Иерархическая система противоаварийного управления

Иерархическая система противоаварийного управления строится на необходимости сочетать в рамках энергосистемы и ЦСПА, и локальные устройства, поскольку в обозримой перспективе вряд ли можно рассчитывать на создание централизованного устройства управления с районом управления, превышающим размеры объединенной энергосистемы (ОЭС). Централизованное устройство с адаптивным алгоритмом не решает всех задач по обеспечению устойчивости в ОЭС, т.к. не исключает возможности выпадения из синхронной работы отдельных электростанций.

Наличие в ОЭС и ЦСПА, и локальных устройств требует определенной координации их действия. Логичным представляется на локальные устройства и централизованные устройства с малым районом управления возложить задачи по компенсации динамических возмущений за счет средств управления импульсного типа, а на ЦСПА, действующую на уровне ОЭС, — обеспечение статической устойчивости в послеаварийных режимах и устойчивости простых переходов. Однако не всегда имеются соответствующие средства импульсного воздействия, а, кроме того, на локальные и узловые централизованные устройства приходится возлагать решение задач обеспечения статической устойчивости в местном районе, применительно к отдельным связям более низкого (не системообразующего) уровня напряжения. В этих случаях приходится использовать средства управления типа ОГ, ОН и т.п., управляющие воздействия от которых необходимо учитывать при оценке устойчивости ОЭС в послеаварийном режиме.

Если аварийное возмущение таково, что приводит в действие ЦСПА ОЭС и, одновременно, другие устройства более низкого уровня, то без соответствующей координации может оказаться, что управляющие воздействия либо недостаточны (при использовании одних и тех же средств управления), либо избыточны (при использовании разных средств управления). Необходимость координации ЦСПА различных ОЭС между собой вызывается с одной стороны необходимостью предотвращения нарушения устойчивости межсистемных связей из-за несбалансированности управляющих воздействий и аварийных возмущений в одной из ОЭС, а с другой — стремлением к минимизации ущерба от использования средств управления. Решение этих проблем возможно на пути создания многоуровневой иерархической системы противоаварийного управления в ЕЭС. Устройства управления нижнего уровня в такой системе подчиняются устройству следующего более высокого уровня, которое вместе с другими устройствами того же уровня, подчиняются еще более высокому уровню и т.д.

Структурная схема четырехуровневой иерархической системы управления состоит из следующих элементов, между которыми реализуются информационные потоки и управляющие команды:

  • межсистемная связь,
  • передача постоянного тока,
  • район управления ЦСПА,
  • координирующая система противоаварийного управления,
  • централизованное устройство с ограниченным районом управления,
  • локальное устройство.

На нижнем (четвертом) уровне иерархии находятся локальные устройства управления, действие которых направлено на обеспечение устойчивости отдельных энергоблоков (электростанций, электропередач, узлов нагрузки). На следующем (третьем) уровне находятся централизованные устройства, каждое и» которых охватывает сравнительно небольшой район управления. На втором уровне находятся ЦСПА, осуществляющие управление с целью обеспечения устойчивости основных связей в своем районе управления, например, в ОЭС, а иногда и межсистемных связей с соседними ОЭС и использующие как собственные средства управления, так и те, которыми располагают два низших уровня. Наконец, на высшем уровне иерархии осуществляется координация устройств второго уровня, а также могут непосредственно формироваться сигналы управления некоторыми объектами общесистемного значения (например, ППТ) с целью обеспечения устойчивости межсистемных связей между ОЭС.

Построение иерархической системы управления призвано обеспечить наиболее рациональное использование средств управления и предотвратить отрицательное взаимное влияние управляющих воздействий в соседних районах управления при решении задач обеспечения устойчивости параллельной работы. Наряду с этой системой должны функционировать и развиваться другие системы и отдельные устройства, обеспечивающие прекращение асинхронного хода, предотвращение развития лавины частоты после аварийного разделения ЕЭС и др.

