Алгоритмы построения цифрового двойника установки распределенной генерации
Автор: Булатов Ю.Н., Крюков А.В.
Журнал: Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии @technologies-sfu
Статья в выпуске: 6 т.13, 2020 года.
Бесплатный доступ
В статье описана концепция построения цифрового двойника установки распределенной генерации (РГ), реализованной на основе неявнополюсного синхронного генератора. Представлена его структура в виде иерархической нечеткой модели, построенной с использованием экспериментальных данных.Для формирования нечетких моделей отдельных элементов и связей генератора предложены программно реализованные алгоритмы оптимизации функций принадлежности терм-множеств и числа правил базы знаний. Представлены результаты экспериментов по получению оптимизированной нейро-нечеткой модели регулирования скорости вращения ротора генератора. Сравнительный анализ осциллограмм выходного сигнала оптимизированной нечеткой модели показал достаточно высокую точность при использовании метода субтрактивной кластеризации для построения системы нечеткого логического вывода. Такой подход позволил значительно уменьшить количество терм-множеств и число правил нечеткой модели. Предложенные алгоритмы могут использоваться при проведении дальнейших исследований, направленных на промышленную реализацию цифровых двойников установок РГ, а также для решения задачи настройки автоматических регуляторов синхронных генераторов малой мощности.
Установка распределенной генерации, синхронный генератор, цифровой двойник, нечеткая модель, оптимизация
Короткий адрес: https://sciup.org/146281652
IDR: 146281652 | DOI: 10.17516/1999-494X-0256
Список литературы Алгоритмы построения цифрового двойника установки распределенной генерации
- Morzhin Yu.I., Shakaryan Yu.G., Kucherov Yu.N. et al. Smart Grid Concept for Unified National Electrical Network of Russia. Preprints of proceedings of IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Europe 2011. (GB: IEEE, The University of Manchester, 2011). Panel session 5D, 1-5.
- Mohsen F.N., Amin M.S., Hashim H. Application of smart power grid in developing countries. IEEE 7th International Power Engineering and Optimization Conference (PEOCO), 2013. DOI: 10.1109/PEOCO.2013.6564586
- Buchholz B.M., Styczynski Z.A. Smart Grids - Fundamentals and Technologies in Electricity Networks. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2014. 396 p.
- Wang J., Huang A.Q., Sung W., Liu Y., Baliga B.J. Smart Grid Technologies, IEEE Industrial Electronics Magazine, 2009, 3(2), 16-23.
- Suslov K.V., Stepanov V.S., Solonina N.N. Smart grid: effect of high harmonics on electricity consumers in distribution networks, IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility, 2013, 841-845.
- Adzic E., Ivanovic Z., Adzic M., Katic V. Maximum Power Search in Wind Turbine Based on Fuzzy Logic Control, Acta Polytechnica Hungarica, 2009, 6(1), 131-149.
- Voropai N.I., Stychinsky Z.A. Renewable energy sources: theoretical foundations, technologies, technical characteristics, economics. Magdeburg: Otto-von-Guericke-Universität, 2010. 223 p.
- Ellabban O., Abu-Rub H., Blaabjerg F. Renewable energy resources: Current status, future prospects and their enabling technology, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2014, 39, 748-764.
- Magdi S. Mahmoud, Fouad M. AL-Sunni, Control and Optimization of Distributed Generation Systems, Cham: Springer International Publishing: Imprint: Springer, 2015. 578 p.
- Martínez Ceseña E.A., Capuder T., Mancarella P. Flexible distributed multienergy generation system expansion planning under uncertainty, IEEE Transaction on Smart Grid, 2016, 7, 348-357.
- Kryukov A.V., Kargapol'cev S.K., Bulatov Yu.N., Skrypnik O.N., Kuznetsov B.F. Intelligent control of the regulators adjustment of the distributed generation installation, Far East Journal of Electronics and Communications, 2017, 17(5), 1127-1140.
- Yoshio Nishi Lithium ion secondary batteries; past 10 years and the future, Journal of Power Sources, 2001, 100, 101-106.
- Lombardi P., Styczynski Z.A., Sokolnikova T., Suslov K. Use of energy storage in Isolated Micro Grids, Power Systems Computation Conference (PSCC) 2014, IEEE Conference Publications, 2014, 1-6.
- DOI: 10.1109/PSCC.2014.7038361
- Bulatov Yu.N., Kryukov A.V., Nguen Van Huan. Reduction in microgrids voltage dips based on power accumulators and controlled distributed generation plants, International Ural Conference on Electrical Power Engineering (UralCon), IEEE Conference Publications, 2019, 24-28.
- DOI: 10.1109/URALCON.2019.8877687
- Ерошенко С.А., Хальясмаа А.И. Технологии цифровых двойников в энергетике. Электроэнергетика глазами молодежи. В 3 т. Т. 1. Иркутск, 2019. С. 37-40.
- Jain P., Poon J., Singh J.P., Spanos C., Sanders S. and Panda S.K. A Digital Twin Approach for Fault Diagnosis in Distributed Photovoltaic System, IEEE Transactions on Power Electronics, 2020, 35, 940-956.
- Moussa C., Ai-Haddad K., Kedjar B. and Merkhouf A. Insights into Digital Twin Based on Finite Element Simulation of a Large Hydro Generator, IECON 2018 - 44th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Washington, DC, 2018, 553-558.
- Brosinsky C. et al. Recent and prospective developments in power system control centers: Adapting the digital twin technology for application in power system control centers, IEEE International Energy Conference (ENERGYCON), Limassol, 2018, 1-6.
- Dufour C., Soghomonian Z. and Li W. Hardware-in-the-Loop Testing of Modern On-Board Power Systems Using Digital Twins, 2018 International Symposium on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion (SPEEDAM), Amalfi, 2018, 118-123.
- Bulatov Yu.N., Kryukov A.V. Neuro Fuzzy Control System for Distributed Generation Plants, Proceedings of the Vth International workshop "Critical infrastructures: Contingency management, Intelligent, Agent-based, Cloud computing and Cyber security" (IWCI 2018), Atlantis Press, Advances in Intelligent Systems Research, 2018, 158, 13-19.
- Jang, J.-S.R. ANFIS: adaptive-network-based fuzzy inference system, IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics, 1993, 23, 665-685.
- DOI: 10.1109/21.256541
- Bulatov Yu.N., Kryukov A.V. Optimization of automatic regulator settings of the distributed generation plants on the basis of genetic algorithm, 2nd International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). IEEE Conference Publications, 2016, 1-6.
- DOI: 10.1109/ICIEAM.2016.7911456
- Амосов О.С., Малашевская Е.А., Баена С.Г. Субоптимальное оценивание случайных последовательностей с использованием иерархических нечетких систем. Интеллектуальные системы, 2013, 3, 123-133.
- Yager R., Filev D., Essentials of Fuzzy Modeling and Control, USA: John Wiley & Sons, 1984. p. 387.
- Нечеткая идентификация односвязных систем (FLI v. 1.00) / Булатов Ю.Н., Приходько М.А. Св. ГР №2011617041; зарег. в реестре программ для ЭВМ 12.09.11. (Федер. служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам)
