Управление режимами объединенной энергосистемы в рыночных условиях

метки: Система, Управление, Электроэнергетический, Мониторинг, Режим, Регистратор, Энергообъединение, Регулятор

Роль электроэнергетики — основополагающая в экономике и социальном развитии каждого государства. В связи с этим, в 90-ые годы, когда произошел распад Советского Союза и образовалось Содружество Независимых государств, правительствами бывших союзных республик был создан Электроэнергетический Совет СНГ, целью которого было прежде всего проведение скоординированных действий для обеспечения устойчивого развития и надежного электроснабжения вновь созданных государств, а также разработка совместных технических решений по эффективному функционированию объединенных энергетических систем.

Единая энергетическая система (ЕЭС) — совокупность производственных или имущественных объектов электроэнергии, связанных единым процессом производства (в том числе производства в режиме комбинированной выработки электрической и тепловой энергии) и передачи электрической энергии в условиях оперативно-диспетчерского централизованного управления в электроэнергетике [1].

В условиях современных рыночных отношений, политической и хозяйственной независимости, как государств содружества, так и регионов внутри самих государств, ЕЭС является основой для взаимовыгодного обмена электроэнергией, оптимизации расходов первичных энергоресурсов, повышения устойчивого электроснабжения потребителей в нормальном и аварийном режимах.

Единая энергетическая система в своем составе объединяет следующие государства: Россию, Белоруссию, Украину, Казахстан, Армению, Азербайджан, Грузию, Латвию, Литву и Эстонию. Кроме того, В режиме синхронной работы с ЕЭС, взаимодействуют многие европейские страны, а именно: Польша, Румыния, Словакия, Чехия, Болгария, Венгрия, Германия.

Объединение энергосистем в ЕЭС позволяет достичь:

• ü снижения необходимых суммарных нагрузок;
• ü сокращения потребности в установленной мощности электростанций;
• ü рационального перераспределения нагрузки между электростанциями для сокращения топливных расходов;
• ü снижения финансовых и материальных затрат на строительство объектов энергетики;
• ü улучшения экологической ситуации.

В настоящее время на территории Европы имеется три независимых энергообъединения:

• Восточная синхронная зона (ЕЭС/ ОЭС);
• Северная синхронная зона (NORDEL) — энергосистемы скандинавских стран;
• Западная синхронная зона (UCTE — энергосистемы 23-х стран континентальной Европы [2].

Энергообъединения ЕЭС/ОЭС и UCTE работают с единой частотой по точно согласованному регламенту регулирования и общим для обеих систем правилам. Но сложность в техническом взаимодействии состоит в том, что Западная и Восточная синхронные зоны значительно отличаются как по существующим нормам организации внутреннего взаимодействия, так и по способам управления. Для улучшения достигнутого ранее уровня оптимальной работы, прежде всего по степени надежности энергоснабжения и качества электроэнергии, необходимо разработать специальные правила технического регламента, позволяющие согласованно и планомерно в синхронном режиме эксплуатировать энергетические объекты европейских систем.

Модернизация Алматинской ТЭЦ-2 путём изменения водно-химического ...

... данного дипломного проекта является модернизация АТЭЦ – 2, с рассмотрением оптимизации водно-химического режима тепловых ... На Алматинской ТЭЦ – 2 установлено 7 энергетических котлов: БКЗ – 420 – 140 – ... с помощью циркуляционных насосов. 2.2.5 Система гидрозолоудаления Система гидрозолоудаления ТЭЦ оборотная, гидравлическая, включает ... осуществляется в горячей воде для зоны теплофикации г.Алматы и в паре ...

В составе единой энергосистемы России в настоящее время работают параллельно 7 объединенных энергосистем, включающих себя более 700 электростанций общей мощностью более 210 ГВт. Две трети генерирующих мощностей приходится на тепловые станции, из которых 55% составляют электроцентрали (ТЭЦ), 45% — конденсационные электростанции (КЭС).

По итогам 2012 года общая установленная мощность электростанций ЕЭС России составила 223070,83 МВт.

