CC BY
75
Литература
1. Дмитриев С.А. Мониторинг системы электроснабжения мегаполиса на основе объектно-ориентированной графовой модели: дис. ... канд. техн. наук: 05.14.02 Екатеринбург, 2007 174 с. РГБ ОД, 61:07-5/1896.
2. Поспелов Г.Е., Федин В.Е. Электрические системы и сети. Проектирование. Вышэйшая школа. Минск. 1988.
Сведения об авторах
Гольдштейн Валерий Геннадьевич,
профессор, д.т.н., СамГТУ кафедра «Автоматизированные электроэнергетические системы», г.Самара, ул.Молодогвардейская 244. Тел. 8-846-2784496
Гундаев Александр Вячеславович,
студент, г.Самара, СамГТУ, ул.Молодогвардейская 244,
Тел. +79277144504, [email protected]
Васильева Наталья Сергеевна,
ст. преподаватель, СамГТУ кафедра «Инженерная графика», г.Самара, ул.Молодогвардейская 244
Кокин Сергей Евгеньевич,
доцент, к.т.н., УРФУ, г.Екатеринбург,
Тел.+7 9122419376, e-mail: [email protected]
УДК 621.311
А.Д.Дунаева, М.Колцун, М.П.Полякова
РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМ УПРАВЛЕНИЯ НА ПРИМЕРЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ РЕСПУБЛИКИ СЛОВАКИЯ
Аннотация
В работе рассматриваются пути и подходы к решению вопросов оптимального распределения производства электроэнергии, оценки ее качества, регулирования активной и реактивной мощности в электроэнергетической системе, а также способы контроля работы энергосистем.
Ключевые слова:
импульсная система управления, экспертная система контроля, электрическая система, надежность, качество, электроснабжение.
A.D.Dunaeva, M.Kolcun, M.P.Polyakova
SOLVING POWER SYSTEM CONTROL PROBLEMS ON THE EXAMPLE OF THE SLOVAK REPUBLIC
Abstract
In this paper considered ways and approaches to solving problems of optimum distribution of power generation, its quality rating, control of active and reactive power in electric power system, as well as ways to control the operation of power systems.
Key words:
pulse control system, an expert control system, electric system reliability, quality, power.
Надежное, качественное и экономичное электроснабжение потребителей является основной задачей функционирования электроэнергетической системы (ЭЭС). Для выполнения этой задачи необходимо управлять электроэнергетической системой как комплексной системой кибернетического типа. В настоящее время объединение отдельных национальных электроэнергетических систем, наряду с внедрением информатизации и телекоммуникаций, приводит к значительным изменениям в области оперативного управления электроэнергетической системой.
Процессы либерализации и глобализации на рынке электроэнергии поднимают новые аспекты в оперативном управлении электроэнергетической системой.
Рассмотрим текущие проблемы в управлении комплекса взаимосвязанных электроэнергетических систем. Любая ЭЭС характеризуется:
1) размером - вся ЭЭС, распределенная на большой территории (территориальный размер);
2) сложностью - связи между отдельными элементами ЭЭС;
3) случайным характером нагрузки - размер будущей нагрузки ЭЭС точно не известен.
К ЭЭС предъявляются следующие требования:
1) Надежность электроснабжения. Нарушения надежности наносят огромный ущерб национальной экономике, так же как и другие проблемы в ЭЭС (например, вторжение в международное сотрудничество, действие системной автоматики и т.д.);
2) Экономичность - это главным образом заинтересованность в оптимальном функционировании ЭЭС (например, минимальные затраты на функционирование ЭЭС).
Далее рассматриваются условия оптимизации производства электроэнергии в Словацкой энергосистеме. Условием оптимальной работы энергосистемы является минимум общих затрат на производство электрической энергии, в которые входят, в частности, затраты на энергоносители, на обслуживание и ремонт оборудования, материалы, заработную плату и т.д. При решении этой задачи обычно предполагается, что каждый компонент стоимости, кроме затрат на топливо, не зависит от размещения электростанции. Следовательно, одним из критериев экономического распределения мощности в ЭЭС будет критерий минимальных топливных затрат.
Оценка качества электроэнергии опирается на то, что выработка и передача электроэнергии подчиняются фундаментальным физическим законам. Электрическая энергия - товар, который продается как любой другой тип товаров, но она имеет по сравнению с другими товарами определенные особенности, вытекающие из физических законов.
