Способ управления энергетическим комплексом
POWER COMPLEX CONTROL METHOD

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в системах управления силовыми установками.
Известен способ управления параллельно работающими на общую нагрузку силовыми установками. Принцип его работы основан на контроле активной мощности на выходе генератора силовой установки и регулятора скорости вращения двигателя (Михайлов B.C. Судовая электроавтоматика. Л., «Судостроение», 1970, с. 380).
Недостатками данного технического решения являются независимость работы одной силовой установки от работы других параллельно работающих силовых установок и отсутствие какой-либо реакции системы на различие характеристик и динамических параметров силовых установок.
Наиболее близким техническим решением является способ управления энергетическим комплексом, раскрытый в авторском свидетельстве SU №1128220, МПК G01B 11/00, опубл. 07.12.1984, используемый в системах автоматического управления для снижения энергоемкости технологического процесса и заключающийся в том, что формируют сигнал рассогласования между заданным и действительным значениями выходного параметра силовой установки энергетического комплекса, затем формируют сигнал управления силовой установкой, после чего управляют мощностью, отдаваемой в сеть соответствующей силовой установкой, через исполнительный орган, причем между режимами работы всех силовых установок устанавливают связь и равномерно распределяют нагрузку между силовыми установками.
К недостаткам данного изобретения относится пониженное качество регулирования и низкая эксплуатационная надежность работы оборудования.
Техническая задача, решаемая заявляемым изобретением, состоит в повышении качества регулирования процесса управления силовыми установками.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение эксплуатационной надежности оборудования.
Это достигается тем, что в способе управления энергетическим комплексом, построенным на основе n-каналов регулирования, состоящих из задатчика, силовой установки, при этом первый канал включает удаленный выделенный (облачный) сервер, заключающемся в формировании сигнала рассогласования между заданным и действительным значениями выходного параметра силовой установки каждого канала регулирования, формировании сигнала управления силовой установкой, управлении отдаваемой в сеть мощностью силовой установки, равномерном распределении нагрузки между силовыми установками, согласно изобретению, заданное значение выходного параметра силовой установки формируют на основе сигнала прогнозируемой мощности силовой установок, поступающего от удаленного выделенного (облачного) сервера, причем между задатчиком и удаленным выделенным (облачным) сервером производят периодический обмен данных 1 раз каждые 3 секунды, причем сигнал прогнозируемой мощности силовой установки, поступающий от удаленного выделенного (облачного) сервера, определяют из условия оптимального распределения мощности между параллельно работающими силовыми установками методом характеристик относительных приростов топлива на основе зависимости: , где  - изменение расхода топлива на выработку электрической энергии при переходе из режима «0» в режим «1» работы силовой установки.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором приведена схема, поясняющая заявляемый способ управления энергетическим комплексом.
Принципиальная схема, поясняющая заявляемый способ, содержит n-каналов регулирования, каждый из которых содержит задатчик 1, сумматор 2, регулятор мощности 3, исполнительный орган 4, измеритель активной мощности 5, при этом каналы регулирования, кроме первого, содержат сумматор 6, широтно-импульсный модулятор (ШИМ) 7, множительное устройство 8, инерционный фильтр 9, силовую установку 10, а первый канал содержит силовую установку 10 и удаленный выделенный (облачный) сервер 11.
Каждый n-канал регулирования состоит из последовательно соединенных задатчика 1, сумматора 2, регулятора мощности 3 и исполнительного органа 4, выход которого соединен с входом силовой установки 10. Первый выход силовой установки 10 соединен с общей сетью, а второй ее выход соединен с сумматором 2, причем выход задатчика 1 каждого, кроме первого, канала регулирования соединен с последовательно соединенными инерционным фильтром 9, множительным устройством 8 и ШИМ 7, выход которого соединен с входом задатчика 1, второй вход множительного устройства 8 соединен с выходом сумматора 6, первый вход которого соединен с выходом измерителя мощности 5, подключенного к первому выходу первой силовой установки, а второй вход сумматора 6 соединен с выходом измерителя активной мощности 5, подключенного к первому выходу соответствующей силовой установки 10. Кроме того, задатчик 1 первого канала регулирования соединен с удаленным выделенным (облачным) сервером 11.
Способ управления энергетическим комплексом осуществляется следующим образом.
В сумматоре 2 формируют сигнал рассогласования между заданным и действительным значениями выходного параметра силовой установки 10. Формирование заданного значения выходного параметра силовой установки 10 осуществляют на основе величины прогнозируемой мощности силовой установки 10, поступающей от удаленного выделенного (облачного) сервера 11, причем между задатчиком 1 первого канала регулирования и удаленным выделенным (облачным) сервером 11 идет периодический (1 раз каждые 3 секунды) обмен данных, и по мере приближения к максимуму распределения мощности между силовыми установками точность прогнозируемых значений активной мощности, отдаваемой в общую сеть, возрастает, причем сигнал прогнозируемой мощности силовой установки 10, поступающий от удаленного выделенного (облачного) сервера 11 определяют из условия оптимального распределения мощности методом характеристик относительных приростов топлива между параллельно работающими силовыми установками 10 каналов регулирования.
Метод характеристик относительных приростов топлива основан на зависимости:
где  - изменение расхода топлива на выработку электрической энергии при переходе из режима «0» в режим «1» работы силовой установки.
Таким образом, в первую очередь загружаются те силовые установки, которые имеют наименьшие значения приростов топлива, а разгружаются, наоборот, те силовые установки, которые имеют наибольшие значения относительных приростов топлива. Минимальный расход топлива при работе энергетического комплекса достигается при равенстве относительных приростов топлива.
Сигнал рассогласования  определяется по уравнению:
где  - заданное значение мощности силовой установки, кВт;  - прогнозируемое значение мощности силовой установки.
Сигнал рассогласования поступает на вход регулятора мощности 3, реализующего линейный закон управления. Сигнал управления с выхода регулятора мощности 3 через исполнительный орган 4 управляет мощностью, отдаваемой в сеть соответствующей силовой установкой 10. Входной сигнал задатчика 1 первого канала регулирования, принимаемого за базовый, служит входным сигналом всей системы, состоящей из n-каналов регулирования. Измерители активной мощности 5 формируют сигналы, пропорциональные активной мощности, отдаваемой соответствующей силовой установкой 10, в общую сеть. В сумматоре 6 формируется сигнал рассогласования между заданным и действительным значениями выходного параметра силовой установки 10. Выходной сигнал от множительного устройства 8 служит входным сигналом для ШИМ 7, который используется в схеме для управления мощностью силовой установки 10 методом пульсирующего включения и выключения потребителей энергии. Выходной сигнал от инерционного фильтра 9 служит входным сигналом для множительного устройства 8, обеспечивающего выполнение элементарных операций умножения и деления над меняющимися переменными параметрами. Кроме того, инерционный фильтр 9 обеспечивает подавление инерционного электрического сигнала на выходе задатчика 1.
Заявленное изобретение позволяет повысить качество регулирования процесса автоматического управления силовыми установками и эксплуатационную надежность энергетического оборудования.