Современные системы противоаварийной автоматики Демчук Анатолий Тимофеевич, ОАО «СО ЕЭС» Релейная защита и автоматика энергосистем мая 2012, ВВЦ, Москва

2 реверсивность потоков активной мощности ограничение режимов условиями устойчивости необходимость передачи больших объемов электроэнергии на большие расстояния необходимость управления при нормативных возмущениях Причины, определяющие высокую значимость системы ПА ЕЭС России Особенности ЕЭС ЕЭС России

3 Цели ПА Обеспечение живучести энергосистемы при аварийных возмущениях Повышение степени использования пропускной способности электрических сетей энергосистемы

4 Виды ПА ПА для повышения степени использования пропускной способности: Автоматика предотвращения нарушения устойчивости (АПНУ) ПА для обеспечения живучести: Автоматика ликвидации асинхронного режима (АЛАР); Автоматика ограничения снижения частоты (АОСЧ, включает в себя АЧР, АЧВР, ЧАПВ, ЧДА); Автоматика ограничения снижения напряжения (АОСН); Автоматика ограничения повышения частоты (АОПЧ); Автоматика ограничения повышения напряжения (АОПН); Автоматика ограничение перегрузки оборудования (АОПО)

5 Совершенствование алгоритмов локальной автоматики : Уход от релейных принципов; Интеллектуализация Создание нового программно-технического комплекса ЛПА : Новая система обработки входных сигналов; Связь с АСУ ТП; Связь с ЦСПА Дальнейшее развитие ПАУ в области локальной ПА 5

6 Локальные и централизованные устройства ПА Принцип 2ДО в ЛАПНУ и ЦСПА при решении задач АПНУ Избыточность управляющих воздействий; Ограничение режимов Принцип 1ДО в ЦСПА Эффективность; Возможность совершенствования 6

7 Пути повышения эффективности существующих видов ПА Внедрение современных программно-технических средств; Разработка высокоадаптивных алгоритмов ПА – за счёт повышения точности моделирования процессов в защищаемом объекте управления (детальный системный учёт влияющих факторов); Использование современных принципов построения архитектуры систем, выполняющих сложные расчёты в непрерывном режиме; Широкое применение возможностей СМПР и FACTS; Обеспечение определения УВ для нерасчётных возмущений – для недопущения каскадных аварий.

ЛАПНУ, низовой уровень ЦСПА Прием, хранение и обновление решений Прием, хранение и обновление решений Ввод сигнала об аварийном отключении Выборка из таблицы решений Вывод управляющих воздействий Таблица УВ от верхнего уровня ЦСПА 8

Примеры ЛАПНУ. Управляющая таблица Схема сети, схема станции (Nсх) Аварийное отключение ВЛ- 500, ВВ, С.Ш. (ЛПО) Действие УПА Сечен ие Номер хар-ки и знач. Ку Очередность привлечения УВ (ОГ, РТ, ОН) признак min ОГ (1- да, 0 – нет) ЛПО Ку ВЛ-500 включены, все выклю- чатели включены ,2РТ1, РТ2, РТ3, РТудОГ3, ОГ1, ОГ ОН1, ОН2, … ОН1, ОН2, … ,15-ОГ3, ОГ1, ОГ ,15РТ1, РТ2, РТ3, РТуд- - 9

Примеры ЛАПНУ. Настроечная характеристика УВ Р в сеч.(МВт) Р ув (МВт) 10

Структура ЦСПА Подсистема «Телемеханика» Верхний уровень ЦСПА Низовой уровень ЦСПА (Удаленные контроллеры ПА) Команды управляющих воздействий Сигналы об аварийном отключении Доаварийная телеинформация В ОДУ (РДУ) Подсистема передачи аварийной и управляющей информации Объект управления –ОЭС (РЭС) 11

Верхний уровень ЦСПА Подсистема «Телемеханика» Ввод телеинформации Оценка телеинформации Получение достоверной картины режима Оценка телеинформации Получение достоверной картины режима Расчет управляющих воздействий для каждого учитываемого аварийного возмущения Расчет управляющих воздействий для каждого учитываемого аварийного возмущения Контроль диспетчера Вывод решений на низовой уровень ЦСПА (удаленный контроллер противоаварийной автоматики) 12

