 |
СИСТЕМЫ ПРОТИВОАВАРИЙНОГО
И РЕЖИМНОГО УПРАВЛЕНИЯ.
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ
В ходе II Международной конференции «Современные направления развития систем релейной защиты и автоматики энергосистем», которая проходила в Москве осенью 2009 г. и была
организована ОАО «СО ЕЭС» при поддержке Российского национального комитета СИГРЭ и
ОАО «ВНИИР», участники заседаний постарались проанализировать и обобщить мировой
опыт в создании и эксплуатации РЗА.
Наш журнал уже рассказывал о работе секций, на которых рассматривались вопросы релейной защиты («Новости ЭлектроТехники», 2009, № 4(58), С. 26–28). Новая публикация, подготовленная по материалам конференции Андреем Васильевичем Жуковым, представляет
обзор докладов, посвященных проблемам противоаварийной автоматики.
Подготовил Андрей Жуков, заместитель главного диспетчера ОАО «СО ЕЭС», г. Москва
«Концепция противоаварийного управления ЕЭС России»
Н.Г. Шульгинов, А.В. Жуков, А.Т. Демчук (ОАО «СО ЕЭС»), Л.А. Кощеев, П.Я. Кац, М.А. Эдлин (ОАО «НИИПТ»)
Тематика докладов, представленных в рамках
секции «Современные тенденции развития
систем противоаварийного и режимного управления», охватывала все актуальные для ЕЭС России направления развития противоаварийной
автоматики (ПА).
Противоаварийная автоматика играет важную
роль в обеспечении надежности и живучести
электроэнергетических систем, а также в повышении степени использования пропускной
способности электрических сетей. Системный
оператор, по инициативе которого проходила
конференция, считает необходимым в условиях широкомасштабного внедрения цифровых
устройств управления выработать согласованную техническую политику по вопросам
разработки, проектирования и эксплуатации
современных систем РЗ и ПА. Состоявшийся обмен опытом поможет сформировать концепцию
развития этих систем.
Особое внимание участники конференции
уделили теме эффективности управляющих воздействий, формируемых вновь создаваемыми
системами противоаварийного и режимного
управления.
Авторы сформулировали основной принцип построения противоаварийного управления (ПАУ) в Единой энергетической системе
России исходя из современных условий развития ЕЭС, предложили
классификацию ПА по целям противоаварийного управления и по
принципам организации. В докладе подчеркнута актуальность построения систем ПА типа автоматики предотвращения нарушения
устойчивости (АПНУ), которые обеспечивают выдачу полной мощности крупных электростанций и энергоузлов с избытком генерируемой
мощности и покрытие недостатка мощности в дефицитных районах
без снижения требований к надежности.
Говоря об обозримой перспективе развития ЕЭС и оценивая возможные пути совершенствования и развития ПА, авторы обращают
внимание на то, что необходимо учитывать:
- определение и обеспечение договорных условий надежности электроснабжения потребителей в распределительных сетях (определение самим потребителем целесообразного уровня надежности);
- перспективы создания в ЕЭС комплекса мощных транспортных линий электропередачи от удаленных электростанций;
- перспективы развития электрических связей ЕЭС с зарубежными энергосистемами и создание международной евроазиатской транзитной энергосистемы;
- развитие схем электроснабжения потребителей мегаполисов с использованием глубоких вводов;
- перспективы широкого использования линий электропередачи постоянного тока и устройств FACTS (Flexible Alternative Current Transmission Systems).
В докладе отмечено, что происходящие изменения во взаимоотношениях субъектов электроэнергетики и связанные с ними изменения
в технологии управления ЕЭС приведут к определенным изменениям
роли ПА и критериев оценки ее эффективности. Произойдут изменения и в алгоритмической, и в аппаратной реализации устройств и систем ПА. Во все большей степени будет проявляться необходимость технологической и программно-аппаратной взаимосвязи с другими системами управления энергосистемой.