Увеличение установленной мощности электростанций ЕЭС России с учетом ввода нового и реконструкцией действующего генерирующего оборудования электростанций составило 6460,5 МВт. Ввод новых мощностей в 2012 году на электростанциях ЕЭС России составил 6134,31 МВт. Выведено из эксплуатации 1911,37 МВт неэффективного и устаревшего генерирующего оборудования [3].

Ежегодно все станции вырабатывают около одного триллиона кВт∙ч электроэнергии. В 2012 году электростанции ЕЭС России выработали 1 032,1 млрд. кВтч (на 1,3% больше, чем в 2011 году).

На рисунке 1 приведены структуры установленной мощности электростанций ЕЭС России (слева) и выработки электроэнергии в ЕЭС России (справа) по состоянию на 01.01.2013 года.

В сравнении с работой локальных энергетических систем создание ЕЭС позволило значительно снизить капитальные вложения в электроэнергетику и уменьшить ежегодные капитальные вложения в каждом государстве — члене объединенной ЭС.

Рисунок 1 — Структура установленной мощности электростанций ЕЭС России (слева) и структура выработки электроэнергии в ЕЭС России (справа) по состоянию на 01.01.2013 года.

Но наряду с видимыми преимуществами в последнее время в развитии ЕЭС наблюдаются и ощутимые недостатки:

• постоянное недовыполнение заданий по вводу генерирующих мощностей;
• низкий объем строительства современных электростанций;
• слабое развитие электросетей и средств регулирования потоками электроэнергии в них;
• увеличивающийся рост объема морально устаревшего оборудования электростанций;
• значительные потери электроэнергии в электрических сетях и др.

В советское время управление ЕЭС осуществлялось достаточно эффективной системой диспетчерского управления. Принцип планирования и управления режимами заключался в строгом подчинении каждыми ступенями и временных уровней управления более высоким ступеням и уровням с широким использованием принципа оптимальности. Вырабатываемые на каждой ступени и уровне управления решения определяются требованиями оптимизации режима с использованием эквивалентных характеристик частей ЕЭС, соответствующих более низким ступеням и уровням управления. Полученные задания отрабатываются на каждой из более низких ступеней и в каждом уровне с уточнением и детализацией на основе использования более полных моделей управляемых на этих уровнях частей ЕЭС. При этом на нижних ступенях и уровнях управления должны готовиться эквивалентные характеристики частей ЕЭС для высших ступеней управления [2].

Контрольная работа: Системы управления автоматизированным технологическим ...

... основных понятий в области числового программного управления металлорежущим оборудованием устанавливает ГОСТ 20523-80. Числовое программное управление станком (ЧПУ) — управление обработкой заготовки на станке по управляющей ... такого режима состоит в оптимизации процесса обработки, чего сама по себе СЧПУ обеспечить не в состоянии. Многие ранние проекты систем адаптивного управления базировались ...

Для осуществления управления ЕЭС была создана автоматизированная система с применением современной цифровой вычислительной техники и средств связи.

При распаде СССР на независимые государства и разделении между ними собственности электроэнергетической отрасли бывшего государства развитие ЕЭС и ее системы стало в основном определяться политическими и социальными процессами новых государств и коренным образом претерпело значительные изменения.

Крупные электростанции (ГРЭС мощностью 1000 МВт и выше, гидроэлектростанции мощностью более 300 МВт) и магистральные, межсистемные и межгосударственные линии электропередач, а также региональные районные энергосистемы, объединенные в Единую энергосистему России, вошли в состав Российского Акционерного общества (РАО) энергетики и электрификации «ЕЭС России».

