CC BY
19
4
Энергетика и электротехника -►
УДК 621.316.9
А.В. Зайцев, В.Н. Костин
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЙСТВИЯ АВТОМАТИКИ ОГРАНИЧЕНИЯ ПОВЫШЕНИЯ ЧАСТОТЫ
Эффективное противоаварийное управление энергорайонами потенциального выделения возможно лишь при наличии централизованной многоуровневой автоматизированной системы противоаварийной автоматики. На высшем уровне в режиме реального времени осуществляется сбор и обработка информации о параметрах режима и формирование управляющих воздействий на изменение направления действия или уставок локальных автоматик низшего уровня.
Для обеспечения эффективности действия автоматики ограничения повышения частоты (АОПЧ) при аварийном выделении энергорайона с избытком генерации необходима следующая информация: схема сети района;
состав генерирующего оборудования и его характеристики по возможностям регулирования частоты и мощности;
величина генерации электростанций района; величина нагрузки района. Переработка указанной информации должна проводиться в темпе реального времени. Автоматизация этого процесса обеспечит принятие обоснованных решений по выбору уставок и направления действия АОПЧ и, соответственно, повысит надежность электроснабжения потребителей.
Ленинградским РДУ — филиалом ОАО «СО ЕЭС» — планируется осуществить разработку программного комплекса (ПК) «Система контроля эффективности действия АОПЧ» для мониторинга текущей генерации и потребления во всех районах потенциального выделения в энергосистеме Санкт-Петербурга и Ленинградской области.
Информация о схеме электрической сети района потенциального выделения может быть получена достаточно точно с помощью существующей системы телеизмерений (ТИ) и имеющихся в распоряжении диспетчера программных средств, например ПК «Заявка».
Следует отметить, что, несмотря на сохраняющуюся общую недостаточность наблюдаемости параметров режима работы энергосистемы, в условиях развивающегося рынка электроэнергии и мощности режим работы электростанций, состав генерирующего оборудования и текущая генерация каждого из генераторов станции в достаточной мере фиксируются средствами телеизмерений и передаются по выделенным каналам.
Таким образом, данные о величине мощности генераторов, остающихся в выделившемся районе, могут использоваться в разрабатываемом ПК «Система контроля эффективности действия АОПЧ», благодаря созданию интерфейса для одной из подпрограмм оперативно-информационного комплекса (ОИК).
Состав и характеристики генерирующего оборудования определят возможность изменения величины генерации после выделения энергорайона за счет:
регулирования мощности энергоблоков (агрегаты ТЭС, участвующие в регулировании частоты);
отключения энергоблоков (агрегаты ГЭС и ГТУ, переходный процесс регулирования мощности которых имеет большую постоянную времени);
разгрузки энергоблоков (агрегаты КЭС, оснащенные автоматической системой аварийной разгрузки блоков).
Определение текущей нагрузки энергорайона осуществляется с помощью телеизмерений генерации Рг(/) и перетоков мощности Рсв(0 по элементам связи с энергосистемой:
Рнагр р-на (0 = ВД + Дв(0.
С учетом незначительного изменения нагрузки внутри шага квантирования по времени (до 10 минут) получаемые данные вполне достаточны для получения объективной оценки нагрузки района.
Полученные данные по нагрузке экспортируются из ОИК в ПК «Система контроля эффективности действия АОПЧ».
Для районов или части районов, не оснащенных вообще или в достаточной мере средствами телеизмерений, следует использовать данные о нагрузках, полученные по результатам контрольных замеров, выполняемых два раза в год (в июне и декабре). В связи с этим достоверная оценка величины нагрузки в таких районах — весьма актуальная и трудоемкая задача, требующая решения в режиме реального времени.
Поскольку данные нагрузок в дни проведения контрольных замеров получают ежечасно, для каждой подстанции района формируется следующий массив значений нагрузок:
Дата контрольного замера
Час 0 1 2 23 24
Рш, МВт Рн0 Рн1 Рн2 Рн23 Рн24
На базе таких массивов определяется нагрузка района потенциального выделения Рнагр р-на(0 в дни контрольных замеров. Для расчета нагрузки района в произвольный день месяца и час суток целесообразно использовать методы интерполяции функции Рнагр р-на(0. В частности, целесообразно использовать интерполяцию сплайнами, как быстрый, эффективный и устойчивый способ интерполяции функций [3].
