Предотвращение Аварий

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Слайд 43

Система мониторинга переходных режимов (СМПР)

СМПР – набор технологий, обеспечивающих:

•измерение и вычисление параметров электроэнергетического режима с высоким разрешением и привязкой измерений к меткам единого времени с точностью 1 мкс;

•online доставку данных в коммуникационной среде с высокой надёжностью и низким уровнем задержек в автоматизированную систему сбора диспетчерских центров ОАО «СО ЕЭС»;

•обработку и архивирование больших объёмов данных;

•анализ данных с целью выявления отклонений контролируемых параметров электроэнергетического режима от допустимых значений по заданным критериям;

•функционирование расчётных алгоритмов, позволяющих выявлять некорректную работу энергетического оборудования, диагностировать неисправность систем регулирования, например АРВ генераторов, определять параметры схемы замещения оборудования, в том числе в реальном времени, фиксировать динамику их изменения и т.п.;

•визуализацию динамики изменения режимных параметров в режиме реального времени, а также наглядное представление диспетчерскому и технологическому

персоналу результатов расчётных задач.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Слайд 44

Направления применения СМПР

Сегодня:

обеспечение максимальной пропускной способности линий электропередачи с учётом реальных схемно-режимных условий работы энергосистемы, определения запасов устойчивости в контролируемых сечениях в режиме реального времени (СМЗУ);

контроль правильности функционирования систем возбуждения и автоматических регуляторов возбуждения генераторов электростанций (СМСР);

исследование динамических свойств энергосистемы, выявления НЧК в различных частях ЕЭС России, идентификация источников колебаний и оценка уровня их опасности для ЭЭС;

повышение точности расчётов в программах оценивания состояния ЭЭС;

применения синхронизированных векторных измерений в программно-технических комплексах централизованных систем противоаварийной автоматики (ЦСПА).

В перспективе:

АСУ ТП цифровых подстанций;

автоматизированные системы технологического управления нового поколения WACS (Wide Area Control System);

 распределенные системы релейной защиты WAPS (Wide Area Protection System);  режимная и противоаварийная автоматика;

комбинированные распределенные системы управления, защиты и автоматики WAMPACS (Wide Area Monitoring, Protection, Automation and Control System).

Применяемые в настоящее время за рубежом и в ЕЭС России устройства синхронизированных векторных измерений изначально создавались для целей мониторинга параметров переходных режимов в ЭЭС (Wide Area Measurement System — WAMS, СМПР). При этом требования к самим PMU, системам передачи и обработки векторных измерений не предусматривали возможность их применения для целей управления и защиты ЭЭС. Однако преимущества применения технологии векторных измерений для совершенствования систем автоматического управления оказались настолько существенными, что в настоящее время ведутся разработки технических комплексов управления и защиты ЭЭС с использованием векторных измерений (Wide Area Control System

— WACS; Wide Area Protection System — WAPS. За рубежом принята обобщённая аббревиатура WAMPACS, объединяющая WAMS, WACS и WAPS). В ОАО «СО ЕЭС» отработана технология сбора и передачи данных синхронизированных векторных измерений в центры обработки; создана автоматическая система сбора информации (АС СИ СМПР), обеспечивающая доставку данных в режимах on line и off line в диспетчерские центры ОАО «СО ЕЭС», что создаёт предпосылки для применения данных векторных измерений в

системах управления и защиты.

Основной целью развития технологии синхронизированных векторных измерений является повышение качества и надёжности оперативно-диспетчерского и автоматического управления энергосистемой. В связи с этим ОАО «СО ЕЭС» инициировал разработку и внедрение следующих систем:

для обеспечения максимальной пропускной способности линий электропередачи с учётом реальных схемно-режимных условий работы энергосистемы, определения запасов устойчивости в контролируемых сечениях в режиме реального времени (СМЗУ);

для контроля правильности функционирования систем возбуждения и автоматических регуляторов возбуждения генераторов электростанций (СМСР);

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

для исследования динамических свойств энергосистемы, выявления НЧК в различных частях ЕЭС России, идентификации источников колебаний и оценки уровня их опасности для ЭЭС;

для повышения точности расчётов в программах оценивания состояния ЭЭС;

для применения синхронизированных векторных измерений в программно-технических комплексах централизованных систем противоаварийной автоматики (ЦСПА)

Cегодня регистраторы СМПР для противоаварийного управления в ЕЭС России не используются. Задачами по развитию противоаварийной автоматики (ПА) на основе использования функциональных возможностей СМПР являются:

создание пусковых органов ПА нового типа на основе технологии СВРП;

разработка ПА с использованием пусковых органов нового типа;

создание ПА для выявления и недопущения угрозы возникновения каскадных аварий. Технологии синхронизированной векторной регистрации параметров СВРП позволяют разработать координирующую систему ПА более высокого уровня.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Слайд 45

Система мониторинга запасов устойчивости (СМЗУ)

Система мониторинга запасов устойчивости (СМЗУ) предназначена для определения максимально допустимых перетоков активной мощности (МДП) в контролируемых сечениях электрической сети в режиме реального времени на основе телеизмерений и данных СВИ и оцененного по ним установившегося электрического режима энергосистемы.