При управлении и планировании режимами решаются следующие задачи:

• ü выбор состава включенного генерирующего оборудования «на неделю вперед» с уточнением выбранного состава в течение недели;
• ü планирование на предстоящие сутки на основании выбранного состава генерирующего оборудования и законтрактованных объемов поставок электроэнергии;
• ü формирование прогнозного диспетчерского графика;
• ü внутрисуточное (оперативное) планирование режимов УЭС на установленный интервал, обеспечение поставок электроэнергии в пределах балансирующего рынка;
• ü формирование диспетчерских графиков, информации, необходимой оперативному персоналу, участникам рынка и инфраструктурным организациям для управления режимами Единой энергосистемы России в данное время и в соответствии с целями, установленными действующими нормативными документами (правилами), при условии соблюдения технологических ограничений;

• И хотя, при переходе к рыночной экономике задачи оперативно-диспетчерского управления энергетическими режимами в целом не претерпели существенных изменений, следует отметить, что выбор поставщиков, состава включенного генерирующего оборудования, поставщиков электроэнергии при планировании диспетчерских графиков на сутки вперед и поставщиков электроэнергии, на так называющем балансирующем рынке, требуют принятия принципиально новых решений, основанных на управлении технологическими режимами работы объектов электроэнергетики в порядке. Основные положения функционирования оптового рынка и правила оптового рынка утверждены Правительством Российской Федерации. Централизованное координирование оперативно-диспетчерским управлением режимами объединенной энергосистемы РФ осуществляется открытым акционерным общество <#»706170.files/image002.gif»>

Проектирование технологических процессов обработки экономической информации

... программы Исходные данные контрольного примера Отлаженный текст программы Описание контрольного примера Документация по программному обеспечению Технологическая документация Технологическая сеть проектирования процесса обработки информации в пакетном режиме. Схема выполнения работ по проектированию технологического процесса обработки информации для задачи, ...

Рисунок 3 — Архитектура системы сбора информации

Системным оператором ЕЭС определены критерии, позволяющие выделить и использовать конкретные технологические нарушения для целей верификации БДМ, а также разработан порядок сбора и подготовки исходной информации о предаварийном режиме и самом технологическом нарушении [7].

Системный оператор ЕЭС определяет критерии, которые используются для выделения технологических нарушений для целей верификации БДМ. Кроме того, специалистами разработан регламент сбора и подготовки исходной информации о предаварийном режиме и самом технологическом нарушении.

Для верификации выбираются технологические нарушения, связанные с возникновением в ЕЭС/ОЭС аварийных небалансов мощности от 800 МВт и более, а также вызванные отключением генераторов или отделением отдельных ОЭС от ЕЭС. По соответствующим запросам во всех ОЭС собираются данные по предшествующему режиму, составу и загрузке включенного на момент технологического нарушения генераторного оборудования, о диапазонах регулирования его активной мощности. Оценка технологического нарушения производится на основании расчета предаварийного электрического режима.

Оценка достоверности БДМ выполняется по совпадению следующих параметров:

• частоты (максимальное отклонение, скорость снижения, квазистационарное значение) в отдельных ОЭС и ЕЭС/ОЭС в целом;

2. частот и фаз межзональных колебаний в диапазоне 0.05 Гц — 0.5 Гц;

• характера демпфирования колебаний;
• временного сдвига отклонения частоты;
• характера изменения мощности по отдельным линиям электропередач.

Постоянная верификация и актуализация базовой динамической модели (БДМ) позволяет использовать ее как эталонную модель для создания и актуализации динамических моделей отдельных ОЭС, применяющихся в службах электрических режимов Системного оператора. Это повышает точность анализа электромеханических переходных процессов при решении технологических задач и обеспечивает выполнение требований нормативных документов при назначении электрических режимов.

Верификация БДМ и подобных динамических моделей отдельных ОЭС должна выполняться периодически, на постоянной основе.

Дальнейшее развитие технологии верификации связано с необходимостью автоматизации процедуры подготовки динамической модели, включающей:

• сбор информации с регистраторов СМПР;
• получение предаварийного электрического режима;
• сбор данных оперативно-информационного комплекса (ОИК) Системного оператора о составе и загрузке генерирующего оборудования электростанций на момент возникновения технологического нарушения.

Постоянная актуализация БДМ и ее верификация по технологическим нарушениям позволяют сделать эту модель эффективным инструментом мониторинга системной надежности.

