8.2. Разработка ниипт (алгоритм 2)

Цель централизованного противоаварийного управления ограничивается обеспечением апериодической статической устойчивости послеаварийного режима без учета динамики процесса. Сложная задача оценки статической устойчивости послеаварийного режима по параметрам, характеризующим исходный режим, аварийное возмущение и управление, решается с разделением на два последовательных этапа: расчет послеаварийного режима и оценку статической устойчивости этого режима. Преимущество такого разделения – возможность применять для расчетов установившегося режима подробную линейную модель; для оценки устойчивости – упрощенную нелинейную модель.

Согласно предложенному методу устойчивость режима энергосистемы оценивается по устойчивости совокупности простых моделей. В качестве таких моделей принимаются эквивалентные звездообразные схемы замещения сети, узлами которых являются узлы схемы энергосистемы. Лучами каждой звезды являются все отходящие от узла линии (трансформаторы) с эквивалентными генераторами на противоположных от узла концах, а также непосредственно подключенные к узлу генераторы и нагрузки.

Для получения звездообразных моделей предварительно исходная схема энергосистемы эквивалентируется с помощью специальной программы. Такие модели формируются не только для нормальной схемы, но и для набора ремонтных схем.

Наряду со звездообразными эквивалентами при работе алгоритма используется и полная схема для расчета потокораспределения в текущем режиме энергосистемы и прогнозируемого потокораспределения в послеаварийных режимах.

Для расчета потокораспределения предусматривается необходимый объем телеизмерений активной мощности электростанций, перетоков мощности по линиям и напряжений в узлах сети. Общее число измеряемых параметров должно быть достаточным для достоверного воспроизведения режима программой оценивания состояния. С помощью телесигнализации в расчетную схему вносятся изменения, отвечающие фактическому текущему состоянию схемы энергосистемы. При этом в рабочую зону памяти ЭВМ пересылаются звездообразные эквиваленты, соответствующие данной схеме.

В части оценивания состояния можно отметить следующее. Задачи оперативного и автоматического управления решаются на основе моделей текущего режима. Формирование модели текущего режима ЭЭС включает сбор, первичную обработку и повышение достоверности информации. При этом определяется топология сети и параметры режима. Топология сети определяется на основании данных ТС, фиксирующих положение основных выключателей схемы сети. Параметры текущего режима определяются на основании показаний ТИ. Для схемы, состоящей из n узлов, полная модель текущего режима может быть получена на основании надлежащим образом выбранных 2n-1 измерений. Так, например, режим будет полностью определен, если известны значения U во всех n узлах схемы и n-1 значений относительных углов  - так называемых основных переменных. В качестве первичных параметров для расчета основных параметров (U и ) могут быть использованы значения потоков активной и реактивной мощности в ветвях схемы. После определения основных параметров могут быть рассчитаны уточненные значения потоков активной и реактивной мощности. Для расчета наиболее достоверного режима сети на основе неточных ТИ, а также определения наличия и источников погрешности в схеме модели сети (из-за отказа ТС) используются алгоритмы, базирующиеся на методах оценивания состояния и идентификации. К этим алгоритмам относятся: собственно оценивание состояния получение наиболее достоверных параметров текущего режима; детекция – выявление грубых ошибок в измерениях параметров режима; идентификация – корректировка параметров математической модели сети.

По данным телеизмерений производится расчет потокораспределения в текущей схеме. Далее для каждого аварийного возмущения производится расчет послеаварийного потокораспределения.

В классической постановке задача расчета установившегося режима требует решения системы нелинейных алгебраических уравнений итерационными методами, что неприемлемо для целей противоаварийного управления с точки зрения как надежности функционирования алгоритма, так и его быстродействия.

В алгоритме 1 эта трудность обойдена путем определения приращений перетоков мощности по связям, вызываемых аварийными возмущениями, с помощью постоянных, заранее рассчитанных коэффициентов К_oij и К_нij. Однако такой метод обладает существенной погрешностью и организационно несовместим с исходными положениями данного алгоритма.

В НИИПТ разработан специальный быстродействующий метод расчета изменений перетоков в ветвях схемы, вызываемых изменениями мощности в ветвях и отключениями ветвей. По этому методу угловая характеристика мощности любой ветви ij схемы линеаризуется с помощью прямой, проходящей через начало координат и максимум угловой характеристики – рис.8.2.

Рис. 8.2. Линеаризация угловой характеристики мощности.

