Детальная информация

Целью диссертационной работы является анализ и вывод о фактической апериодической статической устойчивости электроэнергетической системы крупного нефтегазового месторождения Восточной Сибири, а также разработка и алгоритмическая реализация цифрового двойника рассматриваемой системы для повышения наблюдаемости путем реализации непрерывного мониторинга состояние системы относительно её апериодической статической устойчивости. Объект исследования — установившиеся режимы изолированной системы нефтегазового месторождения и её статическая апериодическая устойчивость Предмет исследования — методы и алгоритмы поиска предельных режимов работы системы на базе программно-вычислительного комплекса RastrWin3, а также промышленного логического контроллера при жестких ограничениях по времени цикла работы. Цель работы раскрыта путем решения следующих задач: 1. Рассчитан ряд установившихся режимов рассматриваемой электроэнергетической системы в программно-вычислительном RastrWin3, составлена эквивалентная схема сети. 2. Осуществлен и обоснован переход к реализации цифрового двойника на базе ПЛК «ЭКО-ОРИОН» модели EP-200 для повышения надежности вычислений и выполнения непрерывного расчета. 3. Выполнена разработка кода алгоритма утяжеления на языке ST, внедрен и адаптирован для целей работы классический метод Ньютона-Рафсона с применением двойного уточнения корней и механизма деления шага для поиска предельной точки апериодической статической устойчивости. 4. Разработана методика расчета режима с запасом 50% от предельного утяжеленного значения в соответствии с критерием смены знака определителя матрицы Якоби. 5. Результаты расчета в программируемом логическом контроллере верифицированы путем сопоставления с эталонными расчетами в программно-вычислительном комплексе RastrWin3. Алгоритм расчета предельной точки статической апериодической устойчивости позволяет предотвратить развитие аварий в реалиях изолированных энергосистем за счет возможности контролировать нагруженность сетевых элементов рассматриваемых контролируемых сечений в режиме реального времени.

Objective: To analyze and draw conclusions on the actual static aperiodic stability of the power system serving a large oil and gas field in Eastern Siberia, and to develop and algorithmically implement a digital twin of the system to improve observability by enabling continuous monitoring of the system’s state with respect to its static aperiodic stability. Object of study: steady state operating regimes of the isolated power system of the oil and gas field and its static aperiodic stability. Subject of study: methods and algorithms for locating the system’s limit (critical) operating points based on the RastrWin3 software suite and on an industrial programmable logic controller under strict cycle time constraints. Tasks completed: 1. A set of steady state operating regimes for the studied power system was calculated in the RastrWin3 software suite, and an equivalent network diagram was prepared. 2. A transition to implementation of a digital twin based on the ECO ORION EP 200 PLC was performed and justified to increase computational reliability and enable continuous computation. 3. The continuation (loading increase) algorithm was implemented in Structured Text (ST); the classical Newton–Raphson method was implemented and adapted with double root refinement and a step division mechanism to locate the limit point of static aperiodic stability. 4. A methodology was developed to compute an operating regime with a 50% margin relative to the critical loaded value in accordance with the criterion of sign change of the Jacobian matrix determinant. 5. Results computed on the programmable logic controller were verified by comparison with reference calculations in the RastrWin3 software computational complex. The algorithm for computing the limit point of static aperiodic stability enables prevention of emergency development in isolated power systems by allowing real time monitoring of the loading of network elements in the considered monitored sections.