Томские математики научились моделировать аварии в реальном времени

Вычислительный центр

МОСКВА, 28 июн — Gebboo.COM. Коллектив научно-исследовательской лаборатории «Моделирование электроэнергетических систем» Томского политехнического университета разработал Всережимный моделирующий комплекс реального времени, позволяющий не допускать крупных аварий в ходе работы энергосистем. Российская разработка не имеет мировых аналогов и уже прошла успешную апробацию в реальных энергосистемах. Научная статья, посвященная этой разработке, вышла в научном журнале IEEE Transactions on Smart Grid.Согласно обобщенной статистике из факторов, вызывающих крупные системные аварии в энергосистемах различных мегаполисов, государств, лишь 10% приходятся на стихийные бедствия (цунами, землетрясения, ураганы и так далее). Еще 40% аварий возникают по причине неисправного оборудования — в результате его неправильной эксплуатации или заводского брака комплектующих. Оставшиеся 50% — это ошибки диспетчерского персонала (25%) и неправильные действия релейной защиты и автоматики (25%). То есть, в половине случаев  крупные аварии возникают в результате процессов, никак не связанных с внешними факторами.

Энергосистема — это совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей, соединенных между собой и связанных общностью режима (работающих параллельно) в непрерывном процессе производства, преобразования и распределения электрической энергии и тепла при общем управлении этим режимом.Энергетическую систему можно сравнить с живым организмом, внутри которого постоянно и непрерывно происходят какие-то новые процессы. Чтобы энергосистема работала качественно и без сбоев, ею необходимо управлять. Делают это сейчас с помощью моделирующих комплексов, представляющих собой виртуальные копии реальных станций или энергосистем. Если то или иное действие на них отрабатывается удачно, его применяют в реальных условиях.

«Для создания виртуальных копий реальных энергосистем сейчас используют комплексы математического моделирования, — объясняет профессор ТПУ Александр Гусев. — На них при помощи дифференциальных уравнений воспроизводятся все процессы внутри энергосистемы. Между тем, из области дифференциальных уравнений можно решить только те, которые сводятся к табличным интегралам, которых в высшей математике всего полторы странички. То есть, в реальности мы имеем дифференциальные уравнения, которые точно не решаются. Вычислительные процессы в таких моделирующих комплексах построены на грубых упрощениях. Следовательно, данные о работе энергосистемы такие комплексы выдают неточные и с опозданием, так как на вычислительные процессы требуется еще и некоторое время. Между тем, в энергосистеме будут проходить уже совершенно другие процессы, и полученные данные станут не актуальны».

Всережимный моделирующий комплекс реального времени электроэнергетических систем

Всережимный моделирующий комплекс реального времени электроэнергетических систем

Чтобы решить эту проблему ученые ТПУ разработали Всережимный моделирующий комплекс реального времени электроэнергетических систем. Суть разработки заключается в объединении для достижения высокой адекватности результатов нескольких подходов к моделированию: аналогового, цифрового и физического.

«Внутри нашего комплекса установлен специализированный гибридный цифроаналоговый процессор. Во избежание неточностей с математическим моделированием мы использовали непрерывное неявное аналоговое решение, которое решает уравнения методически точно и оперативно. Все элементы системы параллельно взаимодействуют между собой в режиме реального времени. В отличие от аналогов, у нашего комплекса нет ограничений на размерность — он может повторить даже самую крупную энергосистему. Сколько в реальной энергосистеме генераторов и трансформаторов, столько в нашем комплексе будет содержаться гибридных процессоров», — поясняет Александр Гусев.

За последние пять лет научный коллектив кафедры опубликовал по данной технологии более 200 научных статей в рецензируемых международных и российских журналах.

Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5
Оцени первым.
[yuzo_related]