Практических критериев

В последнее время развитие САПР идет по пути создания экспертных систем или инженерии знаний. В основе экспертных систем лежат программы, предназначенные для представления и применения фактических знаний из специальных областей к решению практических инженерных задач. Экспертные системы манипулируют знаниями в целях получения удовлетворительного и эффективного решения в узкой предметной области. Экспертные системы ориентированы на решение широкого круга задач. С помощью экспертных систем специалисты, не знающие программирования, могут самостоятельно разрабатывать интересующие их приложения. С помощью экспертных систем могут быть достигнуты результаты, не уступающие специалистам-экспертам. Основой экспертной системы является совокупность знаний, структурированных в целях упрощения процесса принятия решения. База знаний экспертной системы содержит факты и правила, использующие их как основу для принятия решений.

Основой глубоких и долговременных' знаний является систематическая самостоятельная работа студента над курсом равномерно в течение всего семестра и не заучивание как стихотворений законов, формул, методов расчета и т. п., а активное применение их к анализу и решению практических задач. Термин «студент знает» означает не только умение пересказывать то, что студент услышал на лекциях или узнал из учебников, а умение применить теорию к решению и анализу практических инженерных задач.

В практических инженерных расчетах комплекс С\ часто заменяют модулем С], который для асинхронных двигателей мощностью 10 кВт и выше равен 1,02... 1,05. При анализе электромагнитных процессов в машинах общего применения часто полагают Ci«l, что существенно облегчает расчеты и мало сказывается на точности полученных результатов. Г-образную схему замещения при Ci=l называют упрощенной схемой замещения с вынесенным намагничивающим контуром ( 3.8, б). В этой схеме ток /о" без большой погрешности можно приравнять току /0.

Упомянутые два подхода отвечают двум рассматриваемым в механике случаям устойчивости движения: устойчивости относительно координаты и устойчивости относительно траектории. Рассмотренные методы анализа устойчивости, предусматривающие различный подход к устойчивости «в малом'» (статическая) и в «большом» (динамическая, результирующая), перекрываются общим методом исследования устойчивости — вторым, или прямым, методом Ляпунова, который, будучи применен в отдельных задачах электроэнергетики, не получил пока широкого распространения в ее повседневной практике (в связи со сложностью построения функций Ляпунова и невозможностью нахождения необходимых и достаточных условий устойчивости). Поиски его практических (инженерных) применений служат предметом большого количества исследовательских работ, направленных на такую модификацию метода, при которой он будет отвечать задачам электроэнергетики. Современные расчеты устойчивости и переходных процессов проводятся преимущественно на цифровых вычислительных машинах (ЦВМ) с помощью типовых алгоритмов, проходящих перед их массовым использованием специальную апробацию. Здесь применяются также расчетные модели и аналоговые машины. При расчетах предусматривается обеспечение запасов устойчивости, нормируемых для конкретных случаев (нормаль-

Упрощенные (приближенные) решения. Современные вычислительные средства (АВМ, ЦВМ) дают возможность численного интегрирования уравнений вида (8.2), однако для общего анализа процессов и многих практических инженерных решений важно уметь находить приближенное решение таких уравнений.

При решении практических инженерных задач под устойчивостью электрической системы понимают ее способность бесперебойно продолжать работу при каком-либо изменении (возмущении) режима.

В практических инженерных расчетах Т-образную схему иногда заменяют упрощенной Г-образной схемой, показанной на 42-3,е. Это упрощение производится на основании анализа соотношений между параметрами Т-образной схемы замещения. Выразим параметры Т-образной схемы замещения в относительных единицах, т. е. в долях единичного или базисного сопротивления обмотки статора Z16 = t/lH//lH.

