Ευστάθεια συχνότητας: Αλληλεπίδραση μεταξύ πρωτεύουσας και δευτερεύουσας ρύθμισης

Abstract

Στην εργασία αυτή, διαμορφώνεται ένα ενιαίο μοντέλο για την πρωτεύουσα και τη δευτερεύουσα ρύθμιση συχνότητας με στόχο τη μελέτη της ευστάθειας του συστήματος. Η ενιαία προτυποποίηση είναι απαραίτητη λόγω της μεταξύ τους αλληλεπίδρασης, η οποία οφείλεται στη μικρή περίοδο δειγματοληψίας της δευτερεύουσας ρύθμισης σε σύγκριση με τον χρόνο απόκρισης της πρωτεύουσας ρύθμισης. Το σύστημα πρωτεύουσας-δευτερεύουσας ρύθμισης συχνότητας προτυποποιείται ως ένα σύστημα δεδομένων δειγματοληψίας (sampled-data system), στο οποίο τον ρόλο του ελέγχου διακριτού χρόνου αναλαμβάνει η δευτερεύουσα ρύθμιση. Το μοντέλο συνεχούς χρόνου της πρωτεύουσας ρύθμισης συχνότητας και των διασυνδετικών γραμμών μεταξύ των περιοχών ελέγχου που διαμορφώνεται αποτελεί μια οιονεί στατική προσέγγιση του συστήματος, στην οποία η κάθε περιοχή ελέγχου έχει κοινή συχνότητα. Τα μοντέλα των ρυθμιστών στροφών και των κινητήριων μηχανών των σύγχρονων γεννητριών που χρησιμοποιούνται είναι γραμμικοποιημένα. Συνεπώς, η ανάλυση της ευστάθειας αφορά μικρές διαταραχές. Επιπλέον, προσδιορίζονται τα όρια της ευστάθειας του συστήματος για τους συντελεστές πόλωσης της δευτερεύουσας ρύθμισης συχνότητας. Ακόμη, οι συντελεστές πόλωσης επιλέγονται βέλτιστα ώστε να ελαχιστοποιούν δείκτες απόδοσης του συστήματος. Τα παραπάνω προσδιορίζονται σε τρία παραδείγματα συστημάτων μίας περιοχής ελέγχου και σε ένα υδροθερμικό σύστημα δύο περιοχών ελέγχου. Επίσης, για τα συστήματα μίας περιοχής ελέγχου που θεωρούνται προσδιορίζεται βέλτιστα η περίοδος δειγματοληψίας της δευτερεύουσας ρύθμισης συχνότητας με ελαχιστοποίηση δείκτη απόδοσης. Ακόμη, διαμορφώνεται ένα προσεγγιστικό μοντέλο διακριτού χρόνου που αναπαριστά τη δυναμική της δευτερεύουσας ρύθμισης συχνότητας, υπό την προϋπόθεση ότι δεν υπάρχει αλληλεπίδραση μεταξύ της πρωτεύουσας και της δευτερεύουσας ρύθμισης, δηλαδή όταν η περίοδος δειγματοληψίας της δευτερεύουσας ρύθμισης είναι αρκετά μεγαλύτερη από τον χρόνο απόκρισης της πρωτεύουσας ρύθμισης. Προσδιορίζονται για τους συντελεστές πόλωσης τα όρια της ευστάθειας του συστήματος και οι βέλτιστες τιμές τους που ελαχιστοποιούν δείκτες απόδοσης του συστήματος.