ЦПА ОЭС на базе ЭВМ ЕС-1011 Узловые модели алгоритма Расчёт проводимостей эквивалентных генераторов:, где i =[ 1, Nузл. ] 13

ДИАГРАММА ПОИСКА ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ УЗЛОВОЙ МОДЕЛИ где i – номер звезды из «черного» списка; γ i – коэффициент, характеризующий тяжесть режима i-й звезды. где - изменение К заг i-го луча звезды при единичном управлении в j-м узле. Расходящийся процесс - проекция вектора изменения режима при управлении на радиус- вектор ПАР; Ранжировка по совокупности всех звезд Условие выбора места очередной ступени УВ ЦСПА на базе ЭВМ ЕС

Архитектура технических средств 15

Система передачи аварийной и управляющей информации 16

Цели и задачи ЦСПА нового поколения Основная цель разработки ЦСПА нового поколения – повышение точности и сокращение избыточности управляющих воздействий (снижение ущерба) и расширение области допустимых режимов работы энергосистемы при ограниченном объеме УВ. Основная задача, для достижения указанной цели - разработка универсальных алгоритмов расчета УВ по условиям статической и динамической устойчивости с учетом: - нормативных запасов устойчивости по активной мощности и напряжению и ограничений по токовой загрузке элементов сети; - динамической составляющей аварийных процессов, обусловленной как короткими замыканиями, так и действиями линейной автоматики для локализации аварийного возмущения (АПВ) на базе подробных (общепринятых) моделей основных элементов и средств регулирования и автоматики энергосистем. 17

Общая функциональная схема технологического алгоритма ЦСПА 18

Функциональная схема алгоритма выбора УВ по условиям динамической устойчивости 19

Модели элементов для расчета динамической устойчивости Генераторы Полными уравнениями с АРВ и СВ без моделей турбин. Возможно задание Е за Х. В дальнейшем – модели турбин (упрощенные) с АРС Нагрузки Статическими характеристиками и синхронными двигателями. В дальнейшем для ограниченного числа нагрузок – асинхронный двигатель + шунт. Аварийные возмущения Изменение (отключение) генераторов, изменение нагрузок, включение/отключение шунтов в узлах (КЗ), отключение ветвей. УВ Изменение генераторов, отключение генераторов, изменение нагрузок, электрическое торможение. Учет запаздывания на ввод УВ. В дальнейшем – импульсная разгрузка 20

Функциональная схема алгоритма расчета УВ по условиям допустимости ПАР 21

Модели элементов энергосистемы для расчета послеаварийного режима Генераторы Е за Х. Мощность (турбины) с учетом регулирующего эффекта по частоте НагрузкиСтатическими характеристиками по напряжению и частоте Аварийные возмущения Определяется блоком расчета динамической фазы переходного процесса УВ Изменение генераторов, отключение генераторов, изменение нагрузок 22

Структура ЕЭС/ОЭС 23

Создание новых видов ПА 24 Создание координирующей системы противоаварийной автоматики (КСПА) ЕЭС России, для эффективной координации ЦСПА ОЭС и РЭС путём обеспечения этих ЦСПА текущими значениями: внешних эквивалентов для расчётных моделей зон, защищаемых ЦСПА; максимально-допустимых небалансов при реализации управляющих воздействий ЦСПА; максимально допустимых набросов мощности при отключении ВЛ на транзитные связи зон, защищаемых соседними ЦСПА, (сроки создания ); Разработка и реализация принципов противоаварийного управления энергосистемами мегаполисов( ) Создание автоматики восстановления электроснабжения погашенных энергорайонов ( )

25 Выводы ПА является важнейшим необходимым элементом системы управления режимами ЕЭС России. Эффективное развитие энергосистем возможно только на основе комплексного подхода, гармонично сочетающего как строительство генерации и сетей, так и внедрение систем управление режимами, исключительно важную роль среди которых играют системы ПА.

Спасибо за внимание Демчук Анатолий Тимофеевич, ОАО «СО ЕЭС»