Гоголюк О. П. Розвиток теорії та методів аналізу динамічних режимів електричних кіл на основі макромоделювання

Дисертація присвячена вирішенню науково-технічної проблеми розвитку теорії та методів аналізу динамічних режимів електричних кіл і електротехнічних систем на основі поєднання методів теоретичної електротехніки, макромоделювання й експертного аналізу апріорної інформації. Наведено класифікацію динамічних систем, детально описано їх неперервні та дискретні моделі, моделі “вхід-вихід” і у вигляді передатної функції. Розглянуто способи спрощення побудови математичних моделей, перспективи застосування макромоделей у вигляді "чорної скриньки" для аналізу динамічних режимів електричних кіл і електротехнічних систем. Розглянуто процедуру побудови дискретних лінійних і нелінійних макромоделей та особливості застосування діакоптики з метою удосконалення макромоделювання елементів електротехнічних систем. Удосконалено універсальний алгоритм побудови дискретних макромоделей у вигляді “чорної скриньки” в формі змінних стану на основі апріорної інформації, отриманої під час експлуатації об’єктів з використанням експертного аналізу. Розглянуто способи розбиття побудови макромоделі на етапи й необхідності їх подальшої адаптації до сучасних комп’ютерних середовищ математичного моделювання динамічних режимів ЕТС. Здійснено аналіз сучасних комп’ютерних програм моделювання перехідних процесів електротехнічних систем на одно- та багатопроцесорних комп'ютерах. Розглянуто наявні математичні та комп’ютерні моделі й макромоделі елементів електричних кіл і електротехнічних систем із зосередженими та розподіленими параметрами. Описано особливості формування математичних моделей і макромоделей елементів електричних кіл і електротехнічних систем й обгрунтовано вибір оптимальних способів їх побудови. Розглянуто способи одержання апріорної інформації про елементи електричних кіл і електротехнічних систем, методики її оцінювання, форми представлення та її коректну систематизацію. Описано методи експертного аналізу, види отримуваної інформації на його основі й аспекти їх застосування з погляду побудови макромоделей елементів електротехнічних систем. Адаптовано методи теорії експертного аналізу до побудови математичних макромоделей електротехнічних систем й удосконалено підходи застосування критеріїв оцінювання якісних і кількісних характеристик динамічних режимів таких систем з метою вибору оптимальних множин перехідних характеристик, придатних для побудови макромоделей досліджуваних об’єктів. Розглянуто проблему прогнозування перебігу перехідних процесів електротехнічних систем на підставі реальних часових характеристик координат динамічних режимів таких систем, отриманих шляхом реєстрації сучасними системами моніторингу. Для цього розроблено нові математичні макромоделі елементів електричних кіл, а також ЕТС у цілому. Уперше розроблено дискретну макромодель лінії електропересилання у вигляді "чорної скриньки" в формі дискретних рівнянь стану на підставі результатів комп’ютерного експерименту. Уперше розроблено дискретну макромодель енергоострова у вигляді "чорної скриньки" в формі дискретних рівнянь стану на підставі результатів моніторингу апаратно-програмним комплексом "Регіна". Розроблені макромоделі дозволяють описати складну електротехнічну систему для відтворення параметрів її процесів. Запропоновано методи адаптації макромоделей до комп’ютерних засобів моделювання динамічних режимів електротехнічних систем до середовищ MATLAB/Simulink й АТР/ЕМТР. Створено необхідні компоненти програмного забезпечення, які необхідні для аналізу перехідних процесів електротехнічних систем з використанням розроблених макромоделей. Уперше запропоновано використовувати математичні методи дискретного макромоделювання для побудови макромоделей прогнозування енергоспоживання без постадійного оброблення апріорної інформації. Це надало змогу здійснити як коротко- так і довготривале прогнозування енергоспоживання об'єктів. Побудовано дискретні макромоделі для коротко- та довготермінового енергоспоживання конкретних енергооб’єктів України та перевірено їх адекватність. Здійснено апробацію розроблених моделей і макромоделей для дослідження динамічних режимів і процесів конкретних електротехнічних систем та показано доцільність їх використання.