונן ל-100% רשתות מבוססות על חומרים מונעים את העוגן המסורתי של גופי בקרה סינתטיים של מכונות אי-סינכרון, מה שהופך את המערכת רגישים יותר לדינמיקה מורכבת לא ליניארית.טכנולוגיית תאום דיגיטלית, אשר זוגות בזמן אמת חיישן זמן עם מודלים מפורטים של ניהול מערכות ניהול סביבתי לינארי, יאפשר ניטור רציף והתאמה אוטומטית לא ליניארית.

מסקנה

מערכות כוח לא לינאריות אינן פרט היקפי אלא מאפיין בסיסי שמעצב שולי יציבות ושליטה ביעילות.ממניטורטור ודינמיקה לטעון לא-חומרי להחלפת גבולות והגנה, התנהגות לא ליניארית יכולה לייצר דופורציות, מספר רב של הוגנות, מחזורי הגבלת זמן, ותוהו ובוהו, הבנה של השפעות אלה באמצעות מודלים מתקדמים וטכניקות מאפשר למהנדסים לשלוט בפתרונות שאינם לינאריים, במקום להתעלם משיטות האבטחה של מערכת ההפעלה הלינארית, כמו גם יעילות יותר, כמו גם על ידי יעילות יותר, כמו גם על ידי שיטות בקרה לטווח הארוך, כדי למנוע את היכולת הבין-ידי מערכת ניהול חשמל מתקדמות יותר ויותר.