Частота, которая должна быть постоянной и равной 50 Гц, один из важнейших показателей качества электроснабжения. Это требование можно обеспечить только при балансе между выработкой электроэнергии и потреблением ее. Вследствие погрешности технического оборудования, главным образом из-за нечувствительности регуляторов частоты вращения турбины, реальное достижимое значение - 50±0,02 Гц. Различные проблемы вызывают колебания частоты в системе вне желательной зоны на стороне источников мощности или на стороне потребления, которые, в свою очередь, нарушают баланс. Для требуемой стабилизации частоты накладывают строгие требования на регулирование баланса между выработкой и потреблением в энергосистеме. Поскольку потребление электричества определяется потребителями, переключающими различные приборы, трудно влиять на этот процесс. Поэтому баланс между выработкой и потреблением должен быть обеспечен изменением выходной мощности источников и мгновенно выравнивать выработку с потреблением.
Электрические приборы, работающие в энергосистеме, спроектированы для работы на номинальном напряжении. Любое большее отклонение от номинального напряжения обычно имеет отрицательное влияние на приборы. Например, изменение напряжения асинхронного двигателя в рамках от -5 до +10 % от номинального приводит к изменению числа оборотов на 2,5%. Активная и реактивная мощности изменяются так же, как и срок службы двигателя. Напряженность люминесцентной лампочки понижается с уменьшением напряжения и, с другой стороны, с увеличением напряжения, ее срок службы значительно уменьшается. Отклонение напряжения от номинала имеет существенное влияние на работу синхронного генератора и синхронного компенсатора. Их выходная мощность зависит от тока статора и напряжения на зажимах синхронного генератора или синхронного компенсатора.
Рассмотрим принципы контроля работы электроэнергетической системы на примере энергообъединения Республики Словакия. Основным принципом является надежное и эффективное снабжение высококачественной электроэнергией всех потребителей. В свою очередь контроль работы электроэнергетической системы зависит от контроля работы диспетчерского управления, который регламентируется правилами диспетчерского управления Словацкой ЭЭС.
Централизованное телеуправление нагрузкой реализует импульсная система управления (ИСУ), имеющая следующие свойства и особенности:
• передача информации реализуется в одно и то же время из центральной точки до географически более удаленных участков;
• выполнение операции без обратной передачи сигнала (независимо от того, была ли выполнена команда в месте получения);
• низкий уровень качества (наличие ошибок) сигналов информационных систем телеметрии;
• использование нерациональных способов передачи телеметрической информации;
• повышение достоверности сигналов управления при наличии определенной части ошибочной и сбойной информации (отбраковка и достоверизация телеинформации на основе ее избыточности и фундаментальных физических законов Ома, Кирхгофа и др.);
• дублирование передачи сигналов для повышения их надежности и достоверности.
Передача информации от источника к приемнику осуществляется:
• беспроводным методом;
• с помощью специально построенной линии;
• с помощью обычной сети электроснабжения.
В системе ИСУ используется последний из вышеупомянутых методов. Его преимуществом является то, что эта электрическая сеть в настоящее время уже создана, и может охватить почти всех потребителей. Это означает, что можно достигнуть огромного экономического эффекта. Недостатком данной системы является то, что эта сеть рассчитана на частоту 50 Гц, частота же ИСУ - выше, а параметры сети не оптимальны, поэтому могут возникать сложности во время передачи сигнала по ИСУ.
При подключении Словацкой энергосистемы к Европейской энергетической ассоциации реализуются технические условия присоединения, организационно-экономические мероприятия, технологические требования к системе передачи, оперативное планирование и контроль.
В энергосистемах, которые входят в Европейскую объединенную систему, оператор передающей системы ответственен за эксплуатацию, обслуживание и подходящее определение размеров системы передачи, так чтобы она могла, с достаточной надежностью, выполнять все возрастающие требования в электропотреблении, являющиеся результатом конкурентоспособной среды. Особое внимание нужно обратить на планирование координации системы в участках соединений линий-партнеров.
Оператор должен поддерживать систему доступной в течение всего времени технологического процесса для большого количества потребителей с максимальным обеспечением условий надежности эксплуатации.