На основании данных о текущей нагрузке Рнагр р-на(0 и генерации Рг(0, составе генерирующего оборудования, его типе и технических характеристик нетрудно сделать вывод о сбалансированности района потенциального выделения. Комплексный анализ состояния схемы и сбалансированности района выделения позволит получить информацию о необходимости изменения уставок или ввода/вывода локальных АОПЧ в режиме реального времени.
Районы потенциального выделения. Энергосистема Санкт-Петербурга и Ленинградской области включает в себя следующие районы и электростанции потенциального выделения на изолированную работу действием частотной делительной автоматики (ЧДА):
район Севера, в том числе Выборгская ТЭЦ (ТЭЦ-17), Северная ТЭЦ (ТЭЦ-21);
район Юга, в том числе Юго-Западная ТЭЦ, Василеостровская ТЭЦ (ТЭЦ-7), Первомайская ТЭЦ (ТЭЦ-14), Автовская ТЭЦ (ТЭЦ-15);
Центральная ТЭЦ (ЭС-2);
Правобережная ТЭЦ (ТЭЦ-5);
Волховская ГЭС (ГЭС-6);
Светогорская ГЭС (ГЭС-11);
Нарвская ГЭС (ГЭС-13);
Киришская ГРЭС;
Южная ТЭЦ (ТЭЦ-22);
Юго-Западная ТЭЦ.
Описание схемы энергорайона и исходных данных. Графическое описание и текущая корректировка схем районов потенциального выделения должны осуществляться в графическом редакторе Microsoft Visio, использующем векторную графику. На схемах достаточно отражать только основное оборудование: генераторы электростанций, линии электропередач, трансформаторы и выключатели. Графические обозначения всех элементов схем должны соответствовать действующим ГОСТ. Кроме того, в соответствии со стандартом ОАО «ФСК ЕЭС» СТО 5694700729.240.10.035-2009 все условные графические обозначения линий электропередачи, электрооборудования объектов, а также электрические соединения между ними в соответствии с классом напряжения должны выделяться цветом и иметь определенные тип и толщину линий.
Включенное/отключенное положение динамических элементов (силовые выключатели) должно быть отображено на электрической схеме цветовой индикацией в соответствии с требуемой палитрой цветов для различных классов напряжения.
Массивы исходных данных о генерации в районах потенциального выделения и потоках активной и реактивной мощностей по линиям электропередач, трансформаторам и внешним связям рассматриваемых районов должны формироваться на основе данных телеизмерений ОИК «Монитор Электрик» с настраиваемой периодичностью. Минимальную периодичность следует принять не более 1 мин. [4].
Массив исходных данных о величине нагрузки районов должен формироваться двумя различными способами:
расчетом сальдо между генерацией и потоками активной мощности по внешним связям районов потенциального выделения;
4
Энергетика и электротехника -►
интерполяцией данных ежегодных контрольных замеров нагрузки, проводимых не менее двух раз в год (в июне и декабре).
Основное содержание работ. Разработка интерфейса пользователя, позволяющего в удобной форме осуществить контроль эффективности действия АОПЧ в режиме реального времени, должна включать в себя: главное меню пользователя; информационные файлы второго уровня. Главное меню должно обеспечивать: световую сигнализацию об условиях эффективности работы АОПЧ;
доступ к информационным файлам второго уровня, отражающим топологию сети района потенциального выделения электростанций с графическим представлением данных;
возможность изменения направления действия АОПЧ (введено/выведено).
Информационные файлы второго уровня для каждого из районов потенциального выделения должны содержать:
электрическую схему выделенного района с индикацией текущего состояния каждого элемента (рабочее/нерабочее) и указанием для каждого элемента текущих значений потоков мощности;
графическую информацию об изменении величины генерируемой мощности, величине мощности нагрузки с периодичностью 1 мин;
графическое отображение временных интервалов, для которых необходимо изменять уставки или направление действия локальных АОПЧ.