Формула (5.17) не учитывает влияние на /Сне анормальных гармоник тока вентильных преобразователей, а также гармоник намагничивающего тока. Это влияние можно учитывать дополнительным коэффициентом &д. Однако следует иметь в виду, что анормальные гармоники вызываются случайными причинами. Их значение колеблется в широких пределах, так как оно зависит от многих факторов, например от схемы выпрямления преобразователя. Достоверное определение значения анормальных гармоник возможно лишь в работающих сетях. Значение анормальных гармоник по сравнению с.каноническим гармониками сравнительно не велико. Поэтому в приближённых практических инженерных расчетах

В работе ВНИПИ Тяжпромэлектропроект (канд. техн. наук В. С. Иванов) предложена для практических инженерных, расчетов следующая упрощенная формула для расчета Ане с учетом всех высших гармоник

Первая модификация более точно учитывает «последействие», т.е. влияние сценария на последующие за расчетным периодом затраты, вторая модификация учитывает эти затраты приближенно, исходя из допущения о неограниченно большом сроке службы объектов и неизменности (во времени) их издержек производства. Для энергетических объектов, характеризующихся длительными сроками службы и относительно стабильным режимом работы, это допущение приемлемо, поэтому в практических инженерных расчетах допустимо использовать вторую модификацию.

В качестве показателей надежности отдельных элементов и систем в практических инженерных расчетах в течение расчетного интервала (сутки, неделя, месяц, год и т.д.) времени принимаются следующие характеристики:

В качестве показателей надежности как отдельных элементов, так и систем в практических инженерных расчетах принимаются следующие характеристики: параметр потока отказов (среднее количество отказов) со, 1/год,— для отдельных элементов сетей данные приведены в табл. 39.33; среднее время восстановления (табл. 39.34) г„, лет/отказ; вероятность отказа в течение года или средний коэффициент вынужденного простоя q, недоотпуск электроэнергии ДЭ„. Для характеристики системы, снабжающей потребителей второй группы, дополнительным показателем является народнохозяйственный ущерб. Ущерб за год обычно подсчитывается при выборе схем сетей, питающих потребителей второй группы, он включается в состав приведенных затрат так же, как ежегодные издержки.

Среди других практических критериев устойчивости комплексной нагрузки наибольшее распространение получили 'критерии, вытекающие из анализа статических характеристик нагрузки:

от синхронного к асинхронному режиму? Простейший анализ, дающий грубый ответ на этот вопрос, проводится с помощью практических критериев статической устойчивости. Однако эти методы исследования не дают ответа на вопрос: не вызовут ли возмущения режима в дальнейшем таких колебаний, которые длительное время не будут затухать или даже, напротив, будут нарастать (самораскачивание)? Исследование характера колебаний, требующее учета инерционных постоянных элементов системы, обычно проводится без определения изменений параметров режима во времени и имеет своей целью только ответ на вопрос: не получит ли система нарастающих колебаний после малых толчков? Метод исследования основывается на известной из курса механики теории малых колебаний (согласно этой теории, нелинейная исследуемая система линеаризуется), в аппарат которой вносится ряд специфических дополнений.

5.3. Смысл практических критериев устойчивости. Откуда появилось название «практические»?

Принимая ограничения и допущения, основанные на тех или иных практических особенностях работы рассматриваемой системы, можно получить ряд других практических критериев.

§ 6.5. ПРИМЕНЕНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ КРИТЕРИЕВ УСТОЙЧИВОСТИ

рассмотренные выше практические критерии действуют только в условиях, отвечающих сделанным допущениям. При этом критерии, полученные в условиях различного подхода к критическому режиму, могут Б тех или иных схемах оказаться предпочтительнее. Табл. 6.1 показывает условия применения практических критериев устойчивости.

6.5. В чем особенности различных практических критериев и каковы наиболее целесообразные условия использования того или иного критерия на практике?

Критерии динамической устойчивости существенно отличаются от рассмотренных в § 6.4 практических критериев статической устойчивости (см. табл. 6.1). Эти критерии определяли устойчивость только установившегося режима системы, показывая ее способность противодействовать малым возмущениям, непрерывно отклоняющим параметры режима от их основных (нормальных) значений. Критерии отвечали неизменным параметрам системы (сопротивлениям линий, генераторам, схемам системы и т. д.).

