Подходы к созданию автоматического группового регулятора напряжений для энергорайона с функцией координации локальной ПА www.anares.ru Воропай Н.И., Осак. - презентация

1 Подходы к созданию автоматического группового регулятора напряжений для энергорайона с функцией координации локальной ПА Воропай Н.И., Осак А.Б., Домышев А.В., Панасецкий Д.А., Бузина Е.Я. ИСЭМ СО РАН, г. Иркутск

2 Введение В ЕЭС России (особенно в Сибири и на Дальнем Востоке) актуальной становится задача поддерживания допустимых уровней напряжения на подстанциях при изменении режимных условий в широком диапазоне, в том числе в послеаварийных режимах. Для решения данной задачи массово устанавливаются плавно и дискретно управляемые источники реактивной мощности (ИРМ): статические тиристорные компенсаторы реактивной мощности (СТК), управляемые шунтирующие реакторы (УШР), батареи статических конденсаторов (БСК) и другие устройства, которые можно отнести к устройствам типа FACTS.

3 Введение Для минимизации затрат на электросетевое строительство (строительство и реконструкцию ВЛ, установку ИРМ) предлагается помимо локальных регуляторов напряжения (ЛРН) и локальных устройств противоаварийной автоматики (ЛПА) создавать автоматические групповые регуляторы напряжений для энергорайона с функцией координации локальных регуляторов и локальной ПА. Общая идея заключается в получении системного эффекта от совместного и согласованного использования управляемого оборудования нескольких энергообъектов в отдельных тяжелых и критических режимах. Ожидается, что такие групповые регуляторы районного масштаба сократят необходимые объемы ввода в эксплуатацию установок ИРМ с низким числом часов использования (использование либо в пиковых режимах, либо в минимальных режимах), а также повысят пропускную способность электрических сетей.

4 Постановка задачи В настоящей работе авторами рассматриваются подходы к созданию автоматического группового регулятора напряжения (ГРН) для энергорайона с функцией координации локальных регуляторов ИРМ (для УШР, СТК и др.) и локальной ПА типа автоматики ограничения снижения напряжения (АОСН), автоматики ограничения повышения напряжения (АОПН) и автоматики управления реактором (АУР). Основная идея заключается в том, что групповой регулятор определяет согласованные уставки локальных регуляторов и локальной ПА, и самостоятельно не управляет электрооборудованием, выполняя только функции верхнего уровня автоматической системы управления.

5 Постановка задачи Групповой регулятор напряжений для энергорайона представляет собой вычислительный комплекс, установленный на узловой подстанции или в диспетчерском пункте, работающий в автоматическом режиме, оснащенный цифровыми каналами связи с локальными регуляторами ИРМ и локальной ПА на энергообъектах. Источниками информации о текущих режимах может выступать: система сбора и передачи информации (ССПИ), используемая для ПА; системы телемеханики для районных и региональных диспетчерских пунктов.

6 Постановка задачи В нормальном режиме работы ГРН выполняет в реальном времени расчеты уставок и передает их по каналам связи в ЛРН и ЛПА на энергообъекты. При нарушении работы каналов связи, спустя заданную выдержку времени, ЛРН и ЛПА переходят на заранее заданные уставки. В ЛРН и ЛПА осуществляется контроль допустимости значений получаемых от ГРН уставок. В ЛПА имеются ступени с заранее заданными уставками (на границе допустимых диапазонов), которые не меняются ГРН, тем самым исключается повреждение оборудования или нарушение устойчивости при ложной работе ГРН.

7 Постановка задачи На функциональном уровне ГРН состоит из следующих подсистем: подсистема сбора телеинформации и ее первичной обработки; подсистема оценивания состояния (ОС); подсистема анализа режима, расчета уставок и выработки управляющих воздействий (УВ) на смену уставок ЛРН и ЛПА; подсистема выдачи УВ и анализа фактической работы ЛРН и ЛПА; общая информационная платформа ГРН.

8 Подсистема сбора телеинформации и ее первичной обработки получение телеинформации: –телеизмерения (ТИ) параметров режима; –телесостояния (ТС) элементов сети; –ТИ и ТС по ИРМ, управление которыми выполняется ЛРН и ЛПА, для которых ГРН выдает уставки. –ТИ и ТС от ЛРН и ЛПА по доступности управления и наличию запасов по регулированию. первичная обработка телеинформации и хранение ретроспективной информации в архивах.

9 Подсистема оценивания состояния Выполняет задачу оценивания состояния на нескольких расчетных схемах: сокращенная расчетная схема энергорайона (уровень объектов ЕНЭС); расширенная (подробная) расчетная схема энергорайона (с объектами 35 кВ и выше); сокращенная расчетная схема ЭЭС (уровень объектов ЕНЭС); расширенная (подробная) расчетная схема ЭЭС (с объектами 110 кВ и выше); динамически формируемая расчетная схема сети по критерию наблюдаемости для задачи ОС.