Первая версия Системы мониторинга запасов устойчивости (СМЗУ) была разработана под руководством СО для северных районов Тюменской области и введена в промышленную эксплуатацию в 2008 году. Для функционирования СМЗУ на шести объектах электроэнергетики были установлены PMU и организована система сбора векторных данных в Тюменском РДУ (на слайде). СМЗУ позволял определять опасные сечения в системообразующей сети и их пропускную способность в условиях реального времени. Программно-технический комплекс системы мониторинга запасов устойчивости состоит из следующих элементов:

•Измерительная система СМЗУ располагается на объектах управления региональной электроэнергетической системы (4 подстанции, 2 электростанции) и состоит из измерительных трансформаторов тока и напряжения, регистраторов СМПР и необходимых коммуникационных каналов;

•измерительная система обеспечивает поток измеряемых и вычисляемых данных на следующий уровень СМЗУ — систему сбора в Тюменском РДУ — посредством канала передачи данных, представляющего собой два физических канала с пропускной способностью не менее 256 кбит/с (или не менее 128 кбит/с на одно наблюдаемое присоединение).

Она позволяла на основе оцененного режима по заданным траекториям векторов изменения режима (ВИР) циклически рассчитывать предельные электрические режимы, выделять опасные сечения и затем определять в них МДП по фактическим схемно-режимным условиям работы энергосистемы. Впервые при создании этой системы на 6 объектах

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

электроэнергетики северных районов Тюменской области были установлены УСВИ и организована передача информации СВИ в ПТК СМЗУ, установленный в Тюменском РДУ.

В 2012–2016 годах «Системный оператор» инициировал проекты модернизации данной системы с целью расширения ее функциональности и повышения точности определения фактических величин МДП в заданных контролируемых сечениях путем создания нормативных запасов устойчивости энергосистемы в нормальных и послеаварийных режимах, учета ослабления сети при аварийных возмущениях (критерий N-1), ограничений по току и напряжению, действия локальной противоаварийной автоматики, обеспечения критериев сохранения динамической устойчивости в послеаварийных режимах. В 2016 году модифицированная СМЗУ была введена в промышленную эксплуатацию в ОДУ СевероЗапада. В 2017 году СМЗУ были введены в промышленную эксплуатацию в ОДУ Сибири и ОДУ Юга; работы по созданию СМЗУ ведутся и в других операционных зонах ЕЭС России.

СМЗУ позволяет наиболее полно использовать пропускную способность электрической сети на основе определения в реальном времени допустимости электрического режима по критериям, сформулированным в «Методических указаниях по устойчивости энергосистем» (СО 153-34.20.576-2003).

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Слайд 46

Система мониторинга запасов устойчивости (СМЗУ)

Достигнутые технические характеристики АС СИ СМПР обеспечивают необходимую функциональность для применения СВИ в задачах оперативно-диспетчерского управления. Существующие принципы построения архитектуры обмена СВИ отвечают основным требованиям к качеству информационного обмена с точки зрения скорости доставки в онлайн-режиме и обработки данных, а также использования протоколов

информационного обмена. Кроме того, подтверждена техническая возможность доставки СВИ в режиме реального времени с объектов электроэнергетики даже в главный ДЦ за время, не превышающее 200 мс. Помимо этого, обеспечена возможность интеграции

АС СИ СМПР с внешними IT-системами, в том числе установленными в других субъектах электроэнергетики.

Оценка состояния является базовой задачей комплекса оперативно-диспетчерского управления. В результате ее решения формируется расчетная модель текущего установившегося режима. Технология векторного измерения параметров позволила расширить перечень параметров, используемый при оценке состояния за счет учета взаимных углов напряжений в различных узловых точках энергосистемы, что, в свою очередь, позволяет повысить точность оценки.

Новый модуль оценки состояния в настоящее время функционирует в составе СМЗУ и выполняет расчеты в циклическом режиме.

По модели реального времени производится расчет условий устойчивости с помощью информационной расчетной системы (ИРС). Она предназначена для автоматизированной обработки информации, поступающей от векторных регистраторов параметров режима, а также от системы сбора и обработки телеметрии (SCADA), и для расчета максимально допустимых перетоков (МДП) и определения опасных сечений.

Расчет МДП текущего режима позволяет диспетчеру принимать решения, опираясь на реальные значения МДП и получить экономический эффект, скорректировав ограничения по перетокам мощности в опасных сечениях в реальном времени.

