Концепция и средства всережимного моделирования в реальном времени электроэнергетических систем

Проблема и ее актуальность. В силу единства, непрерывности и параллельности генерации, распределения и потребления электроэнергии все участвующее в данном процессе оборудование: первичные двигатели, генераторы, трансформаторы, линии электропередачи, разнообразные электропотребители и множество другого основного и вспомогательного оборудования постоянно связано между собой в нормальных и аварийных режимах их работы.

Поскольку подавляющее большинство этого оборудования представляет собой динамические элементы, к тому же преимущественно нелинейные и с весьма значительным диапазоном постоянных времени (>10), любая современная электроэнергетическая система (ЭЭС) образует большую, многопараметрическую, жесткую (отношение наибольшей постоянной времени к наименьшей МО1), нелинейную, динамическую систему. Проектирование, исследование и эксплуатация таких систем, в отличие от статических, объективно являются несоизмеримо более сложными задачами, в значительной мере из-за трудностей получения, в том числе своевременного, полной и достоверной информации о протекающих в них процессах.

Исследованиям режимов и процессов в оборудовании и ЭЭС, а также способам и средствам получения этой информации посвящено множество работ отечественных и зарубежных ученых: Д. И. Азарьева, В. А. Андреюка, Д. А. Арзамасцева, В. А. Баринова, П. И. Бартоломея, А. Блонделя, В. В. Бушуева, В.А. Ве-никова, Н. И. Воропая, А. З. Гамма, A.A. Горева, В. П. Горелова, И. А. Груздева, Ю. Е. Гуревича, П. С. Жданова, К. П. Кадомской, Р. Н. Караева, Н. Н Лизалека, И. В. Литкенс, В. В. Литвака, Е. К. Лоханина, Я. Н. Лугинского, Э. С. Лукашова, Л. Г. Мамиконянца, И. М. Марковича, Б. Н. Неклепаева, Р. Парка, М. Г. Портного, Г. Е. Пухова, P.C. Рабиновича, С. А. Совалова, H.H. Соколова, В. А. Строева, Л. Д. Стернинсона, С. А. Ульянова, В. Я. Ушакова, А. Г. Фишова, Ю. В. Хрущева, Л. В. Цукерника, В. М. Чебана, А. Б. Чернина, H.H. Щедрина, О. В. Щербачева [1120, 123−127, 130−139] и др.

Применительно к ЭЭС указанные трудности усугубляются еще недопустимостью, за редкими исключениями, натурных экспериментов и невозможностью, из-за чрезмерной сложности, полноценного физического моделирования. В результате основным путем получения названной информации служит математическое моделирование, полноту, достоверность и оперативность которого определяют два очевидных фактора:

1) адекватность математических моделей всех значимых элементов, образующих совокупную модель ЭЭС;

2) способность средств решения совокупной математической модели ЭЭС обеспечивать его реализацию с необходимой точностью и оперативностью.

Что касается первого фактора, то достигнутый уровень физико-математического представления и описания процессов в различных звеньях, оборудовании и ЭЭС уже давно позволяет синтезировать всережимные модели для всех элементов ЭЭС, достаточно полно и достоверно воспроизводящие в них реальный непрерывный спектр нормальных и анормальных процессов. Однако получающаяся при их использовании математическая модель ЭЭС, с учетом допустимого частичного эквивалентирования, неизбежно содержит жесткую, нелинейную систему дифференциальных уравнений чрезвычайно высокого порядка, решение которой существующими средствами оказывается невозможным. Поэтому, осуществляемое в настоящее время с помощью многочисленных компьютерных программ, численное моделирование ЭЭС производится с применением, несомненно в ущерб полноте и достоверности, ряда, известных по специализациям и характеристикам данных программ, упрощений и ограничений для математических моделей и условий их решения [19, 22−28, 74−77, 80, 81, 100, 104−107, 138, 139].

Необходимость этих упрощений и ограничений длительное время связывалась, главным образом, с несовершенством ЦЭВМ, развитие которых должно было их устранить. Между тем, стремительный и колоссальный прогресс компьютерной техники позволил практически полностью снять эту необходимость лишь для статических задач и далеко не пропорционально повлиял на принципиально значимые упрощения и ограничения для динамических задач и на оперативность их решения. В результате актуальная для надежного и эффективного решения многих важнейших задач проектирования, исследования и эксплуатации ЭЭС проблема полноты, достоверности и оперативности моделирования ЭЭС в значительной мере сохраняется.