10 Подсистема оценивания состояния Для каждой расчетной схемы выполняется: первичная достоверизация; оценивание состояния; автоматический контроль оцененного режима (проверка балансов, оценка отклонения от измерений, нахождение параметров режима в технологических пределах, сравнение с предыдущим успешным расчетом). По итогам расчета оценивания состояния на нескольких схемах сети выполняется сопоставление результатов, и выбираются схемы, пригодные для дальнейших расчетов.

11 Подсистема анализа режима Для каждой расчетной схемы, полученной из блока ОС и одобренной для решения технологических задач выполняется: оценку режима по качественным критериям, основанным на формальных логических правилах, с последующей его классификацией (нормальный, ремонтный, аварийный, послеаварийный, вынужденный и т.п.); оценку режима по количественным критериям, с последующей его классификацией (нормальный, аварийный, вынужденный и т.п.). обобщенную классификацию режима на основании качественной и количественной оценки.

12 Подсистема анализа режима К количественным критериям оценки режима можно отнести: устойчивость к набору нагрузки с учетом ограничений (определяется методом утяжеления); оценку резервов по реактивной мощности при утяжелении режима; оценку резервов по реактивной мощности по критерию n-1 (отключение ИРМ или отключение секций шин с ИРМ);

13 Подсистема анализа режима Выполняется сверка полученной классификации для разных расчетных схем, после чего может выполняться оптимизация по нескольким направлениям: экономический критерий (снижение потерь электроэнергии во всей сети или в заданном фрагменте сети); качество электроэнергии и допустимость режима (ввод режима в допустимую область по напряжению с учетом ограничений по перегрузке оборудования); оценка надежности режима (перебор нормативных возмущений в сети с оценкой допустимости/недопустимости послеаварийного режима, в случае недопустимости послеаварийного режима осуществляется совместный ввод послеаварийного и исходного режима в допустимую область).

14 Подсистема анализа режима В зависимости от классификации режима, выполняется или не выполняется оптимизация. Оптимизация может выполняться по нескольким направлениям: в нормальном режиме снижаются потери, оценивается и повышается режимная надежность, в тяжелом режиме выполняется ввод в допустимую область, в вынужденном режиме обеспечиваем резервы быстрого управления для повышения надежности и устойчивости ЭЭС в целом и устойчивости узлов нагрузки.

15 Подсистема анализа режима Далее выполняется совместная оценка нескольких вариантов оптимизации режима и сопоставление УВ. При оптимизации учитывается состояние управляемых элементов сети, ресурсы их управления. Осуществляется минимизация ресурсоемких УВ (отключение выключателей БСК и ШР, управление РПН). Выполняется оценка волатильности режимных параметров, для исключения многократных переключений выключателей, РПН. Осуществляется формирование оптимальных УВ, в соответствии с рассмотренными выше критериями. На основании комплексной оптимизации и оптимальных УВ рассчитываются уставки ЛРН и ЛПА для их последующей передачи на объекты.

16 Подсистема анализа режима Далее выполняется моделирование рассчитанных уставок ЛРН и ЛПА на разных расчетных схемах, моделируется возникновение нормативных возмущений. Выполняется оценка достижения эффекта по разным критериям. Оценка совокупной эффективности от смены уставок ЛРН и ЛПА. Возможно, в случае неудачи потребуется итеративный перебор для гармонизации взаимопротиворечивых УВ по разным критериям.

17 Подсистема выдачи УВ и анализа фактической работы ЛРН и ЛПА осуществляет проверку отсутствия сбоев в расчетных алгоритмах (на основании данных самодиагностики); передает рассчитанные уставки ЛРН и ЛПА на энергообъекты; получает сигналы подтверждения смены уставок ЛРН и ЛПА; осуществляет оценку смены уставок ЛРН, оценивает адекватность реализованного управления; выполняет сравнение ожидаемого расчетного эффекта и реального эффекта от смены уставок ЛРН и ЛПА, осуществляет классификацию УВ, в случае неадекватности выдает сигнализацию и блокирует некоторые алгоритмы оптимизации (до их перенастройки со стороны эксплуатации).

18 Общая информационная платформа ГРН Предлагается построить на технологическом ядре SCADA АНАРЭС и ППО «ПЛАТФОРМА-АПК». Основные функции информационной платформы: запуск и контроль программных модулей (выполняет сервер приложений SCADA АНАРЭС); обеспечение функционирования базы данных реального времени для всех задач ГРН (выполняет сервер каналов SCADA АНАРЭС); самоконтроль системы (возможно совмещенный со сторожевым таймером при его наличии), блокировка управления и сигнализации;

19 Общая информационная платформа ГРН Основные функции информационной платформы: стыковка с ССПИ и системами телемеханики; выдача команд на УВ, на смену уставок ЛРН и ЛПА, контроль прохождения команд; запуск и контроль расчетных задач (включая автоматическое принудительное снятие при их зависании), блокировка управления при сбоях.

20 Выводы В настоящее время в ИСЭМ СО РАН разрабатывается лабораторный прототип системы, в соответствии с предложенным подходом к созданию автоматического ГРН для энергорайона с функцией координации ЛРН и ЛПА. При разработке особое внимание уделяется вопросам надежной работы программных блоков, функциям их самодиагностики. Предполагается, что разрабатываемая система должна работать без участия обслуживающего персонала.