Подводя итог выступления, авторы предложили ряд мероприятий, необходимых для развития и совершенствования
ПАУ в современных условиях.
«Организация системы автоматической ликвидации
асинхронных режимов»
А.В. Жуков, А.Т. Демчук (ОАО «СО ЕЭС»),
П.Я Кац, В.Л. Невельский, М.А. Эдлин (ОАО «НИИПТ»)
Автоматика ликвидации асинхронных режимов (АЛАР) –
важное средство обеспечения живучести энергосистем. В настоящее время в ЕЭС России широко внедряются устройства
АЛАР на микропроцессорной элементной базе, обладающие
повышенными функциональными возможностями по сравнению с электромеханическими и микроэлектронными
устройствами АЛАР.
В докладе сформулированы общие технические требования
к указанным устройствам и принципы построения на их базе
системы АЛАР в ЕЭС России для обеспечения эффективной
ликвидации асинхронных режимов в энергосистемах.
«Система мониторинга запасов устойчивости энергосистемы
с использованием технологии векторного измерения
параметров»
А.Т. Демчук, А.В. Жуков (ОАО «СО ЕЭС»), П.Я. Кац (ОАО «НИИПТ»),
В.А. Данилин (ООО «Альтеропауэр»)
По инициативе и под техническим руководством ОАО «СО
ЕЭС», в целях повышения эффективности управления электрическими режимами работы ЕЭС России создается Система
мониторинга запасов устойчивости (СМЗУ). Система позволяет
в реальном времени оценивать тяжесть электрического режима
по величине фактического запаса устойчивости энергосистемы
относительно предела статической устойчивости в контролируемом сечении. В условиях широкомасштабного внедрения
информационных технологий в электроэнергетике стало
возможным создание такого инструмента с использованием
технологии векторного измерения режимных параметров –
WAMS (Wide Area Measurement Systems). Практическая
реализация данной задачи – выполнение пилотного проекта
в «Тюменьэнерго».
Основные функции СМЗУ:
- определение опасных сечений в текущей схеме основной сети;
- определение максимальных и аварийных допустимых перетоков в опасных сечениях по условиям статической устойчивости;
- прогнозирование пропускной способности опасных сечений в различных схемно-режимных ситуациях;
- проведение расчетов и определение узких мест в различных перспективных схемах.
При этом комплекс СМЗУ:
- обеспечивает надежность ведения режима энергосистем;
- позволяет получить экономический эффект за счет снятия ограничений по перетокам мощности в опасных сечениях в реальном времени;
- позволяет максимально использовать экономичные, конкурентоспособные электростанции, снизить объемы ограничения потребителей.
Авторы представили общий алгоритм мониторинга запасов устойчивости, функциональную структуру программнотехнического комплекса, схему телекоммуникационного
оборудования СМЗУ северных районов Тюменской области
(СРТО). В работе приведены краткое описание и особенности
реализации информационной расчетной системы и системы
сбора данных СМЗУ СРТО.
«Иерархическая система противоаварийного управления
ОЭС Сибири»
С.Г. Аржанников, А.С. Вторушин, Е.Ю. Ивахненко, О.В. Захаркин
(ЗАО «Институт автоматизации энергетических систем»),
Д.С. Лоцман (Филиал ОАО «СО ЕЭС» ОДУ Сибири)
«Подходы к созданию интегрированных систем противоаварийного управления на базе унифицированных
программно-технических комплексов ПА»
А.К. Ландман, А.М. Петров, А.Э. Петров, О.О. Сакаев
(ЗАО «Институт автоматизации энергетических систем»)
Данные материалы, посвященные актуальным вопросам
создания современных систем и комплексов ПА, принципиально связаны между собой.
В докладе «Иерархическая система противоаварийной
автоматики ОЭС Сибири» изложены подходы, принятые при
создании Централизованной системы противоаварийной
автоматики (ЦСПА) ОЭС Сибири, описаны принципы формирования расчетной модели для ЦСПА и алгоритм выбора
управляющих воздействий.