В связи с этим, наряду с совершенствованием доминирующего в настоящее время численного моделирования ЭЭС, становится целесообразным и актуальным исследование данной проблемы и разработка альтернативного пути ее решения. С учетом особенностей физико-математических свойств и характеристик ЭЭС, а также проявившихся трудностей решения сформулированной выше проблемы сугубо численным путем, эвристически очевидно, что эффективной альтернативой может быть только комплексный подход, представляющий собой в широком смысле гибридное моделирование. Представленные в данной диссертации результаты исследования проблемы, обоснования и разработки концепции и средств всережимного моделирования в реальном времени ЭЭС подтверждают этот эвристический прогноз.

Аналогичная ориентация в решении проблемы моделирования больших динамических систем происходит в последние годы во многих промышленно развитых странах. Данное направление решения проблемы становится в последнее время актуальной темой международных симпозиумов по теории и применению больших систем. Создание новых инструментов моделирования больших динамических систем, в частности ЭЭС, является в настоящее время постоянной темой научно-технических программ Евросоюза. Начиная с 1998 г. университетами и научно-исследовательскими центрами США и стран Европы инициирован и ежегодно проводится специализированный международный симпозиум «Гибридные системы: вычисление и управление» (ШСС): в Беркли, Калифорния, США (ШСС 1998) — в Нимегене, Нидерланды (ШСС 1999) — в.

Питсбурге, Пенсильвания, США (ШСС 2000) — в Риме, Италия (ШСС 2001) — в Паоло Альто, Калифорния, США (ШСС 2002) — в Праге, Чехия (ШСС 2003) — в Филадельфии, Пенсильвания, США (ШСС 2004) — в Цюрихе, Швейцария (ШСС 2005) — в Санта Барбара, Калифорния, США (ШСС 2006) — в Пизе, Италия (ШСС 2007) — в Сент-Луисе, Миссури, США (ШСС 2008).

Цель работы. Главной целью диссертационной работы является создание средств моделирования ЭЭС, позволяющих решить актуальную для электроэнергетики проблему получения, в том числе своевременного, достаточно полной и достоверной информации о реальном непрерывном спектре процессов в оборудовании и ЭЭС при нормальных и аварийных режимах их работы.

Для достижения этой цели разработаны концепция и средства всережим-ного моделирования в реальном времени ЭЭС. При выполнении данной работы были поставлены и решены следующие задачи:

1. Исследование проблемы адекватности и оперативности моделирования ЭЭС.

2. Обоснование и разработка концепции всережимного моделирования в реальном времени ЭЭС, исключающей необходимость принципиально значимых упрощений и ограничений для математических моделей и условий их решения.

3. Разработка структуры средств осуществления концепции всережимного моделирования в реальном времени ЭЭС, образующих специализированную многопроцессорную программно-техническую систему реального времени гибридного типа, состоящую из адаптируемой совокупности специализированных гибридных процессоров (СГП) моделируемых элементов ЭЭС и информационно-управляющей системы (ИУС).

4. Синтез всережимных математических моделей основного и вспомогательного оборудования элементов ЭЭС: синхронных и асинхронных электрических машин, первичных двигателей и систем их регулирования, систем возбуждения, трансформаторов, линий электропередачи и др., адекватно воспроизводящих реальный непрерывный спектр нормальных и анормальных процессов в этом оборудовании.

5. Разработка СГП, универсальных для соответствующих видов элементов ЭЭС и обеспечивающих в реальном времени, на неограниченном интервале и с необходимой точностью решение всережимных математических моделей элементов ЭЭС, а также преобразования форм представления информации и всевозможные трехфазные продольные и поперечные коммутации.

6. Разработка ИУС, включающей специализированное программное обеспечение (СПО), интерфейсы, локальную компьютерную сеть и обеспечивающей все виды автоматизированного и автоматического управления моделированием, в том числе в реальном времени: интерактивное, программное, комбинированное, а также представления, функциональной обработки, отображения информации и информационного взаимодействия в компьютерных сетях, в частности, с оперативно-информационными комплексами (ОИК) ЭЭС.