Современные способы контроля работы энергосистем основаны на новых возможностях использования элементов искусственного интеллекта. Они реализуются в экспертной системе контроля ЭЭС, которая в настоящее время объединяется в рамках комплекса технологических процессов энергосистемы. Большая перспектива их использования заключается в процессах принятия управляющих решений по развитию и текущей эксплуатации сетей и систем. При этом штат работников контроля принимает решения в условиях дефицита времени, что является одним из важных сопутствующих факторов при выработке оптимальных стратегических и тактических решений. При этом необходимо учитывать технологические и режимные условия и ограничения, реализация которых является весьма сложной задачей даже при использовании все возрастающих возможностей информационной и вычислительной техники.
Выводы
Экспертные системы, реализованные для управления энергосистемой Республики Словакия, представляют собой информационно-вычислительные комплексы, которые позволяют реализовать следующие положения и мероприятия:
• хранить знания, практические данные, информацию, директивные документы и правила;
• идентифицировать непосредственное состояние контролируемого объекта в форме диалога с пользователем;
• методом дедукции приходить к заключениям, решениям и рекомендациям относительно базы знаний и получения информации, а также оценки действий пользователей - лиц, принимающих решения при управлении энергосистемой.
Проведенный анализ позволяет предположить большее распространение и преимущественное применение экспертных систем и искусственных нейронных сетей для решения задач, рассматриваемых в настоящей работе.
Литература
1. Идельчик В.И., Электрические системы и сети: Учебник для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 592 с.: ил.
2. Овчаренко Н.И., Автоматика энергосистем: Изд.: МЭИ, 2009. - 476 с.
3. Федин В.Т., Фадеева Г.А., Проектирование распределительных электрических сетей: Учебное пособие. - Б.: Вышэйшая школа, 2009. - 365 с.
4. Калентионок Е.В., Устойчивость электроэнергетических систем: Изд.:
Техноперспектива, 2008. - 376 с.
5. Герасименко А., Федин В., Передача и распределение электрической энергии: Ростов-на-Дону: Феникс, 2008. - 715 с. Высшее образование.
6. Лыкин А.В., Электрические системы и сети: Учебник для вузов. - М.: Логос, 2008. - 254 с.
Kolcun Michal,
Prof. Ing. Department of Electric Power Engineering, FEI TU of Kosice, Masiarska 74 SK-041 K20 Kosice, Slovak Republic, Tel.: +421 K55K602 35 51, Fax: +421 K55K602 35 52 E-mail: [email protected]
Полякова Мила Павловна,
студентка СамГТУ
Почтовый адрес: г.Кинель, ул.Элеваторная, 44-5, тел: 89270062440,
Эл. почта: [email protected]
Дунаева Анастасия Дмитриевна, студентка СамГТУ
Почтовый адрес: Самарская обл., Волжский р-он, с.Спиридоновка, ул.Советская 1а, кв.2. Тел.: 89277062031,
Эл. почта: [email protected]
УДК 621.311.1:658.26
А.Е.Веселов, В.В.Ярошевич, Е.А.Токарева, Г.П.Фастий
АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ КОМБИНАТА «СЕВЕРОНИКЕЛЬ» (Г.МОНЧЕГОРСК)
Аннотация
Предложен метод расчета технических потерь электроэнергии в системе электроснабжения крупного промышленного предприятия Северо-запада России - комбината «Североникель». Он основан на определении потерь мощности и электроэнергии по средним нагрузкам узлов схемы и выполнен для условно выделенной группы элементов сети 10 кВ комбината, подключенных к узлам головных подстанций. В расчетах использованы данные суточных графиков нагрузки в режимные дни зимнего и летнего периода работы.
Ключевые слова:
система электроснабжения, технические потери электроэнергии, питающая сеть, режимный график нагрузки.
A.E.Veselov, V.V.Yaroshevich, E.A.Tokareva, G.P.Fastiy
THE ANALYSIS OF TECHNICAL LOSSES OF THE ELECTRIC POWER IN SYSTEM OF THE ELECTRICAL SUPPLY OF THE INDUSTRIAL COMPLEX «NORTH NICKEL» (MONCHEGORSK)
Abstract
The method of calculation of technical losses of the electric power in system of an electrical supply of the large industrial enterprise of the Northwest of Russia - industrial complex «North nickel» is offered. It is based on definition of losses of capacity and the electric power on average loadings of knots of the scheme and executed for conditionally allocated group of elements of a network 10 M the industrial complex, the head substations connected to knots. In calculations are used given daily production schedules in regime days of the winter and summer period of work.
Key words:
electrical supply system, technical losses of the electric power, a power line, the regime production schedule.