Доклад «Подходы к созданию интегрированных систем
противоаварийного управления на базе унифицированных
программно-технических комплексов ПА» посвящен принципам построения универсального программно-технического
комплекса ПА (КПА-М), который при установке в ОДУ и РДУ
функционирует как верхний уровень АПНУ, а при размещении на энергообъектах – как низовое устройство. Описаны
функции, которые может выполнять указанный универсальный комплекс ПА, представлены структура его программнотехнических средств и возможные варианты комплектации.
«Современные подходы к созданию аппаратнопрограммного комплекса управления нормальными
и аварийными режимами большого энергообъединения»
А.Б. Осак, А.В. Домышев, Е.Я. Бузина (ИСЭМ СО РАН)
Проект «Интеллектная координация оперативного и противоаварийного управления энергообъединениями Европейского
союза и России» выполняется в рамках 7-й Рамочной программы научных исследований и технологических разработок
Европейского союза по направлению «Энергия». В рамках
проекта разрабатывается аппаратно-программный комплекс
(АПК) управления нормальными и аварийными режимами
большого энергообъединения нового поколения.
Назначение АПК:
- мониторинг и анализ режимов работы большого энергообъединения;
- автоматизация управления нормальными и аварийными режимами большого энергообъединения с применением современных методов и технических средств;
- интеллектная координация управления нормальными и аварийными режимами большого энергообъединения.
В выполняемой авторами работе по созданию АПК поставлена цель комплексно и системно рассмотреть задачи мониторинга, анализа и управления нормальными и аварийными
режимами ЭЭС, проанализировать существующий опыт,
учесть современные разработки как в методическом, так и в
практическом плане, а также учесть интересы всех участников
рынка электроэнергии.
Авторы приводят ряд проблем, присущих существующим
программным и аппаратно-программным комплексам, решающим задачи мониторинга, анализа и управления нормальными
и аварийными режимами ЭЭС.
Функции создаваемого АПК:
- оптимальное управление нормальными и аварийными режимами энергообъединений на основе современных методов, средств и информационных технологий в рыночных условиях;
- повышение эффективности и надежности параллельной работы больших энергообъединений.
В работе приведена структура опытного образца создаваемого АПК, а также структура промышленного образца и
отмечены его особенности.
При разработке АПК авторы уделяют особое внимание
решению вопросов, связанных с:
- живучестью самой автоматической или автоматизированной системы АПК;
- обменом информацией между узлами АПК, использующимися различными субъектами рынка электроэнергии;
- особенностью математической модели большого энергообъединения.
Авторы отмечают, что в состав математической модели
АПК необходимо включить математические модели локальных
автоматических систем управления и регулирования, таких
как ПА, РЗ, АРВ, АРС, ГРАМ, ГРНРМ, а также существующих
системообразующих комплексов, таких как АРЧМ. Необходимы также модели автоматических систем управления вставок
постоянного тока (ВПТ), активных фильтров, компенсаторов реактивной мощности (СТК, STATCOM), гибких систем
электропередачи (FACTS).
Одной из актуальных задач, которую предполагается решать
в создаваемом АПК, является задача краткосрочного прогнозирования и, как следствие, задача верификации модели ЭЭС
в режиме реального времени.
Прогнозирование поведения ЭЭС с учетом моделирования
систем управления позволит осуществлять координацию
оперативного и противоаварийного управления, так как
оперативно-диспетчерский персонал сможет заранее увидеть
возможную работу систем автоматического управления, оценить адекватность возможного управления и предпринять
соответствующие меры.
Представленная работа является лишь началом работ по
созданию АПК управления нормальными и аварийными
режимами большого энергообъединения. На данном этапе
сформулированы приоритетные задачи и предложены возможные подходы к их решению.