7. Практическая реализация концепции и средств всережимного моделирования в реальном времени ЭЭС, полностью ориентированная на интегральную микроэлектронику, микропроцессорную технику, программно-информационные технологии. Исследование и испытание функциональных, метрологических и эксплуатационно-технических свойств и возможностей разработанных средств.

Методы исследования. Сложная специфика разработанных средств всережимного моделирования в реальном времени ЭЭС обусловила необходимость обоснования и применения рассмотренной в диссертации специализированной экспериментальной методики оценки метрологических характеристик этих средств. Данная методика основана на использовании свойств разработанных средств и позволяет надежно оцениваемые метрологические характеристики воспроизведения квазиустановившихся режимов для одного значения частоты распространять на весь рабочий частотный диапазон процессов в ЭЭС.

Для других решаемых в диссертации задач применяется широкий спектр теоретических и экспериментальных методов исследования: теории методов дискретизации для обыкновенных дифференциальных уравнений, теории автоматического регулирования и управления, теории нелинейных и линейных электрических цепей с распределенными и сосредоточенными параметрами и др.

Научная новизна:

1. Предложена и обоснована концепция всережимного моделирования в реальном времени ЭЭС, исключающая необходимость принципиально значимых упрощений и ограничений для математических моделей и условий их решения.

2. Разработана структура средств осуществления предложенной концепции всережимного моделирования в реальном времени ЭЭС, представляющая собой специализированную многопроцессорную программно-техническую систему реального времени гибридного типа, состоящую из адаптируемой совокупности СГП и МУС.

3. Синтезированы всережимные математические модели, универсальные для соответствующих видов элементов ЭЭС: синхронных и асинхронных электрических машин вместе с их вспомогательным оборудованием, трансформаторов, линий электропередачи и др. и достаточно полно и достоверно описывающие в них реальный непрерывный спектр нормальных и анормальных процессов.

4. Разработаны СГП, универсальные для каждого вида элементов ЭЭС и обеспечивающие в реальном времени, на неограниченном интервале и с необходимой точностью решение всережимных математических моделей этих элементов, а также преобразование форм представления информации и моделирование всевозможных трехфазных продольных и поперечных коммутаций.

5. Разработана ИУС, включающая СПО, ориентированное на всережим-ное моделирование в реальном времени ЭЭС, в том числе с учетом релейной защиты и противоаварийной автоматики, и на полностью автоматизированное и автоматическое его осуществление.

Научно-техническая новизна наиболее значимых решений подтверждена патентом [148] и рядом авторских свидетельств на изобретения [149−159].

Практическая ценность. Разработанные средства моделирования ЭЭС исключают необходимость принципиально значимых упрощений и ограничений для математических моделей и условий их решения, что позволяет:

1) полностью отказаться от декомпозиции и ограничения интервала воспроизведения процессов;

2) использовать для всех элементов ЭЭС всережимные математические модели с полноценным учетом основного и вспомогательного оборудования, адекватно воспроизводящие в них реальный непрерывный спектр всевозможных нормальных и анормальных процессов, включая трехфазные, по мгновенным значениям;

3) осуществлять в реальном времени непрерывное всережимное моделирование ЭЭС, в том числе с учетом функционирования всевозможных средств релейной защиты, технологической и противоаварийной автоматики.

При этом обеспечиваются все потенциально необходимые автоматизированные и автоматические информационно-управляющие возможности моделирования:

1) интерактивный, программный и комбинированные режимы управления моделированием и отображением, функциональной обработкой и представлением информации и т. д.

2) информационное взаимодействие с внешними программными средствами, в том числе в компьютерных сетях, в частности с ОИК ЭЭС с целью автоматического установления и отслеживания квазиустановившихся схемно-режимных состояний моделируемой ЭЭС по текущим или ретроспективным данным телесигналов (ТС) и телеизмерений (ТИ).