Ведутся работы по дальнейшему развитию функциональных возможностей СМЗУ, комплексы СМЗУ нового поколения внедрены в опытную эксплуатацию в ОЭС Северо-Запада в двух филиалах ОАО «СО ЕЭС». Внедрение СМЗУ нового поколения позволит:

максимально использовать пропускную способность электрической сети с обеспечением нормативных запасов устойчивости посредством управления режимом с учётом актуальных режимных и токовых ограничений и ресурсов противоаварийного управления;

обеспечить диспетчера в режиме реального времени актуальными величинами аварийно допустимых и максимально допустимых перетоков активной мощности в электрической сети в различных схемно-режимных условиях работы энергосистемы.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Слайд 47

Структурная схема пилотной СМСР генераторов энергоблока №1 Северо-Западной ТЭЦ

В условиях роста количества производителей и типов автоматических регуляторов возбуждения существенным фактором, повышающим надежность функционирования Единой энергосистемы России, целесообразно наличие независимых от генерирующих компаний средств контроля функционирования СВ и АРВ, которые позволили бы однозначно определить устройство, неправильная или неэффективная работа которого привела или могла привести к перерыву электроснабжения потребителей. При этом АРВ рассматривается как один из основных системных регуляторов, обеспечивающих надежность функционирования ЕЭС России.

Разработка и внедрение системы мониторинга системных регуляторов (СМСР) были инициированы «Системным оператором»: в 2011–2015 годах. Проекты по внедрению СМСР были реализованы на Северо-Западной и Краснодарской ТЭЦ. Основные функции СМСР — своевременное выявление генерирующего оборудования с неисправной системой возбуждения, которое может явиться причиной возникновения аварийной ситуации в энергосистеме, выявление незатухающих низкочастотных синхронных колебаний (НЧК) генераторов для оценки правильности работы системных стабилизаторов, определение необходимого объёма корректировки настроек АРВ, устранение неполадок в системе возбуждения синхронных генераторов и т.д. Структурная схема пилотной СМСР приведена на слайде.

На каждом из трех генераторов первого энергоблока Северо-Западной ТЭЦ установлены УСВИ, на входы которого подаются фазные токи и напряжения статора генератора, напряжение возбуждения и ток возбуждения генератора. В качестве измерителей СМСР используются специально доработанные для этого пилотного проекта регистраторы МИП-02 компании RTSoft, которые в настоящее время применяются в системе мониторинга переходных режимов (СМПР) ЕЭС России. Также довычисляются значения его активной, реактивной мощности (пофазно и суммарной) и частоты напряжения. Для осуществления

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

корректного анализа работы АРВ и СВ все УСВИ синхронизированы по времени посредством приемников сигналов глобальных навигационных спутниковых систем.

Вычисленные и измеренные данные по локальной вычислительной сети передаются на анализатор (персональный компьютер). В анализаторе формируются линейные, расчетные и аварийные архивы.

Линейный архив содержит измеренные электрические параметры генераторов с шагом дискретизации 20 мс. Анализатор один раз в секунду посылает сообщение о функционировании СВ и АРВ на верхний уровень (Объединенное диспетчерское управление), где этот сигнал принимается в режиме on-line. Данные линейного архива анализатора доступны АС СИ СМПР также в режиме off-line по протоколу FTP. Это обеспечивает возможность получения и обработки результатов мониторинга в АРМ технолога (получение осциллограмм эксплуатационных и аварийных режимов, подробный анализ неисправностей).

Расчетный архив содержит результаты дорасчетов величин, определяющих численные критерии корректности работы АРВ и СВ, с шагом дискретизации 1 с (проверка правильности функционирования СВ и АРВ по критериям выполняется один раз в секунду).

Аварийный архив содержит информацию о времени обнаружения неисправности и ее характере.

При обнаружении неисправности посылаемое сообщение содержит информацию о возникновении неисправности и ее виде. Это позволяет специалистам диспетчерских управлений получать оперативную информацию о работе систем возбуждения выбранных синхронных генераторов, оперативно оценивать степень опасности некорректного функционирования АРВ и СВ с точки зрения планируемых на ближайшее время режимов электрической системы, а также, в случае необходимости, разрабатывать указания по модернизации, ремонту или перенастройке оборудования.

Алгоритмы СМСР, функционирующие на базе данных СВИ, позволяют идентифицировать 5 характерных неисправностей в системе возбуждения генератора:

некорректность работы системного стабилизатора АРВ по демпфированию колебаний параметров режима синхронного генератора;

отсутствие или несвоевременный ввод релейной форсировки возбуждения;

преждевременное снятие форсировки возбуждения;

некорректность работы ограничителя минимального возбуждения;

некорректность работы ограничителя двукратного тока возбуждения.

Опытная эксплуатация системы на Северо-Западной ТЭЦ также позволила выявить неэффективность работы системных стабилизаторов и произвести необходимую корректировку настроек.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Слайд 48

		Верификация динамической модели
	48	ЕЭС/ОЭС
		Основные подзадачи верификации :

1.Верификация моделей устройств автоматического регулирования и управления

2.Верификация моделей нагрузок для уточнения их статических и динамических характеристик

3.Верификация динамической цифровой модели ЕЭС/ОЭС путем сравнения параметров режима и характера их

изменения, полученных с помощью СМПР, с рассчитанными в среде динамического моделирования (EUROSTAG)