«Технологический алгоритм ЦСПА нового поколения»
Л.А. Кощеев, П.Я. Кац, М.А. Эдлин (ОАО «НИИПТ»),
А.В. Жуков, А.Т. Демчук (ОАО «СО ЕЭС»)
В докладе представлен технологический алгоритм Централизованной системы противоаварийного управления (ЦСПА)
нового поколения.
Авторы отмечают, что в предшествующем поколении ЦСПА
использовались упрощенные, приближенные подходы к оценке
устойчивости, выбору управляющих воздействий (УВ), учету
динамической составляющей аварийных процессов, предусматривалась индивидуальная адаптация для каждой конкретной
энергосистемы.
Вместе с тем современный уровень развития цифровых
средств управления позволяет, используя многопроцессорный
вычислительный комплекс, реализовать алгоритмы выбора
управляющих воздействий на основе строгих расчетных
методов. Последние дают возможность повысить точность
выбора УВ, в том числе и для аварийных процессов, которые
характеризуются ярко выраженной динамикой, обеспечить
учет всех современных элементов энергосистем и контроль получаемых результатов, исключить необходимость подстройки
в процессе эксплуатации.
Общая функциональная схема технологического алгоритма отличается от функциональной схемы алгоритма ЦСПА
предыдущего поколения появлением блока выбора УВ по
условиям динамической устойчивости, а также изменением
и расширением функций блока, реализующего выбор УВ по
условиям нормативных запасов устойчивости послеаварийного режима.
Доклад содержит подробное описание алгоритмов выбора
УВ по условиям динамической устойчивости и по допустимым
параметрам послеаварийного режима.
В технологических алгоритмах, разработанных для ЦСПА
нового поколения, реализованы:
- подробные (общепринятые) модели основных элементов и средств регулирования и автоматики энергосистем;
- расширенный набор управляющих воздействий (отключение генераторов, отключение нагрузки, импульсная разгрузка и ограничение мощности турбин, электрическое торможение генераторов);
- расширенный набор аварийных возмущений (отключение линии, короткое замыкание, повторное включение линии, отключение фазы линии с последующим повторным включением, отключение генераторов, отключение/подключение нагрузок) с произвольной временной последовательностью совершения событий;
- универсальные алгоритмы выбора УВ по условиям статической устойчивости послеаварийного режима с учетом нормативных запасов устойчивости по активной мощности и напряжению, а также ограничений по токовой нагрузке элементов сети;
- универсальные алгоритмы выбора управляющих воздействий по условиям динамической устойчивости с учетом динамической составляющей аварийных процессов, обусловленной как короткими замыканиями, так и действиями линейной автоматики для локализации аварийного возмущения (АПВ);
- типовые (прозрачные для пользователей) принципы оценки устойчивости и выбора УВ.
Использование таких решений без увеличения времени
цикла работы ЦСПА возможно благодаря совершенствованию алгоритмов и применению более совершенных
программно-технических средств, прежде всего многопроцессорных вычислительных комплексов.
При этом Централизованную систему противоаварийного
управления можно использовать не только для того, чтобы
предотвратить нарушения устойчивости и опасные перегрузки при единичных расчетных аварийных возмущениях, но
и для того, чтобы не допустить или прекратить эскалацию
аварийного процесса в условиях каскадного развития аварийной ситуации в энергосистеме.
Доклады, посвященные актуальным вопросам противоаварийной автоматики, и последующее обсуждение показали: современные технологии позволяют развивать
технические и программные средства ПА, повышающие
адаптивность и обеспечивающие минимизацию управляющих воздействий, а также реализовывать противоаварийное
управление при сложных каскадных авариях в электроэнергетических системах.
Надежность работы энергосистемы – важнейшая проблема для энергетиков многих стран мира, и в настоящее
время специалисты, в том числе российские и зарубежные
участники конференции, совместно работают над ее решением.
| 
|
