Математические модели и методы, используемые в задачах управления тэс

3.2. Математические модели технологических объектов, используемые в задачах управления
Общие положения. Математические модели ТЭС составляют для описания технологических процессов и формирования крите­риев управления на различных уровнях (локальных, блочных, об­щестанционных). В наиболее общем виде их записывают в форме отображений
S
(3.1)
_ТЭС:x_ТЭС → y_ТЭС.
Применительно к каждому энергоблоку конечное множество входных воздействий х = {x_i} X — изменения расходов воды, топлива и воздуха и т.д. К множеству выходных воздействий (сиг­налов) у = {y_i} У относят изменения электрической мощности, паропроизводительности котлов и параметры, характеризующие состояние энергоносителей на выходе блока (давление, темпера­тура, энтальпия и др.).
Для отдельных моделей подходящим уровнем математической абстракции служат уравнения материального и энергетического балансов, по которым рассчитывают ТЭП энергоблоков и станции в целом, а также дифференциальные уравнения (передаточные функции, комплексные частотные характеристики и др.), описы­вающие переходные процессы в котлах и турбинах. На основе этих уравнений определяется вид управляющих воздействий для дости­жения оптимальных значений ТЭП в установившемся и переход­ном режимах.
Пред составлением математических моделей ТЭС необходимо определить каналы передачи регулирующих, управляющих и воз­мущающих воздействий для каждого объекта управления. При этом технологический объект управления (ТОУ), рассматривае­мый в виде самостоятельного звена сложной системы, определяют как совокупность технологического оборудования и реализованно­го на нем по соответствующим технологическим инструкциям или регламентам технологического процесса производства [28].
В качестве объекта управления, характеризующего технологи­ческий процесс на ТЭС в целом, обычно выбирают типичный энер­гоблок. Технологический процесс, протекающий в таком энерго­блоке, можно представить в виде двух последовательных процес­сов: в паровом котле и турбогенераторе. Для укрупненных моделей ТЭС дальнейшая детализация процессов нецелесообразна. Вместе с тем, представление математической модели ТЭС в виде семейства независимых моделей двух вертикально соподчиненных подсистем — электростанции и энергоблока в соответствии с опре­делением стратификации сложной системы будет неправомерным из-за несоблюдения условия независимости математических страт (2.19) и нарушения ограничения (2.21). В самом деле, внешние возмущения со стороны ЭС, поступающие на ТЭС по двум каналам входных воздействий — частоте и мощности, оказывают влияние через общие шины ТЭС на основные выходные величины ТЭС и энергоблока одновременно. Это вынуждает представлять модель ТЭС в виде семейства одноуровневых моделей агрегированного (обобщенного) блока с единым технологическим процессом, состо­ящим из двух последовательных процессов в котле и турбине.
При математическом описании технологических процессов ТЭС используют модели статики, описывающие установившиеся состояния, и модели динамики, описывающие переходные режи­мы. Как те, так и другие могут быть построены аналитическим и экспериментальным методами [6, 12, 20, 22].