При формировании сверхмощного энергообъединения, примером которого может служить возможное энергообъединение ОЭС/ЕЭС и UCTE, возникает риск появления низкочастотных колебаний в диапазоне частот (0.1 — 2) Гц. Чем ниже частоты колебаний, тем более системный характер они приобретают, т.е. колебания пониженных частот определяются не столько региональными параметрами района возмущения, сколько свойствами всего энергообъединения в целом. Эти колебания могут ограничить режим работы системы, приводя к сокращению перетоков мощности и к широкомасштабным технологическим нарушениям. Если эти колебания плохо демпфируются, то раскачивание системы может привести к каскадному отключению линий электропередач и генераторов и вызвать значительные нарушения электроснабжения потребителей [7].

Система возбуждения генератора

... их настройка. В данной дипломной работе представлена основная часть такой системы управления. 2. Общие сведения о генераторах и системах возбуждения генераторов. электромеханические индукционные генераторы переменного тока электромагнит Современный генератор электрического тока - это внушительное ...

В рамках исследования работы энергообъединения на основе записей СМПР параметров режимов при технологических нарушениях проводится мониторинг низкочастотных колебаний, в процессе которого на основе преобразования Фурье рассчитываются и строятся амплитудно-частотные характеристики регистрограмм частоты при технологических нарушениях.

Эффективность регулирования активной мощности и частоты как в аварийных режимах, так и в нормальных, главным образом зависит от характера статических частотных характеристик (СЧХ) энергообъединения. В каждой точке СЧХ можно определить крутизну частотной характеристики энергосистемы, определяющую реакцию энергосистемы на возникшее возмущение, действие первичного регулирования частоты.

Важнейшей динамической характеристикой энергообъединения, которая учитывается при оперативно-диспетчерском управлении и при анализе аварий является крутизна частотной характеристики. Она определяет настройку АРЧМ и ряда устройств противоаварийной автоматики.

СМПР позволяет повысить точность определении СЧХ, более точно зафиксировав окончание процесса первичного регулирования частоты и установление ее квазистационарного значения.

В соответствии с анализом значений крутизны частотной характеристики ЕЭС/ОЭС при различных технологических нарушениях, проведенном в течение 2005-2007 годов, ее средняя величина составляет 22700 МВт/Гц, максимальная — 28700 МВт/Гц и минимальная — 17500 МВт/Гц.

Системный оператор ЕЭС ведет планомерную работу по использованию информации о фазах векторов напряжений, полученной от СМПР для определения запасов устойчивости энергосистемы и выработке управляющих воздействий для ввода режимных параметров в допустимую область. Например, проводятся исследования по выявлению возможности организации управления режимами энергосистемы по данным СМПР применительно к ОЭС Урала. ОАО «НИИПТ» по заказу ОАО «СО ЕЭС» проводит работу по исследованию эффективности разработанных в различных научно-исследовательских организациях России алгоритмов управления установившимися и переходными режимами энергосистемы путем воздействия на турбины энергоблоков. На базе полученных знаний разработан алгоритм управления, реализующий с помощью цифровой модели регулятора мощности турбины закон формирования управляющего воздействия.

В настоящее время начата работа по созданию системы мониторинга запасов устойчивости Тюменской энергосистемы. Необходимость такой работы связана с тем, что высокие темпы роста нагрузки потребителей северных районах Тюменской области приводят к утяжелению режимов и понижению запасов устойчивости энергосистемы. Минимально необходимое и достаточное ограничение потребителей возможно только при максимально точном определении коэффициентов запаса устойчивости энергосистемы в реальном времени.

Анализ технологических нарушений и аварий с использованием данных СМПР проводится в ЕЭС России в экспериментальном порядке. Для дальнейшего развития этого направления необходимо разработать процедуру анализа технологических нарушений и аварий с использованием технологии СВРП и увеличить количество регистраторов СМПР на энергообъектах ЕЭС/ОЭС [7].

Моделирование работы системы управления вентильным двигателем ...

... потока возбуждения) относительно осей фаз. Эта информация поступает с ДПР. квадрокоптер двигатель вентильный управление Информация с ДПР обрабатывается системой управления, и формируются сигналы управления ключами, ... данного курсового проекта является моделирование работы системы управления вентильным двигателем приводом несущего винта ЛА типа "квадрокоптер". В процессе выполнения работы был ...