В результате достигается возможность получения, в том числе в реальном времени, достаточно полной и достоверной информации о непрерывном спектре нормальных и анормальных процессов в оборудовании и ЭЭС при всевозможных нормальных и аварийных режимах их работы, необходимой для надежного и эффективного решения многих важнейших задач проектирования, исследования и эксплуатации ЭЭС, в частности: а) расчета, настройки и проверки существующих устройств и систем релейной защиты, противоаварийной автоматики, автоматического регулирования возбуждения (АРВ), а также систем регулирования котлоагрегатов, турбин и т. д.- б) моделирования и разработки модернизированных и новых средств релейной защиты, технологической и противоаварийной автоматикив) анализа аварий в ЭЭСг) исследования динамических свойств ЭЭСд) анализа возможных условий работы оборудованияе) советчика диспетчераж) тренажа и обучения персонала.

Реализация работы. Результаты диссертационной работы реализованы в полном объеме в ряде НИР, выполненных при непосредственном ведущем участии автора диссертации и под его научным руководством, в частности:

1. В договорных НИР ТПУ с ОАО «Тюменьэнерго»: №№ 9−31/89, 924/98, 9−135/99, 9−27/01, 9−28/01, 9−175/02, связанных с разработкой, исследованием и изготовлением средств всережимного моделирования в реальном времени Тюменской энергосистемы (ТЭ), названных гибридным моделирующим комплексом (ГМК) ЭЭС и соответственно ГМК ТЭ, а также с авторскими сопровождением его опытной эксплуатации и с разработкой на базе ГМК ТЭ и ОИК ТЭ всережимного диспетчерского тренажера и советчика реального времени.

Использование представленных в диссертации результатов подтверждено соответствующим актом внедрения [приложение 1].

2. В договорной НИР ТПУ с ОАО «ФСК ЕЭС» № 9−105/04, связанной с разработкой проекта модернизированных средств всережимного моделирования в реальном времени ЕНЭС, названных всережимным моделирующим комплексом реального времени (ВМК РВ) ЕЭС.

В рамках выполнения этого проекта для представителей «ФСК ЕЭС» проведена в «Тюменьэнерго» на ГМК ТЭ натурная демонстрация свойств и возможностей разработанных средств всережимного моделирования в реальном времени ЭЭС.

3. В НИР, выполненной по заказу Электротехнического института (ЭЛТИ) ТПУ, связанной с разработкой и изготовлением ВМК РВ ЭЭС в объеме эквивалентной схемы ЕНЭС Томской области для учебных и научно-исследовательских целей.

Реализация подтверждена актом внедрения [приложение 1].

Кроме этого результаты диссертации использовались в договорных НИР ТПУ с ТЭЦ Сибирского химического комбината № 9−93/01, с Томским нефтехимическим комбинатом №№ 9−93/01, 9−62/05, 7−55/06 и др., связанных со всережимным моделированием в реальном времени систем электроснабжения и исследованием условий работы АРВ турбогенераторов, мощных синхронных двигателей, с их оптимальной настройкой и модернизацией, а также с исследованием процессов пуска, выбега, самозапуска синхронных двигателей, функционирования средств релейной защиты и противоаварийной автоматики.

Результаты исследований и разработок, обобщенных в диссертации, послужили стимулом и основой для создания в ОАО «Тюменьэнерго» на период опытной эксплуатации ГМК ТЭ сектора моделирования, учебно-исследовательской лаборатории гибридного моделирования ЭЭС на кафедре «Электрические сети и системы» ТПУ, а также открытия в ЭЛТИ ТПУ научно-исследовательской лаборатории «Моделирование ЭЭС» (НИЛ «МЭЭС»), научным руководителем которой является автор диссертации.

Личный вклад автора. Лично автором диссертации выполнено исследование проблемы адекватности и оперативности моделирования ЭЭС, предложена и обоснована рассмотренная в диссертации концепция всережимного моделирования в реальном времени ЭЭС, разработана структура средств осуществления предложенной концепции в виде специализированной многопроцессорной программно-технической системы реального времени гибридного типа, состоящей из адаптируемой совокупности СГП и ИУС, синтезированы приведенные в диссертации всережимные математические модели основного и вспомогательного оборудования элементов ЭЭС, разработаны функциональные и структурные схемы всех СГП.

Разработка ИУС осуществлялась при непосредственном участии автора и под его научным руководством коллективом научно-исследовательской лаборатории. Аналогично осуществлялась практическая реализация представленных в диссертации разработок, включавшая: изготовление, испытание, исследование и внедрение разработанных средств.

