Управление сетевыми системами в условиях неопределенностей и запаздывания с применением к управлению электроэнергетическими сетями

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 18-79-10104

НазваниеУправление сетевыми системами в условиях неопределенностей и запаздывания с применением к управлению электроэнергетическими сетями

Руководитель Фуртат Игорь Борисович, Доктор технических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем машиноведения Российской академии наук , г Санкт-Петербург

Конкурс №30 - Конкурс 2018 года по мероприятию «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-604 - Проблемы теории управления техническими системами

Ключевые слова Сетевые системы, мультиагентные системы, запаздывание, управление, синхронизация, электроэнергетическая сеть

Код ГРНТИ28.19.23

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
В настоящее время сетевые системы и технологии распространены повсеместно и являются неотъемлемой частью современного мира, например, управление через сеть или Интернет, распределенные системы управления электрическими сетями, многопроцессорные системы передачи и обработки информации, различные транспортные сети, высокотехнологичные производственные сети, системы координированного управления движением летательных и подводных аппаратов и подвижных роботов, сложные кристаллические решетки и наноструктурные объекты. Сетевая структура системы, по сравнению с классической многоконтурной, обуславливает новые вызовы в науке и технике, в частности в теории автоматического управления. Сложность управления сетевыми системами связана с большим количеством подсистем (агентов) в сети, топологией связей агентов в сети, наличием запаздывания при обмене данных, ограничением на пропускную способность каналов передачи данных и т.п. Важно постоянно учитывать изменение параметров в сетевой системе и действия внешней среды на нее. Существенно сказываются полнота и качество измерительной информации, а также возможность обработки большого объема данных. Электроэнергетическая сеть является частным случаем сложной сетевой системы. Повышение требований к эксплуатация электроэнергетических сетей в современных условиях неуклонно ведет к износу оборудования, усложнению топологии сети и увеличению мощностей отдельных элементов системы. Следствием такой эксплуатации является ухудшение качества вырабатываемой электроэнергии (скачки напряжения, дефицит мощности и т.п.) в нормальном режиме работы сети и повышение риска возникновения аварийных ситуаций: от локальных до крупных блэкаутов. Одним из современных вызовов в электроэнергетической отрасли является переход к надежным и ресурсосберегающим электроэнергетическим сетям. Решением может служить переход о традиционных способов управления к использованию современных сетевых методов управления, которые разработаны в последние десятилетия для управления мультиагентными или сетевыми системами. Разработкой систем управления электроэнергетическими системами занимаются ведущие ученые, в разных странах принимаются программы поддержки соответствующих исследований. Так, во всем мире принята концепция развития энергетической отрасли "Smart Grid". Причины возникновения данной концепции связаны с рядом факторов: - технологический прогресс (переход к цифровым технологиям, использование интеллектуальных технологий, интенсивный рост количества малых генерирующих источников энергии); - повышение требований к энергоэффективности и экологической безопасности, рост требования потребителей (требование к набору и качеству услуг, снижение цен на услуги отраслей); - снижение надежности (нарастание уровня износа оборудования, снижение уровня надежности электроснабжения, высокий уровень потерь при преобразовании, передачи, распределении и использовании энергии) и т.п. В большинстве случаев в электроэнергетической сети недоступны измерению все переменные состояния сети. Дефицит измерительной информации также может возникать в аварийных ситуациях из-за выхода из строя части датчиков. Построение систем управления при измерении только части переменных объекта управления позволяет уменьшить затраты на проектирование и разработку измерительных устройств, которые могут вносить дополнительные погрешности в каналах измерения и увеличивать объем информационных данных. В электроэнергетических сетях большой географической протяженности существенно сказывается запаздывание во взаимодействии подсистем. Запаздывание также обуславливается при управлении через цифровые каналы связи (Интернет и т.п.). Игнорирование запаздывания при проектировании системы управления может привести к серьезнейшим аварийным ситуациям, связанным с потерей синхронизации в сети. Электроэнергетическая сеть является сетевой системой с постоянно меняющимися параметрами, что связано с непостоянством режима работы сети, как в течение года, так и в течение суток. Например, изменение параметров электроэнергетической сети связано с природно-климатические факторами, особенностями технологического процесса различных предприятий и отраслей, аварийные ситуации и т.п. Представленный проект нацелен на решение следующих двух крупных задач: 1) разработка новых методов и алгоритмов управления сетевыми системами с учетом запаздывания, неопределенностей, возмущений, топологии сети и дефицита измерительной информации; 2) применение разработанных методов к синтезу алгоритмов управления электроэнергетическими сетями с целью их синхронизации с учетом запаздывания, неопределенностей, возмущений, некоторых типов аварийных ситуациях, топологии сети и дефицита измерительной информации. Разработка методов и алгоритмов управления базируется на принципе компенсации возмущений. Использование данного принципа позволит проектировать системы управления, которые будут надежными и эффективными по отношению к неопределенностям и возмущениям. Более того, методы компенсации возмущений позволят проектировать простые алгоритмы управления, где значение сигнала управления будет противоположно значению возмущения. Таким образом, полученные алгоритмы будут обеспечивать минимальные затраты энергии и эффективно работать при большом объеме данных, что важно при управлении большим количеством агентов в сети.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