В настоящее время иерархическая система находится в стадии становления и ряд положений в организации этой системы подлежит уточнении с учетом технических возможностей, уровня готовности и перспектив развития в области средств телепередачи информации, вычислительной техники и совершенствования отдельных устройств. В частности четырехуровневой приведенная иерархическая система называется условно, т.к. ЦСПА второго уровня имеют выход не только на централизованные устройства различных уровней, но и непосредственно на локальные устройства и средства управления четвертого уровня.

Координирующая система управления (КСПУ)

Общие требования к алгоритмам координации устройств управления на всех уровнях таковы:

  • минимизация ущерба от использования средств управления;
  • предотвращение опасных с точки зрения устойчивости перегрузок связей за пределами района управления в результате управляющих воздействий от устройств нижних уровней иерархии;
  • решение задач координации в «реальном времени», т.е. в пределах соответствующих расчетных циклов дозировки управляющих воздействий.

Алгоритм КСПУ в самом общем виде может быть сформулирован следующим образом:

  • отдельные ОЭС в эквивалентной схеме принимаются как концентрированные подсистемы (с учетом необходимых систем управления в каждой из них), характеризуемые балансами мощности и эквивалентными инерционными постоянными, а межсистемные связи характеризуются их пропускными способностями;
  • учитываются два вида аварийных возмущений — ослабления межсистемных связей и внезапные небалансы мощности в ОЭС вне зависимости от вызвавшей их причины;
  • на основании данных о составе схемы и текущем режиме загрузки каждого из сечений межсистемных связей определяется необходимый объем разгрузки данного сечения по условиям каждого из расчетных аварийных возмущений. При этом в зависимости от предшествующей загрузки и характера возмущения оценка ведется либо по условиям обеспечения нормативного запаса статической устойчивости в послеаварийном режиме, либо по условиям устойчивости простого перехода;
  • вычисляются предельные по устойчивости набросы мощности на каждое из сечений и соответствующие им предельные небалансы в подсистемах, на которые делится энергообъединение данным сечением;
  • определяется предельный небаланс, допустимый при разгрузке каждого из сечений по условиям набросов мощности на все остальные;
  • определяется минимально допустимое соотношение отключаемой нагрузки в приемной части и снижения генерации в передающей, при котором обеспечивается требуемая разгрузка сечения и вместе с тем не превосходится ни одна из величин предельно допустимых набросов на все остальные сечения, а также допустимый уровень отклонения частоты и уменьшения потребления в результате снижения частоты.

Наверх

Координация на нижних уровнях иерархической системы управления

Необходимость координации на нижних уровнях иерархической системы управления появляется при использовании устройствами низших уровней иерархии средств управления типа ОГ, ОН, ОМТ и т.п. Требуется обмен информацией, обеспечивающей согласованность решений, принимаемых на разных уровнях иерархии и приоритетность в использовании средств управления. Возможны следующие варианты координации: выбор управляющих воздействий по условиям статической устойчивости ОЭС в целом возлагается на ЦСПА, а определение управляющих воздействий для обеспечения динамической устойчивости данной электростанции (узла) — на устройства более низкого уровня; если же какое-то средство управления используется устройствами разного уровня, то объем его определяется из условия, учитывающего ступени (объемы) управления, реализуемые устройствами низшего и высшего уровня иерархии для обеспечения динамической или статической устойчивости.

Выбор средств управления на уровне ЦСПА осуществляется с учетом решения, принятого на более низком уровне. Такой подход возможен при использовании на обоих уровнях устройств с определением и запоминанием управляющих воздействий в предаварийном режиме. При необходимости координации локальных устройств, в которых управляющие воздействия выбираются в ходе переходного процесса, приходится учитывать в устройстве более высокого уровня наиболее неблагоприятный вариант управляющих воздействий от локального устройства. Следует подчеркнуть, что решение вопросов координации устройств управления на всех уровнях иерархии сопряжено с весьма существенными трудностями. В настоящее время проводятся научно-исследовательские и проектные работы, направленные на поиск оптимальных вариантов их решения применительно к конкретным энергосистемам и в целом для ЕЭС.

Наверх