Работы, опубликованные в соавторстве, являются плодом коллективного труда при определяющей роли автора диссертации.

При консультативной помощи автора диссертации по темам, являющимся фрагментами рассмотренной в ней проблемы, подготовлены три кандидата технических наук и осуществляется подготовка аспирантов.

Основные результаты, выносимые на защиту. К защите представляются следующие результаты диссертационной работы:

1. Результаты исследования проблемы адекватности и оперативности моделирования ЭЭС.

2. Предложенная концепция всережимного моделирования в реальном времени ЭЭС и ее обоснование.

3. Результаты разработки средств осуществления предложенной концепции всережимного моделирования в реальном времени ЭЭС, а именно:

— структурная схема специализированной многопроцессорной программно-технической системы реального времени гибридного типа, состоящей из адаптируемой совокупности СГП и ИУС;

— результаты синтеза всережимных математических моделей основного и вспомогательного оборудования элементов ЭЭС;

— функциональные и структурные схемы СГП элементов ЭЭС;

— структура ИУС и ее обоснование.

4. Результаты экспериментальных исследований функциональных, метрологических и эксплуатационно-технических свойств и возможностей практических реализаций разработанных средств всережимного моделирования в реальном времени ЭЭС.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались, обсуждались и демонстрировались на следующих научных мероприятиях, конкурсах и выставках:

1. Отраслевые научно-технические совещания «Разработка, изготовление и опытная эксплуатация ГМК ТЭ» (ОАО «Тюменьэнерго», г. Сургут, 19 892 003 гг.).

2. Всесоюзная научно-техническая конференция «Математическое моделирование в энергетике» (Институт проблем моделирования в энергетике АН УССР, г. Киев, 1990 г).

3. Областная научно-техническая конференция «Повышение эффективности работы энергосистем» (КирПи, г. Киров, 1990 г.).

4. X Всесоюзная научная конференция «Моделирование электроэнергетических систем» (ИФТПЭ, КТУ, г. Каунас, 1991 г.).

5. Сибирская научно-техническая конференция «Микропроцессорные системы контроля и управления» (г. Новосибирск, 1992 г.).

6. Всероссийская научная конференция «Токи короткого замыкания в энергосистемах» (РАО «ЕЭС России», г. Москва, 1995 г.).

7. Всероссийские научно-технические семинары «Энергетика: экология, надежность, безопасность» (ТПУ, г. Томск, 1994, 1996, 1997 гг.).

8. Межрегиональное научно-техническое совещание «Результаты разработки и использования ГМК ЭЭС для Тюменской энергосистемы» (ТПУ, г. Томск, 1997 г.).

9. Межрегиональная научно-техническая выставка-конференция «Энергосбережение» (Технопарк, г. Томск, 2001 г.).

10. Всероссийская политехническая и международная промышленная выставка «Сибполитех-2003» (ЦМТ, г. Новосибирск, 2003 г., разработка гибридного моделирующего комплекса электроэнергетических систем отмечена малой золотой медалью [приложение 1]).

11. Третья Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием «Энергетика: управление, качество и эффективность использования энергоресурсов» (АмГУ, г. Благовещенск, 2003 г.).

12. Отраслевое научно-техническое совещание «Разработка проекта все-режимного моделирующего комплекса реального времени ЕНЭС» (ОАО «ФСК ЕЭС», г. Москва, 2004 г.).

13. Международная научно-техническая конференция «Электроэнергия и будущее цивилизации» (ТПУ, г. Томск, 2004 г.).

14. 4-ая Международная научно-техническая конференция «Энергетика, телекоммуникации и высшее образование в современных условиях» (Казахстан, АИЭиС, г. Алматы, 2004 г.).

15. 8-th Korea-Russia International Symposium on Science and Technology «KORUS 2004» (Russia, Tomsk, Tomsk Polytechnic University, 2004).

16. The 10-th IFAC/IFORS/IMACS/IFIP Symposium in Large Scale Systems: Theory and Applications (Japan, Osaka, Osaka International Convention Center, 2004).

17. 9-th Korea-Russia International Symposium on Science and Technology «KORUS 2005» (Russia, Novosibirsk, Novosibirsk State Technical University, 2005).