Требования к ПК как к программному продукту. ПК должен быть разработан как web-приложение, обеспечивать регулярную загрузку данных из ОИК с настраиваемой периодичностью, быть совместимым с операционными системами и базами данных.
Серверная часть ПО развертывается на всех 32—64 разрядных серверных операционных системах Windows c предустановленным Internet Information Server и платформой NET 4.0: Windows Server 2003; Windows Server 2008, 2008 R2.
Для серверной части необходимо предусмотреть использование сервера СУБД MS SQL Server 2005-2008.
Для работы с клиентской частью может использоваться любая операционная система с установленным пакетом Silver Light 3 и выше.
Для совместимости с офисными средствами обмен данными должен выполняться с использованием табличного процессора Microsoft Excel различных версий. Все отчеты должны сохраняться в форматах табличного Microsoft Excel или текстового Microsoft Word процессоров.
Для функционирования ПК необходимо обеспечивать наличие в сети разделяемой файловой области на любом закрытом файловом сервере, где будут располагаться исполняемые и конфигурационные файлы ПК и информационные файлы для загрузки в базу данных.
Для организации регулярной автоматической загрузки данных из ОИК в базу ПК должна быть обеспечена круглосуточная работа сервера приложений под управлением любой серверной операционной системы Windows, на котором будет регулярно запускаться модуль передачи данных. Периодичность этого запуска должна быть настраиваемой для автоматического режима загрузки. Также должна присутствовать возможность ручного принудительного запуска загрузки данных из ОИК.
Для доступа к ПК с любого компьютера должно быть разработано web-приложение, устанавливаемое на компьютере (сервере), доступ к которому разрешен в локальной сети или через Internet. На сервере устанавливается серверная часть приложения и база данных. При этом у пользователей должен быть доступ к серверу и установлен браузер, через который они и будут работать. Пользователю выдается логин и пароль, посредством которых обеспечивается авторизация.
Принципиальная схема взаимодействия между различными частями (модулями) комплекса представлена на рисунке.
Заключение
Разработана структура автоматизированной системы контроля эффективности действия АОПЧ для восстановления баланса мощности в районах потенциального выделения с избытком генерации, учитывающая характеристики генерирующего оборудования и позволяющей изменять уставки и направление действия локальной противоаварийной автоматики в режиме реального времени. Оценка текущих значе-
Рис. 1. Принципиальная схема взаимодействия между модулями ПК
ний генерируемой мощности предполагается средствами телеизмерений, оценка мощности нагрузки при отсутствии или недостаточности средств телеизмерений — путем интерполяция на текущий момент времени результатов ежегодных контрольных замеров нагрузки.
Филиалом ОАО «СО ЕЭС» Ленинградское РДУ будет осуществляться разработка программного комплекса для мониторинга и автоматизации системы контроля эффективности действия АОПЧ всех районов потенциального выделения
энергосистемы Санкт-Петербурга и Ленинградской области. Сформулированы основные требования к функционированию этого программного комплекса.
Применение программного комплекса совместно с переводом системы противоаварий-ной автоматики на микропроцессорную базу позволит повысить надежность электроснабжения потребителей в районах потенциального выделения с избытком генерируемой мощности.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Общие технические требования к системе ГРАМ гидроэлектростанций [Текст] / РАО «ЕЭС России».— СО 34.35.524-2004.— М.: Изд-во ОАО РАО «ЕЭС России», 2004.— 5 с.
2. Технические требования к маневренности энергетических парогазовых установок блочных тепловых электростанций [Текст] / РАО «ЕЭС России».— СО 34.30.74196.— М.: Изд-во РАО «ЕЭС России», 1996.— 12 с.
3. Калиткин, Н.Н. Численные методы [Текст] / Н.Н. Калиткин.— М., Наука, 1978.— 513 с.
4. Кравченко, И.В. Принципы построения автоматизированной системы контроля эффективности действия ЧДА [Текст] / А.С. Карпов, И.В. Кравченко, В.Н. Костин, Е.Н. Попков // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Серия «Наука и образование».— 2011. № 4 (135).— С. 94-99.