Это позволит выполнить верификацию динамической модели по технологическому нарушению (данным СМПР) и использовать ее как для анализа причин аварий, так и для разработки научно-технических рекомендаций по их предотвращению в будущем.line приложения технологии СВРП предлагается использовать в следующих областях:

• оценка состояния;
• мониторинг уровней устойчивости;
• мониторинг асинхронных режимов;
• мониторинг функционирования автоматических регуляторов возбуждения и систем возбуждения генераторов электростанций;
• противоаварийное управление.

Оценка состояния решается на всех уровнях диспетчерского управления (СО, ОДУ, РДУ) с использованием ПО «Космос». Источником сведений для ПО «Космос» является информация из ОИК СК-2003.

для ПО «Космос» в Тюменском РДУ данные регистраторов СМПР реализованы в виде подсистемы системы мониторинга уровней устойчивости. При этом данные регистраторов СМПР используются в качестве информации, дублирующей ОИК.

В перспективе предполагается организовать более широкое использование данных регистраторов СМПР для ПО «Космос» в качестве информации, дополняющей ОИК. Для этого необходимо разработать и внедрить в эксплуатацию автоматическую систему сбора информации с регистраторов СМПР и ее передачу в ОИК всех уровней диспетчерского управления.

Мониторинг уровней устойчивости реализован в ОЭС Урала в виде системы мониторинга запасов устойчивости в северных регионах Тюменской области (СМЗУ в СРТО).

СМЗУ позволяет 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. На рисунке 4 приведена структура программно-технического комплекса СМЗУ.

Рисунок 4 — Структура программно-технического комплекса СМЗУ

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

— Измерительная система обеспечивает поток измеряемых и вычисляемых данных на следующий уровень СМЗУ — систему сбора — 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).

Оценка состояния является основной задачей комплекса оперативно-диспетчерского управления, решениекоторой формирует расчетную модель текущего установившегося режима.

Точность оценки состояния энергосистемы за счет учета взаимных углов напряжений в разных узловых точках повышается при расширении перечня технологий векторного измерения исследуемых параметров.

Назначение и возможности систем вибрационного мониторинга и диагностики ...

... Система мониторинга и диагностики «Dream for Windows» в полной мере использует основные возможности превентивной диагностики узлов роторного оборудования. Ее разработчики являются одними из основателей превентивной вибрационной диагностики, ... сложные, чем при мониторинге, методы анализа вибрации, позволяющие получать полный объем диагностической информации. Вибрационная диагностика может проводиться ...

в настоящее время в составе СМЗУ функционирует новый модуль оценки состояния, который выполняет расчеты в циклическом режиме.

По модели реального времени с помощью информационной расчетной системы (ИРС) производится расчет условий устойчивости. Информация поступает от векторных регистраторов параметров режима, от системы сбора и обработки телеметрии (SCADA),результаты расчета максимально допустимых перетоков (МДП) и определения опасных сечений и обрабатывается автоматической расчетной системой.

Для получения экономического эффекта, принятые диспетчером решения по корректировке ограничений перетоков мощности в опасных сечениях и реальном времени на основе расчета МДП текущего режима, должны быть максимально обоснованными и технически грамотными.

В 2009 г. СМЗУ была введена в северных регионах Тюменской области в промышленную эксплуатацию. В перспективе — внедрение СМЗУ в других операционных зонах СО и в системообразующей сети ЕЭС России.

На основе измерения взаимных углов векторов напряжений различных ОЭС ЕЭС России необходимо организовать мониторинг асинхронных режимов, что даст возможность проводить обширные исследования длительных асинхронных режимов и разрабатывать новые методы управления ими.

Оценка правильности работы АРВ в части демпфирования синхронных колебаний в системе и поддержания заданных уровней напряжения на шинах электростанций проводится на основе мониторинга функционирования автоматических регуляторов возбуждения (АРВ) и систем возбуждения генераторов электростанций.