18. Отраслевое научно-техническое совещание «Натурная демонстрация на ГМК ТЭ свойств и возможностей разработанных средств всережимного моделирования в реальном времени ЭЭС» (ОАО «Тюменьэнерго», ОАО «ФСК ЕЭС», г. Сургут, 2005 г.).

19. Отраслевой научно-технический семинар «Автоматизированные системы технологического управления ФСК ЕЭС» («МЭС Северо-Запада», ОАО «ФСК ЕЭС», г. Санкт-Петербург, 2005 г.).

20. 16-й Ежегодный международный конгресс «Новые высокие технологии газовой, нефтяной промышленности, энергетики и связи» (CITOGIC 2006 -Томск, ТНХК, 2006 г.).

21. Всероссийская научно-практическая конференция «Технологии управления режимами энергосистем XXI века» (НГТУ, г. Новосибирск, 2006 г.).

22. Конкурс научно-исследовательских работ ТПУ 2006 г. (ТПУ, г. Томск, 2006 г., разработка «Многопроцессорная программно-техническая система реального времени гибридного типа для всережимного моделирования энергосистем» отмечена дипломом 1-й степени [приложение 1]).

23. Международная выставка-конгресс «Высокие технологии, инновации, инвестиции» (г. Санкт-Петербург, 2006 г., разработка «Всережимный моделирующий комплекс реального времени электроэнергетических систем» отмечена серебряной медалью [приложение 1]).

24. VIII Московский международный салон инноваций и инвестиций (ВВЦ, г. Москва, 2008 г., разработка «Всережимный моделирующий комплекс реального времени электроэнергетических систем» отмечена золотой медалью [приложение 1]).

Публикации. По результатам выполненных исследований, разработок и их применения, связанных с тематикой диссертационной работы, опубликовано 55 научных работ [140−194], в том числе патент [148] и 11 авторских свидетельств на изобретения [149−159].

Структура и объем диссертации

Общий объем представленного диссертационного материала составляет 315 страниц и включает в себя: оглавление, введение, пять глав, заключение, 2 приложения и библиографический список из 227 наименований. Основной материал диссертационной работы содержит 285 страниц, 85 рисунков и 5 таблиц.

5.4 Выводы.

Результаты длительной опытной эксплуатации разработанных средств всережимного моделирования в реальном времени ЭЭС показали практическую способность этих средств:

1) выполнять в реальном времени на неограниченном интервале и с необходимой точностью решение всережимной математической модели реальной ЭЭС, при всевозможных нормальных и аварийных режимах ее работы;

2) обеспечивать все потенциально необходимые автоматизированные и автоматические информационно-управляющие возможности;

3) производить практически неограниченное наращивание размерности моделируемой ЭЭС, без ощутимого снижения метрологических и эксплуатационных характеристик всережимного моделирования в реальном времени ЭЭС;

4) сохранять достаточную надежность и стабильность непрерывной работы в течении длительной эксплуатации, а также их пригодность для различной модернизации программной и технической составляющих без изменения концептуальных основ и в рамках разработанной структуры специализированной многопроцессорной программно-технической системы реального времени гибридного типа.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Неизбежная зависимость надежности и эффективности проектирования, исследования и эксплуатации ЭЭС от адекватности и оперативности их моделирования ставит задачу полного и достоверного моделирования в реальном времени действительного спектра всевозможных нормальных и анормальных процессов в оборудовании и ЭЭС в разряд одной из наиболее актуальных научно-технических проблем современной электроэнергетики.

Постоянно значительная часть уровня аварийности в ЭЭС, которую прямо или косвенно связывают с использованием при проектировании и эксплуатации ЭЭС недостаточно полной и достоверной информации о процессах в оборудовании и ЭЭС, а также с невозможностью своевременного получения нужной информации в оперативных ситуациях, является одним из объективных свидетельств существования проблемы адекватности и оперативности моделирования ЭЭС и сложности ее успешного решения.