При установлении простейших условий статической устойчивости (практических критериев) ответ получается только в форме «да» — «нет»; «уйдет» — «не уйдет» из начального состояния при малом возмущении режима системы. При установлении критериев устойчивости, основанных на исследовании уравнений движения — уравнений малых колебаний (малых отклонений), фи-

К концу 30-х годов в СССР и за рубежом появились многочисленные полезные, но строго не обоснованные, предложения оценивать статическую устойчивость по различным «практическим критериям», представленным производными от какого-либо одного параметра режима по другому (dnjdFIz, например dPfdf), dEldil и т, д.). И. М. Маркович, предложивший в 1937— 1938 гг. вместе с И. С. Бруком еще один важнай критерий dAQ/dt/, далее совместно с С. А. Co-валовым дал исчерпывающее обоснование его и других практических критериев, выявляя условия соответствия получаемых по ним результатов и результатов более строгого определения устойчивости методом малых колебаний и проверки ее по знаку свободного члена характеристического уравнения (П. С. Жданов). Этими работами в методику анализа устойчивости нерегулируемых систем, как простых, так и сложных, содержащих большое количество станций, была внесена достаточная ясность. В это же время выявилась природа лавины напряжения (К. А. Смирнов, П. С. Жданов), уточнились методы анализа устойчивости нагрузки (П. С. Жданов) и построения ег статических и динамических характеристик, определились типовые характеристики нагрузок (Д. И. Азарьев) и т. д. Начиная с 1938—1940 гг. внимание инженеров привлекли возможности автоматического (пропорционального) регулирования возбуждения, далее эффективно внедрившегося в электрические системы. Так, в 1940—1941 гг. в системе Азэнерго И. А. Сыромятниковым была улучшэна устойчивость применением средств автоматики, в первую очередь регуляторов возбуждения, оказавшихся особенно действенными средствами борьбы с лавиной напряжения. В ряде систем (Московской, Ленинградской, Уральской и др.) также широко использовались средства режимной автоматики. К этому времени регулирование возбуждения достаточно широко применялось и в зарубежных энергосистемах для поддержания напряжения, однако ему еще не уделялось большого внимания как средству улучшения устойчивости. Относящиеся к 1937—1938 гг. работы С. А. Лебедева показали теоретическую и практическую возможность режима искусственной (обусловленной действием регулятора) устойчивости и были большим шагом именно в этом направлении, интерес к которому за рубежом (В. Фрей, К. Лаванши, Ч. Конкордия, Г. Крон) появился значительно позже. Как продолжение этих исследований, можно рассматривать работу Л. В. Цукерника, разработавшего систему компаундирования генераторов, и ряда специалистов (Г. Р. Герценберг, М. М. Ботвинник, М. В. Мееров, И. А: Глебов и др.), предложивших (1950—1955) так называемое «сильное регулирование» возбуждения. В улучшении устойчивости электрических систем, содержащих дальние передачи (Куйбышев — Москва и др.), сильное регулирование сыграло большую роль наряду с другими мероприятиями (проектными и режимными), такими, как автоматическая разгрузка, реализация результирующей устойчивости, автоматическое повторное включение и т. д. (И. А. Сыромятников, Л. Г. Мамиконянц, И. М. Маркович, С. А. Совалов, С. С. Рокотян, Д. И, Азарьев, С. В. Усов, Е. Д. Зейлидзон и др.). Применение пропорционального и в особенности, сильного регулирования потребовало разработки методов расчета, учитывающих возможность самораскачивания, обусловленного как неправильной настройкой регуляторов, так и спецификой поведения «сильно регулируемой» системы у предела устойчивости. В связи с этим был опубликован ряд работ, основанных на методе малых колебаний, способствовавших отработке и внедрению сильного регулирования (И. В. Литкенс, Г. Е. Михневич, И. Д. Урусов, О. В. Щербачев, М. Л. Левинштейн и др.). Эти работы содержали разработку тех или иных, удобных для данных конкретных задач приемов изучения характеристических уравнений достаточно высоких порядков, основанных на методах Гурвица, Рауса, Михайлова. D-разбиения и т. д. Для определения порядка характеристического уравнения, являющегося функцией состава системы и структуры, и ее регулирующих устройств Л. В. Цукерннком была дана формула, полученная в связи с предложенными им (1956) уравнениями'для анализа устойчивости сложных регулируемых систем. Все упомянутые методы оказались весьма эффективными, практичными как для сравнительно простых систем (две-три станции), так и для более сложных (при использовании ЦВМ).

§ 6.5. Применение практических критериев устойчивости ....... 69