АРВ рассматривается здесь как один из основных системных регуляторов, обеспечивающих надежность функционирования ЕЭС России. Этот вид мониторинга предполагается организовывать на всех крупных электростанциях, для чего необходимо:

• разработать технологию мониторинга функционирования систем возбуждения и автоматических регуляторов возбуждения генераторов электростанций;
• создать системный проект мониторинга функционирования систем возбуждения и автоматических регуляторов возбуждения генераторов электростанций;
• разработать нормативно-техническую документацию (НТД), обеспечивающую мониторинг функционирования систем возбуждения и автоматических регуляторов возбуждения генераторов электростанций.

Мониторинг правильности функционирования АРВ и систем возбуждения генераторов позволит контролировать соответствия действительности заявляемых электростанциями характеристик, установленных на генераторах систем и регуляторов возбуждения [7].

Сегодня 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.

Автоматизированная информационная система мониторинга инженерных сетей

... данных об истинных параметрах и топологии сети [1]. Целью дипломного проекта является создание автоматизированной информационной системы мониторинга инженерных сетей на базе Единой дежурно-диспетчерской службы ... форм отчетности; задачи информационного обеспечения для планирования работ по реконструкции и ремонту инженерных сетей, а также автоматическое отслеживание остаточного ресурса оборудования. ...

Для развития ЕЭС России предусматривается:

• строительство ЛЭП напряжением 500 и 1150 кВ — для создания мощной электрической связи между восточной и европейской частями;
• укрепление транзитных связей между объединенной энергетической системой: ОЭС Средней Волги — ОЭС Центра — ОЭС Северного Кавказа, дающих возможность увеличить надежность энергоснабжения Северного Кавказа, и ОЭС Урала — ОЭС Средней Волги — ОЭС Центра и ОЭС Урала — ОЭС Северо-запада для выдачи избыточной мощности ГРЭС Тюмени;
• укрепление системообразующих связей между ОЭС Центра и Северо-запада;
• развитие электрической связи между ОЭС Востока и ОЭС Сибири для обеспечения параллельной работы всех энергообъединений страны и гарантии надежного энергоснабжения районов Дальнего Востока.

Кроме того, внутренний рынок РФ можно вполне обеспечить, используя нетрадиционные возобновляемые энергоресурсы (геотермальная энергия, ветровая, солнечная, биомасса и т.д.).

Использование возобновляемых источников энергии в целях электроснабжения с экономической точки зрения даже при интенсивном развитии этого вида топлива пока еще будет составлять единицы процентов от общего расхода энергоресурсов.

1. Федеральный закон Российской Федерации от 26 марта 2003 г. № 35-ФЗ «Об электроэнергетике».

2. Б.И. АюевМетоды и модели эффективного управления режимами единой электроэнергетической системы России.

• . php/Компания: СО_ЕЭС_Системный_оператор_Единой_энергетической_системы <http://www.tadviser.ru/index.php/Компания:СО_ЕЭС_Системный_оператор_Единой_энергетической_системы>
• [Электронный ресурс].

• Б.И. Аюев. Система мониторинга переходных режимов. — ОАО «СО ЕЭС» Россия. — [Электронный ресурс]. — <http://forca.ru/stati/energetika/sistema-monitoringa-perehodnyh-rezhimov.html >.
• B.

Ayuev, P. Erokhine, Y. Kulikov. IPS/UPS Wide Area Measuring System / CIGRE, 41 Session, August 27 — September 01, 2006.

• А. Жуков, заместитель главного диспетчера;
• Ю. Куликов, начальник отдела научно-технического сотрудничества;
• А. Демчук, руководитель Центра внедрения противоаварийной и режимной автоматики;
• И. Мацкевич, заместитель руководителя Центра внедрения противоаварийной и режимной автоматики, ОАО «Системный оператор Единой энергетической системы». — Система мониторинга переходных режимов. — <http://www.ruscable.ru/article/Sistema_monitoringa_perexodnyx_rezhimov/>
• [Электронный ресурс].

• Колчанова В.А., Никитин А.В. Современное состояние электроэнергетики России и перспективы дальнейшего развития. — Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Россия.