Тогда изменение перетока в ветви ij:

, (8.4)

где Р_прij – максимум угловой характеристики мощности;

 _ij - соответствующий ему угол;

_i, _j – приращения углов векторов напряжений в узлах i и j.

Для нахождения приращений углов  запишем уравнение для приращений мощности в ветвях, примыкающих к узлу i – рис.8.3.

Поскольку баланс мощности в узле в исходном режиме соблюдается, по первому закону Кирхгофа можно уравнение записать сразу для приращений перетоков:

P_i1+...+P_ij +...+P_ik = P_гi-P_нi (8.5)

Рис.8.3. Изменение потоков мощности в узле звездообразной схемы.

Подставив (8.4) в уравнение (8.5), получим:

. (8.6)

Для расчета угловых характеристик мощности ветвей разработана специальная подпрограмма. При допущении о постоянстве напряжений в узлах сети и пренебрежением активными сопротивлениями ветвей можно принять:

; _ij=/2.

При формировании правых частей уравнения (8.6) принимается допущение о равенстве коэффициентов крутизны частотных характеристик для всех генераторов. Если в узле i имело место аварийное снижение генерирующей мощности на Р_нб, то этот дефицит распределяется по n узлам схемы следующим образом:

; j  i

(8.7)

Для отключения нагрузки принимаются те же допущения и записываются уравнения, аналогичные (8.7).

Отключения ветвей, не имеющих шунтирующих связей, приводящие к разделению энергосистемы на две части, учитываются изменением узловых балансов мощности: если в предшествующем режиме мощность Р_ij по такой ветви передавалась от узла i к узлу j, то принимается, что в узле j возник дефицит мощности Р_нб=Р_ij, а в узле i – избыток мощности Р_нб= -Р_ij, и эти небалансы мощности распределяются в каждой из частей энергосистемы по выражениям (8.7).

Приведенные выше уравнения составляются для всех узлов схемы. Сформулированная таким образом система линейных уравнений решается относительно неизвестных  методом исключения Гаусса. При найденных изменениях углов  изменения перетоков подсчитываются по (8.4).

Перетоки в ветвях в послеаварийном режиме определяются как сумма значений перетоков в исходном режиме и найденных их изменений Р_ijп/a= Р_ijд/a+Р_ij.

Перетоки в каждом рассчитанном послеаварийном режиме, соответствующем определенному аварийному возмущению (ПО), переносятся на всю совокупность звездообразных схем. Устойчивость режима в целом оценивается по сходимости итерационного процесса расчета режима в каждой звездообразной модели. Для введения коэффициента запаса статической устойчивости предварительно послеаварийные значения перетоков во всех моделях умножаются на коэффициент 1,08.

Уравнения баланса мощностей для m-лучевой звезды имеют вид (индекс узла опущен):

, (8.8)

или

. (8.9)

При заданных значениях Р_j. итерационно решается только уравнение (8.9), причем целью расчета является собственно не определение неизвестных значений U, а проверка сходимости процесса, служащая критерием существования апериодически устойчивого режима.

Если итерационный процесс расчета режима в какой-либо из звездообразных схем расходится или не сходится на заданное число итераций, то это воспринимается как признак неустойчивости режима. В этом случае с учетом заданного приоритета привлечения управляющих воздействий выбирается первая ступень дозировки и перетоки в послеаварийном режиме пересчитываются с учетом воздействий, после чего снова проверяется сходимость расчета режима в той же звездообразной схеме. В случае несходимости итерационного процесса расчетный цикл повторяется с привлечением все более интенсивных ступеней воздействия – и так до сходимости режима.

Затем проверяется существование режима в следующей звездообразной схеме; при этом учитываются управляющие воздействия, принятые ранее. Если принятая ранее интенсивность воздействий недостаточна для сходимости режима в данной звездообразной схеме, то дозировка воздействия увеличивается. После обеспечения сходимости режима во всех звездообразных схемах проверка устойчивости в выбор управляющих воздействий для данного ПО закончены. Согласно выбранным управляющим воздействиям формируются выходящие сигналы, выдаваемые на устройства АЗД.

Производится расчет послеаварийного режима для следующего ПО.

Блок-схема одного цикла расчетов по алгоритму НИИПТ приведена на рис.8.4.

Централизованная система с таким алгоритмом относится к классу и типу I-ДО.

Рис. 8.4. Блок-схема алгоритма НИИПТ. Один цикл расчетов.