Исследование проблемы адекватности и оперативности моделирования ЭЭС, связанной с доминирующим в настоящее время численным моделированием ЭЭС, показало, что главной причиной существования этой проблемы является чрезвычайно плохая обусловленность адекватной математической модели ЭЭС и условий ее решения, для применения теории методов дискретизации обыкновенных дифференциальных уравнений, объединяющей методы их численного интегрирования, неизбежно используемые в компьютерных программах данного назначения. Единственным путем улучшения обусловленности является использование упрощений и ограничений для математической модели ЭЭС и условий ее решения. Кроме того, всегда неизвестной оказывается еще и действительная ошибка собственно численного решения, которая принципиально присуща этим методам. Возникающие в результате потеря полноты, достоверности и их последствия оценить, как правило, невозможно.

Осуществление численного моделирования в реальном времени ЭЭС в настоящее время и в обозримой перспективе возможно только с помощью дорогостоящих и энергопотребляющих многопроцессорных супер-ЭВМ. Однако, принимая во внимание указанную фундаментальную методическую проблему, создание подобных систем численного моделирования в реальном времени ЭЭС вряд ли может быть целесообразным.

Ввиду отсутствия перспективы радикальных положительных изменений в данной теории, успешное решение проблемы адекватности и оперативности моделирования ЭЭС в рамках сугубо численного моделирования не просматривается. Методологический анализ исследуемой проблемы подтверждает этот вывод. Доминирование численного моделирования ЭЭС соответствует подходу к решению проблемы, когда первичными стали средства решения, а параметры и характеристики решаемых задач, если они превышают свойства и возможности используемых средств (плохо обусловлены), подгоняются под них, то есть неизбежными становятся упрощения и ограничения для математических моделей и условий их решения. В связи с этим обоснованным и целесообразным становится рассмотренный в диссертации методологически альтернативный подход к решению проблемы, при котором первичными являются условия успешного решения проблемы адекватности и оперативности моделирования ЭЭС:

1) использование для всех моделируемых элементов ЭЭС всережимных математических моделей с полноценным учетом основного и вспомогательного оборудования, полно и достоверно воспроизводящих реальный непрерывный спектр процессов в этом оборудовании при всевозможных нормальных и аварийных режимах его работы;

2) осуществление в реальном времени с необходимой точностью решения совокупной всережимной математической модели ЭЭС в течении протекания всевозможных процессов в оборудовании и ЭЭС, которое априори следует считать неограниченным.

Для выполнения этих условий создаются и объединяются необходимые для этого средства, что в широком смысле представляет собой гибридное моделирование.

Основываясь на данном методологическом подходе в диссертации разработаны концепция и средства всережимного моделирования в реальном времени ЭЭС, исключающие необходимость принципиально значимых упрощений и ограничений для математической модели ЭЭС и условий ее решения, что позволило полностью отказаться от декомпозиции реально единого и непрерывного спектра всевозможных нормальных и анормальных процессов в оборудовании и ЭЭС, а также от ограничения интервала воспроизведения процессов и упрощений математических моделей для всех элементов ЭЭС. Реализация, исследования, испытания и длительная опытная эксплуатация разработанных средств всережимного моделирования в реальном времени ЭЭС, представляющих собой специализированную многопроцессорную программно-техническую систему гибридного типа, полностью подтвердили обоснованность и эффективность предложенной концепции и созданных на ее основе средств, а именно:

1. Способность достаточно полного и достоверного воспроизведения в реальном времени и на неограниченном интервале непрерывного спектра всевозможных нормальных и анормальных процессов в оборудовании и реальных ЭЭС в целом.

2. Практически неограниченную наращиваемость размерности моделируемой ЭЭС.

3. Осуществление всех потенциально необходимых современных и перспективных автоматизированных и автоматических информационно-управляющих возможностей, в том числе информационное взаимодействие в компьютерных сетях, в частности с ОИК ЭЭС с целью автоматизированного и автоматического установления и отслеживания исходных квазиустановившихся схемно-режимных состояний моделируемой ЭЭС по текущим или необходимым ретроспективным данным ТС и ТИ ОИК ЭЭС.

4. Достаточную стабильность и надежность работы.

5. Пригодность разработанных средств для концептуально независимой модернизации на базе ИМС высокого уровня интеграции и более совершенных программно-информационных технологий.

Отмеченные свойства и возможности разработанных средств всережим-ного моделирования в реальном времени ЭЭС позволяют значительно повысить надежность и эффективность решения многих, частично обозначенных в диссертации, важнейших задач проектирования, исследования и эксплуатации ЭЭС.