Разработка учебно-исследовательского комплекса «интеллектуальные средства управления режимами систем электроснабжения». Разработка учебно-методического обеспечения лабораторно-практических занятий

ВВЕДЕНИЕ 5
1 Современные имитационные физические модели систем электроснабжения 9
1.1 Литературный обзор 9
1.2 Патентный обзор 15
2 Физическое моделирование элементов и систем электроснабжения 17
2.1 Модели пассивных элементов систем электроснабжения 17
2.2 Модели источников электрической энергии 19
2.3 Модели статических преобразователей электрической энергии 20
2.4 Модели динамических преобразователей электрической энергии 21
2.5 Модели управляемых элементов активно-адаптивных электрических сетей (FACTS) 22
3 Управление режимами систем электроснабжения с активно-адаптивными
сетями 25
3.1 Математическое обеспечение управления режимами систем
электроснабжения с активно-адаптивными сетями 26
3.2 Программное обеспечение управления режимами систем
электроснабжения с активно-адаптивными сетями 41
3.3 Аппаратное обеспечение управления режимами систем
электроснабжения с активно-адаптивными сетями 44
4 Реализация учебной лабораторной установки «Управление режимами работы имитационной физической модели системы электроснабжения» на базе комплекта типового лабораторного оборудования «Модель электрической системы с узлом комплексной нагрузки» 59
4.1 Состав модулей комплекта типового лабораторного оборудования 59
4.2 Разработка структурной схемы и электрической схемы лабораторной установки 67
4.3 Моделирование режимов работы физической модели системы электроснабжения 68
5 Использование в учебном процессе лабораторной установки «Управление режимами работы имитационной физической модели системы
электроснабжения» 83
5.1 Исследование способов управления режимами работы имитационной физической модели системы электроснабжения 83
5.2 Разработка учебно-методического обеспечения к проведению лабораторно практических занятий с использованием имитационной физической модели системы электроснабжения 84
5.3 Использование имитационной физической модели для создания цифрового двойника системы электроснабжения 85
5.4 Использование цифрового двойника для создания виртуальной модели системы электроснабжения с интеллектуальной системой управления на основе нейронной сети 86
5.5 Адаптация учебно-методического обеспечения для проведения
лабораторно-практических занятий в дистанционном и смешанном форматах 88
5.6 Результаты пробного выполнения лабораторных работ в очном, дистанционном и смешанном форматах 89
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 97

Весь текст будет доступен после покупки

В современном мире искусственный интеллект играет все большую роль, проникая в различные сферы жизни и преобразуя их. С началом применения искусственного интеллекта стали возможны революционные изменения в сфере медицины, транспорта, коммуникаций и других отраслях экономики, в частности, в электроэнергетической отрасли. Технологии искусственного интеллекта позволяют автоматизировать процессы, оптимизировать расходование различных ресурсов и принимать обоснованные управленческие решения на основе анализа больших объемов данных.
Искусственный интеллект (ИИ) определяется как машины или программы, способные выполнять задачи, которые обычно выполняются человеческим интеллектом. Это включает в себя вычисления, обучение и адаптацию к новым ситуациям, обработку очень больших наборов данных, составление прогнозов, и все это на основе машинного обучения и глубокого обучения. Использование относительно базового оборудования для обучения моделям глубокого обучения за разумный промежуток времени. Эти модели основаны на многослойных нейронных сетях и могут научиться представлять информацию высокого уровня абстракции данных.
Искусственный интеллект имеет способность обрабатывать большие данные и самообучаться. Следовательно, это позволяет выполнять корректировки для наибольшей эффективности, равномерного распределения энергии. Одной из задач использования искусственного интеллекта в энергетике является количественная оценка потребления и потерь электрической энергии [1].

Весь текст будет доступен после покупки

1 Современные имитационные физические модели систем электроснабжения

1.1 Литературный обзор

Современные имитационные физические модели систем электроснабжения используют различные программные средства, позволяющие моделировать электрические сети и проводить анализ их работы. Программное обеспечение позволяет создавать детальные модели электрических систем, включая трансформаторы и генераторы, кабельные линии, электрические и электронные аппараты и другие элементы.
Для моделирования систем электроснабжения является популярным программный продукт PSCAD (Power System Computer-aided Design), используемый предприятиями и исследователями. Данное программное обеспечение позволяет выполнять анализ поведения энергосистемы при стабильных условиях, условиях срабатывания защиты защиту и при переходных процессах [9]. Еще одним программным обеспечением для моделирования энергосистем в реальном времени является цифровой программно-аппаратный комплекс RTDS (Real Time Digital Simulator). В настоящее время в современных реалиях данный комплекс уже имеет отечественный аналог в виде комплекса КПМ РИТМ. [10].
Программный язык, используемый в MATLAB, позволяет программировать и создавать модели систем электроснабжения, а также использовать пакет расширения Simulink MATLAB для выбора готовых моделей типовых элементов системы [11].
Пакет расширения Simulink программы MATLAB позволяет выполнить имитацию реальных объектов и симуляцию процессов. Приложение Simulink является своего рода «виртуальной лабораторией» с возможностью собирать и исследовать работу энергосистем. Смоделированная «виртуальная схема» позволяет проводить исследования.
Развитие сетей Smart Grid ставит новые задачи для реализаций имитационных физических моделей систем электроснабжения
На момент подготовки проекта в ходе анализа отечественных лабораторных установок не было обнаружено подходящего учебного комплекса с элементами искусственного интеллекта для проведения исследований интеллектуальной системы управления режимами систем электроснабжения по данной спецдисциплине. Был произведен анализ существующих на зарубежном и российском рынках предложений по аналогичным лабораторным установкам. Из зарубежных производителей можно отметить испанское предприятие EDIBON International S.A., которое предлагает к реализации учебный лабораторный комплект «Механические, электрические и энергетические системы «Smart Grid». Данный комплект имеет интеллектуальную систему управления, но имеет высокую стоимость и разработан под стандарты, которые отличаются от Российских, и требует значительных затрат на адаптацию. Из отечественных производителей учебных лабораторных стендов можно выделить ООО ИПЦ «Учебная техника» (ГК «ГалСен», г. Челябинск) и ООО «ЛабСис», (г. Челябинск), которые реализуют комплекты учебного оборудования с готовыми решениями по активно-адаптивным сетям, но не содержат элементы искусственного интеллекта [4, 5].
Лабораторный стенд «Интеллектуальные электрические сети» (ООО «ЛабСис») представляет собой физическую трехфазную модель электроэнергетической системы (рисунок 1.1), имеется возможность изменения конфигурации сети, имитации аварийных режимов, изменения нагрузок в узлах сети. Программное обеспечение стенда Labsys Monitor предоставляет возможность в режиме реального времени управлять режимом работы генерирующих узлов, выполнять переключения по протоколу MMS. Лабораторный стенд «Модель цифровой подстанции» (ООО «ЛабСис») представляет собой физическую трехфазную модель двухтрансформаторной подстанции, имеются модули с терминалами микропроцессорной защиты и цифровыми трансформаторами тока и напряжения [12], с управлением по протоколу МЭК-61850.

Весь текст будет доступен после покупки

-

Весь текст будет доступен после покупки